0 комментариев

Технологии оптимизированного производственного планирования как интенсивный способ развития предприятия

Технологии оптимизированного производственного планирования, известных за рубежом под аббревиатурой APS.

Статья опубликована в журнале «Конъюнктура товарных рынков» №1, 2007 г.
Александр Коротышев


«Представьте, что вы открываете веб-браузер, выбираете нужный товар, требуемое количество, дату отгрузки и нажимаете кнопку «отправить». Система планирования у поставщика принимает ваш запрос в режиме реального времени и определяет, может ли производство удовлетворить ваши требования при существующей загрузке и ограничениях. Если да, система за считанные секунды рассчитывает точный срок доставки и передает его вам по сети Интернет. Уже сейчас у вас есть такая возможность». Так начинается обзор исследовательского центра APS Insight – один из многих примеров признания технологий оптимизированного производственного планирования, известных за рубежом под аббревиатурой APS. Их роль в управлении цепочками поставок хорошо понятна компаниям Европы, США, некоторых стран Азии и Тихоокеанского бассейна. Сегодня к активным пользователям APS присоединяется и Россия.

Фундаментальный пересмотр роли планирования в процессе управления предприятием произошел в мире около 15 лет назад, когда производственные компании ощутили на себе влияние новой глобальной экономики. Многие тенденции остаются в силе и по сей день: сокращается жизненный цикл продукции и время на создание новых товаров, расширяется продуктовый ассортимент и, как следствие, растет номенклатура и склады требуемого сырья, цепочки поставок приобретают глобальные масштабы – поставщики, субподрядчики, дистрибьюторы, логистические операторы и покупатели могут находиться на разных континентах. Уже для этих, самых общих примеров мы можем выделить основные задачи оптимизации: ускорение времени изготовления изделия, снижение складских запасов, сокращение издержек в каналах поставок, увеличение производительности предприятия и повышение рентабельности активов. Возможности, которые открываются предприятиям при решении этих задач, делают сам вопрос «вы хотите оптимизировать свои каналы поставок» - риторическим.

Ближе к действительности, или полвека оптимизации

Поиском решения для управления ресурсами в цепочках поставок мировое научное и бизнес-сообщество занимается вот уже полвека. В стремлении сделать «черный ящик», именуемый производством, прозрачным, создавались и продолжают создаваться различные информационные концепции и алгоритмы, общее направление которых – все более глубокая детализация каждого звена цепочки и учет всевозможных ее ограничений как внутри, так и за пределами предприятия. Чтобы оценить результаты подобной эволюции, рассмотрим некоторые важнейшие этапы данного процесса.

Первый этап оптимизации, охвативший 1960-1980-е годы, в профессиональной терминологии именуется «Эрой MRP». В ту пору для планирования потребности производств в материалах был создан одноименный алгоритм Material Requirements Planning, позволявший разворачивать спецификации изделий, рассчитывать даты закупки сырья по ним и составлять планы загрузки цехов. Концепция MRP предлагала «идеальную модель для неидеального мира производства»: запасы ресурсов признавались неограниченными, заказы клиентов имели одинаковый приоритет, планы составлялись на месяц и не подлежали корректировке. Производство на данном этапе рассматривалось как «вещь в себе», его мощность рассчитывалась исходя из коэффициента загрузки оборудования – ни клиентские заказы, ни другие внешние рыночные факторы в расчет не принимались. По этой причине эксперты и многие разработчики SCM-решений склонны рассматривать MRP как «отправную точку» для дальнейших улучшений.

«MRP представлял собой решение для рынка, привыкшего к длительным срокам поставки, - считает Рене Девинь, президент европейской IT-компании Ortems S.A.S, выступающей разработчиком технологии производственной оптимизации. – Но ситуация коренным образом менялась». Действительно, сроки поставки сокращались, клиенты становились более требовательными, изменилась и технология планирования – от составления «бумажных» планов производство переходило к электронным таблицам и новым концепциям производственного планирования. В начале 1980-х годов в практику пришел алгоритм планирования ресурсов производства MRP II (Manufacturing Resource Planning), с вводом которого был сделан важный шаг в сторону рыночной действительности: теперь главное производственное расписание формировалось исходя из требований производства в ресурсах, подтвержденных данными о сроках поставки заказа клиенту.

Сегодня концепция MRP II стала основой для комплексных систем управления предприятием, или ERP-систем. Сегодня на рынке представлен широкий спектр ERP-решений, охватывающих как производственную функциональность, так и финансовые контуры управления предприятиями, склады, дистрибуцию и т.д.

