Цифровая трансформация управления производством

Компания «ЕАЕ-Консалт» продолжает внедрение собственной информационной системы управления производством DigitalPlant («Цифровой завод») на одном из отечественных предприятий. В основу решения положена цифровая модель предприятия – краеугольный камень современной MES. Новое решение включает в себя уникальные модули календарного планирования и сведения материального баланса, разработанные в соавторстве с учеными МГУ. Система управления производством охватывает весь периметр предприятия – от технологических установок до отгрузки. Завершение проекта ожидается в конце первого квартала 2020 года.

 

 

 

Сергей БАЛАШОВ, начальник Управления производственных систем бизнес-сегмента «Переработка и Сбыт» ООО «ЕАЕ-Консалт»

 

Решение DigitalPlant

Приступая к проекту создания собственной системы уровня MES, мы внимательно изучили предлагаемые решения и пришли к выводу, что на рынке нет готового продукта, удовлетворяющего целям современного предприятия. Поэтому для оперативного управления производством была разработана собственная система DigitalPlant, которая обеспечит решение целого комплекса задач:

• календарное планирование: контроль за деятельностью предприятия в режиме, близком к режиму реального времени, с прогнозированием развития ситуации на любом временном горизонте;
• диспетчерское управление: регистрация и контроль исполнения распоряжений;
• моделирование производства: актуализация модели предприятия;
• сбор производственных данных с минимальным влиянием человеческого фактора;
• расчет движения продукции и сведение материальных балансов на основе данных средств измерений;
• план-факт анализ: ежедневный контроль достижимости целей экономического плана.

Основной задачей системы является контроль исполнения оптимального экономического плана предприятия.

Рис. 1. Структура информационной системы DigitalPlant

Взаимодействие модулей

Все подсистемы опираются на единую цифровую модель предприятия. Любая плановая операция, производственное задание, технологическое событие или отчет связаны с объектом модели – потоком, технологической установкой, резервуаром. Такой подход позволяет легко собрать данные о фактическом состоянии производства из разных подсистем и сопоставить их с плановыми показателями.

Календарное планирование

а) планирование выработки

Календарное планирование является важнейшей частью автоматизации предприятия, оно позволяет создавать проект календарного плана выработки товарной продукции на основе экономического плана предприятия.

В нашей системе процесс КП разделен на две части – расчет КП для непрерывного производства (например, установки) и дискретного (например, резервуары). Лучше рассматривать эти части отдельно и реализовывать КП тремя этапами.

Первый этап – планирование получения готовой продукции. Мы даем возможность загрузить экономический план и равномерно распределяем его на месяц. Это первое приближение, которое дает нам очень приблизительный календарный план. Главное на этом этапе – получить ориентиры: сколько и какой продукции надо выработать за месяц.

Дальше пользователь может его скорректировать. Например, необходимо выработать 600 т продукта N. При первичном распределении программа эти 600 т распределяет по 20 т на весь месяц. Но 600 т – это всего 3 дня работы установки, делать весь месяц по 20 т мы не можем. Пользователь выбирает период, в котором он хочет выработать это количество, и программа автоматически пересчитывает календарный план. В нашем случае в периодах, в которых продукт N вырабатываться не будет, увеличивается выработка других продуктов. Таким образом, суммарно за месяц прогноз по выработке каждого вида продукта не изменился и его показатели остались равны значениям, полученным из экономического плана.

б) резервуары/эстакады

На втором этапе, зная, когда и сколько будет выработано продукции, мы должны распределить ее по резервуарам.

Рис. 2. Календарное планирование: резервуары и эстакады

На рис. 1 сверху – ресурс продукта N. Программа последовательно, согласно настроенному шаблону, заполняет 1-й резервуар. Поступление в него – это оранжевая полоса. Далее за ней следует светло-зеленая – это период отстоя. Затем бирюзовая – это паспортизация. Сиреневым выделено время, когда в резервуаре есть нужное количество продукта. Потом алгоритм создает такие же шаблонные операции на следующем резервуаре, совмещая начало поступления в него с окончанием загрузки в 1-й. Таким образом распределяется весь запланированный к выработке ресурс. И, что самое важное, определяются интервалы времени, когда в резервуарах будет нужное для отгрузки количество продукта.

Затем необходимо спланировать отгрузку этих продуктов. Здесь весь планируемый период просто заполняется шаблонными операциями, состоящими из подачи вагонов (красная полоса), загрузки (сиреневая), уборки (голубая). За счет этого в первом приближении обеспечивается непрерывная нагрузка эстакады.

После этого остается только установить связь между операциями загрузки на эстакаде и отгрузки из резервуара. Любое изменение в плановых операциях приводит к пересчету всех связанных с ними. График показывает изменение остатка в резервуаре, причем в прошлом виден факт, а в будущем – прогноз.

