Оптимизация в бумажной промышленности на фоне падения спроса

Руководитель направления систем бизнес-аналитики BIA Technologies Станислав Воронин рассказывает, как оптимизация помогла норвежскому производителю бумаги Norske Skog выжить в мире, где печатная продукция стала никому не нужна.

Norske Skog и кризис отрасли

На фоне текущей экономической ситуации многие предприятия столкнулись с высокой степенью неопределенности и падающим потребительским спросом. Для производителя бумаги Norske Skog эта ситуация до боли знакома. В нулевые компания столкнулась со значительным снижением спроса на свою продукцию, поскольку электронные СМИ стали активно вытеснять с медиарынка традиционные газеты и журналы. Наиболее резко спрос упал в Северной Америке и Западной Европе, тогда как в Восточной Европе, Индии и Китае он еще сохранялся на приемлемом уровне.

По состоянию на 2009 год, Norske Skog являлась четвертым по величине производителем бумаги для СМИ в мире. Компания управляла 16 фабриками в 12 странах на четырех континентах. Штат Norske Skog составлял 6 400 человек, а операционный доход — $3,9 миллиарда в год. Общий ежедневный объем производства бумажных фабрик Norske Skog позволил бы создать публикацию, которая простирается от Земли до Луны и обратно.

Производство бумаги — капиталоемкий бизнес; установка новых или закрытие существующих мощностей является серьезной задачей. Бумажная фабрика включает в себя одну или несколько линий по производству бумаги, энергетическую систему и очистные сооружения. Линия по производству бумаги работает 24 часа в сутки, 365 дней в году и закрывается только для регламентного ремонта и обслуживания. Она может стоить сотни миллионов долларов, но приносить годовой доход лишь в половину этой суммы.

Глобальный переизбыток производственных мощностей в индустрии поставил производителей бумаги для печати перед необходимостью закрыть высокозатратные мощности, чтобы сохранить конкурентоспособность. К 2007 году из-за комбинированного эффекта от постоянного снижения цен на печатные СМИ, сохраняющейся ситуации с избыточными производственными мощностями и увеличения стоимости сырья и энергии производители не могли получить удовлетворительную прибыль, и управление производственными мощностями стало критической проблемой в отрасли. Столкнувшись с этой проблемой, Norske Skog обратилась за решением к своим математикам.

Norske Skog и оптимизационные модели

История Norske Skog в этом отношении совсем нетипична. Если вы читали предыдущие статьи в блоге, то знаете, что для внедрения оптимизационных систем большинство компаний заключают соглашения с тем или иным вендором и группой внешних экспертов-консультантов. В Norske Skog все успешные проекты по оптимизации — результат работы всего пары штатных сотрудников.

Роман Norske Skog с математической оптимизацией начался четверть века назад. В 1997 году руководители бумажной фабрики в Новой Зеландии решили, что компании нужно вложиться в увеличение ассортимента производимой бумаги. Инженер фабрики Грэм Эверетт, получивший высшее образование в области исследования операций, присоединился к внутренней команде разработчиков и привел с собой Энди Филпотта с факультета инженерных наук Оклендского университета.

В то время в открытом доступе не существовало формулировок моделей оптимизации, созданных специально под нужды бумажного производства. Филпотт и Эверетт начали с простой модели планирования производства на базе линейного программирования, а затем внесли в нее специфические для отрасли изменения. В частности, они добавили двоичные переменные для моделирования назначения типов продукции каждой бумагоделательной машине.

В конце 1990-х годов модель Филпотта и Эверетта, получившая название PIVOT (Paper Industry Value Optimization Tool), была расширена для рационализации производства и поставок во всех подразделениях компании в Австралии и Новой Зеландии. Ключевой особенностью было сосредоточение внимания на экономии за счет перераспределения производства с использованием алгоритмов смешанно-целочисленного программирования. Внедрение системы помогло обеспечить компании ежегодную экономию в несколько миллионов долларов.

В 2002 году Norske Skog начала масштабировать накопленные знания и опыт в сфере математической оптимизации на свои европейские подразделения в рамках программы по увеличению прибыли на всё более сложном международном рынке бумаги. В начале 2003 года компания разработала первую итерацию европейской модели PIVOT — EPIVOT (European Paper Industry Value Optimization Tool). Тогда же к команде Филпотта и Эверетта подключился другой сотрудник Norske Skog — Кьетил Ватн (также выпускник кафедры исследования операций).

EPIVOT требовала расширения базы данных с расчетом на почти 1 000 клиентов и 10 бумагоделательных машин. Первоначальная работа показала, что стандартизация необходимых входных данных на заводах в Европе была менее развита, по сравнению с Австралией и Новой Зеландией. Кроме того, европейский бизнес Norske Skog был сложнее, он столкнулся с большей конкуренцией и нестабильностью рынка. Функциональность модели нуждалась в усовершенствовании.

Модель EPIVOT должна была быть более ориентирована на распределение времени простоя как части оптимизации цепочки поставок. В дополнение к изменениям, отражающим различные аспекты предельной стоимости сырья и энергии, EPIVOT должна была учитывать возмещение доли труда и регулярных затрат на техническое обслуживание неработающих бумагоделательных машин, а также возможности по управлению складскими запасами. В середине 2005 года была представлена новая итерация системы — EPIVOT V2. Первые тесты показали, что решение позволит сэкономить около $10 миллионов в год.

