Мультиагентная система «Smart Factory» для стратегического и оперативного управления машиностроительным производством «точно в срок» и «под заданную стоимость»

Задача повышения результативности и эффективности управления сложными машиностроительными производствами формирует новые требования к IT-системам. В то время как «боевая» обстановка в цехах определяется постоянным потоком новых событий и «вводных» о ходе работ, возможности традиционных MES-систем, рассчитанные на стабильные массовые производства типовых изделий с распределенным на месяц вперед планом операций, оказываются крайне ограниченными в оперативном решении насущных задач. Оценки эффективности применения автоматизированных систем планирования для ряда машиностроительных предприятий показывают ряд негативных последствий:

• -    перерасход трудозатрат на 30-40% на создание «неактуальных» заделов и скрытые простои ввиду несвоевременного перепланирования с ростом затрат на материалы, ФОТ и др.;

• -    постоянный дефицит материалов и компонент по «горящим» позициям;

Баклашов  Виктор Иванович, эксперт.  E-mail:

Казанская Дарья Николаевна,  аналитик.  E-mail:

Скобелев Петр Олегович, доктор технических наук, профессор кафедры конструкции и проектирования летательных          аппаратов.          E-mail:

• -    в 80% подразделений-цехах текущее пооперационное планирование «лежит» на «плечах» мастеров и цеховых диспетчеров и определяется полностью ими, а не руководством завода, и др.

В результате на практике для обеспечения выполнения заказов «точно в срок» приходится создавать дополнительный запас заготовок на складе на «время опережения» и фактическая стоимость оказывается выше запланированной, или же выполняют план «точно в срок», но тогда по любой цене, теряя финансовую эффективность из-за изменяющихся факторов производства, колебаний спроса и предложения на рынке и низкой точности самих исходных данных.

В настоящей работе рассматривается новый подход к созданию интеллектуальных систем управления производством, реализованный на основе мультиагентных технологий. В этом подходе для каждого цеха создается собственная система управления производством, которые далее объединяются в сетецентрическую систему (систему систем), и делается переход от методологии каскадного пакетного планирования в одном центре «для всех» подразделений к непрерывному адаптивному планированию каждого с учетом текущего факта. Предлагаемые системы предназначены для адаптивного управления цехами производства «точно в срок» и «под заданную стоимость» по событиям в реальном времени, с переходом «от сборки по складу» к сборке «по сроку установки» с пооперационным планированием, реализуя методологию «бережливого производства». Адаптивность системы означает, что планирование никогда не останавливается (концепция «живого расписания»), позволяя в непрерывном режиме проводить перепланирование выбранных заказов и ресурсов, на которые оказывают влияние приходящие события (событийная диспетчеризация). План строится динамически и лишь уточняется и корректируется по событиям без останова в группах агентов, необходимых для обеспечения заданных сроков, без полного пересмотра плана в случае изменений в реальном времени.

Система представляет собой двухуровневую адаптивную р2р сеть (от англ. выражения «peer-to-peer» – «каждый с каждым» и «равный с равным») автономно работающих планировщиков, но способных взаимодействовать для согласования решений:

• -    уровень стратегического планировщика завода в целом на большой горизонт планирования;

• -    уровень оперативных планировщиков цехов (обычно до 3-6 месяцев вперед).

В системе создан набор специализированных агентов для машиностроительных предприятий, которые представляют интересы заказов, рабочих, оборудования, операций, инструментов и материалов, учитывая отношения следования между операциями. На входе системы – описания ресурсов цеха, структуры изделий и технологических процессов, а на выходе – поток сменносуточных заданий в разрезе сотрудников, оборудования, заказов, потоков создания ценности в непрерывном режиме. Грануляция целевых функций до уровня отдельных агентов позволяет гибко строить планы производства, добиваясь баланса по заданным критериям. Система автоматически в реальном времени осуществляет корректировку производственной программы и планов операций по отдельным сотрудникам по фактам событий. Например, при выявлении брака система автоматически отменяет оставшуюся цепочку операций и создает заказ на предыдущую операцию (реализуя систему «канбан»), а при необходимости перенаправляет потоки создания ценности.

Предлагаемая р2р-сеть построена на базе сервисной архитектуры, в которой каждый планировщик может работать автономно в своем цехе, реагируя на возникающие события, а при необходимости может взаимодействовать с планировщиками других цехов через общую шину данных предприятия или Стратегическим планировщиком при «критических» невыполнениях заданий (рис. 1).

Рис. 1. Архитектура мультиагентной системы «Smart Factory

Основные функциональные возможности:

• •    cтратегическое объемно-календарное планирование завода в целом с учетом объемов заказов и пропускной способности цехов предприятия; формирование текущего состояния производства «План /Факт / Перепланированный План» в режиме реального времени;

• •    согласованное оперативное планирование сменно-суточных заданий цехов заготовительного, инструментального, механосборочного, испытательного, ремонтных цехов

машиностроительного предприятия, автоматическая координация работы между цехами;

• •    возможность интерактивного включения пользователя в режиме «Перепланирования заданий»;

• •    прогнозное формирование стоимости операционных затрат и формирование фактических операционных затрат по заказам, цехам, операциям в режиме «реального премени»;

• •    развитые функции мониторинга планов, подготовка отчетов, интеграция и т.д.

Внедрения   системы.   Представлены  мотозавод», ОАО «АвиаАгрегат», ОАО результаты внедрения в ОАО «Ижевский «Кузнецов» и других предприятиях (рис. 2, 3).

Рис. 2. Список событий и заказов

Рис. 3. Очередь событий и график рабочих

Результаты внедрения:

• •    обеспечивается полная прозрачность работы цехов и существенный прирост выпуска:

• -    замеренный и доказанный прирост производства 20-30%;

• -    доступность реальной текущей информации: от рабочего до директора;

• •    обеспечивается возможность выполнения заказов в срок и под заданную стоимость с учетом особенностей текущей загрузки цехов,

зависимостей технологических операций, возможностей рабочих и оборудования и др.;

• •    обеспечивается оперативная реакция системы на изменения задач, заказов и перепланирование в реальном времени с формированием прогноза Стратегического плана;

• •    создается платформа для принципиального изменения качества управления производством, прямого включения сотрудников в реализацию плана и роста эффективности бизнеса.

MULTIAGENT SYSTEM "SMART FACTORY" FOR STRATEGIC

AND OPERATIONAL MANAGEMENT OF MECHANICAL ENGI

NEERING PRODUCTION "JUST IN TIME" AND "UNDER THE

SET COST"

• ¹    SPC “Smart Solutions”

• ²    Samara State Aerospace University