Концептуальная модель биржи мощностей с использованием технологии цифрового диспетчера поставок

Введение

Для собственного развития и роста конкурентоспособности современные промышленные предприятия должны стремиться к кооперированию, использованию наилучших современных и цифровых технологий, логистических методов и моделей. При правильном и грамотном выборе методов, инструментов и моделей, предприятия способны максимально быстро реагировать не только на поступающие заказы, но и во время их производства быстро реагировать на изменения требований рынка, удовлетворять потребности конечных потребителей и своевременно производить, доставлять продукцию до потребителей, сокращая время застоя, и минимизируя потери, что будет положительно сказываться на низком уровне производственных затрат.

Текущая ситуация в мире не оставляет выбора отечественным предприятиям, кроме как модернизировать, исключать недостатки и преумножать преимущества новых технологий, разрабатывать новые, чтобы они были конкурентноспособными и интересны не только на внутреннем рынке, но и на внешнем, интегрируя в них иностранных партнёров, сделав себя полностью независимыми от тех моделей, в которые были включены отечественные предприятия.

Вопросы, связанные с разработкой цифровых решений для промышленных предприятий, в последнее время набирают обороты, которые исследуются отечественными авторами, которые нашли своё отражение в работах у следующих отечественных учёных: М.А. Чаруйской [7,8,9], В.Н. Андреева [9], А.С. Крыжановской [9], И.В. Сергеева [1,2], В. И. Сергеева [1,2], К. Хлобыстовой [2] и В.В. Дыбской [1].

С учётом вышеизложенного, была сформулирована научно-практическая цель исследования, которая заключается в разработке, модернизации модели кооперации промышленных цифровых производств в условиях ограничений функционирования логистических систем и импорта продукции. Данная разработка позволит обеспечить взаимосвязь производственного планирования, что позволит интегрировать в собственные производственные и логистические цепочки других участников, в том числе и иностранных, что является важной задачей предприятий для роста и значимости на рынке.

Научная новизна предлагаемой модели заключается в комплексном подходе к интеграции и оптимизации производственно-логистических процессов с использованием цифровых технологий и алгоритмов. Модель предлагает новые решения для координации, мониторинга и управления, которые позволяют значительно повысить эффективность и снизить затраты.

Концептуальная модель биржи мощностей

В качестве основы для разработки концептуальной модели кооперации цифровых производств в условиях ограничений функционирования логистических систем и импорта продукции предлагается использовать платформу электронной биржи мощностей.

Изначальный принцип работы биржи мощностей заключается на регистрировании потребности в производстве определённого изделия, а исполнители откликаются на данные предложения. [4]

Электронная биржа мощностей и инжиниринговые центры [10,12,16], как платформы для поиска технологических партнёров, имеет свои преимущества и недостатки, однако, есть тенденции для её модернизации, которая сможет сделать её уникальной, автоматизированной, интегрируя туда новые передовые цифровые технологии.

Укрупнённая схема концептуальной модели биржи мощностей с использованием технологии цифрового диспетчера поставок, и интегрированными транспортными компаниями, представлена на рисунке 1.

Рис. 1. – Концептуальная модель биржи мощностей и использованием технологии цифрового диспетчера поставок, и интегрированными логистическими компаниями (разработано автором)

В данной концептуальной модели существует несколько входов и выходов, дальше их рассмотрим.

Входы в модель, их сущность и параметры

Основным входом является размещение заказчиком заказа на изготовление детали или изделия.

В нем обязательно указывается несколько ключевых параметров:

1) Техническая спецификация – детальное описание требуемой продукции, включая чертежи, материалы, технические характеристики и стандарты качества;

2) Количество продукции, которое необходимо изготовить;

3) Сроки, в которые заказ должен быть выполнен;

4) Предполагаемая стоимость заказа или бюджет, в рамках которого заказчик готов оплатить производство;

5) Опыт работы;

6) Наличие лицензий;

7) Стандарты сертификации. [17]

Заказчику необходимо определить, какие стандарты сертификации ему необходимы. Сертификация даёт уверенность в том, что та или иная продукция или услуга соответствует установленным стандартам качества, безопасности, эффективности и других характеристик.

