CC BY
158
УДК: 004.8+658 ББК: 30.606+32.965
Краснов С.В., Сорокин С.В.
ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА АВТОМОБИЛЕЙ ПО ИНДИВИДУАЛЬНОМУ ЗАКАЗУ ПОТРЕБИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Krasnov S. V., Sorokin S. V.
ORGANIZATION OF MANUFACTURE FOR CAR BY INDIVIDUAL ORDER CONSUMER THROUGH MODERN INFORMATION TECHNOLOGY
Ключевые слова: вытягивающее производство, позаказное производство, индивидуальная комплектация автомобиля, корпоративная информационная система, адаптивная система планирования, многоагентные системы.
Keywords: pull production, production on order, individual of the car, corporate information system, adaptive system for planning, multi-agent systems.
Аннотация: в статье рассмотрены подходы, описывающие требования необходимые для организации сборки автомобилей по индивидуальному заказу конкретного потребителя в рамках массового производства. Предложен обобщённый алгоритм работы информационной системы, который позволит реализовать позаказную сборку автомобилей, описаны требования к такой системе и рассмотрены технологии для её реализации.
Abstract: the article describes the approach, describing the requirements necessary for the organization of car assembly-to-order specific customer in the mass production. The generalized algorithm of the information system, which will implement the Custom assembly of cars, describes the requirements for such a system and technologies consideredfor implementation.
В связи с усилением конкуренции на автомобильном рынке перед руководством автомобилестроительных предприятий встал вопрос о формировании комплексной программы действий по повышению эффективности их деятельности.
В основе этой комплексной программы - способность производителей быстро и точно реагировать на индивидуальные потребности клиента. Для оперативного реагирования на региональные и индивидуальные требования необходима четко организованная система управления основными материальными потоками, в рамках которой должны интегрироваться не только основные (снабжение, производство и распределение) и вспомогательные подсистемы логистики (транспорт, подсистема информационного обеспечения, складирование и т.д.), но и все организации, участвующие в создании конечного продукта [1].
Общей тенденцией развития производства является переход от однотипного выпуска продукции к позаказному. Постоянное изменение потребностей клиентов определяют непрерывный процесс по перестройке предприятий изменению их стратегии и тактики. Предприятие постепенно становится ориентированным на клиента (управляемым клиентом) [2].
В автомобильной отрасли, на наш взгляд, это выражается в постепенном переводе производственных систем автомобильных предприятий с массового на позаказны или вытягивающий тип производства.
Этот тип производства обеспечивает следующие конкурентных преимуществ:
- более высокое качество, чем продукция конкурентов (при одинаковом уровне цен на
нее);
- более низкую цену, чем продукция конкурентов (при одинаковом уровне качества);
- более широкую номенклатуру, чем продукция конкурентов (при одинаковых уровнях цены и качества);
- возможность планировать производство, за счёт поступления предварительных заказов;
- гарантируемый сбыт произведённой продукции;
- сокращение логистических издержек;
- расширение рынка сбыта;
- увеличение прибыли.
Однако, переход на позаказный тип производства, в свою очередь, требует решения следующих вопросов:
- организация взаимодействия с потребителем в режиме реального времени (возможности и ограничения);
- организация формирования необходимой комплектации для конкретного автомобиля;
- организация сборки автомобиля по выбранной (уникальной) комплектации, определённой конкретным потребителем в конкретный срок;
- мониторинг в реальном времени всех стадий производства автомобиля.
Не смотря на сложность этих вопросов, считаем, что достигнутый на сегодня уровень управленческих и информационных технологий делает их решение реально достижимым для автомобилестроительных предприятий.
Необходим переход на новый тип производства, отказ от концепции «жёстких» комплектаций и переход к концепции по-модульного выбора компонентов автомобиля на основе предпочтений конкретного заказчика.
Для реализации данной концепции необходимо:
- разбить автомобиль на модули, с учётом требований покупателей и технических возможностей производства;
- организовать взаимодействие с покупателем в интерактивном режиме;
- организовать взаимодействие с поставщиками комплектующих и пересмотреть технологии взаимодействия с ними;
- организовать сборку автомобиля уникальной комплектации;
- организовать соответствующую информационную инфраструктуру.
