Задайте нам вопрос
Отвечаем в течение дня, кроме выходных.
Нажимая кнопку Отправить, вы соглашаетесь
с Политикой конфиденциальности и даете
Согласие на обработку персональных данных
Иван Лисицын
Коммерческий директор

Разработка и внедрение системы оптимального планирования на НПЗ

От прогнозирования качества продукции и разработки рецептур смешения к системе поиска оптимального производственного плана

Заказчик: один из крупнейших НПЗ России
Цифровое производство - Оптимальное планирование - Проекты Разработка и внедрение системы поиска оптимальных параметров производства
Снизилась трудоемкость процесса планирования за счет отказа от работы в Excel
Решена проблема оценки запаса по качеству продукции за счет оптимального вовлечения компонентов и формирования рецептуры
Повысилась скорость, точность и вариативность расчета планов
Повысилась прозрачность процессов планирования — решение интегрировано с функционирующей у заказчика системой управления, планы загружаются в единую информационную среду
Содержание

Предпосылки и запрос клиента

Изначально производственное подразделение НПЗ обратилось в NAUKA за решением для оперативного расчета оптимальной рецептуры смешения компонентов для производства товарной продукции.

Изначально производственное подразделение НПЗ обратилось в NAUKA за решением для оперативного расчета оптимальной рецептуры смешения компонентов для производства товарной продукции.

Поиск решения

После анализа задачи эксперты NAUKA выяснили, что в первую очередь нужно решить проблему планирования производства. MS Excel, применяемый на предприятии для этих целей, не позволял быстро пересчитать производственные планы с учетом меняющихся различных факторов.
У заказчика был опыт использования решений Aspen. Но из-за закрытости исходного математического аппарата было непонятно, как система функционирует и как правильно интерпретировать получаемые данные. Кроме того, заказчик не располагал квалифицированными специалистами по настройке программного продукта. Поэтому решение было сложно интегрировать в другие существующие системы на НПЗ. Уровень автоматизации и выстроенная экосистема на предприятии были по качеству выше, чем в программном обеспечении Aspen. В результате предприятие отказалось от этого решения.

После анализа задачи эксперты NAUKA выяснили, что в первую очередь нужно решить проблему планирования производства. MS Excel, применяемый на предприятии для этих целей, не позволял быстро пересчитать производственные планы с учетом меняющихся различных факторов.
У заказчика был опыт использования решений Aspen. Но из-за закрытости исходного математического аппарата было непонятно, как система функционирует и как правильно интерпретировать получаемые данные. Кроме того, заказчик не располагал квалифицированными специалистами по настройке программного продукта. Поэтому решение было сложно интегрировать в другие существующие системы на НПЗ. Уровень автоматизации и выстроенная экосистема на предприятии были по качеству выше, чем в программном обеспечении Aspen. В результате предприятие отказалось от этого решения.

Предложения NAUKA

Для автоматизации управления планированием эксперты NAUKA предложили разработать программный продукт, который будет логическим развитием системы производственного учета заказчика.
Для автоматизации управления планированием эксперты NAUKA предложили разработать программный продукт, который будет логическим развитием системы производственного учета заказчика.
У процесса производственного планирования НПЗ существуют свои особенности:
● Вариативность сценариев получения товарной продукции;
● Изменяющиеся исходные данные и факторы;
● Необходимость использования системы в едином информационном пространстве.
У процесса производственного планирования НПЗ существуют свои особенности:
● Вариативность сценариев получения товарной продукции;
● Изменяющиеся исходные данные и факторы;
● Необходимость использования системы в едином информационном пространстве.
Схема планирования производства
Схема формирования плана производства
  • Сергей Дрогов
    руководитель проекта
    Проблема планирования производства всегда актуальна для НПЗ: существует много параметров и требований, которые нужно учесть, чтобы получить достижимый и эффективный план.
    Планирование в MS Excel не позволяет оперативно получать приемлемые результаты, поскольку весьма сложно учитывать большое количество существующих параметров.
  • Сергей Дрогов
    руководитель проекта
    Проблема планирования производства всегда актуальна для НПЗ: существует много параметров и требований, которые нужно учесть, чтобы получить достижимый и эффективный план.

