Цифровой двойник (Digital Twin) цепи поставок на базе платформы AXELOT SCM повышает операционную эффективность

Век цифровых двойников: возможности автоматизации учета и логистики

Говоря простым языком, цифровой двойник – это компьютерная программа, в которую заложены реальные данные о физическом объекте, процессе, системе и алгоритмы их взаимодействия. Digital Twin способен выдавать прогноз развития с учетом разных обстоятельств. По сути, это виртуальная модель реального объекта, которая обновляется по мере изменения своего физического аналога.

Применение цифровых двойников позволяет компании выйти на новый этап технологического развития и повысить конкурентоспособность на рынке не методом «проб и ошибок», а за счет продуманной стратегии, пройденной и испытанной компьютерной копией, результаты работы которой можно оценить, а проверенные параметры перенести на физический объект. Концепция «цифрового двойника» призвана помочь предприятиям быстрее обнаружить слабые места, точно предсказать результаты работы в зависимости от выбранного плана действий и улучшить производственные показатели без финансовых потерь. В логистике, например, с помощью цифрового двойника можно определить наилучшее расположение продукции для снижения «холостого» пробега персонала и оборудования, уменьшить временные затраты на доставку груза, снизить расходы на хранение и т.п.

Добиться тех же результатов без использования цифровых решений просто нереально, поскольку современная логистика зачастую представляет собой огромную систему с сотнями или тысячами параметров, влияющих на эффективность процессов. Собрать их в единую картину, проверить максимальное количество сценариев в сжатые сроки, спрогнозировать реальный результат под силу только виртуальной модели. Digital Twin дает максимально близкое к физическим параметрам отражение данных, он не зависит от смежных процессов, гибко и оперативно подстраивается под заданные параметры, действует проактивно, реагируя на изменение текущих обстоятельств.

Может ли ERP заменить Digital Twin в логистике?

Автоматизация логистики – это лишь часть автоматизации всех бизнес-процессов предприятия, которая прошла долгий путь становления в разрезе ИТ-прогресса - от операционного учета в Excel и создания первых информационных систем до разработки продуктов класса ERP и внедрения вертикальных специализированных решений. Принципиально новые возможности в автоматизацию логистики привнесут программные продукты, позволяющие провести предиктивную диагностику, осуществлять контроль и сопровождение эксплуатации в дополненной реальности. Однако на сегодняшний день большинство компаний предпочитает оставлять управление логистикой на попечении действующей ERP, функционал которой в этой области слишком ограничен, чтобы позволить компаниям воспользоваться всеми преимуществами цифровых решений.

Привычная монолитная ERP, дополненная несколькими функциональными системами, такими как WMS, многим кажется идеальным решением для управления предприятием, включая логистику. Более того, она представляется единственно возможным вариантом, доступным для управления цепями поставок. Однако тенденции и подходы Индустрии 4.0 показали, что ERP в одиночку не в состоянии вывести качество управления логистическими процессами на новый уровень и обеспечить возможность действительно эффективной оптимизации работы как отдельных узлов, так и всей цепочки поставок. Основная проблема состоит в том, что взаимозависимость подсистем ERP накладывает ограничения на развитие функциональности отдельных модулей в максимальном приближении к физическим бизнес-процессам. Игорь Лейпи, ГК Softline: Объем поставок российских операционных систем в ближайшие годы увеличится как минимум вдвое

Изначально предполагалось, что система управления ресурсами сможет выполнять не только функции учета, но и функции оперативного управления. Однако попытка обеспечить связность одновременно с реализацией часто разнонаправленных требований различных подразделений стала причиной возникновения перекоса в пользу отдельных блоков ERP – чаще всего это блоки оперативного управления финансами. Но иногда блоками, вокруг которых строится корпоративная информационная система, становились модули CRM или MRP. Основные функции ERP, такие как регламентированный и финансовый учёт, бюджетирование, казначейство, стали накладывать ограничения не просто на степень близости операционных функций к физическим процессам, но на уровень детализации данных. Процессы логистики оказались заложником ERP, которая перестала быть местом принятия решений, где можно сначала консолидировать информацию, а потом строить гипотезы «а что…, если…». То есть какое развитие событий можно ожидать при том или ином наборе исходных данных. Фактически, ERP утратила возможность моделировать ситуацию в реальном времени цепочек поставок, так как операционный контур реализован в программном продукте с целым рядом ограничений и допусков. И даже попытка повысить качество автоматизации в конкретных областях – например, используя WMS или TMS – не позволяет решать задачу на стратегическом уровне для всей цепи поставок. «Монолит» ERP стал для многих проектов не помощником, а препятствием, которое оказалось непреодолимым на пути к достижению целей комплексной автоматизации управления предприятием.