В настоящий момент, российские промышленные предприятия применяют следующие стандарты и требования:

1) ГОСТ (Государственный стандарт). Он является системой стандартов в России, охватывая широкий спектр отраслей, включая производство, строительство, технику и электротехнику. К примеру, ГОСТ Р ИСО 9001 соответствует международному стандарту ISO 9001 и касается менеджмента качества [11,15];

2) ТР ТС (Технические Регламенты Таможенного Союза). Эти регламенты устанавливают обязательные требования к качеству и безопасности товаров. Примером может послужить ТР ТРС 007/2011 “О безопасности металлопродукции”. [18] Этот регламент устанавливает требования к безопасности металлопродукции, который включает в себя различные изделия из металла, такие как металлические конструкции, металлические трубы и листовой металл. Регламент применим ко всей металлопродукции, предназначенной для реализации на территории стран Таможенного Союза – России, Беларуси, Казахстана, Армении и Киргизии. Этот регламент устанавливает требования к химическому составу металла, механическим свойствам, особенностям производства, маркировке, системам контроля качества и системам сертификации продукции. Внедрение и соблюдение данного стандарта обеспечивает соответствие металлопродукции обязательным стандартам безопасности и качества в Таможенном Союзе, что важно для её свободного обращения на территории представленных выше стран.

3) Различные Федеральные Законы и нормативные документы, которые также устанавливают требования к производству, качеству и безопасности продукции в различных отраслях. К примеру, Федеральный Закон “О промышленной безопасности опасных производственных объектов” устанавливает правила обеспечения безопасности на промышленных предприятиях;

4) ОТН (Общегосударственные технические нормы), они устанавливают требования к проектированию, строительству и эксплуатации различных объектов [13];

5) Международные стандарты ISO для управления качеством, окружающей средой, охраной труда;

6) EN 1090, стандарт, который предназначен для предприятий, занимающихся производством стальных и алюминиевых конструкций;

7) CE, стандарт, предназначенный для реализации продукции в страны Европейского Союза, там данная маркировка подтверждает соответствие продукции европейским стандартам;

8) ASME, аналогично предыдущего пункта, но относится к странам Северной Америки. [14]

Промышленные предприятия могут быть подвергнуты обязательной сертификации в соответствии с требованиями вышеперечисленных стандартов и регламентов. Ответственность за соблюдение всех этих стандартов полностью лежит на предприятиях, и сертификация может проводиться соответствующими органами и учреждениями.

Продукция, производимая в Индии, Китае, Корее, Австралии, ОАЭ зачастую используют американские стандарты сертификации, беря их за основу, в качестве ориентира, особенно для высокотехнологичной продукции. Так как американские стандарты являются признанными на международном уровне показателями качества и безопасности, то, в зависимости от заказа, отечественные предприятия должны учитывать специфику других рынков и обладать, или же получить разрешение на производство продукции по американским стандартам, чтобы могли расширять свои возможности и становиться более конкурентоспособными.

Помимо наличия и использования стандартов сертификации, предприятия должны быть лицензированы. Лицензирование осуществляется с помощью Федеральной службы по техническому и экспортному контролю (РосТехНадзор), так как некоторые виды оборудования, включая станки, могут попадать под их контроль, а также лицензирование может потребоваться для эксплуатации определённых видов техники, также может понадобиться для некоторых отраслей специальная лицензия на производство конкретных видов оборудования.

Так или иначе, при размещении заказа должны точно учитываться все необходимые вводные данные, чтобы во время производства не возникало никаких трудностей, и, при обладании полной информации, производителям будет намного проще договариваться с заказчиком.

Второй вход является входом для производителей. Они предлагают свои производственные мощности на биржу мощностей, а именно описывают техническое возможности своего промышленного предприятия, представляя детальное изложение технических, технологических и организационных аспектов, связанных с производственными возможностями предприятия. Туда можно включить:

1) Описание используемого оборудования, машины и технологии, которые предприятие использует в производственных процессах;

2) Указание наличия и описания различных производственных линий, цехов и их спецификаций;

3) Предоставляют информацию о производственных мощностях, какие объёмы продукции предприятие способно производить в определённые периоды времени;

4) Описание количества и квалификации сотрудников, вовлечённых в производственные процессы;

5) Описание техническое поддержки, которая включает системы энерго- и водоснабжения, отопления, вентиляции;

6) Описание мер, которые принимаются предприятием для соблюдения экологических стандартов и минимизации воздействия на окружающую среду;

7) Указание наличия всех необходимых сертификатов, лицензий и разрешений для осуществления деятельности;

8) Описание планов по модернизации, расширению мощностей или внедрению новых технологий.

