Если посмотреть на процесс планирования производства в металлургии в целом, то можно выделить несколько уровней планирования (рис. 1), для которых компания SAP предлагает свои решения, каждый из которых решает свои задачи и работает со своим горизонтом планирования:
Бизнес-планирование. Решается задача планирования объемов производства для бюджетирования, происходит моделирование различных сценариев «Что, если?..» в долгосрочной перспективе для принятия стратегических решений. Горизонт планирования составляет от года до нескольких лет.
Оптимизация портфеля заказов. Решается задача, что выгоднее выпускать, исходя из ценовой конъюнктуры, стоимости производства и сырья. Позволяет избежать использования убыточных маршрутов и максимизировать использование прибыльных. Горизонт планирования составляет от одного до нескольких месяцев.
Оперативное планирование. Решается задача оптимизации графиков переналадок, строится график для цехов, планируется межцеховая интеграция. Позволяет максимизировать выход продукции за счет уменьшения числа переналадок, повысить удовлетворенность клиентов за счет соблюдения сроков поставок, сократить производственный цикл. Горизонт планирования составляет от недели до месяца.
Каждый из этих уровней планирования достоин отдельной статьи, и для каждого компания SAP предлагает решение, отвечающее его специфическим требованиям. В данной статье будут подробно рассмотрены особенности оперативного планирования производства, наиболее сложного с точки зрения автоматизации, но в то же время и наиболее интересного.
Традиционно считается, что системы класса Enterprise Resource Planning (ERP — планирование ресурсов предприятия) не могут решать подобные задачи. Предлагаемое компанией SAP решение Advanced Planner and Optimizer (APO — расширенное планирование и оптимизация) не является классическим решением класса ERP, а является решением класса Advanced Planning and Scheduling (APS — расширенное планирование и составление графиков). С точки зрения планирования производства, решения этого класса имеют целый ряд преимуществ по сравнению с традиционными ERP-решениями, так как предлагают специальные функции планирования, позволяющие составлять согласованный по операциям и сбалансированный по производственным мощностям план производства, а также решать задачи по оптимизации.
В частности, если говорить о решении компании SAP, то оно включает в себя ряд функций планирования, которые позволяют эффективно планировать производство на металлургическом предприятии:
– Функции планирования на основе правил (так называемые эвристики). Функциональность содержит большое количество (десятки) стандартных процедур планирования на основе правил, а также позволяет создавать на их основе собственные, реализующие специфические требования предприятия.
– Оптимизация — комплексная функция, позволяющая планировать на основе сложных критериев с учетом множества факторов.
Целями использования функций планирования являются автоматизированное создание сбалансированных по мощностям планов; возможность согласованного планирования производственной цепочки по всем переделам; быстрое перепланирование в случае изменений.
Как правило, используется некая комбинация функций планирования на основе правил и оптимизации. Особенность оптимизации заключается в том, что она позволяет найти решение, учитывающее множество факторов, таких как необходимость согласованности планов между цехами, большое количество переделов с индивидуальными правилами переналадок и сроками исполнения заказов. Это очень важно для сложного металлургического производства с большим количеством альтернативных маршрутов, агрегатов, режимов работы оборудования, поскольку все эти варианты перебирает не человек, а машина, которая выдает вариант оптимальный по срокам производства, переналадок и другим критериям.
Сравнив наши проекты по планированию производства в металлургии с аналогичными проектами в других отраслях, можно утверждать, что металлургическое производство, наверное, является самым сложным с точки зрения планирования. Это связано прежде всего с такими факторами, как:
− большой объем сортамента (десятки тысяч позиций);
− необходимость учета при планировании специфических требований клиентов, которые фиксируются в заказе (размеры, химия, допустимые отклонения);
− большое количество переделов (десятки переделов);
− большое количество альтернативных маршрутов и агрегатов (альтернативные печи, конвертеры, машины непрерывного литья, аппараты продольной и поперечной резки), режимов работы оборудования;
− необходимость учета переналадок, которые занимают много времени и, соответственно, существенно влияют на объемы производства;
− необходимость учета специфических правил и требований, связанных с особенностями работы оборудования (серийность плавок, правила для проката);
− необходимость учета возможности подбора заготовки со склада;
− необходимость передачи производственных планов в цех и получения информации по фактическому производству в режиме реального времени (либо близком к реальному времени).
