Три проблемы планирования ТОиР и их решение с помощью оптимизации

Для управления большим количеством производственных активов давно применяют EAM-системы, которые ведут каталог активов, регистрируют дефекты и генерируют график обслуживания и ремонтов, состоящий из плановых работ и аварийных. Это позволяет автоматизировать процессы ТОиР, ведь когда количество активов переваливает за 100, то без ПО трудно обеспечить готовность активов, своевременный заказ МТР, контролировать выполнение работ и другие процессы. Однако есть ситуации, когда стандартного функционала ЕАМ не достаточно. В этой статье мы расскажем, с какими проблемами сталкиваются компании при оперативном планировании ТОиР для большого количества активов, и как их можно решить с помощью современных технологий оптимизации.  

Проблемы при планировании

Ключевой результат работы ЕАМ-системы — это план-график работ. Он не является постоянной сущностью, ведь в процессе эксплуатации выявляются новые дефекты и инциденты, что вносит в план коррективы. Человеку бывает очень непросто при составлении расписания ремонтов уследить за всеми имеющимися ограничениями. Он может забыть, что такой-то специалист в определённый день находится в отпуске, необходимые детали привезут только через 2 дня, оборудование должно быть отремонтировано не позже такой-то даты. 

Задача усложняется еще и тем, что как правило требуется составить не просто расписание, а хорошее, то есть оптимизированное, расписание, которое будет удовлетворять определённым бизнес-требованиям. Например, коэффициент технической готовности должен быть не менее 90%. Если не учесть ограничения, то это приведет к простоям оборудования: как непосредственно на ТОиР, так и в ожидании ТОиР. Например, актив отправится в ремонт, но бригада еще занята обслуживанием предыдущего.

Таким образом можно выделить три проблемы:

1. Требуемые входные данные тяжело собрать — они могут быть разбросаны по разным системам;
2. Данные трудно учесть при планировании — человеку сложно держать в голове множество ограничений;
3. Трудно составить оптимизированный план — человек не в состоянии сделать большое количество переборов плана.

Для подвижных активов появляется дополнительное ограничение — географическая доступность, то есть задача еще больше усложняется. Один из потенциальных заказчиков Factory5 — горнодобывающая компания — на встрече сказал, что делает до 20 итераций составления плана. Это трудоемко, но после этого план все еще недостаточно хороший. В понимании заказчика «хороший» план — это план, оптимизированный  по всем параметрам: деньгам, ресурсам. Заказчик хочет «нажать кнопку, чтобы план сразу был хороший». Опыт Factory5 показывает, что это возможно и задача решаема программными средствами. 

Решение с помощью оптимизатора

Мы в Factory5 смотрим в будущее и видим потребность в инструментах оптимизации планирования. Так в нашем решении по управлению активами F5 EAM появился модуль оптимизации — F5 EAM Optimizer. Он учитывает ресурсные ограничения при планировании и максимизирует целевую метрику, например, коэффициент технической готовности. 

Из F5 EAM модуль оптимизатора получает на вход:

1. активы: список, техническое состояние, доступность и желаемые работы;
2. ограничения: график работы персонала, наличие МТР, график работы ремонтных боксов.

Перебирая сотни тысяч возможных комбинаций, он быстрее человека создает такой план, в котором работы расставлены так, что проводятся в заданный временной промежуток, но при этом не конфликтуют за ресурсы. Это значит, что активы будут обслуживаться в срок, в соответствии с эксплуатационной документацией, ремонтные бригады будут загружены более равномерно и не возникнет ситуации, когда один актив выведен из эксплуатации и долго ждет, пока освободится ремонтный бокс. То есть оптимизатор помогает составить реалистичный план. Конечно, может оказаться, что все работы нельзя разместить в желаемое время — не хватает ресурсов. В таком случае оптимизатор сообщит об этом. 