Предложенное выше описание предприятия может использоваться для привлечения инвестиций, партнёрств, а также для информирования клиентов и потенциальных партнёров о возможностях и преимуществах работы с ними.

Для того, чтобы заинтересовать потенциального заказчика, промышленному предприятию необходимо предоставить информацию о опыте работы, который будет выделять его среди конкурентов и продемонстрирует его привлекательность для сотрудничества.

Ключевая характеристика данной информации:

1) Описание существующих производственных мощностей, технологического оборудования и инженерных ресурсов, которые делают предприятие конкурентоспособным и готовым к сотрудничеству;

2) Прейскурант на предлагаемые услуги;

3) Предоставление информации о прошлых проектах, выполненных предприятием, и их успешных результатах.

4) Предоставить оценку стандартам качества, которые соблюдает предприятие и данные о показателях качества продукции;

5) Подчёркивание инноваций и современных технологий, которые предприятие внедряет в свою деятельность, что предоставит дополнительное преимущество;

6) Предоставление информации о экологической ответственности;

7) Указание наличия сертификаций, стандартов качества и наград, полученных за выдающуюся работы;

8) Предоставление информации о стабильности, долгосрочных отношениях с клиентами и поставщиками, что говорит о надёжности предприятия;

9) Предоставление положительных отзывов от клиентов, партнёров или экспертов отрасли для дополнительного подтверждения успешного опыта работы.

Выполнение данных пунктов поможет создать положительное впечатление о предприятии и его способностях к сотрудничеству.

Третьим входом является вход для транспортных компаний, которые предлагают свои транспортные мощности.

Транспортная компания, передаёт информацию о:

1) Ценах на свои услуги;

2) Маршруты перевозок;

3) Типы перевозок;

4) Свои транспортные мощности, которыми обладает.

Транспортная компания, которая будет интегрироваться в биржу мощностей, должна обладать рядом ключевых характеристик и качеств, чтобы обеспечивать эффективное и успешное сотрудничество. Ниже представлены важные характеристики:

1) Надёжность и пунктуальность. Обеспечение надёжной и своевременной доставки является одним из ключевых факторов. ТК должна иметь надёжный парк транспортных средств и грамотно выстроенные логистические процессы;

2) Географическое покрытие. Важно, чтобы ТК предоставляла услуги по широкому географическому району, соответствующему потребностям заказчика и производителя;

3) Разнообразие транспортных средств. Наличие различных видов транспортных средств (грузовиков, контейнеровозов, поездов, судов и тд) может быть важным условием для адаптации к разным типам грузов и логистическим требованиям;

4) Технологическая интеграция. ТК должна использовать современные технологии для отслеживания грузов, оптимизации маршрутов и предоставлении информации о статусе транспортировок;

5) Страхование и безопасность. Предоставление страховых услуг на случай потери или повреждения груза, а также обеспечение безопасности в пути;

6) Гибкость и индивидуальный подход. Способность адаптироваться к меняющимся требованиям заказчика и производителя, а также предоставление индивидуальных решений и услуг;

7) Экологическая устойчивость. Растущая важность экологической ответственности требует от ТК стремления к снижению негативного воздействия на окружающую среду;

8) Высококвалифицированный персонал. Обеспечение квалифицированным персоналом, включая водителей и логистический персонал;

9) Система обратной связи. Наличие системы обратной связи и отслеживание удовлетворённости клиентов для устранения проблем и улучшения качества обслуживания;

10) Соответствие нормам и лицензии. Соблюдение законодательства и наличие всех необходимых лицензий и разрешений для предоставления транспортных услуг.

Далее, со стороны заказчика происходят следующие этапы:

1. Оценка целевой стоимости заказа, которая включает в себя анализ себестоимости, затрат, доходов и объём производства для определения экономической целесообразности выполнения заказа;

2. Оценка необходимых мощностей, объёма производства, загрузки оборудования, требуемых материалов и ресурсов;

3. Оценка плановой стоимости выполнения заказа и сроков, где рассчитывается стоимость, сроки выполнения и экономическая рентабельность проекта.

