Проект по созданию Автоматизированной системы оперативно-календарного планирования производства (ОКПП) в ОАО «ММК» перешел в завершающую стадию

Проект ОКПП призван решить амбициозную задачу – автоматизированное составление календарного и оперативных планов основного производственного цикла, обеспечивающих выполнение заказов в указанные сроки при оптимальной загрузке мощностей. Фактически это означает принципиальное изменение существующей модели управления – переход к производству под заказ на всех стадиях: от выплавки стали до отгрузки продукции.
Мы продолжаем следить за реализацией этой уникальной по масштабам и перспективам работы. К настоящему моменту системой ОКПП охвачены переделы выплавки и горячей прокатки, реализуется завершающая стадия проекта – вовлечение в систему цеха холодной прокатки и цеха нанесения покрытий.

Актуальность проекта
Потенциал применения современных методик оптимизации производственных планов совершенно очевиден, однако на практике это связано с серьезными трудностями. Сортамент крупного металлургического предприятия насчитывает десятки тысяч позиций, при этом многие коммерческие заказы уникальны. Продукция может изготавливаться по альтернативным технологическим маршрутам, которые, в свою очередь, допускают альтернативные параметры полуфабрикатов. В таких условиях оптимизация графиков производства сама по себе сложная задача. Причем она должна решаться в динамике, поскольку в ходе производственного цикла неизбежно накапливаются существенные отклонения (нештатные ситуации, несоответствия свойств и т.д.). Эффективное планирование требует согласования графиков всех смежных производств и учета сопутствующих факторов — доступности складов, транспорта, подготовки сменного оборудования.

Особенностью современного состояния отрасли стала динамика наполнения портфеля заказов. Зачастую месячный портфель заказов на начало периода заполнен лишь частично, и его наполнение происходит уже в течение периода. При этом производственные потоки заполняются заказами неравномерно, что серьезно затрудняет балансировку загрузки производственных мощностей. Для улучшения ситуации чрезвычайно актуальной становится задача приемки малотоннажных, нетиповых и других неудобных для производства заказов, однако экономическая эффективность их производства должна тщательно проверяться и обеспечиваться специальными подходами к группировке заказов.

Перечисленные факторы, с одной стороны, значительно усложняют задачу автоматизации планирования, с другой — делают ее решение еще более актуальным, поскольку формирование и оперативная корректировка планов вручную с учетом всех нюансов становится крайне сложной задачей. В результате неизбежно возникают просчеты и снижаются экономические показатели.

Однако при всей очевидной актуальности подобные проекты пока не получили широкого распространения. Это связано в том числе с трудностями применения в описанных условиях универсальных «коробочных» решений. Характерный для «коробочных» решений строгий набор ограничений является серьезной помехой в попытках учета всех значимых факторов на реальном производственном объекте. Затраты на адаптацию и кастомизацию сопоставимы с затратами на оригинальную разработку, а результат не всегда оправдывает ожидания.

Постановка задачи
Перечисленные выше факторы учтены при формулировке задач. Система ОКПП должна обеспечить формирование и постоянную корректировку оптимизированного плана для всего производственного комплекса ММК со сбалансированным распределением портфеля заказов по потокам и производственным мощностям. При этом необходимо обеспечить функционирование системы вне зависимости от степени заполнения портфеля заказов, а также возможность дозагрузки производственных потоков.

Важно отметить, что корпоративная система планирования станет одним из ключевых элементов управления предприятием, влияющим на все основные аспекты производственной деятельности. Она должна не только бесперебойно функционировать, но и систематически модернизироваться в соответствии с неизбежными изменениями внешних и внутренних факторов. Одним из преимуществ решения стала поставка программного обеспечения с открытым кодом. Это позволит предприятию сохранить полный контроль над стратегическим элементом управления.

База для реализации проекта
Техническая возможность реализации проекта обеспечена многолетним планомерным развитием всех уровней автоматизации ММК. Система ОКПП опирается на взаимодействие с тремя ключевыми элементами IT-инфраструктуры предприятия.

Во-первых, это корпоративный уровень управления, где реализован необходимый функционал приема коммерческих заказов и объемного планирования производства.

Вторым необходимым условием стало завершение этапа построения систем оперативного управления производством ММК. Все основные цеха предприятия оснащены полнофункциональными системами MES, имеющими единую архитектуру.

Третий ключевой элемент менее очевиден. Это единая корпоративная система управления нормативно-справочной информацией (КСУ НСИ). Она содержит справочники и нормативы, детализированные до каждой позиции сортамента предприятия. Гибкость и универсальность системы во многом обеспечили возможность оперативного заполнения требуемого контента НСИ по мере развития проекта и, что немаловажно, единовременного обновления большого количества нормативных данных во всех смежных информационных системах предприятия.

