Руководитель направления систем бизнес-аналитики BIA Technologies Станислав Воронин рассказывает о кейсе Береговой охраны США, которая сэкономила десятки миллионов долларов благодаря оптимизации работы Центра ремонта и снабжения авиатехники.

Мы продолжаем наше путешествие по истории математической оптимизации и снова переносимся в 2007 год. Тогда престижную Премию Франца Эдельмана за достижения в области исследования операций получили создатели системы оптимизации планирования лучевой терапии, о которой я недавно рассказывал, а финалистами стали Coca-Cola, Hewlett-Packard Company, Chrysler and J.D. Power и… Береговая охрана США. О последней я сегодня и расскажу.

Береговая охрана

Береговая охрана США — один из видов Вооруженных сил страны, представляющий собой морскую службу в составе Министерства внутренней безопасности. Ее основные задачи заключаются в защите населения, окружающей среды, а также интересов экономики и безопасности США в международных водах, у побережий Америки, в портах и на внутренних водных путях.

Помимо катеров и небольших судов, в арсенале Береговой охраны находятся около 200 летательных аппаратов (преимущественно, поисково-спасательных и патрульных вертолетов), которые приписаны к 26 авиабазам и аэродромам, расположенным вдоль всего побережья Америки. Всплески спроса на услуги авиации Береговой охраны возникают в случае стихийных бедствий национального масштаба, таких как ураганы «Эндрю» (1992) и «Катрина» (2005).

В небольшом городке Элизабет-Сити в Северной Каролине расположен Центр ремонта и снабжения авиатехники (далее — ARSC — Aircraft Repair and Supply Center) Береговой охраны США. ARSC работает как координационный центр авиационной логистики. Он предоставляет техническое обслуживание и снабжение, управляет модернизацией и внесением конструктивных модификаций в дизайн летательных аппаратов, а также оказывает инженерные и информационные услуги для поддержки миссий.

Имеющийся парк авиатехники подлежит регулярному ремонту ввиду устаревания деталей и отказу компонентов. Поскольку аэродромы Береговой охраны США расположены в разных климатических зонах, от Флориды до Аляски, влияние эксплуатации самолетов и вертолетов на их износ варьируется в зависимости от их места базирования.

В большинстве случаев аэродромы заменяют сломанные детали и отправляют их в ARSC для оценки и ремонта на месте или с привлечением сторонних организаций. В некоторых случаях серьезное повреждение летательного аппарата может потребовать его перемещения в ARSC для выполнения более сложного, капитального ремонта. Работа ARSC опирается на сочетание запасов рабочих запчастей и контрактов с поставщиками на пополнение запасов комплектующих.

Поскольку Береговая охрана США конкурирует с частным сектором за внимание производителей (например, с точки зрения времени на закупку компонентов и времени на завершение ремонта), необходимо сбалансировать задачи, которые выполняет ARSC, и задачи, которые выполняют поставщики. Наконец, при значительном использовании воздушных судов необходимо сократить интервалы между капитальными ремонтами летательных аппаратов, чтобы обеспечить их работоспособность в воздухе.

Менеджмент ремонта авиатехники и снабжения Береговой охраны США звучит как сложная управленческая задача, которая требует принятия серьезных стратегических решений на основе детальной информации. Однако в начале нулевых, несмотря на сбор определенных данных, руководство полагалось преимущественно на интуицию и свой многолетний опыт. При этом более 75% менеджеров должны были выйти на пенсию в ближайшие 5–10 лет.

Осознав назревающий кризис, руководство обратилось к математикам из Университета Пердью с запросом на создание оптимизационной системы, которая поможет ARSC принимать решения на основе анализа больших данных и повысить эффективность своей работы. Реализация четырех отдельных проектов в области исследования операций в течение пяти лет (с 2001 по 2006) существенно улучшила цепочку поставок Береговой охраны США, а создание небольшого оптимизационного отдела внутри ARSC продемонстрировало устойчивость этих инициатив.

Проект №1. Управление запасами и данными по всей цепочке поставок

В 2001 году за каждую конкретную задачу по управлению звеном цепочки поставок в ARSC отвечала своя группа специалистов. Так, инженерная группа управляла деталями и рекомендовала интервалы технического обслуживания, а менеджеры по контролю за расходом предметов снабжения взаимодействовали с аэродромами и поставщиками и исполняли бюджеты на ремонт или закупку. Эти две группы сотрудников имели смежные сферы ответственности, но располагались в разных корпусах и не использовали данные из систем друг друга. На тот момент в ARSC в принципе не было инструментов планирования, которые бы способствовали систематическому обмену информацией между различными группами специалистов и, следовательно, служили инструментом для принятия оптимальных решений по управлению запасами.

Цель математического моделирования заключалась в оценке влияния на общую производительность объединения двух разрозненных информационных систем: Авиационной компьютеризированной системы технического обслуживания (инженерной базы данных) и Информационной системы управления авиационным техобслуживанием (финансовой/складской базы данных). Эти системы разрабатывались независимо друг от друга, в разное время и без анализа преимуществ обмена информацией между системами для планирования логистики.

Для связи двух баз данных, математики предложили подход, основанный на линейном программировании. Также был создан прототип системы, которая использует информацию о возрасте деталей для проактивного управления запасами. В отличие от старой схемы пополнения запасов по запросу (высокий спрос вызывает пополнение, а низкий его сокращает), в новой системе запасы деталей пополняются заранее, на основе прогноза будущего спроса.

Результат: синхронизация систем обеспечила снижение складских затрат на 20–70% для 41 критически важной детали за счет сокращения уровня запасов отремонтированных деталей. Это обеспечило гибкость, позволяющую предложить значительно более высокий уровень обслуживания при том же бюджете на ремонт.