Внедрение системы имело свои проблемы. В 2005 году у европейских фабрик Norske Skog была достаточно высокая степень автономии. Сформированные системой планы предполагали снижение прибыли некоторых отдельных фабрик для достижения роста общей прибыли в масштабах всей компании. Фабрики отказывались координировать планы и спорили по поводу распределения времени простоя. В ответ топ-менеджмент Norske Skog возобновил более централизованный контроль как над координацией производства, так и над продажами и маркетингом, что обеспечило гладкую работу EPIVOT.

Norske Skog и пиар-катастрофа

В том же 2005 году руководство Norske Skog приняло решение закрыть одну из своих фабрик в Норвегии и отключить три бумагоделательные машины в других местах. Хотя сама по себе норвежская фабрика приносила прибыль, руководство полагало, что общая прибыль компании увеличится за счет ее закрытия. К сожалению, генеральный директор Norske Skog не смог эффективно донести эту мысль до граждан, и решение вызвало отчаянное сопротивление.

Норвежские профсоюзы выиграли битву по связям с общественностью, заявив, что закрытие прибыльного завода невозможно оправдать. Компания подверглась широкой критике. Эта история привлекла беспрецедентное общественное внимание и была освещена более чем в 8 000 изданий. Несколько ключевых фигур в компании лишились работы, а Norske Skog потерпела огромный репутационный удар.

К 2007 году ситуация в бумажном секторе ухудшилась настолько, что постоянное сокращение мощностей стало неизбежным. Правление Norske Skog решило провести анализ своего портфеля, чтобы определить план реструктуризации компании. Было очевидно, что к процессу стоит подойти иначе, нежели в 2005 году, чтобы не допустить еще одной пиар-катастрофы.

Norske Skog и GPIVOT

Чтобы отстоять непопулярное решение о сокращении мощностей на предстоящих жестких дебатах между заинтересованными сторонами, компании нужно было подкрепить его неоспоримыми данными. Осознав необходимость в построении оптимизационной модели управления цепочками поставок в масштабах всей компании, топ-менеджмент снова обратился за помощью к Ватну и Эверетту. В ответ они разработали новую версию системы PIVOT под названием GPIVOT (G — Global).

В GPIVOT входные данные были заданы на менее детальном уровне, чем в EPIVOT, где требовалась детализация в разрезе каждого продукта и всех типографий (заказчиков). Стратегическая система планирования GPIVOT основывала вычисления на группах продуктов; тысячи клиентов по всему миру были объединены в 60 географических регионов для охвата глобальных операций. Получившаяся модель содержала 312 бинарных переменных, 47 000 непрерывных переменных и 2 600 ограничений. Ее целевая функция — максимизировать выручку от продаж за вычетом операционных и постоянных расходов.

GPIVOT позволяла оценить влияние закрытия одной фабрики или машины на работу оставшихся заводов. На фабриках с одной бумагоделательной машиной экономия за счет обратимых постоянных затрат (затраты на рабочую силу, техническое обслуживание, накладные расходы) была очевидна. Однако предприятиям с несколькими машинами требовался более глубокий анализ затрат, которых можно было бы избежать, отключив одну машину. В обоих случаях модель, среди прочего, оценивала количество людей, которых придется сократить, выплаты при увольнении, затраты на расчистку территории и остаточную стоимость недвижимости. Сокращение мощностей также влияет на закупку сырья и энергии, поскольку одна фабрика может получить более дешевое волокно, если соседняя фабрика сократит свое потребление.

Поскольку решения о закрытии имеют долгосрочные последствия, важно было описать возможные будущие сценарии развития событий. Были проверены несколько альтернативных параметров будущих затрат и рыночных условий, таких как высокая/низкая стоимость древесины по сравнению с высокими/низкими ценами на макулатуру. В общей сложности модель детально просчитала 14 различных сценариев.

Оптимальное решение, предложенное системой: закрытие фабрики Cheongwon в Южной Корее, фабрики Steti в Чехии и отключение одной машины на фабрике Follum в Норвегии. В марте 2008 года Правление Norske Skog начало воплощать этот план в жизнь.

Norske Skog и выход из кризиса

В итоге всё сложилось даже лучше, чем ожидалось. Вместо того чтобы закрыть фабрику в Чехии, компания продала ее для перепрофилирования под производство крафтовых пакетов. Когда же стало известно о решении закрыть фабрику в Южной Корее, местный консорциум прямых инвестиций обратился к Norske Skog с предложением о покупке всей корейской ветки бизнеса. Средства, полученные от сделки, помогли существенно снизить финансовую уязвимость Norske Skog. По результату всех принятых мер компания добилась экономии в $120 миллионов в год, что эквивалентно 3% ее годового дохода.

Оптимизационные модели стали жизненно важной частью процесса принятия решений в Norske Skog, помогая компании значительно сокращать расходы и позволяя топ-менеджерам принимать трудные решения с уверенностью в том, что их решения — какими бы непопулярными они ни были — являются лучшими из возможных. В период кризиса неверное управленческое решение может разрушить компанию. В случае Norske Skog математическая модель буквально спасла бизнес.
P. S. Все подробности кейса можно узнать из статьи журнала Interfaces за январь–февраль 2010 года.