Организационные аспекты
Предусмотрено поэтапное внедрение ОКПП — в сталеплавильном переделе, далее в цехах горячей прокатки, затем в цехах холодной прокатки, нанесения покрытий и в сортопрокатном производстве. На заключительном этапе будет реализован функционал оптимизации календарного плана с учетом ограничений всех переделов.

Проект реализуется в тесной координации со специалистами ММК. В процессе участвуют представители практически всех служб предприятия. Эта особенность потребовала проведения длительного подготовительного этапа. Другой особенностью управления проектом стала методология гибкой корректировки (дополнения) технического задания. Сложность задачи потребовала уточнения параметров проекта в ходе анализа предыдущих этапов.

Архитектура системы
В АС ОКПП входят три основные подсистемы: долгосрочного календарного планирования, среднесрочного календарного планирования, оперативного планирования. Они последовательно решают задачи формирования и детализации производственных планов на основе единой корпоративной базы НСИ и исходных данных. Из систем корпоративного уровня поступают параметры коммерческих заказов и объемный план производства. Графики плановых ремонтов — из модуля ТОиР. Система поддерживает постоянную связь с уровнем MES, формируя графики производства и отслеживая его текущее состояние.

Функционал календарного планирования
Подсистема распределяет заказы по технологическим маршрутам и рассчитывает суточные нормы для каждого технологического звена с учетом их ограничений и плановых простоев. При этом производится необходимое разделение крупных заказов и объединение мелких заказов, то есть формируются плавки/партии оптимального объема. Результатом является постоянно актуализируемая матрица распределения заказов по суточным квотам каждого производственного участка. Она позволяет оперативно контролировать сбалансированность загрузки производственных потоков и своевременно принимать меры по приоритетному наполнению заказами недогруженных потоков.

Заказы размещаются в зависимости от очередности принятия и приоритетности. Для уже размещенных в плане заказов прогнозируются даты производства и отгрузки по переделам. При расчете модель опирается на нормативную длительность обработки, на технологические и транспортные задержки каждой конкретной позиции сортамента. В результате уточняется дата обработки заказов по переделам.

Исходя из суточных квот и графика ремонтов формируются предварительные планы установки сменного оборудования. При этом система перераспределяет заказы в смежных сутках с целью оптимального использования ресурсов сменного оборудования.

Сервис предварительной обработки заказов
Отдельного внимания заслуживает функционал предварительной работы с заказами на этапе их приемки службами сбыта. Сервис предназначен для проверки исполнимости заказа с точки зрения технологической возможности и экономической целесообразности производства, а также прогноза графика отгрузки готовой продукции уже на этапе приемки заказа.

Специализированное рабочее место реализовано как в стандартном web-интерфейсе, так и в виде мобильного приложения для iPad — менеджеры служб сбыта могут обработать заказ и вне офиса. Для этого необходимо ввести параметры заказа, после чего система автоматически выдает заключение о возможности его производства. Одновременно рассчитывается прогнозный график производства и отгрузки продукции. Одним из главных достоинств сервиса является возможность оперативной корректировки параметров заказа для обеспечения технологической исполнимости и экономической целесообразности его производства.

Стадия среднесрочного планирования
По мере наполнения суточных квот реальными заказами проводится расчет графиков работы агрегатов с учетом полного набора технологических правил. Необходимость отдельного уточняющего этапа связана с тем, что на длительном горизонте планирования данная процедура может выполняться некорректно в случае неполного портфеля заказов и в условиях накапливающихся отклонений.

Главной функцией среднесрочного планирования является согласование работы переделов «выплавка — прокатка». При этом учитываются такие особенности, как «горячий» посад в печи. Среди дополнительных функций можно отметить определение дефицитного сортамента для перестроек и выделение немонтируемых заказов.

Функционал оперативного планирования
На основании календарного плана подсистема выстраивает сменно-суточные задания для каждого производственного агрегата, планирует загрузку складов, внутренние транспортные операции и отгрузку готовой продукции. Автоматически формируются контактные графики производства, детализированные до отдельных единиц продукции и полуфабрикатов.
Реализованы средства непрерывного мониторинга текущей ситуации и инструменты тонкой настройки графиков для их оперативной корректировки в пределах, допустимых для исполнения календарного плана.

Система не только отслеживает ход выполнения каждого заказа, но и контролирует его соответствие требованиям. Возникающие в производстве остатки учитываются как свободное наличие и приоритетным образом используются при выполнении текущих или вновь поступающих заказов. Реализованы механизмы переназначения продукции с заказа на заказ с автоматическим учетом всех требований.

Актуальная информация о выполнении заказов, о простоях, о состоянии оборудования, складов и транспорта передается на уровень календарного планирования. При накоплении отклонений или истечении заданного периода времени происходит автоматический пересчет и корректировка планов всех уровней.