На сегодня большинство заводов выпускают модели автомобиля с 3-4 различными ком-
плектациями.
Самая простая комплектация обычно называется базовой и содержит в себе наименьшее количество опций. Соответственно, и цена у такого автомобиля самая низкая.
Самая богатая опциями комплектация называется топовой. Количество опций в ней наибольшее. То же самое можно сказать и про стоимость.
На практике чаще всего покупают автомобили средних комплектаций.
Количество опций в базовой, средней и топовой комплектации конкретный автопроизводитель выбирает самостоятельно, присваивая им собственные названия.
Стоит отметить, что некоторые опции могут строго соответствовать комплектации автомобиля. Например, в зависимости от комплектации в автомобиле может быть установлена обивка салона только определенного типа. Также очень часто с комплектациями жестко связан и тип двигателя автомобиля. Самый мощный двигатель для выбранной модели в большинстве случаев устанавливается только в топовой комплектации. Для других комплектаций его заполучить не удастся.
На основании ранее проведенного анализа комплектаций и опций продаваемых на сегодняшний день автомобилей ведущих мировых производителей, можно сделать вывод о том, что автомобиль представляет собой интеграцию примерно сотни отдельных функциональных модулей, число которых зависит от конкретной марки автомобиля, его комплектации и набора опций [3].
Переход на по-модульный выбор компонентов автомобиля потребителем позволит:
- потребителю свободно, в рамках производственных возможностей, определять комплектацию автомобиля, а следовательно, стоимость и сроки его поставки в режиме реального времени;
- производителю и его поставщикам сформировать на конвейер поток нужных комплектующих в форме накопителей, интегрирующих однотипные функциональные модули.
Подтверждением существования тенденции вовлечения потребителя в прямое общение с производителем являются различные системы, WEB-приложения, создаваемые автопроизводителями и помогающие потребителю сориентироваться в многочисленных комплектациях и опциях, так называемые «конфигураторы», позволяющие построить 3D модель желаемого автомобиля, подобрать интересующие опции и оценить примерную стоимость такого индивидуального автомобиля.
В качестве примера, можно представить запущенную 19 апреля 2012 года ОАО «Автоваз» on-line систему приема заказов на автомобили, позволяющую:
1. Выбрать из примерно из 5-7 предложенных комплектаций подходящую.
2. Выбрать дилера, к которому автомобиль необходимо доставить.
3. Сориентироваться по примерным срокам поставки (от 2 до 3 месяцев).
4. Получить номер электронной заявки, по которому можно будет заключить предварительный договор купли-продажи и в дальнейшем отслеживать состояние своего заказа.
Несмотря на очевидный выигрыш подобной системы перед простыми конфигураторами, она всё также не способна предоставить потребителю больших возможностей по выбору дополнительных опций и, в конечном счёте, формирования полностью удовлетворяющей покупателя комплектации автомобиля.
Однако наиболее существенным недостатком «конфигуратора» является невозможность определить конкретные сроки поставки автомобиля, для чего покупателю снова будет необходимо лично обратится в ближайший дилерский центр и повторить процедуру выбора. К тому же и там ему назовут ориентировочные сроки, варьирующиеся месяцами, в зависимости от сложности и популярности выбранной потребителем комплектации автомобиля. Так же стоит отметить, что не все опции можно установить в рамках выбранной комплектации, в конечном счёте дилер предложит остановиться на одной из стандартных комплектаций, наиболее подходящей по выбраним опциям. Формирование полностью удовлетворяющей покупателя комплектации в этом случае либо не возможно, либо значительно, как правило, непредсказуемо, увеличивает сроки ожидания автомобиля.
Решение этой проблемы по нашему мнению возможно при условии:
- создания информационной системы, позволяющей производить мониторинг функциональных модулей при их производстве, транспортировке, сборке и т.д. в режиме реального времени;
- оснащения функциональных модулей и средств их транспортировки бесконтактной системой идентификации, например RFID-метками.
Вывод: при переходе на позаказную сборку необходимо дополнить КИС-системой учета и мониторинга функциональных модулей автомобиля, что позволит потребителю, в рамках производственных возможностей корпорации:
- определять комплектацию автомобиля, посредством web-интерфейса;
- определять стоимость автомобиля и сроки его изготовления;
- производить мониторинг процесса производства этого автомобиля в режиме реального времени.
