На примере кейса крупнейшего производителя автобусов в мире — китайской компании Yutong Bus — объясняем, как современные информационные технологии позволяют формировать идеальный оперативный план производства.
Zhengzhou Yutong Bus Co., Ltd. (далее именуемая “Yutong Bus”) была основана в 1963 году на базе Чжэнчжоуского ремонтного завода автобусов в Китае. Расположенная в промышленном парке Zhengzhou Yutong, она занимает территорию в 1,12 млн кв. м, с ежедневной пропускной способностью более чем в 210 автобусов. К настоящему времени компания уже превратилась в крупнейшую и наиболее технологически продвинутую производственную базу больших и средних автобусов во всем мире и стала крупнейшим производителем автобусов в мире по объему продаж (41 828 машин в год).
В настоящее время в продуктовой линейке Yutong Bus сотни различных транспортных средств длиной от 6 до 25 м для самых разных сегментов рынка — от стандартных городских автобусов и машин скорой помощи до двухэтажных туристических автобусов, передовых скоростных электробусов и даже беспилотных автобусов будущего. На главной производственной площадке Yutong Bus в Чжэнчжоу ежедневно выпускается в среднем 170–180 транспортных средств, и в любой момент времени в производстве и сборке находится около 100 различных моделей.
Каждый день планировщики завода должны распределить заказы клиентов по 10 производственным линиям, которые включают в себя четыре ключевых этапа производства транспортных средств (сварка, покраска, сборка и тестирование), принимая во внимание множество дополнительных факторов. К этим факторам относятся:
- сроки выполнения и приоритетность заказов;
- текущие объемы ключевых деталей и компонентов на складе;
- сокращение запасов дорогостоящих компонентов;
- пропускная способность завода;
- графики работ персонала;
- соблюдение правил сверхурочной работы;
- балансировка рабочей нагрузки между производственными линиями;
- предпочтения производственных линий по видам продукции;
- минимизация переналадок на производственных линиях;
- повышение эффективности использования ресурсов и многое другое.
Чтобы автоматизировать задачу планирования и улучшить качество составляемых производственных планов, Yutong Bus сравнила «коробочные» решения нескольких ведущих мировых вендоров систем класса APS (Advanced Planning and Scheduling), а также построила прототипы моделей. К сожалению, первые результаты были неутешительными. Из-за разнообразия продуктовой линейки Yutong Bus, множества бизнес-целей и ограничений, которые нужно учитывать в процессе планирования, типовые решения не могли просчитать оперативный производственный план в приемлемые сроки.
В какой-то момент руководителям компании была предложена идея создания кастомизированной системы планирования на базе мощного оптимизационного солвера (программы-решателя, которая способна просчитывать математические задачи с огромным количеством переменных). Для решения проблемы многоцелевого планирования нанятые специалисты по математической оптимизации построили так называемую модель транспортной сети. Для совершения расчетов по этой модели был выбран солвер Gurobi — один из мировых лидеров в этой области.
В примитивном виде процесс планирования выглядит так: на входе получаем набор текущих заказов → раскладываем задачу производства на составляющие (подготовить материалы, произвести их обработку, осуществить сборку, отделку, покраску, протестировать и транспортировать продукцию) → решаем, на какой производственной линии и в какой последовательности будут осуществляться те или иные заказы с учетом заданных условий и ограничений → выстраиваем производственную цепочку и формируем план.
Созданная в Yutong Bus система может планировать порядка 1 500–2 000 заказов в день на горизонте планирования в 30 дней. В зависимости от различных бизнес-сценариев в каждом процессе планирования закладываются от шести до восьми различных бизнес-целей (включая мягкие ограничения, такие как «минимизация нарушения предпочтений производственной линии по продукции»).
Солвер последовательно решает от шести до десяти смешанно целочисленных задач, каждая из которых состоит примерно из 100 000 строк ограничений, 60 000 переменных и 260 000 ненулевых параметров. Всё это солвер делает в течение 45 минут — процесс, на который у команды из пяти планировщиков ранее уходило по 9 часов рабочего времени. Другими словами, сроки планирования в Yutong Bus сократились ни много ни мало в 12 раз!
Успешное внедрение технологий оптимизации помогло компании значительно повысить эффективность своей работы, что, в свою очередь, помогло ей укрепить свою лидирующую позицию на рынке. Подробнее о кейсе Yutong Bus можно прочитать здесь.
Стоит сказать, что математическое моделирование и оптимизация показывают впечатляющие результаты при внедрении на предприятиях самого разного толка. Не обязательно производить автобусы, чтобы оценить реальный скачок эффективности, который наглядно подтверждается цифрами. Например, в практике BIA Technologies был кейс по внедрению системы оптимизационного планирования на одном крупном кабельном производстве. Решение окупилось по итогам первого же месяца работы благодаря увеличению всех ключевых показателей завода — от общей эффективности оборудования до маржинальности — в среднем на 5%. При этом время переналадок оборудования сократилось на 10%, количество пролеживаний и простоев — на 7%, а время работы над всеми заказами — на 35%. Выбранное решение особенно помогло заводу при работе во время пандемии: резкое изменение портфеля заказов, практически точечный контроль цепочек поставок требовали построения и анализа многочисленных сценариев, что без внедренной системы оптимизации было бы в принципе невозможно.