Таким образом, монолитная ERP уже не соответствовала ожиданиям от Индустрии 4.0, которая сформировала новые вызовы, самый главный из которых – в том, что ИТ-ландшафт должен позволять реализовать концепцию цифровых Digital Twin. Именно цифровой двойник, созданный в унисон тенденциям Индустрии 4.0, способен расширить функционал управления логистическими процессами за счёт оцифровки бесконечного множества вариантов и сценариев, а также предложить единственно верные и эффективные решения, направленные на оптимизацию заданных процессов и отстройку использующих его предприятий от конкурентов.

AXELOT SCM и AXELOT DOM – реальный шанс получить доступ к возможностям цифрового двойника для построения эффективной логистики

Основные функции ERP – это ведение управленческого и финансового учёта для целей бюджетирования, а также долгосрочного и среднесрочного планирования ресурсов предприятия. Для сложных функциональных областей оперативное управление в реальном времени уже передаётся с уровня ERP в соответствующие системы, предназначенный для автоматизации складской, производственной, транспортной логистики. Тем не менее типичной является ситуация, когда уровнем консолидации данных по всей цепочке поставок является система ERP. Необходимым шагом для создания Цифрового двойника является вывод за рамки ERP и процессов управления логистической сетью. Таким образом, необходимым условием создания Цифрового двойника является наличие комплекса специализированных информационных систем, позволяющих организовать управления запасами в контурах оперативного и стратегического управления цепями поставок.

Комплексная платформа управления цепочками поставок AXELOT SCM является оптимальным решением, позволяющим поддерживать сквозной бизнес-процесс «от заказа до оплаты» на всех уровнях управления. По сути, это платформа – основа цифровой трансформации компании, главный принцип которой – переход от «монолитной» архитектуры ERP к композитным решениям, с обеспечением максимальной близости физических процессов с их цифровой моделью. AXELOL SCM выступает инструментом стандартизации процессов в различных функциональных областях, благодаря которому все логистические операции становятся частью единого процесса. Хранение, переработка, комплектация, перемещения по складу, сортировка по сроками годности, укладка и упаковка, транспортировка и т.д. производятся по общим стандартам, в общей процессной модели и с общим уровнем детализации данных.

Системой-оркестрантом является программный продукт для планирования, управления и диспетчеризации цепей поставок с символичным названием AXELOT DOM, который консолидирует данные операционной логистики (WMS, TMS, TOS и т.д.) на стратегическом уровне, поддерживает решения задач планирования всей цепи поставок предприятия и является центральным модулем платформы AXELOT SCM.

Принципы и методы AXELOT SCM и AXELOT DOM

Центральная компонента платформы AXELOT DOM и представляет собой цифровой двойник цепи, вокруг которого вращаются все оперативные процессы. AXELOT WMS обеспечивает управление складом, AXELOT TMS осуществляет управление перевозками и транспортным парком, AXELOT YMS отвечает за управление двором, т.е. транспортными средствами и процессами на территориях, прилегающих к складским комплексам и производственным площадкам. Каждый компонент AXELOT SCM бесшовно взаимодействует с другими компонентами платформы в реальном времени и может внедряться как отдельно, так и совместно. Каждый компонент способствует повышению эффективности работы компании в целом, росту ее рентабельности и конкурентоспособности. Каким образом они будут выполнять производственные задачи и какую эффективность при этом покажут, решает AXELOT DOM, выдавая им план действий, скомбинированный на основе аналитики данных и комплексного прогнозирования.

AXELOT DOM обеспечивает координацию и связь всех компонентов платформы AXELOT SCM, выполняет функции планирования и формирует задания всем остальным модулям логистической платформы, а затем получает от них статус исполнения. AXELOT DOM подбирает оптимальные по выбранному критерию (например, по совокупной стоимости) варианты обеспечения различных видов потребностей в материальных ресурсах и товарах исходя из доступных источников пополнения и структуры логистической сети, максимально точно соответствующей физическому распределению запасов и их состоянию в конкретный момент времени. Именно этот компонент обеспечивает поддержку принятия решений об использовании тех или иных цепочек поставок в каждый момент времени.

Ни одна информационная система так качественно не отражает такое количество физических операций и не обеспечивает такое число взаимосвязей, как AXELOT DOM. Очевидно, для получения даже минимума необходимых оптимизационных инструментов для построения эффективной логистики, удовлетворяющих требованиям Индустрии 4.0, компаниям необходимо совершить переход на следующий уровень автоматизации.

AXELOT SCAP – инструмент для решения задач оптимизации логистических процессов в цепях поставок

AXELOT DOM, являясь ядром SCM, не берёт на себя «единоличное» управление и не решает все возможные задачи в одиночку. Ряд задач по повышению операционной эффективности решаются методами дискретной оптимизации, методами экспоненциального сглаживания и другими математическими способами.