Однако и в концепции MRP II планирование осуществлялось на дискретной шкале времени. Параллельно с MRP II в конце 1980-х годов была предложена функция Finite Capacity Scheduling (FCS), позволившая предприятиям строить последовательность запуска заказов на непрерывной шкале времени.

Начало девяностых годов ознаменовало собой череду переходов: от сроков отгрузки точностью в неделю – к детализации до дней и даже минут, от «выталкивающего» производства на склад – к «вытягивающему» производству под потребности рынка, от устойчивых конкурентных преимуществ – к быстрым, неожиданным решениям, мобилизующим все звенья цепочки поставок. Что стало с планированием? Гуру в области менеджмента, американский исследователь Том Питерс в своей книге «Представьте себе!» сказал об этом так: «Раньше стратегические совещания собирались «один-два раза в год». Теперь «стратегические совещания» необходимо проводить несколько раз в неделю». Стало понятно, что в новых рыночных условиях недостаточно просто планировать: необходимо моделировать рыночные и производственные ситуации и заранее определять, как скажется на общем производственном плане, например, замена поставщика сырья или полуфабрикатов. Кроме того, особую значимость приобрела и прежде актуальная задача контроля хода выполнения плана, ведь производство нестабильно a priori: материалы не отгружаются вовремя, приоритеты заказов меняются, персонал болеет, а оборудование выходит из строя. Концепции MRP/MRP II/FCS потребовался преемник.

APS: вес взят!

Этим преемником оказалась концепция оптимизированного (или синхронного) производственного планирования, известная как APS (Advanced Planning & Scheduling). Главной особенностью этой концепции и технологий, которую ее развивают, стала возможность быстрого составления планов с учетом имеющихся ресурсов и производственных ограничений (переналадки оборудования, доступность оснастки, связи между машинами и др.) и быстрого перепланирования по заранее составленным сценариям оптимизации. Впервые разработчики и бизнесмены приблизились к получению не только реалистичного плана, удовлетворяющего всем клиентским потребностям и ресурсным ограничениям, но и плана оптимизированного, построенного с учетом таких целей предприятия, как низкие издержки, высокая производительность, отгрузка продукции «точно-в-срок».

Принимая в расчет рыночную, технологическую и социальную конъюнктуру, система APS дает производителю ответ на вопрос «что, когда и в какой последовательности выпускать». Важно отметить, что технологии APS поддерживают возможность многоуровневого планирования. Так, при планировании деятельности предприятия на долгосрочную или среднесрочную перспективу на основании портфеля заказов и прогнозов продаж составляется объемно-календарный план, производится расчет потребностей в сырье для отдела закупок и службы логистики, оценивается необходимость привлечения субподрядчиков. А результатом работы технологии APS на операционном уровне становится цеховое производственное расписание, в котором указаны конкретные позиции заказов, их исполнители, наименования задействованных машин, требуемое сырье и маршруты его движения, время начала и завершения технологических операций. В обоих случаях достигается баланс конфликтующих между собой интересов различных подразделений предприятия (например, отгрузка в срок клиенту и равномерная загрузка оборудования).

Большинство производителей APS-систем, представленных на мировом рынке, предлагают своим пользователям современные графические средства контроля за ходом производственного процесса с возможностью ручной корректировки уже составленного плана или расписания – например, в виде различных вариантов диаграммы Ганта. Технология позволяет проследить, как распределяются фазы выполнения задачи по конкретным машинам, какие доступные мощности задействованы в работе над заказом, какие работы выполняются по данному изделию, будет ли заказ отгружен клиенту при существующих темпах производства. «Хорошим тоном» среди производителей оптимизационных технологий является возможность динамической корректировки позиций плана – например, перемещения заказов с одной машины на другую. В случае, если вносимые коррективы выходят за допустимые планом рамки, пользователь будет проинформирован об этом.

Подробная информационная модель предприятия, заложенная в основу APS-системы, работает с большими объемами нормативно-справочной информации о производстве: это сведения о загрузке оборудования, многоуровневые спецификации выпускаемых изделий, описания производственных маршрутов. На основе этого массива данных за короткое время (от нескольких минут до секунд) производится расчет либо перерасчет производственного плана – например, в случае, если вышла из строя линия оборудования или задерживается поставка сырья. Планы экстренных действий могут составляться параллельно с генеральным планом производства – таким образом, руководство предприятия, использующего APS, может оценивать последствия тех или иных рыночных колебаний задолго до того, как эти колебания будут иметь место: например, в случае неполадок на собственной линии упаковки моделировать возможность привлечения ресурсов субподрядчика. Некоторые эксперты склонны рассматривать технологии оптимизированного планирования и как полигон для отработки новых идей – например, для оценки результатов закупки нового оборудования. «Протестировать альтернативную стратегию или регламент в системе планирования перед тем, как включить их в ERP-систему – хорошее решение», - советуют составители обзоров APS Insight.

