Производство металла включает в себя множество взаимосвязанных этапов: от добычи и подготовки сырья до выплавки, проката, обработки и отгрузки готовой продукции. Оптимизация каждого этапа и координация всего процесса — ключ к конкурентоспособности предприятия. Именно здесь на помощь приходят системы сложного планирования производственных процессов, которые активно внедряются на производствах — APS (Advanced Planning and Scheduling).
Проблема в том, что многие из таких существующих на рынке систем — западного производства, и они ушли из России в 2022 году. К примеру, от немецкой платформы управления производством SAP зависели так или иначе почти все металлургические предприятия. К сожалению, за четыре года не все успели импортозаместиться, а те, кто до сих продолжает использовать устаревшие версии SAP, поддерживая их силами своих айтишников, стали мишенью для хакеров. Ведь платформа в России больше не обновляется, а в старых версиях куча уязвимостей, которые могут служить входной точкой для кибератаки. Поэтому вариантов у металлургов не так много: либо довериться крупным российским вендорам, либо заняться разработкой собственной системы.
Главная ценность APS-решений заключается в том, что они позволяют учитывать сложные алгоритмы, условия и взаимосвязи
Решение из МАИ
Инженеры Московского авиационного института (МАИ) создали систему сложного планирования производственных процессов для предприятий металлургии, машиностроения, авиастроения и других подобных отраслей. Разработка позволит существенно сократить издержки и точнее прогнозировать сроки выполнения заказов.
Что такое APS-системы?
APS — это программные решения, использующие сложные алгоритмы, математические модели и оптимизационные методы для формирования реалистичных и оптимизированных планов производства. В отличие от традиционных ERP-систем, которые в основном ориентированы на управление ресурсами, APS системы сосредоточены на детальном, краткосрочном и среднесрочном планировании, учитывая множество ограничений и факторов, влияющих на производственный процесс.
«Суть разработки заключается в компьютерной программе, способной охватить весь производственный процесс — от закупки сырья до выпуска готовой продукции. Система умеет составлять планы на любой временной горизонт: от долгосрочных (на год или квартал) до оперативных (на каждую смену). При этом она учитывает множество критически важных факторов: возможности имеющегося оборудования, график работы и квалификацию персонала, сроки поставки материалов и строгие требования к качеству продукции. Важное преимущество системы — её гибкость: она оперативно перестраивает планы, если возникают непредвиденные обстоятельства, например, задержка поставок», — рассказала ТАСС автор проекта, доцент кафедры «Теория вероятностей и компьютерное моделирование» МАИ Варвара Рассказова.
Программа построена по модульному принципу, напоминающему конструктор, где каждый блок выполняет свою функцию. Внутренняя часть системы отвечает за хранение данных, разбивку сложных задач на более простые этапы, построение математических моделей и взаимодействие с алгоритмами-решателями. Внешняя часть представляет собой удобный пользовательский интерфейс. Система легко интегрируется с существующими ИT-системами предприятия. Внедрение происходит в три этапа: сначала осуществляется ввод данных о продукции, оборудовании и технологических процессах, затем настраивается интерфейс под конкретные нужды предприятия, а на завершающем этапе реализуется настройка правил планирования.
«В рамках проекта в МАИ разработаны алгоритмы обработки данных, которые позволяют значительно ускорить решение задач по сравнению с существующими методами. Это достигается за счёт уменьшения объёма обрабатываемой информации без потери точности, а также нахождения оптимальных решений даже при наличии противоречивых данных», — уточнила Рассказова.
Автор проекта, доцент кафедры «Теория вероятностей и компьютерное моделирование» МАИ Варвара Рассказова
Как сообщает ТАСС, «результаты проекта успешно внедрены на предприятиях металлургической отрасли». Правда, компании, которые уже пользуются российским софтом, не называются. Сейчас команда разработчиков работает над расширением функционала. В частности, создаётся модуль, который будет прогнозировать возможные проблемы в производственном процессе и предлагать оптимальные пути их решения. Кроме того, ведётся разработка самонастройки системы на основе обратной связи от пользователей, что сделает её более гибкой и удобной.
Как работают APS-системы в металлургии?
- Умеют оптимизировать использование дорогостоящего оборудования, минимизируют простои.
- APS может использоваться для контроля параметров процесса и прогнозирования качества продукции, тем самым снижая риск брака и несоответствий.
- Рынок металла очень динамичен. APS позволяет быстро адаптироваться к изменениям спроса, новым заказам и непредвиденным обстоятельствам, таким как поломки оборудования или дефекты сырья.
- Перемещение огромных объёмов сырья и готовой продукции требует эффективной координации между различными участками производства и транспортными службами. APS может помочь оптимизировать логистику и минимизировать транспортные издержки.
- Анализ исторических данных, рыночных тенденций и информации об заказах позволяет прогнозировать будущий спрос на различные виды продукции.
- Формирование детальных планов производства, учитывающих мощности оборудования, доступность сырья, сроки выполнения заказов и другие факторы.
- Распределение ресурсов (оборудования, сырья, персонала, энергии) между различными заказами и операциями с целью максимизации производительности и минимизации затрат.
- Оптимизация уровня запасов сырья, полуфабрикатов и готовой продукции для удовлетворения спроса и минимизации издержек хранения.
- Интеграция с системами управления оборудования позволяет планировать техническое обслуживание таким образом, чтобы минимизировать влияние на производственный процесс.
- APS-системы способны анализировать различные сценария развития событий (например, изменение спроса, задержка поставки сырья, поломка оборудования) и прогнозировать их влияние на производственный план.
- Предоставляют информацию о состоянии производства в режиме реального времени, генерируют отчёты по ключевым показателям эффективности (KPI).
- Интеграция с ERP-системами (Enterprise Resource Planning), MES-системами (Manufacturing Execution System) и другими информационными системами предприятия. Это позволяет обеспечить обмен данными между различными уровнями управления и повысить точность планирования.
В цифрах: сколько APS-системы могут оптимизировать в металлургии?
- Повышение эффективности использования оборудования на 5–15%.
- Сокращение запасов сырья и готовой продукции на 10–30%.
- Снижение производственных затрат на 5–10%.
- Увеличение объёма производства на 5–15%.
- Сокращение сроков поставки продукции клиентам на 10–20%.
- Повышение точности выполнения заказов на 10–20%.
Егор Петров