    Планирование в MS Excel не позволяет оперативно получать приемлемые результаты, поскольку весьма сложно учитывать большое количество существующих параметров.

Цели и задачи проекта

Основная цель – автоматизация процесса планирования, которая подразделяется на следующие:
Основная цель – автоматизация процесса планирования, которая подразделяется на следующие:
Автоматизация планирования производства
Цели автоматизации процесса планирования
Для этого были определены следующие задачи:
● Разработать методологию планирования производства по критерию увеличения прибыли (маржинальности).
● Разработать и внедрить программный продукт, который реализует необходимую методологию планирования.
● Разработать модуль для расчета выпуска товарной продукции. Модуль должен учитывать компоненты для приготовления продукции и подбирать оптимальную рецептуру с минимальным запасом по качеству.
Для этого были определены следующие задачи:
● Разработать методологию планирования производства по критерию увеличения прибыли (маржинальности).
● Разработать и внедрить программный продукт, который реализует необходимую методологию планирования.
● Разработать модуль для расчета выпуска товарной продукции. Модуль должен учитывать компоненты для приготовления продукции и подбирать оптимальную рецептуру с минимальным запасом по качеству.
  • Эмиль Гасанов
    менеджер продукта
    Чтобы учесть особенности нефтеперерабатывающего производства, необходимо использовать многопериодную модель планирования, в которой корректировка плана происходит автоматически при изменении различных факторов.
    Возможные изменения в работе производства:
    ● простои оборудования: 10 суток НПЗ работал по обычной схеме, затем 20 суток одна из установок находилась в ремонте
    ● изменился планируемый выпуск продукта
    ● в течение месяца менялся тип выпускаемого продукта на конкретной установке
    ● накапливаются остатки, которые можно учитывать при планировании следующих этапов
    Чтобы расчеты получились достоверными, планирование должно учитывать специфику настройки модели для каждого периода времени.

  • Эмиль Гасанов
    менеджер продукта
    Чтобы учесть особенности нефтеперерабатывающего производства, необходимо использовать многопериодную модель планирования, в которой корректировка плана происходит автоматически при изменении различных факторов.
    Возможные изменения в работе производства:
    ● простои оборудования: 10 суток НПЗ работал по обычной схеме, затем 20 суток одна из установок находилась в ремонте
    ● изменился планируемый выпуск продукта
    ● в течение месяца менялся тип выпускаемого продукта на конкретной установке
    ● накапливаются остатки, которые можно учитывать при планировании следующих этапов
    Чтобы расчеты получились достоверными, планирование должно учитывать специфику настройки модели для каждого периода времени.