в) производство

На третьем этапе, после того как определено, какой должна быть выработка, мы должны выдать производственные задания на установки – и здесь в дело вступает наука. Совместно с сотрудниками факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ разработан новый, адаптированный под задачу КП математический метод, позволяющий составить такое расписание из заранее определенных режимов работы установок, которое позволит при существующих технологических ограничениях выработать запланированное количество продукта. Метод очень сложный, но суть проста: мы выбираем из набора режимов работы установок такие, которые позволяют выработать нужные продукты, и рассчитываем время, когда надо перейти с одного на другой.

Сбор производственных данных

Подсистема в терминах цифровой модели аккумулирует все сведения о работе предприятия, опираясь на доступные источники данных: единую базу данных реального времени (БДРВ), лабораторную систему (ЛИМС), РСУ, данные ручного ввода. Включает в себя сервер технологических расчетов, реализующий стандартизированные методики расчета масс, и аппаратно-математические измерители, которые позволяют рассчитывать массу на любом потоке, резервуаре жидкости или газа.

Моделирование

Среди оригинальных решений, разработанных нами в ходе проекта, – создание единой информационной модели предприятия, которая позволяет формировать направленный граф материальных потоков, системы ограничений и модели материальных потоков предприятия за балансовый период, создавать сложные расчетные измерители.

Согласование материального баланса

В основе системы согласования матбаланса лежит инновационная разработка – алгоритм нахождения оптимального решения системы линейных уравнений (оптимальность понимается в смысле наибольшего соответствия измеренным значениям), созданный также совместно с учеными МГУ, который отличается от общепринятых двумя важнейшими преимуществами.

Во-первых, мы решаем задачу согласования баланса с учетом технологических ограничений. Это усложняет алгоритмы решения, но позволяет получить достоверный результат.

Во-вторых, наше решение выдает по-настоящему целочисленный результат. Кроме того, разработанные для решения задачи математические методы активно развиваются.

Экономический эффект

Экономический эффект внедрения системы DigitalPlant можно рассчитать по многим параметрам, и он будет исчисляться сотнями миллионов рублей: оптимизация производственного цикла, отгрузки, запасов, увеличение выработки продукции и повышение ее качества, выявление потерь. Для каждого предприятия это будут свои показатели.

Преимущества DigitalPlant

Благодаря внедрению системы DigitalPlant клиенты компании «ЕАЕ-Консалт» получают значительные конкурентные преимущества, среди которых отмечу основные.

1. Внедрение DigitalPlant обеспечивает максимально возможный уровень автоматизации процессов сбора, обработки, накопления, хранения и отображения информации о фактической работе объектов предприятия. Влияние человеческого фактора снижено до минимума. Одновременно мы не только определяем величину неизмеримых потоков, но и определяем потоки с низкой достоверностью и даем рекомендации по дооснащению производства средствами измерений.
2. Все результаты деятельности предприятия могут быть спрогнозированы за счет моделирования действий по управлению производством.
3. Автоматизирован бизнес-процесс расчета материального баланса, срок согласования баланса максимально сокращен.
4. Автоматизированы процессы выдачи и контроля производственных заданий, оперативно и в установленный срок формируется производственная отчетность, которая предоставляется по любой единице (установка, группы установок или завод) на любом горизонте планирования в привычных офисных форматах.
5. Достигнут оптимальный режим функционирования производственных мощностей за счет оперативного получения достоверной информации об их работе.
6. Возросла точность идентификации мест и причин возникновения потерь за счет определения ошибок, допущенных в ходе согласования баланса.
7. Ведется учет движения материальных потоков (сырья, полуфабрикатов, готовой продукции). DigitalPlant позволяет вести глобальный учет цепочки поставок сырья и готовой продукции, оптимизировать процессы переработки, сводить к минимуму потери, связанные с отклонением от плановых заданий.
8. В отличие от большинства MES, подсистема план-факт анализа DigitalPlant осуществляет ОПЕРАТИВНЫЙ КОНТРОЛЬ ВЫПОЛНЕНИЯ календарного производственного плана и прогнозирование исполнения экономического плана предприятия, что позволяет обеспечить руководителей всех уровней оперативной информацией о выполнении или необходимости корректировки плановых показателей.

В результате осуществляется реальный переход работы предприятий от формата «по факту», то есть по итогам оценки полученного результата с последующим принятием решений, к работе «по плану» – с максимально достоверным прогнозированием результатов и принятием обоснованных решений.

ООО «ЕАЕ-Консалт»
Тел.: +7 (495) 213-11-76.
www.eae-consult.ru
info@eaeconsult.ru