Проект №2. Оценка, анализ и планирование ремонта

В предыдущем проекте сам процесс ремонта был смоделирован как «черный ящик» времени выполнения заказа, а его влияние на управление запасами — как спрос. В новом проекте эксперты сосредоточились на расширении описания процесса ремонта и анализе ресурсов, необходимых для его осуществления.

Цель второго проекта — связать спрос на детали, их возраст и данные о ТОиР с выбором времени ремонта для наилучшего использования ограниченных трудовых ресурсов. В свою очередь, грамотное планирование ремонта должно было улучшить управление запасами и повысить общую эффективность системы за счет сокращения затрат и времени выполнения ремонта.

Созданная модель на основе линейного программирования включала в себя возможность выбора между ремонтом собственными силами и аутсорсингом и учитывала все заложенные ограничения ресурсов, включая ограничения трудовых ресурсов, ограничения бюджета и контрактные обязательства перед поставщиками.

Результат: оптимизационная система управления цепочкой поставок обеспечила 10-процентное сокращение ежегодных затрат на закупку деталей и ТОиР за счет использования информации о техническом обслуживании при планировании ремонта компонентов. Экономия значительная, учитывая, что общий бюджет на ремонт в ARSC составляет более $200 миллионов.

Проект №3. Координация планирования ремонта, запасов и поставщиков

Успех первых двух проектов воодушевил ARSC на дальнейшее внедрение методов математической оптимизации в свою работу. Информация о возрасте деталей при синхронизации ТОиР и выбора деталей для ремонта стала использоваться для принятия решений во всей организации.

Третий проект был посвящен процессу модернизации модели вертолетов HH-65 (Eurocopter HH-65 Dolphin) с конфигурации «B» на конфигурацию «С». Модернизация включала замену существующего двигателя и системы регулирования двигателя для повышения мощности и надежности, обновление коробки передач для повышения долговечности, замену проводки и нескольких компонентов авионики. В то время как некоторые детали были в наличии, другие требовали длительного изготовления.

Задачу сильно усложняли жесткие временные рамки при ограниченных ресурсах. Чтобы получить финансирование от Конгресса, в 2004 году Береговая охрана США взяла на себя обязательство завершить модернизацию всех 95 вертолетов HH-65 в своем арсенале к декабрю 2006 года. Это требовало увеличения производительности в два раза.

Математики разработали модель на основе линейного программирования для обеспечения поддержки принятия решений в процессе этой масштабной модернизации. Помимо поддержания безотказной работы вертолетов, модель учитывала влияние модернизации на будущие потребности в запчастях, а также рекомендацию производителя о разных интервалах между ремонтами модернизированных вертолетов.

Результат: оптимизационная модель обеспечила успешное планирование модернизации всех вертолетов модели HH-65, что повысило безопасность и возможности миссий Береговой охраны. Ограниченный объем ресурсов, который определила модель, оправдал проведение бережливых мероприятий в ремонтном цехе, что помогло сократить трудозатраты на 13 270 человеко-часов по сравнению с первоначальной оценкой и сэкономили ARSC $1,2 миллиона.

Проект №4. Оптимизация производства вертолетов HH-60

Четвертый проект был посвящен процессу капитального ремонта поисково-спасательных вертолетов модели HH-60 (Sikorsky HH-60 Jayhawk), которые использовались, в частности, во время урагана «Катрина», и запланированному преобразованию в новую версию под кодовым названием Tango. Проблема заключалась в низкой производительности вертолетного депо HH-60. К 2005 году этот показатель упал до пяти вертолетов в год (по сравнению с девятью в 1999 году).

Поскольку с каждым годом производилось всё меньше новых вертолетов, вертолеты, ожидающие капитального ремонта, оставались в эксплуатации в течение более длительного времени. Старение цельнометаллических вертолетов и расширение миссий Береговой охраны после терактов 11 сентября 2001 года вызвали серьезное увеличение объема ремонтных работ. Налицо классическая дилемма техобслуживания: чем дольше эксплуатируется летательный аппарат, тем более серьезного ремонта он потребует, что увеличит время работ и, в конечном итоге, снизит продуктивность депо — что, в свою очередь, приведет к более длительной эксплуатации рабочих вертолетов.

Специалисты Университета Пердью разработали детальную имитационную модель процесса ремонта с тем, чтобы выявить узкие места и обозначить способы повышения продуктивности.

Результат: общее время цикла капитального ремонта вертолета HH-60 сократилось с 200+ рабочих дней до впечатляющих 145, что снизило нагрузку на отсроченное техническое обслуживание с пикового значения в $23,6 млн до $6,5 млн. Всего за восемь месяцев резкое сокращение времени работ привело к увеличению пропускной способности линии производства и техобслуживания почти в два раза — до девяти летательных аппаратов в год. Повышение производительности помогло поддержать готовность оперативного реагирования Береговой охраны США на должном уровне. ARSC считает это одним из главных достижений внедренных методов математической оптимизации.

Заключение

Реализованные проекты обеспечили критически важную поддержку принятия решений при управлении цепочкой поставок и планировании различных работ по ремонту и техническому обслуживанию в ARSC. Осознав ценность математических подходов, Береговая охрана США открыла новый отдел по управлению промышленными операциями. В его задачи входило планирование мощностей и ресурсов на основе оптимизационных моделей и дальнейшее внедрение успешных методов в масштабах всей организации.

Подробнее о кейсе можно прочитать в статье, опубликованной в 38-м номере научного журнала Interfaces за 2008 год.

Актуально

Решения BIA

bia-tech.ru использует cookie-файлы для корректной работы и анализа использования сайта согласно политике использования файлов cookie. Отключить cookie можно в настройках браузера.

Понятно