Для реализации выше обозначенной концепции производства автомобиля необходимо разработать алгоритм работы информационной системы, которая позволила бы её реализовать. Обобщенный алгоритм работы такой информационной системы, реализующий данную концепцию производства автомобиля, можно представить в следующем виде (рисунок 1).
Предполагается, что система должна функционировать следующим образом:
1. Работа системы должна происходить в реальном времени. Ответы на запросы потребителя должны поступать в разумно короткие сроки.
2. Потребитель посредством web-приложения комплексной (корпоративной) информационной системы (КИС) осуществляет конструирование будущего автомобиля, исходя из набора функциональных модулей: модель, тип кузова и его цвет, тип двигателя и коробки передач, а также необходимый набор опций, тем самым формирует индивидуальную комплектацию автомобиля.
Рисунок 1 - Обобщенный алгоритм работы информационной системы, обеспечивающей производство автомобиля по заказу потребителя
3. Далее ИС формирует 3D-модель выбранного автомобиля и рассчитывает предварительную стоимость его сборки. При этом пользователь имеет возможность изменять стоимость, добавляя или удаляя различные опции и компоненты, исходя из конструктивных ограничений, описанных в системе.
4. После того как сформирована необходимая комплектация автомобиля, запускается алгоритм расчёта сроков его сборки и поставки, во время которого система должна определить:
- имеется ли в плане производства подходящий под выбранную потребителем комплектацию автомобиль, если таковой имеется, оценить сроки его производства, при необходимости предварительно оценив необходимость корректировки плана для сокращения этих сроков, передать информацию потребителю для принятия решения и оформления заказа;
- если же в плане производства отсутствует автомобиль по запрашиваемой комплектации, то система должна найти в плане наиболее подходящий, определить недостающие модули и компоненты, проверить, имеются ли все необходимые комплектующие на складах автосборочного предприятия. Если все комплектующие есть в наличии, то система должна, проведя предварительную корректировку планов, определить сроки его сборки и передать информацию потребителю для принятия окончательного решения и оформления заказа на автомобиль;
- если на складах автосборочного предприятия отсутствуют все необходимые комплектующие, то система должна вычислить сроки поставки таковых исходя из планов поставок или, если они отсутствуют в планах, связаться с КИС конкретного поставщика;
- КИС поставщика должна сформировать ответ исходя из оценки своих складских запасов готовой продукции или из планов производства, при необходимости спрогнозировав возможность их корректировки для выполнения поступившего запроса;
- в случае если требуется изменение планов производства или внеплановая поставка комплектующих для сборки выбранной потребителем комплектации автомобиля, КИС должна
иметь возможность учёта различных логистических и производственных издержек, которые должны отразиться как на конечной стоимости автомобиля, так и на возможных сроках его производства;
- по завершении всех необходимых расчётов КИС должна передать информацию потребителю, сообщив, по возможности, несколько сценариев сборки автомобиля и его конечной стоимости с учётом возникающих логистических и производственных издержек.
5. В результате работы системы потребитель должен получить возможность влиять как на стоимость выбранного им автомобиля, так и на сроки его производства.
6. Результатом работы такой системы должен явиться оформленный заказ на производство автомобиля, в целом, отвечающим всем потребностям и запросам потребителя, с учётом возможностей производственной и логистической систем автопроизводителя.
Реализация данного алгоритма хотя и имеет множество требующих ответов вопросов, но способна дать неоспоримое преимущество автопроизводителю - гарантию сбыта ещё на стадии планирования.