Со стороны производителя:

1. Оценка наличия предложений с необходимыми мощностями – происходит анализ доступных ресурсов и их соответствие требованиям заказа;

2. Оценка плановой стоимости выполнения заказа и сроков, которая включает в себя анализ использования свободных мощностей для минимизации затрат и оптимизации сроков производства.

Со стороны транспортной компании:

1. Определение маршрутов доставки и оценка наличия предложений – происходит анализ оптимальных маршрутов и доступности логистических решений;

2. Оценка плановой стоимости и сроков доставки – рассчитываются затраты на транспортировку и сроки доставки продукции заказчику.

После того, как все участники интегрировались в биржу мощностей, цифровой диспетчер поставок в режиме реального времени получает информацию о свободных производственных и транспортных мощностях и заложенный алгоритм начинает обработку и анализ входящих данных, после чего передаёт информацию для заказчика, который на основе анализа и своего выбора принимает дальнейшие управленческие решения.

Выходы из модели, их сущность и параметры

Первый из выходов после всех этапом является контрактация заказа с доставкой. Она представляет собой финализированный договор на производство и доставку изделия или деталей. Это документ, который подтверждает согласие сторон на выполнение заказа с учётом всех согласованных условий. К показателям можно отнести объёмы заказа, стоимость заказа, сроки выполнения, сроки доставки и условия оплаты.

Процесс формирования выглядит следующим образом:

1) На основе анализа необходимых мощностей и оценки предложений происходит определение плановой стоимости заказа и сроков;

2) Определяются маршруты доставки и оценки предложений;

3) Финализируются все условия и подписывается договор с обеих сторон.

Контрактация заказа с доставкой является ключевым этапом, который закрепляет обязательства сторон. Она гарантирует, что все согласованные условия будут выполнены, и служит юридической основой для взаимодействия между заказчиком и производителем.

Вторым выходом является цифровой диспетчер поставок, к его показателям следует отнести статусы выполнения заказа, трекинг доставки, сроки выполнения, сроки доставки и издержки.

Он получает информацию из производственных и логистических систем, занимается непрерывным мониторингом и аналитикой.

Цифровой диспетчер поставок позволяет оперативно управлять процессом выполнения заказов, своевременно реагировать на изменения и предотвращать задержки, что повышает эффективность логистических операций и удовлетворённость заказчиков.

Цифровой диспетчер поставок в концептуальной модели биржи мощностей

В данной концептуальной модели цифровой диспетчер поставок играет ключевую роль в управлении и координации процесса выполнения заказа и его доставки. Ниже более подробно рассмотрены источники информации, действия и этапы обработки информации цифровым диспетчером поставок.

Цифровой диспетчер поставок – это технологическое решение, которое представляет собой некий инновационный инструмент в области управления цепями поставок. Его основная функция заключается в обеспечении централизованного контроля и координации всех этапов на предприятии. Эта технология обеспечивает оперативное получение информации и мониторинга в режиме реального времени всех элементов цепи поставок, начиная с момента размещения заказа, закупки сырья и материалов и до конечной поставки готовой продукции. [6]

Если отталкиваться от цифровых технологий, то производственные системы, непосредственно, связаны с технологиями предприятий, а именно, с системами управления производством (MES), системами планирования ресурсов предприятия (ERP), системами управления транспортом (TMS) и управления складом (WMS), а также информацией от внешних источников: логистических партнёров и поставщиков, клиентов [3,5].

Он собирает данных со всех источников в режиме реального времени, использую API-интерфейсы, электронный обмен данными (EDI), после чего данные объединяются и агрегируются в единую базу данных, обеспечивая целостное представление о всех аспектах производственного и логистического процесса. После чего он занимается мониторингом, анализом, прогнозированием, оптимизацией и своевременным уведомлением о всех изменениях.

Если отталкиваться от концептуальной модели, то следующим образом выглядят действия и этапы обработки информации цифровым диспетчером поставок:

1. Сбор и интеграция данных

· Цифровой диспетчер поставок собирает данных из всех блоков модели: оценки стоимости заказов, определение необходимых мощностей, предложений мощностей и доставки, а также свободных технологических и транспортных мощностей.

· Информация поступает из производственных и логистических систем, объединяясь в единую базу данных.

2. Мониторинг и анализ данных

· Статус заказов – цифровой диспетчер отслеживает текущий статус каждого заказа, начиная с его размещения и заканчивая доставкой.

