Проблема
Экономические и производственные условия сложны и изменчивы, поэтому традиционные способы планирования часто не могут обеспечить эффективную работу предприятия. Крупный трубный металлургический завод на юге России, где производственное планирование осуществлялось традиционными способами при помощи Excel-таблиц, столкнулся со следующими проблемами:
- постоянное и спонтанное появление узких мест, которые не учитывал производственный план, что препятствовало его выполнению;
- производственный план не включал в себя маршруты выполнения заказов, и в каждом отдельном случае решение принималось исходя из опыта мастеров;
- недостаточная скоординированность разных этапов производства приводила к простою или чрезмерной загруженности оборудования, а также нарушению очередности выполнения заказов.
Руководство предприятия решило повысить эффективность производственного планирования. Для этого оно обратилось к компании «Фокус Групп», оказывающей услуги по внедрению систем поддержки принятия решений на основе имитационного моделирования. Перед специалистами «Фокус Групп» была поставлена задача разработать имитационную модель производства, решающую три ключевые задачи:
- полная автоматизация разработки планов производства, исключающая человеческий фактор;
- точная прорисовка маршрута движения труб по технологическим переделам;
- выявление свободных заводских мощностей, для размещения дополнительных заказов.
Решение
Команда «Фокус Групп» разработала модель планирования производства с помощью дискретно-событийного моделирования, где процессы представляются в виде потоковой диаграммы. Для создания модели разработчики выбрали программу для имитационного моделирования AnyLogic, так как она обладает рядом ключевых преимуществ:
- поддерживает дискретно-событийное моделирование;
- предлагает специализированную Библиотеку для моделирования производственных систем;
- позволяет экспортировать модель в виде Java-приложения, независимого от среды разработки;
- дает возможность использовать Excel-шаблоны и базы данных для ввода и вывода данных;
- позволяет создать полноценный цифровой двойник производства, работающий с актуальными данными из выделенной таблицы в базе данных.
Помимо последовательности операций для отдельных объектов дискретно-событийной модели можно задавать дополнительную логику и правила взаимодействия с другими объектами. Для моделирования производственных систем разработчики использовали такие объекты, как заказ (Order), труба (Pipe), прокат (Prokat), передел (Station). Они отразили в модели логику всей производственной цепочки от демпферного склада до выхода готового заказа. Входные данные (недельный план заказов, производительность, рабочее время станков и т.д.) загружались в модель через Excel-шаблоны.
Для того, чтобы модель могла не только проверять выполнимость разработанных специалистами недельных планов производства, но и сама подбирала и предлагала оптимальный план, инженеры разработали отдельный алгоритм. С помощью аналитических методов и проверки полученных вариантов динамическим моделированием команда «Фокус Групп» добилась того, что модель:
- обеспечила не меньший объем производства, чем план, создаваемый сотрудниками завода;
- позволила снизить количество переналадок оборудования;
- предоставила более высокую детализацию планирования.
Результат
Разработчикам удалось создать модель, которая учитывает все производственные этапы ключевого цеха завода. Она позволила повысить эффективность работы производства за счет возможности:
- самостоятельного расчета и проверки выполнимости плана производства, составленного заводом, в безрисковой цифровой среде;
- расчета ожидаемых сроков выполнения заказов и оптимизации последовательности отправки заказов в производство;
- построения и подробного описания поэтапного маршрута заказов;
- тестирования добавления новых заказов в портфель;
- определения загрузки основных переделов и выявления недозагруженности станков.
В результате использования имитационной модели завод минимизировал разрывы и суточные колебания сдачи заказов, выявил узкие места производства, доработал допустимые маршруты. Короткие простои он объединил в более длительные интервалы, которые использовал для дозагрузки линии. Кроме того, время корректирования плана сократилось с трех часов до трех минут, так как теперь специалисты могли это делать в самой модели. Как результат, прогнозируемый дополнительный выпуск продукции составил 678 тонн, что соответствует увеличению выручки на $813 тысяч в неделю.
В будущем с помощью интеграции модели с системами управления производством модель может быть расширена до цифрового двойника цеха. Это даст возможность задавать детальные сменно-суточные задания для каждого станка, а также наладить взаимосвязь между планированием и производством. Благодаря такой технологии завод сможет корректировать план в режиме реального времени.
«Фокус Групп» рассказывает о проекте