Реализация информационной системы, описываемой в выше приведённом алгоритме, возможна при следующих условиях:
- наличия на автосборочном предприятии функционирующей КИС, имеющей механизмы взаимодействия или интеграции с подобными системами у своих поставщиков первого уровня, осуществляющих поставку на конвейер модулей для крупноузловой сборки автомобилей, а тех, в свою очередь, связанных с информационными системами поставщиков второго уровня;
- наличия в такой системе интеллектуальных модулей, способных проводить многокритериальный анализ производственных планов, а также готовить варианты их корректировки;
- наличия на автосборочном предприятии и у его поставщиков соответствующей инфраструктуры, позволяющей проводить бесконтактную идентификацию объектов (например, RFID-технология), позволяющих в реальном времени и автоматическом режиме проводить мониторинг различных производственных и логистических систем предприятия;
- наличия у КИС автосборочного предприятия компонентов интеграции или интерфейсов взаимодействия, с подобными системами (например, CRM) в сбытовой сети, у своих дилеров, осуществляющих доставку автомобиля конечному потребителю и её предпродажную подготовку, а также устанавливающих различные опции по индивидуальным заказам потребителей;
- разработки соответствующих регламентов и внедрения стандартов унифицирующих транспотно-логистические системы автосборочных предприятий и его поставщиков.
При внедрении на предприятии принципов позаказного производства, а также систем контроля и мониторинга в реальном времени встаёт вопрос о пересмотре существующих алгоритмов планирования. В основе этих алгоритмов должно лежать сокращение сроков планирования, в идеале, при каждом новом заказе, должна производиться корректировка, таким образом, управление позаказной сборкой автомобиля - это управление планированием производства с минимально возможным горизонтом планирования.
Поскольку формирование плана производства является весьма вычислительноёмкой задачей, требующей больших временных затрат, минимизация горизонта планирования возможна путем увеличения производительности вычислительной системы. Решить которую возможно следующими путями:
1. Используя новую элементную базу, с большей тактовой частотой, сохраняя, в общих чертах, архитектуру компьютеров.
Ограничение: в силу технических особенностей, возможность роста небольшая, где-то раза в два максимум.
2. Используя кластерную архитектуру. Большинство современных суперкомпьютеров построены по кластерной архитектуре, они объединяют множество вычислительных узлов с
помощью быстрой сети и позволяют достичь максимально возможной при современном развитии науки вычислительной мощности.
Это мультикомпьютер-кластер, каждый узел которого — NUMA или SMP-система с несколькими процессорами, каждый из процессоров с несколькими ядрами, каждое ядро с возможностью суперскалярного внутреннего параллелизма и векторными расширениями [4].
Ограничения:
- программирование системы с параллельно работающими тысячами вычислительных процессоров - задача нетривиальная;
- сложность, приводящая к уменьшению ненадежности.
Решение такой нетривиальной задачи осложняется ещё тем, что КИС корпорации представляет собой, как правило, интеграцию разных аппаратно-программных платформ, рабочих станции, мейн-фреймов, супер-ЭВМ, т.е. представляет собой гетерогенную среду.
В настоящее время такую распределенную информационно-вычислительную среду принято называть GRID -системой. Её характерные свойства:
- большие масштабы вычислительных систем;
- гетерогенность среды;
- пространственное распределение;
- объединение ресурсов, которые не могут управляться централизованно (в случае, если они не принадлежат одной организации);
- использование стандартных, открытых, общедоступных протоколов и интерфейсов.
Анализ построения GRID-систем показывает, что их применение сдерживается нерешённостью следующих проблем:
- динамическое выделение ресурсов;
- проблемы с переносимостью приложений в гетерогенной среде;
- обеспечение информационной безопасности.
3. Используя системы с искусственным интеллектом.
Достоинством последних является:
- хорошо разработанная теоретическая база;
- возможность пересчитывать только изменяемую часть плана, не затрагивая весь объем вычислений.
Поскольку общепринятого единого определения интеллектуальной информационной системы нет, можно считать, что любая информационная система, использующая методы искусственного интеллекта, относится к интеллектуальным [5].
Существует большое множество интеллектуальных информационных систем.
Для задач планирования наиболее подходят интеллектуальные информационные системы, использующие, так называемые «Мягкие вычисления».
Мягкие вычисления - это сложные, компьютерные методологии, основанные на нечеткой логике, генетических вычислениях, нейронных сетях и вероятностных вычислениях.
Среди них наиболее перспективно применение многоагентных систем.
Многоагентные системы - динамические системы, интегрирующие в базе знаний несколько разнородных источников знаний, обменивающихся между собой получаемыми результатами на динамической основе.
Для многоагентных систем характерны следующие особенности[6]:
1. Проведение альтернативных рассуждений на основе использования различных источников знаний с механизмом устранения противоречий.
2. Распределенное решение проблем.
