Оптимальное планирование в вертикально-интегрированном холдинге

Руководитель направления систем бизнес-аналитики BIA Technologies Станислав Воронин объясняет, как вертикальная интеграция и математическое моделирование могли бы предотвратить масштабный дефицит микрочипов.

Вертикальная интеграция

Во многих отраслях российского рынка наблюдается тенденция к укрупнению бизнеса и формированию вертикально-интегрированных холдингов. Это продиктовано экономической целесообразностью: компаниям, которые занимаются выпуском того или иного продукта, выгоднее иметь контроль над всеми этапами создания добавленной стоимости. Вертикальная интеграция предполагает образование холдинга с единой инфраструктурой, который объединяет в себе все стадии производства и жизненного цикла изделия — начиная с получения сырья и заканчивая продажей и сбытом готовой продукции.

В агропромышленном комплексе примером вертикально-интегрированного холдинга может служить компания, которая: осуществляет посев сельскохозяйственных культур на собственных полях → из части собранного зерна производит комбикорм → выращенных на этом комбикорме животных и птиц отправляет на мясопереработку → готовую продукцию сбывает по торговым сетям, включая фирменную розницу.

В металлургии вертикально-интегрированный холдинг самостоятельно разрабатывает месторождения угля и железной руды, занимается транспортировкой сырья и выплавкой металла, а также производит готовую продукцию из полученного металла — трубы, кабели, фольгу, детали для автомобильной промышленности и т. п.

Вертикальная интеграция накладывает свои ограничения на работу холдинга в целом. Для обеспечения эффективности деятельности в условиях колеблющегося спроса требуется анализировать «узкие места» и корректировать общий производственный план с учетом имеющихся мощностей на каждом технологическом переделе. В случаях, когда компании не учитывают возможности и потребности поставщиков по кооперации, возникают ситуации дефицита того или иного сырья и комплектующих.

Наверняка вы слышали о текущем остром дефиците кремниевых полупроводников, которые используются при производстве микросхем для компьютерной техники, автомобилей, космических спутников и медицинского оборудования (включая аппараты ИВЛ). Проблема нехватки микрочипов ударила по всем ведущим игрокам рынка — от Apple до Tesla. Для примера, в начале 2022 года время ожидания доставки MacBook и iPhone конечному потребителю доходило до нескольких месяцев — и это при онлайн-предоплате! По прогнозам экспертов, мы будем наблюдать дефицит как минимум до конца 2024 года.

Причина образовавшегося дефицита — резкое сокращение объемов производства готовой продукции в период пандемии и соответствующее сокращение заказов на чипы и микросхемы. При восстановлении экономики на спаде пандемии производство полупроводников отреагировало с существенным лагом на восстановление объема заказов, ведь цикл производства включает в себя выращивание кремниевых кристаллов и составляет не менее полугода. В итоге большинство производителей техники не успели вовремя сбалансировать производственную программу и договориться с поставщиками. Чтобы не допустить подобных кризисов впредь, мировые гиганты задумались о вертикальной интеграции. Так, в марте 2022 года Intel объявил об открытии собственных заводов по производству микрочипов в Европе.

Оптимизация планирования

Мы уже писали о задаче формирования оптимального производственного плана в рамках отдельного предприятия. Для повышения эффективности планирования большинство отечественных компаний использует функционал базовых MES-планировщиков, а самые передовые — внедряют цифровой двойник производства и внешний модуль оптимизации производственной программы. Чем сложнее производственный цикл предприятия, тем сложнее составить оптимальный план в ручном режиме.

Если же говорить о формировании и оптимизации общего плана по всему холдингу — тут и вовсе невозможно обойтись без автоматизированной системы. В вертикально-интегрированной компании каждый производственный этап представляет собой специфическую отрасль, со своими вводными, ограничениями и доступными ресурсами. В связи с этим процесс планирования, согласования планов между отделами и вёрстки сбалансированной годовой программы может занимать порядка 40–60 рабочих дней. Очевидно, что когда цикл планирования занимает несколько месяцев, пересматривать план раз в квартал и реагировать на текущую рыночную ситуацию не приходится.

На длительность этих процессов в немалой степени влияют размерность и сложность математических моделей и необходимость взаимоувязки различных производственных подразделений. Именно для решения этой задачи понадобится система математической оптимизации. Исходя из плана-драйвера по выпуску готовой продукции и структуре сбыта, система оперативно формирует базовый исполняемый план, который учитывает все имеющиеся производственные ограничения и ставит целью максимальную оптимизацию деятельности холдинга на всех этапах (то есть сокращение издержек и повышение эффективности использования имеющихся ресурсов).

Система позволяет вовремя оценить, насколько выполнимы планы по изменению структуры производства, и провести сценарное моделирование с целью нахождения «узких мест» и способов их исправления, таких как наём сотрудников, модернизация оборудования, использование альтернативных маршрутов или смена контрагентов. Это, в свою очередь, улучшает качество планирования и увеличивает скорость реакции предприятия на изменения в структуре спроса или в условиях бизнес-среды.

Устройство оптимизационной системы

Отмечу, что создать одну детальную всеобъемлющую математическую модель для расчета производственного плана по всему холдингу невозможно — текущий уровень развития вычислительной техники не позволит рассчитать такой объем данных в приемлемое время. Поэтому мы говорим о каскадировании и декомпозиции модели, то есть создании ансамбля вложенных моделей, где по мере «вложенности» растет и детализация.

На верхнем уровне системы планирования — основные параметры по ресурсам и производственным мощностям компании в целом. С горизонтом в 3–5 лет система планирует и оптимизирует объемы производства на уровне всего холдинга. Получив этот общий план, мы спускаемся ниже и получаем план с горизонтом в год и помесячной детализацией на уровне каждого отдельного предприятия под эгидой холдинга. Убедившись, что этот план выполним, мы планируем деятельность каждого предприятия с детализацией по дням. Наконец, на последнем уровне, система осуществляет операционное планирование, повышает эффективность использования оборудования и распределяет задачи в рамках сменно-суточного планирования до уровня отдельных технологических операций.

Применение такого подхода декомпозиции решаемых задач в зависимости от уровня агрегации позволяет задавать разные KPI для разных уровней планирования и получать такие планы для каждого подразделения, которые увязаны и сбалансированы между собой в структуре всего холдинга.

Да будет свет

Напоследок поговорим о конкретных эффектах. В качестве успешного примера оптимизации планирования в крупной корпорации можно привести кейс внедрения подобной системы в компании по производству светодиодов и лампочек Lumileds Holding B.V.

Вот как представитель Lumileds описывает сложности, которые были у компании в прошлом: «У каждого из наших предприятий был свой уникальный способ ведения производства, и мы имели дело с большим количеством субподрядчиков, что осложняло получение общей картины происходящего. У нас был потенциал для роста, но было трудно сказать, нужно ли нам для этого больше оборудования или больше рабочей силы. Мы могли работать эффективно в рамках текущего дня, но вот строить обоснованные планы на неделю, месяц, а тем более год вперед — с этим были большие проблемы».

Благодаря платформе централизованного планирования:

— Lumileds получила возможность точно прогнозировать влияние изменений в заказах и поставках на операционную деятельность и долгосрочные цели компании;

— время формирования планов продаж и операций сократилось на 50%;

— были сокращены сроки доставки за счет более эффективного использования ресурсов;

— снижены общие затраты за счет централизованного управления запасами и производства продукции точно в срок.