Анализируй это. И побыстрее!

«Для планировщиков важно, что APS-система быстро анализирует результаты альтернативных решений», - отмечает аналитик группы AMR Research Ларри Лапид. Действительно, высокая скорость, с которой система оптимизированного планирования производит расчет плана, традиционно является объектом особого внимания. Выделим две составляющие этого важного качества. Первая – это методы поиска оптимальных решений, которыми оперирует APS. Например, метод описания производственных процессов с помощью систем линейных уравнений подходит для стратегического планирования, однако на операционном и тактическом уровне, где уровень детализации выше, средств линейного программирования становится недостаточно. Для простых цепочек поставок нередко предлагается метод полного перебора, когда путем интенсивных вычислений система «перебирает» все возможные варианты плана и находит из них оптимальный (однако потери времени при этом существенны). Так называемый «генетический» подход выбирает из группы возможных вариантов наиболее привлекательный (например, способ синхронизации оборудования), а затем скрещивает его с самыми сильным решениями другой группы (к примеру, путь минимизации переналадок). Из набора планов, тестируемых от поколения к поколению, в итоге выбирается «сильнейший».

Хорошие результаты показывает метод оптимизации с использованием эвристик – набора правил, из последовательности которых формируется оптимизированное решение. Нередко эвристический подход используется вместе с теорией ограничений, фокусируясь именно на тех ресурсах, нехватка которых ощущается наиболее остро, или на «узких звеньях» производственного цикла, задающих темп всему производству. В результате из множества вариантов производственного плана выбирается оптимизированный, синхронизирующий действия всех участников цепочки поставок, от сбыта и отдела планирования до производства и группы логистики. Синхронизация производственной деятельности с портфелем заказов позволяет уменьшить объем незавершенного производства, учет требований производственного расписания при закупках сырья ведет к снижению объемов страховых запасов, а оптимизированное построение очередности запуска заказов на технологическом оборудовании дает на выходе сокращение времени простоев оборудования.

Вторая составляющая, которая обеспечивает технологиям APS невиданную прежде быстроту, связана с понятием «ОЗУ – резидентности». Весь механизм планирования, производственная модель и справочная информация полностью загружаются в оперативную память компьютера, что сокращает время доступа к диску и обеспечивает быстроту расчета даже больших объемов данных, систематизированных средствами ERP-систем.

APS vs. ERP: младший брат или равноправный партнер?

ERP-системы содержат почти всю необходимую информацию для составления производственных расписаний: клиентские заказы, спецификации изделий, технологические маршруты, технологические ограничения. Однако архитектура самих ERP-решений, ориентированная на транзакционную работу на базе СУБД, не рассчитана на большие объёмы вычислений над исходными данными. «ERP – это среда для специалистов по базам данных. APS – это среда для анализа данных», - утверждают авторы одного из обзоров APS Insight, производя «водораздел» и указывая на логическую взаимосвязь двух классов систем.

Вообще за вопросом о равенстве или неравенстве двух решений кроется лукавство: на самом деле, функциональные области систем граничат между собой и скорее дополняют друг друга, нежели вступают в противостояние. Так, ERP может передавать в APS заявки клиентов, APS агрегирует их и составит на их основе производственное расписание, которое будет передано опять же в ERP для экономического анализа. ERP снабжает APS-систему и другой важной информацией, такой как графики закупки сырья и справочники оборудования. Столь тесное взаимодействие побуждает некоторых разработчиков ERP-систем включать в свои решения и модули оптимизированного планирования сторонних разработчиков, обладающие бесшовным интерфейсом интеграции с данными ERP.

Известен опыт дополнения APS-функциональностью и систем контроля хода производственного процесса (MES), однако такие решения, как правило, носят локальный, отраслевой характер. Обратную картину можно наблюдать в области систем управления цепочками поставок (SCM): создавая решение по оптимизированному планированию, SCM-разработчик, как правило, жертвует детальностью составляемых планов в пользу широты охвата всей цепочки поставок.