· Трекинг доставки – система мониторит местоположения продукции, используя данные от логистических партнёров и внутренних систем управления транспортом.

· Сравнение плановых и фактических показателей – анализируются фактические сроки выполнения и доставки, затраты и объёмы производства, сопоставляя их с плановыми показателями.

3. Оптимизация и прогнозирование

· Цифровой диспетчер использует алгоритмы машинного обучения и оптимизации для выбора наилучших маршрутов доставки и графиков выполнения заказов, минимизируя время в пути и затраты.

· На основе анализа текущих данных и исторической информации система прогнозирует возможные отклонения от плановых сроков и затрат.

4. Уведомления и оповещения

· Отправка уведомлений о статусе заказов, возможных задержках и изменениях в планах всем участникам – от производства до логистических компаний.

· В случае критических отклонений или сбоев система генерирует аварийные оповещения, которые требуют немедленных действий.

5. Отчётность и анализ эффективности

· Генерирование регулярных отчётов о состоянии выполнения заказов, эффективности использования мощностей и логистических операций.

· Предоставление инструментов для анализа данных, позволяющих выявлять тенденции, узкие места и возможности для улучшения процессов.

На рисунке 2 представлен примерный ход работы цифрового диспетчера поставок в предложенной концептуальной модели.

Рис. 2. – Ход работы цифрового диспетчера поставок в концептуальной модели (разработано автором)

В целом, цифровой диспетчер поставок играет центральную роль в обеспечении слаженной работы всех элементов производственно-логистической системы. К основным преимуществам следует отнести:

1) Повышение прозрачности, что все заинтересованные стороны имеют доступ к актуальной информации о статусе заказов и доставок;

2) Обеспечение лучшего взаимодействия между производственными и логистическими подразделениями, а также с внешними партнёрами и клиентами;

3) Оптимизация маршрутов и графиков, что позволяет снижать логистические затраты и повышает общую эффективности;

4) Прогнозирование возможных проблем и своевременное уведомление помогает предотвратить задержки и улучшить выполнение заказов.

Из цифрового диспетчера поставок идёт два конечных выхода: показатели выполнения и показатели биржи мощностей.

Показатели выполнения отражают фактические результаты выполнения заказов, что позволяет оценить эффективность производственных и логистических процессов. К таким показателям относят фактическую стоимость, сроки доставки, сроки выполнения и количество изготовленных изделий.

Данные показатели выполнения позволяют предприятию контролировать процесс выполнения заказов, выявлять проблемы и области для улучшения. Это способствует повышению производительности и качества предоставляемых услуг.

А вот показатели биржи мощностей отражают состояние и динамику использования производственных мощностей в рамках системы.

К её показателям следует отнести количество заказов, количество предложений, спрос, поставки, выполнение заказов, объёмы использованных мощностей, логистические индексы, которые включают в себя показатели эффективности и надёжности поставок (время в пути, задержки, потери).

Показатели биржи мощностей предоставляют предприятию обширную информацию о состоянии и эффективности использования производственных ресурсов. Это позволяет оптимизировать планирование и улучшать координацию между партнёрами, с дальнейшим повышением общей эффективности работы.

Заключение

Данная концептуальная модель позволяет не только интегрировать в себя цифровой диспетчер поставок, который будет анализировать все процессы внутри системы, но также интегрировать туда транспортные компании, чтобы был единый процесс без использования посредников. Данная модель заключается в оптимизации производственно-логистических процессов с использованием цифровых технологий и алгоритмов. Модель предлагает новые решения для координации, мониторинга и управления, которые позволяют значительно повысить эффективность и снизить затраты.

Входы и показатели показывают, какие данные должны быть обязательными, потому что только наличие полных и достоверных данных позволит точно сформулировать поставленную цель и задачи, повысить прозрачность между участниками, что поможет оперативнее предоставлять необходимую информацию, как для старых, так и для новых участников.

Выходы и их показатели играют ключевую роль в управлении производственными процессами и логистики. Они предоставляют необходимую информацию для мониторинга, анализа и принятия управленческих решений, способствуя повышению эффективности, снижению затрат и улучшению качества обслуживания заказчиков.

Цифровой диспетчер поставок будет являться неотъемлемой частью современной системы управления производством и логистикой. Его способность собирать, анализировать и оптимизировать информацию позволяет существенно повысить эффективность всех процессов и минимизировать затраты.