3. Применение множества стратегий работы механизма вывода включений в зависимости от типа решаемой проблемы.
4. Обработка больших массивов данных, содержащихся в базе данных.
5. Использование различных математических моделей и внешних процедур, хранимых в базе моделей.
6. Способность прерывания решения задач в связи с необходимостью получения
дополнительных данных и знаний от пользователей, моделей, параллельно решаемых подпроблем.
Поскольку, планирование является основой интеллектуального управления, а с многоагентными технологиями тесно связаны задачи планирования поведения, их использование -это первый шаг перехода от централизованного планирования к более распределенному. Распределенное планирование обладает большей гибкостью в том смысле, что планирование осуществляется не перестройкой всего плана, а локально, изменением только тех частей плана, которые действительно необходимо модифицировать. Данное свойство непосредственно следует из того, что агенты по своей сути изменяют только свой индивидуальный план. Другим важным свойством, являющимся следствием распределенного планирования, можно назвать адаптивность. Построение локальных изменений производится не по жесткому централизованному алгоритму, а является результатом совместной работы отдельных агентов, учитывающих свои состояния и действующих по обстоятельствам.
При решении проблемы постоянной корректировки плана в качестве такого агента можно представить заказ, поступающий от покупателя. Т.е. при поступлении нового заказа в КИС предприятия будет появляться новый модуль (программа), который, связываясь с другими интеллектуальными компонентами системы, будет участвовать в процессе пересчёта плана. Получаемые в результате такой совместной работы данные необходимо направлять в базу знаний динамической экспертной подсистемы КИС предприятия с целью дальнейшего проведения их анализа и интерпретации, а также для выработки предложений по дальнейшему совершенствованию алгоритмов работы системы планирования в целом. В результате мы получим гибридную интеллектуальную систему - систему поддержки принятия решений. Систему, способную учитывать в дальнейших планах накопленный ранее опыт планирования и корректировок, а также достаточно быстро адаптироваться к постоянно меняющимся условиям рынка. При этом система будет ориентирована на конкретного потребителя, что даст предприятию большие гарантии сбыта и будет смещать баланс производства с массового, на индивидуальное.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Добындо, М.Н. Совершенствование организации управления основными материальными потоками в крупных автомобильных комплексах с целью повышения их конкурентоспособности: Дисс. ... на соис. уч. ст. к.э.н. - М., 2005. - 155 с
2. Емельянов, В.В. Новые информационные технологии в реинжиниринге позаказного производства / В.В. Емельянов, Т. Штаутмайстер // Перспективные информационные технологии и интеллектуальные системы. - Таганрог: ТРТУ. - 2000. - №3. - С. 100-106.
3. Краснов, С.В., Сорокин, С.В. Основные проблемы организации позаказного производства в автомобилестроении и возможные пути их решения // Вестник Волжского университета имени В.Н. Татищева. Серия «Информатика». Выпуск № 17. - Тольятти: Волжский университет им. В.Н. Татищева, 2011.
4. Высокопроизводительные вычисления: проблемы и решения [Электронный ресурс] // <http://habrahabr.ru/post/117021/> (дата обращения 07.05.2012).
5. Иващенко, А.В. Адаптивное управление планом мелкосерийного производства на промышленном предприятии / А.В. Иващенко, М.В. Андреев // Системы управления и информационные технологии. - Самара: СГАУ. - 2008. - №3(33). - с.62-66.
6. Основы информационных технологий [Электронный ресурс]: электронная книга /
С.В. Назаров [и др.]; // <http://www.intuit.ru/department/informatics/fundamentti/ 12/6.Мт1> (дата обращения 19.11.2012).
7. Андреев, М.В. Построение адаптивной системы управления предприятием с использованием мультиагентных технологий / М.В. Андреев, А.В. Иващенко, П.О. Скобелев, А.В. Царев // Вестн. Самар. гос. техн. ун-та. Сер. «Технические науки». - 2009. - № 1 (23). -с.5-13.
8. Кулаков, С.М. Интеллектуальные системы управления технологическими объектами: теория и практика (монография) / С.М. Кулаков, В.Б. Трофимов // Успехи современного естествознания. - Самара: СГАУ. - 2010. - №2. - с.101-102.