Решения и разработка

Чтобы рассчитать возможные сценарии производства в системах планирования применяется принцип линейного программирования (LP-модель). В программном решении учитываются необходимые факторы, создается несколько вариантов плана производства продукции, из которых выбирается тот, который обеспечивает максимальную маржинальность.
Чтобы рассчитать возможные сценарии производства в системах планирования применяется принцип линейного программирования (LP-модель). В программном решении учитываются необходимые факторы, создается несколько вариантов плана производства продукции, из которых выбирается тот, который обеспечивает максимальную маржинальность.
Система оптимального планирования на НПЗ
Логика системы оптимального планирования
Особенности и важные функции:
● Система одновременно рассчитывает несколько производственных планов по выпуску товарной продукции на различные периоды.
● В алгоритме работы системы учитываются коэффициенты отбора, список товарной продукции, режимы работы каждой установки.
● Рассчитанный объем компонентов используется в модели компаундирования товарной продукции, в которой выполняется поиск оптимального плана производства.
● Определяется величина маржинальной прибыли для искомого режима работы завода.
● Используется единая программная информационная среда.
Особенности и важные функции:
● Система одновременно рассчитывает несколько производственных планов по выпуску товарной продукции на различные периоды.
● В алгоритме работы системы учитываются коэффициенты отбора, список товарной продукции, режимы работы каждой установки.
● Рассчитанный объем компонентов используется в модели компаундирования товарной продукции, в которой выполняется поиск оптимального плана производства.
● Определяется величина маржинальной прибыли для искомого режима работы завода.
● Используется единая программная информационная среда.
  • Эмиль Гасанов
    менеджер продукта
    В системе процесс планирования подразделяется на несколько взаимосвязанных задач:
    ● Объемное планирование. Предназначена для определения оптимальных производственных программ на месяц, квартал, год.
    ● Календарное планирование. Используется для определения графика работы установок, резервуарных парков и узлов смешения.
    ● Оперативное планирование. Необходимо для детализации текущего плана работ в рамках нескольких дней. При этом сравнивается план на месяц и фактическая производственная ситуация, учитываются текущие данные по сырью и готовой продукции, материальный баланс установок, их технологические возможности.
  • Эмиль Гасанов
    менеджер продукта
    В системе процесс планирования подразделяется на несколько взаимосвязанных задач:
    ● Объемное планирование. Предназначена для определения оптимальных производственных программ на месяц, квартал, год.
    ● Календарное планирование. Используется для определения графика работы установок, резервуарных парков и узлов смешения.
    ● Оперативное планирование. Необходимо для детализации текущего плана работ в рамках нескольких дней. При этом сравнивается план на месяц и фактическая производственная ситуация, учитываются текущие данные по сырью и готовой продукции, материальный баланс установок, их технологические возможности.

Этапы проекта

Этапы разработки и внедрения:
Этапы разработки и внедрения:
1. Сформировали базу исходных данных. Использовали информацию предприятия о фактических результатах работы производства. Сведения загружали из существующих на предприятии автоматизированных систем.
2. Разработали математическую модель производства. С ее помощью можно рассчитывали и сравнивали возможные планы, определяли наилучший результат работы НПЗ.
3. Сформировали модели однопериодного и многопериодного типа. Они позволяю задавать данные по запасам сырья, промежуточным и конечным продуктам.
4. Разработали модели компаундирования потоков. В них можно задавать индексы по неаддитивным показателям качества и настроить смешение компонентов.
5. Разработали систему оптимального планирования производства. Критерий оптимальности — максимальная маржинальность продукции.
6. Сформировали отчетно-аналитическую документацию: матбалансы по видам сырья, планы переработки по объектам и процессам.
Перед началом опытно-промышленной эксплуатации эксперты NAUKA провели обучение для пользователей. По итогам опытно-промышленной эксплуатации были внесены необходимые корректировки в ИТ-решение, после чего оно было принято заказчиком в промышленную эксплуатацию.

1. Сформировали базу исходных данных. Использовали информацию предприятия о фактических результатах работы производства. Сведения загружали из существующих на предприятии автоматизированных систем.
2. Разработали математическую модель производства. С ее помощью можно рассчитывали и сравнивали возможные планы, определяли наилучший результат работы НПЗ.
3. Сформировали модели однопериодного и многопериодного типа. Они позволяю задавать данные по запасам сырья, промежуточным и конечным продуктам.
4. Разработали модели компаундирования потоков. В них можно задавать индексы по неаддитивным показателям качества и настроить смешение компонентов.
5. Разработали систему оптимального планирования производства. Критерий оптимальности — максимальная маржинальность продукции.
6. Сформировали отчетно-аналитическую документацию: матбалансы по видам сырья, планы переработки по объектам и процессам.
Перед началом опытно-промышленной эксплуатации эксперты NAUKA провели обучение для пользователей. По итогам опытно-промышленной эксплуатации были внесены необходимые корректировки в ИТ-решение, после чего оно было принято заказчиком в промышленную эксплуатацию.