Оптимизатор может и не найти лучшее расписание. Число возможных вариантов может быть просто огромным, и найти лучший из них может не получиться. Реалистично найти не лучшее, а очень хорошее расписание, причём сделать это нужно качественнее и быстрее, чем сделал бы человек. Степень того, насколько расписание является качественным, определяется метриками, например, КТГ.

Как работает оптимизатор

1. Объединение работ
Оптимизатор объединяет аварийные работы с плановыми, удаляя при этом дублирующие операции, что снижает время нахождения актива на ТОиР.

2. Сдвиг работ в пределах допуска
Если работы накладываются друг на друга и конфликтуют по ресурсам, оптимизатор балансирует план, раздвигая ремонты в пределах допуска.

3. Перебор по максимизации по целевой функции
Среди всех возможных вариантов оптимизатор выбирает план с минимальным временем простоя и ставит вперёд активы с низкими индексом здоровья.

Пример использования в реальном проекте

Заказчик Factory5 — сервисная компания обслуживает локомотивы РЖД по контракту жизненного цикла (КЖЦ). Одним из ключевых KPI в контракте является коэффициент готовности оборудования. Если план-график ТОиР составлен неоптимально, тогда простои увеличиваются, и KPI может не выполнится — это снижает прибыль компании.

Компания обслуживает более 20 тысяч секций локомотивов, и производит огромное количество работ по ТОиР. Однако фактически проведенные работы ТОиР плохо соответствуют плану. Факт соответствует плану на 70% в суточном планировании, а начиная со вторых суток уже на 50% и ниже. Процент выполнения плана ТОиР сам по себе не является KPI, но влияет на длительность простоев. Продолжительные простои локомотивов на ТОиР как раз являются ключевой проблемой компании. Это происходит по нескольким причинам: 

1. Нет единой точки сбора информации о техническом состоянии и расположении локомотива. Например, выкатка колесно-моторного блока (КМБ) — трудоемкая операция, для нее нужна специальная канава с соответствующим технологическим оборудованием и маневровый локомотив. Если о неисправности и прибытии локомотива не известно заранее, то он будет простаивать в ожидании ТОиР.
2. Трудно планировать вручную большое количество работ. Из 20 тысяч секций по 465 секциям составляются планы ТОиР. Типовой план ТОиР на 21 день может включать до 120 работ. Человеку трудно учесть все ограничения при его составлении.
3. Постоянные изменения плана из-за аварийных ремонтов. Для такого большого парка активов постоянно регистрируются внеплановые работы для устранения дефектов (для подвижного состава применяется термин «сверхцикловые работы»). Дефекты могут возникать в том числе из-за нарушений режимов эксплуатации.

По требованиям заказчика, ЕАМ-система должна была составлять оптимальный план-график ТОиР на краткосрочный период с учетом технического состояния локомотивов, их дислокации и ресурсных ограничений по ремонтным позициям и персоналу. А также заблаговременно вносить в план сверхцикловые работы на устранение неисправностей. 

Внедрение F5 EAM с модулем оптимизации позволило автоматически формировать план-график ТОиР в соответствии с требованиями заказчика. Данные по дислокации и состоянию локомотивов обновляются в системе каждые 3 часа, и 1 раз в сутки специалист актуализирует план на 30 дней вперед. При этом генерация плана по пробегам занимает 2-3 минуты, а оптимизация плана с учетом ресурсных ограничений — от 1 до 7 минут. В результате внедрения системы заказчик получил: 

• сокращение простоев в ожидании ТОиР и на ТОиР,
• сокращение затрат на ТОиР,
• повышение КТГ.

Все это в итоге обеспечило выполнение контрактных обязательств перед РЖД, а значит — прибыль компании.

Модуль оптимизатора поставляется как совместно с системой F5 EAM, так и отдельно от нее. Для того, чтобы узнать, как именно оптимизатор может работать с вашей ЕАМ-системой, обратитесь за консультацией к специалистам Factory5.