Очевидно, что решение для планирования производства, которое будет использоваться на металлургическом предприятии, должно соответствовать этим специфическим требованиям. Предлагаемое компанией SAP решение:
− поддерживает специальные функции для введения нормативно-справочной информации для металлургического производства. Например, используются так называемые конфигурируемые материалы, когда берется продукт (например, рулон) и описывается дополнительными характеристиками (марка стали, ГОСТ, ТУ, показатели по химии, толщина, ширина, покрытие, другие характеристики). Такой подход позволяет, с одной стороны, существенно сократить количество продуктов, с которыми необходимо работать, а с другой стороны, учесть все специфические требования клиента. Маршрут и нормы также описываются для конфигурируемого материала. При этом для специфических характеристик используются формулы, таблицы, что гораздо удобнее, чем, например, описывать маршрут и нормы для каждого продукта (особенно когда речь идет о десятках тысяч позиций сортамента);
− поддерживает специфические для металлургии объекты (такие как график проката, матрица и график переналадок);
− функции планирования адаптированы с учетом специфики металлургии;
− содержит функции планирования, разработанные специально для металлургии (например, специальные функции для планирования графика проката);
− поддерживает специфические для металлургии сценарии (резервирование запасов, формирование запаса на складе под будущие заказы, резервирование мощностей, высокоприоритетных клиентов (рис. 2), квотирование, переназначение полуфабрикатов).
Требование оперативной интеграции с цеховым уровнем обусловлено спе-цификой металлургического производства, когда на каждом шаге возникает большое количество отклонений фактических показателей от плана (по качеству и объему). От того, насколько оперативно фактическая информация по производству поступит в систему планирования, зависит оперативность принятия решения по корректировке планов — перепланирование производства, переназначение полуфабрикатов на другой заказ. Что касается металлургических предприятий, то для них необходимо разработать десятки интерфейсов. Поэтому для интеграции с цеховыми системами компания SAP предлагает специализированное решение SAP MII (производственная интеграция и аналитика), которое позволяет построить интерфейс с практически любыми MES- и АСУТП-системами, в том числе с производственными системами собственной разработки.
Внедрение системы планирования и оптимизации производства для оперативного планирования дает реальные и просчитываемые результаты:
− сокращаются запасы в производстве;
− максимизируется загрузка наиболее прибыльных маршрутов;
− увеличивается производство за счет минимизации переналадок;
− сокращается время на перепланирование;
− минимизируется влияние человеческого фактора на процесс планирования.
Одновременно с этим предприятие нормализует нормативную базу, отказывается от «мифов», когда производственные планы строятся на основе необоснованных устоявшихся решений, завышенных нормативов.
Поэтому, несмотря на сложность задачи, ведущие металлургические предприятия в России и в мире внедряют подобные системы. Многие иностранные металлургические компании (такие как ArcelorMittal, ThyssenKrupp, Tata Steel) и российские предприятия (Волжский трубный завод, Новолипецкий металлургический комбинат) выбрали решение SAP для оперативного планирования производства и оптимизации.
Помимо поддержки специфических требований отрасли и традиционно высокого качества предлагаемых продуктов, одной из основных причин этого выбора является тот факт, что предлагаемое компанией SAP решение полностью интегрировано с системой SAP ERP, что дает компании уже готовые интегрированные сквозные бизнес-процессы: продажи — производство — закупка — транспортировка — выставление счетов — расчет себестоимости. То есть планирование и управление производством не является каким-то отдельным процессом, это часть бизнес-процессов предприятия. Соответственно, предприятие живет и работает как единый механизм, адаптируясь к изменяющимся условиям рынка, что, безусловно, является залогом выживания и успеха в наши непростые времена.