Результаты

● Создана система оптимального планирования на НПЗ.
● Решена задача поиска оптимальных рецептур для разных объемов и качества получаемых нефтепродуктов.
● Проведен реинжиниринг бизнес-процессов планирования и управления: на предприятии выстроено эффективное взаимодействие между отделами экономики и маркетинга, а также производственными и технологическими подразделениями.
● Создана система оптимального планирования на НПЗ.
● Решена задача поиска оптимальных рецептур для разных объемов и качества получаемых нефтепродуктов.
● Проведен реинжиниринг бизнес-процессов планирования и управления: на предприятии выстроено эффективное взаимодействие между отделами экономики и маркетинга, а также производственными и технологическими подразделениями.

Эффекты от внедрения

● Повышение маржинальности за счет снижения запаса по качеству продукции, реализуемое в блоке смешения;
● Существенное повышение скорости, точности и вариативности расчета планов;
● Снижение трудоемкости процесса планирования за счет перехода с расчетов в Excel на автоматизированную систему;
● Развитие бизнес-навыков и компетенций специалистов заказчика в области оптимального планирования.
● Возможность оценки запаса качества продукции и оптимального вовлечения компонентов
● Повышение маржинальности за счет снижения запаса по качеству продукции, реализуемое в блоке смешения;
● Существенное повышение скорости, точности и вариативности расчета планов;
● Снижение трудоемкости процесса планирования за счет перехода с расчетов в Excel на автоматизированную систему;
● Развитие бизнес-навыков и компетенций специалистов заказчика в области оптимального планирования.
● Возможность оценки запаса качества продукции и оптимального вовлечения компонентов

Значение проекта для отрасли

В результате работы над проектом был создан программный продукт, который решает задачи импортозамещения известных вендоров: PIMS Aspen и Honeywell RPMS. Система предназначена для внедрения на НПЗ различной производительности, например, в проекте по импортозамещению ПО для крупного нефтеперерабатывающего завода.
В настоящее время разработчиками NAUKA подготовлена новая кроссплатформенная версия системы на базе трёхуровневой серверной архитектуры и СУБД PostgreSQL. которая работает через браузер, независимо от типа операционной системы. Используется импортонезависимый стек на базе opensource решений.
В результате работы над проектом был создан программный продукт, который решает задачи импортозамещения известных вендоров: PIMS Aspen и Honeywell RPMS. Система предназначена для внедрения на НПЗ различной производительности, например, в проекте по импортозамещению ПО для крупного нефтеперерабатывающего завода.
В настоящее время разработчиками NAUKA подготовлена новая кроссплатформенная версия системы на базе трёхуровневой серверной архитектуры и СУБД PostgreSQL. которая работает через браузер, независимо от типа операционной системы. Используется импортонезависимый стек на базе opensource решений.
  • Эмиль Гасанов
    менеджер продукта
    С помощью новой версии системы планирования можно виртуально проработать разные сценарии. Например, добавить компоненты, новые товары, изменить параметры, внедрить новые объекты производства — и получить результаты. Это открывает дополнительные возможности для работы аналитической и технологической служб завода и дает инструмент для стратегического планирования.
  • Эмиль Гасанов
    менеджер продукта
    С помощью новой версии системы планирования можно виртуально проработать разные сценарии. Например, добавить компоненты, новые товары, изменить параметры, внедрить новые объекты производства — и получить результаты. Это открывает дополнительные возможности для работы аналитической и технологической служб завода и дает инструмент для стратегического планирования.

Информация о проекте

Информация о заказчике

Крупный нефтеперерабатывающий завод с объемом переработки сырья более 15 млн т, в год

Решение

Система поиска оптимальных параметров производства ver.3.0 (СПОПП)

Влияние на отрасль

Создано первое комплексное российское программное решение для поиска оптимального плана производства.

Пользователи решения