Найти баланс между глубокой детализацией и широким охватом цепочки поставок позволяют решения независимых APS-разработчиков. С одной стороны, они ориентированы на многоуровневое планирование с разной степенью детализации каждого уровня (от холдинга до производственного участка), с другой – интегрируются с любыми приложениями по автоматизации (ERP, MES, SCM, PDM/PLM, EAM).

Рамки системы, или чего не может APS

«Эффект серебряной пули» - этот синдром ошибочного восприятия IT-решений хорошо знаком поставщикам автоматизированных систем, и системы оптимизированного планирования не являются в этом отношении исключением из правил. Нередко от одного внедрения APS ожидают кардинального сокращения времени производственного цикла, или резкого увеличения производительности. Когда этого не наступает, приходит разочарование. Между тем разработчики, и добившиеся успеха пользователи утверждают, что приход APS на предприятие должен сопровождаться серьезным пересмотром всей существующей практики планирования. Ракурс, в котором предприятие видит свое будущее, подлежит как минимум корректировке.

«Я не видел ни одного проекта, который был бы успешным, когда высшее руководство не разделяет цели этого проекта, - подчеркивает Андрей Писанный, исполнительный директор «Управляющей компании «Ункомтех», внедрившей систему оптимизированного производственного планирования на одном из своих предприятий. – Подобный проект – это вызов для менеджмента, повод к переосмыслению им ранее существовавших практик. Вы должны изменить отношение к планированию, начиная с рабочего и заканчивая генеральным директором вашего предприятия».

Стоит также отметить, что APS-решение, позволяя сократить межоперационные интервалы, не способно изменить время выполнения самого технологического процесса. Иными словами, если срок производства изделия составляет 30 дней, то путем оптимизации производственных маршрутов, очередности запуска заказов и переналадок по замене оснастки можно сократить его на треть. Однако непосредственно «технологическая» часть, связанная с временем выполнения операции на машине, корректировке не подлежит.

Рассуждая о «легендах и мифах», которые окружают APS, специалист IIT Bombay Нихиль Музумдар отмечает: «APS – это не система управления информацией о продукте, она не выполняет функции финансового контроля и не отвечает за учет перемещения готовой продукции».

Однако существуют и такие предприятия, которые действительно не получат преимуществ от систем оптимизированного планирования, даже если внедрение будет поддержано организационными мерами. По данным опроса ряда разработчиков APS, производителей, консультантов и представителей научных кругов, проводившегося в 1998 году экспертом AMR Research Жанет Сулески, к этой категории компаний относятся те, которые имеют устоявшуюся картину спроса, предсказуемую схему поставок и стабильную конкурентную среду. Однако если бы на рынке такие компании встречались, их незамедлительно следовало бы занести в Красную книгу мирового бизнеса.

APS в России: между прошлым и будущим

Практика использования систем оптимизированного планирования в управлении цепочками поставок начинает складываться и в России. Так, в 2005 году начато внедрение APS-системы компании Ortems на заводе «Иркутсккабель», входящем в управляющую компанию «Ункомтех» (группа объединяет 2 завода, торговый дом и 15 филиалов в виде складов и представительств). Рассказывая о причинах выбора продукта данного класса, руководство компании указывает на специфические особенности российского рынка, такие как сезонность, высокий уровень конкуренции, изменение цен на готовую продукцию в связи с колебаниями стоимости меди и алюминия, а также на особенности самого производства – сложную номенклатуру (5000 марко-размеров кабеля), наличие различных длин, которых необходимо придерживаться (строительных, минимальных, фактических) и др. Таким образом, выстраивается большая и математически сложная модель производства.

Рассуждая об особенностях рынка, исполнительный директор компании «Ункомтех» Андрей Писанный отмечает, что за последние годы конкуренция между производителями кабеля начала меняться от конкуренции ценовой в конкуренцию качества и в конкуренцию сроков, что объясняется растущей долей закупок кабеля для осуществления комплексных строительных проектов. В тот момент, когда перед предприятием встала задача четкого реагирования на клиентские заявки и динамику их изменения, обнаружилось несоответствие подхода к планированию новым требованиям: система планирования была непрозрачной и замыкалась на отдельных исполнителей, которые принимали решения на основе личного опыта, а не централизованной бизнес-стратегии.

Для преодоления сложившейся ситуации руководство компании приняло решение об отделении коммерческой функции от производства путем создания торгового дома и определении для каждой из этих функций ключевых показателей эффективности (KPI), таких как отгрузка в срок, прозрачность решений по размещению заявки, мотивация для всех уровней персонала на предприятии, прежде всего производственного («уложился в требования по срокам – получил премию»). Языком общения между коммерческим департаментом и производством стало планирование, технологией общения – APS-система, интегрированная с действующим в торговом доме ERP-решением Microsoft Dynamics AX (Microsoft Axapta). APS-система получает из ERP заявки клиентов и формирует на их основе производственное расписание, которое передается мастерам в цех.

