Итальянский биофармацевтический завод GSK в городе Парме производит новые препараты для международной медицинской научно-исследовательской компании GlaxoSmithKline и сторонних организаций. В 2020 году руководство завода запустило капитальный проект по модернизации стерильного производства. Одной из основных целей проекта было свести к минимуму риск сбоев поставок важнейших биофармацевтических препаратов, производящихся на предприятии.
Decision Lab ― консалтинговая компания, которая помогает клиентам решать задачи с применением новых технологий, включая имитационное моделирование. Руководство GSK обратилось к этой компании, чтобы та разработала инструмент для поддержки принятия решений при модернизации производства.
Проблема: планирование производственных мощностей
GSK нужно было модернизировать производственную линию итальянского завода, чтобы та соответствовала нормативным требованиям к стерильности. Основной задачей успешного проведения модернизации было свести к минимуму риск сбоев производства и поставок важнейших фармацевтических препаратов. При этом необходимо было учитывать прогнозы о возрастании и колебании спроса.
Прежде чем приступить к строительству, руководство решило создать имитационную модель производства, которая позволила бы проводить эксперименты и оптимизировать процессы в безопасной среде. Однако такая модель должна была учитывать множество входных параметров.
Успех проекта зависел от понимания и точного прогнозирования общей производственных мощностей с учетом всего оборудования и производимых операций. Планировщики хотели определить оптимальное количество, габариты и мощность основного оборудования. Им также нужно было учесть численность персонала, график его работы, расписание уборки и многое другое.
Руководство GSK хотело использовать имитационную модель в качестве инструмента поддержки принятия решений, который помог бы понять, какое оборудование следует закупить и как оптимизировать пропускную способность. Эта имитационная модель также должна была помочь составить экономическое обоснование потенциальных проектных решений и оценить их с учетом ключевых факторов стоимости:
- капитальных расходов (CAPEX);
- операционных расходов (OPEX);
- резервных производственных мощностей;
- габаритов оборудования;
- чистой текущей стоимости (NPV);
- стоимости товара (COG);
- коэффициента технического использования оборудования.
Решение: инструмент для оптимизации производства
Имитационная модель производственной линии создавалась в два этапа. На первом этапе с помощью дискретно-событийного подхода специалисты отразили в модели производственные процессы итальянского завода GSK.
На втором этапе специалисты работали над наглядным представлением данных, визуализацией и созданием цифрового двойника производства.
Разработчики модели точно отобразили планировку завода благодаря удобному импорту файлов DXF (CAD) в AnyLogic. Операции, выполняемые машинами и операторами, были смоделированы и визуализированы таким образом, чтобы четко определить основные процессы и подпроцессы.
Инженеры также добавили в модель тепловую карту, отображающую активность операторов производственной линии. Эта функция крайне важна для стерильного предприятия, поскольку помогает приоритезировать мероприятия по уборке.
Все компоненты модели разрабатывались для поддержки планирования производственного объекта, в результате чего модель получила очень гибкую структуру. Например, пользователь может легко изменять такие параметры, как число машин и операторов, чтобы сравнивать разные сценарии.
Поддержка принятия решений для фармацевтического завода
На этапе проектирования объекта планировщики использовали модель для анализа более 200 возможных бизнес-сценариев. Результаты запусков модели легко трактовать благодаря проведенной на втором этапе работе по графическому отображению данных.
На панели, где отображалась статистика модели, анализируемые процессы представлены таким образом, чтобы пользователь мог абстрагироваться от их сложности, а также параллельных процессов.
Производство может быть представлено как с помощью диаграммы Ганта, где наглядно видно распределение процессов по времени, так и с помощью 3D анимации, отображающей, как эти процессы выполняются. Поскольку с помощью модели можно легко определить продолжительность процессов, она помогает планировать их начало.
3D анимация помогла привлечь заинтересованные стороны на всех уровнях, продемонстрировав, что имитационная модель это не просто «черный ящик» с готовыми ответами. Она также позволила лучше обосновывать аргументы на фазе проектирования.
Результаты моделирования производственного процесса
Динамическое моделирование позволило получить реальное представление о том, какую конфигурацию должна получить будущая производственная линия и как она должна использоваться. С помощью модели планировщики смогли провести быстрый и обширный анализ сценариев и возможных вариантов конфигурации оборудования, выявив основные ограничения и уязвимые места первоначального проекта.
Надежные результаты обеих фаз моделирования и информационная поддержка, которую модель обеспечила руководству завода GSK в городе Парме, привели к быстрому утверждению проекта. Закрытие первого этапа проекта также прошло без задержек, и следующий этап начался вовремя.
Кроме того, за счет точного определения потребностей в оборудовании удалось избежать избыточных закупок и сэкономить средства. Ожидается, что в результате это поможет сократить капитальные расходы на 20%.
В будущем инженеры итальянского завода GSK в Парме продолжат использовать модель для планирования. Они также рассматривают варианты применения возможностей машинного обучения для дальнейшей оптимизации процессов.
Проект и его результаты были представлены на конференции AnyLogic 2021 консультантом Decision Lab Джой Куо и старшим инженером итальянского завода GSK в городе Парме Джованни Джорджио в презентации под названием «Поддержка принятия ключевых проектных решений для нового фармзавода с помощью имитационной модели».
