Как APS-системы влияют на поточное производство

Российские производственные предприятия могут сталкиваться с нехваткой мощностей и нестабильными поставками сырья. При этом их клиенты, как правило, требуют строгого соблюдения сроков выполнения заказов. Даже небольшое улучшение в исполнении производственных планов и эффективности использования мощностей может увеличить прибыль компании на десятки и даже сотни миллионов рублей в год. О том, как автоматизация планирования влияет на финансовые результаты предприятий и почему применение APS-систем особенно важно для поточных производств, рассказывают руководитель направления «Управление цепями поставок» IBS Наталья Морозова и эксперт по планированию производства IBS Андрей Кузьмищев.

Планирование в поточном производстве

Оперативное производственное планирование, то есть составление детального расписания технологических операций и движения продуктов по производственной цепочке, является крайне сложной задачей даже для опытных специалистов. Для ее решения необходимо не только учесть все производственные, коммерческие, логистические и ресурсные ограничения в конкретный период, но и выбрать оптимальный вариант плана среди множества сценариев.

При этом производства поточного типа характеризуются особенно сложным технологическим процессом:

• в отличие от производств дискретного типа их невозможно прервать в любой момент, отправив товар на склад, поэтому нужно заранее оценивать возможности хранения;
• в процессе производства возникают побочные продукты и/или отходы, требующие хранения с соблюдением особых условий; 
• на характеристики выходного продукта влияет большое количество вариантов изготовления, вплоть до получения разных продуктов в зависимости от технологического режима или катализатора;
• приходится учитывать явление цикличности, когда продукт одного производственного процесса может также быть сырьем для другого процесса, что приводит к дилемме: продукцию выгоднее сбыть или использовать как сырье в техпроцессе далее?

Элементы поточного производства применяются в следующих отраслях:

• производство жидких пищевых продуктов (например, молока и напитков),
• бытовая химия и косметика,
• автомобильная химия и масла,
• сельхозкорма,
• фармацевтика,
• строительные материалы,
• химическая промышленность (включая нефтехимию).

Что такое APS-решения?

Для автоматического создания оптимальных производственных планов уже пару десятков лет существует специализированный класс ИТ-решений — системы продвинутого планирования и графикования (Advanced Planning & Scheduling, или APS). В российской практике подобные решения иногда называют системами синхронного планирования производства. Предприятия могут внедрять их как отдельную ИТ-систему или как функциональное расширение к системам управления производством (MES) или системам планирования ресурсов (ERP).

APS-системы отличаются от других систем планирования использованием сложного математического аппарата (как правило, методов комбинаторной оптимизации), а также возможностью быстрого создания и сравнения различных сценариев производственного плана. Эффективность APS-системы для конкретного предприятия будет зависеть от того, насколько хорошо ее алгоритмы могут учитывать особенности производства и быстро обрабатывать данные для оптимального планирования.

По данным различных аналитических обзоров, около 25% крупных производственных компаний в РФ к началу 2020-х годов использовали или активно внедряли APS-решения для планирования производства. В 90% случаев это были ИТ-системы иностранных вендоров, такие как Siemens Opcenter, Delmia Artems, SAP APO PPDS, Aspen. Потребность в APS-решениях существенно увеличилась в последние несколько лет в связи с ростом непредсказуемости на рынках и нестабильностью в цепях поставок. При этом уход иностранных вендоров поставил под угрозу как реализацию планов по внедрению APS, так и эксплуатацию уже внедренных решений.

Минусы ручного планирования

Есть несколько причин, почему формирование оперативных производственных планов «вручную», на основе профессионального опыта планировщиков и с использованием Excel может очень дорого обходиться бизнесу в современных условиях.

Во-первых, план производства должен быть реалистичным: учитывать графики работы оборудования, наличие сырья, складские и транспортные ресурсы, а также другие важные факторы. Ошибки в плане могут дорого обойтись: это и штрафы, и потерянная выручка, и удар по репутации из-за несвоевременного выполнения заказов.

Во-вторых, для большинства производств существует высокая вариативность производственных расписаний. При наличии десятков и сотен наименований продукции и как минимум нескольких производственных линий возможны тысячи вариантов последовательности производства, которые требуют выполнения технологических операций при переходе с продукта на продукт (переналадки, «марочные колеса», переходы). Эти операции занимают время, могут приводить к технологическим потерям и, соответственно, уменьшают реальный объем выпуска продукции, и влияют на ее себестоимость. Если расписание составлено неудачно и требует частых переналадок, предприятие может терять до 1-5% рабочего времени.

В-третьих, важно своевременно реагировать на любые изменения. Например, поломки оборудования, сбои в поставках или новые срочные заказы. Это требует быстрого перепланирования расписания, часто в режиме 24/7. Без автоматизации расчет нового плана займет много времени, и предприятие может продолжить работать по неэффективному или нереалистичному расписанию.

Преимущества APS-решений

Оценив риски, связанные с ручным планированием, можно рассчитать ожидаемую экономию от автоматизации производства и обосновать инвестиции во внедрение APS-системы.

В зависимости от размера продуктового портфеля, масштабов производственного комплекса и сложности технологических процессов предприятие может ожидать следующих бизнес-результатов после первого года эксплуатации APS-решения:

• увеличение валовой маржи на 1-3%;
• увеличение общей эффективности использования оборудования (показатель Overall Equipment Effectiveness, или OEE) — на 3-10%;
• рост показателей своевременности и полноты выполнения клиентских заказов (показатель On-time, In-full, или OTIF) — на 5-15%.

В условиях дефицита на рынке труда дополнительным преимуществом от внедрения APS будет также снижение влияния человеческого фактора и зависимости от персонала. Система позволяет исключить человека из процесса подготовки планов, оставив за руководством лишь функцию по утверждению финального варианта.