Важным результатом внедрения APS-системы стала управляемость производства и его адаптация к колебаниям рынка. «Простой пример: в сезон у вас все загружено, у вас много прямых клиентов со своими требованиями. В этот период вы ненадолго забываете про себестоимость и делаете упор на отгрузку «точно-в-срок», - рассказывает А.Писанный. – Сезон заканчивается – вы загружаете склады, отходите от модели «точно-в-срок» и оптимизируете себестоимость».

«Внедрение APS-системы в «Управляющей компании «Ункомтех» - знаковый шаг, - считает Илья Пантелеев, генеральный директор компании «АНД Проджект». – За время работы над этим проектом мы смогли создать эффективное информационное решение для планирования и оптимизации производства кабельно-проводниковой продукции, которое может внедряться и в других компаниях данного рыночного сегмента».

А что же другие отрасли? Участники уже упоминавшегося нами опроса компании AMR Research отметили три важнейших направления применения промышленных решений по оптимизации: это производства, связанные со сложной системой дистрибуции (особенно товаров повседневного спроса), компании с большим потреблением сырья (лёгкая промышленность, электроника), а также производства с большим количеством оборудования и высокой его загрузкой. При экстраполяции данных зарубежных исследований на российскую почву получаются не менее интересные результаты.

Если говорить о производствах со сложной системой дистрибуции, то здесь наиболее благоприятной почвой для внедрения APS являются предприятия пищевой промышленности. Сказывается и колоссальные перспективы в развитии ритейлеров (по данным X5 Retail Group, пять крупнейших национальных ритейлеров занимают не более 5% розничного рынка России), и повышение требований со стороны дистрибьюторов, и рост покупательной способности населения, и высокая конкуренция в данном сегменте рынка. Как результат, для поставщиков продуктов питания критической становится задача обеспечения поставки продукции «точно-в-срок». Эта задача оптимизации тянет за собой другие, не мене важные, такие как контроль загрузки специального оборудования (котлы, резервуар, пастеризаторы), снижение складских запасов, сокращение переналадок на линиях разлива и упаковки.

Не менее актуальной становится задача оптимизации и для предприятий, с большим потреблением сырья – таких, как производители пластиковых изделий и упаковки. Темпы роста этого рынка в России составляют до 30% в год, усиливается конкуренция, происходит приток новых игроков, ожидается резкий скачок потребления пластика в Восточной Европе – по данным BASF AG, к 2010 г. он вырастет на 104%. С ростом технологической сложности производств (каждый год количество ввозимых в страну термопласт-автоматов растет на 150-200 штук) растет и сложность планирования на российских предприятиях.

Что касается производств с большими парками технологического оборудования, здесь наибольшие перспективы открываются предприятиям машиностроительного комплекса, а также горно-обогатительным и нефтехимическим предприятиям. К первостепенным задачам оптимизации планирования здесь относится сокращение межоперационного времени, которое занимает до 50% от общей длительности технологического цикла, а также разворачивание сложных спецификаций, насчитывающих тысячи вложенных компонентов.

Уменьшение себестоимости продукции, сокращение длительности технологического цикла, сокращение объемов складов, улучшение обслуживания клиентов – опыт внедрения систем оптимизированного планирования показывает, что эти знаковые задачи могут решаться не только экстенсивным способом, путем расширения парка оборудования и наращивания производственных площадей. Следуя по альтернативному пути «интенсивного развития», который предлагают APS-системы, российские предприятия могут обрести новые конкурентные преимущества благодаря уже имеющимся ресурсам, ибо, как справедливо заметил Гете, «никто не знает, каковы его силы, пока их не испробует».

0 комментариев
Отправить
обсуждения
Толковая статья автора-практика. Полная версия - в крайнем номере альманаха "Управление произво... Из личного опыта: как вовлечь сотрудников в процесс непрерывного совершенствования
Никакая программа не позволяет "выявлять причины брака", только сигналы об изменениях в пр... За качество берётся статистика: SPC на «КАМАЗе»
Добрый день, Статистическое управление процессами - это не сравнение контролируемых значений с г... За качество берётся статистика: SPC на «КАМАЗе»
Узнайте больше Система 5S 15 чек-листов, примеры, фото и многое другое
Система 5S