К таким задачам относится поиск самого выгодного маршрута с комбинированием различных методов – частотный анализ дневных и разовых продаж (модифицированный метод BRT), метод экспоненциального сглаживания, метод Хольта-Винтерса и пр. Чтобы не перегружать систему задачами, требующими сложного математического анализа, был разработан программный компонент AXELOT SCAP (англ. Supply Chain Advanced Planning). Этот программный продукт принадлежит к классу оптимизационного ПО, среди наиболее часто решаемых задач можно выделить следующие:

• задача коммивояжера;
• задача маршрутизации транспорта;
• задача укладки грузов;
• задача перевалки грузов;
• задача производственного планирования;
• задача управления грузопотоками в цепи поставок и прочие.

Основные элементы структуры цифрового двойника

Научный подход в логическом проектировании модели логистической сети в связке с проектированием модели данных является фундаментом для обеспечения нового качества процессов. Модель сети позволяет структурировать потоки данных как с одной стороны – чтобы умело «рулить» по дороге к бизнес-результативности, так и с другой – чтобы анализировать цепь, выявляя слабые звенья, и при этом корректно распределить затраты.

Моделирование логистической сети в AXELOT DOM осуществляется с использованием структурированного описания всех ее элементов и их характеристик через соответствующие справочники и настройки параметров системы, которые впоследствии используются для решения различных оптимизационных задач SCM.

• Логистическая сеть – это совокупность центров логистической деятельности с установленными взаимосвязями, которые образуют некоторую сетевую структуру, проводящую материальные потоки от одного или более источников к центрам распределения и от них – к потребителям.
• Узел логистической сети – это базовый элемент логистической сети, который может представлять любые точки, в которых могут храниться, обрабатываться, создаваться или потребляться запасы: Поставщики, Склады, Производства, Магазины, Потребители. В зависимости от контекста конкретной цепочки поставок узлы могут выполнять роли источников обеспечения или источников потребности в сырье, материалах или товарах.
• Ребро логистической сети отражает наличие связи между узлами логистической сети, направления движения материального потока и возможного способа перемещения (вид транспорта/вид перевозки).
• Сервисные условия определяют полное время на выполнение перемещения между двумя узлами логистической сети и задаются как правила применения и расчета длительности транспортных и складских услуг для узлов и ребер, а также как нормативное время поставки номенклатуры поставщиков.
• Тарифы на логистические сервисы определяют правила расчета полной стоимости транспортных и дополнительных услуг по перемещению между двумя узлами логистической сети, а также услуг складской обработки на узлах. При этом для целей тарификации перевозок узлы могут задаваться обобщенно как географическая зона или список адресов с одинаковой стоимостью доставки до них.

Цифровой двойник цепи – ядро модели управления SCM. В конечном итоге ключевые решения и операции управления запасами сети, управления транспортными, производственными, складскими процессами логистики должны проходить через эту модель. При этом Digital Twin должен позволить менять параметры, структуру и уровень детализации модели цепи в соответствии со скоростью отраслевых изменений, которая продолжает только нарастать в связи с развивающимися и меняющими свою структуру рынками.

Как следствие, Digital Twin на базе AXELOT DOM решает следующие ключевые проблемы цифровой трансформации цепей поставок:

• разрозненность информационной архитектуры и IT-ландшафта;
• отсутствие единых стандартов учёта;
• несвязанность процессов и данных;
• динамическая оптимизация процессов и диспетчеризация в реальном времени.

Цифровой двойник логистической сети на платформе AXELOT DOM обеспечивает новое качество управления и диспетчеризации процессов:

• Фактические изменения узлов, звеньев, ребер логистической сети, уровней сервиса, статусов отражаются в режиме реального времени;
• Модель позволяет собирать и отражать всю значимую информацию о логистической сети;
• Данные собираются не только по информационным системам подразделений и предприятий, входящих в группу компаний, но и с датчиков, установленных на физических объектах (в том числе и по принципам, заложенным в концепцию интернета вещей);
• Цифровой профиль отражает не только настоящее, но и содержит полный массив исторических данных, недоступный для «лоскутной» истории;
• Есть возможность прогнозировать поведение всей сети для различного набора исходных данных, частью которых являются критерии, по которым необходимо осуществлять оптимизацию;
• Платформа позволяет точно определить взаимосвязи различных событий;
• Скорость обработки данных позволяет своевременно и заранее менять настройки физической цепи поставок.

Повышение операционной эффективности с использованием цифрового двойника

Основная сложность достижения цели операционной эффективности в цепях поставок — это принятие оптимальных решений в режиме online. Функциональные возможности платформы AXELOT SCM позволяют решать задачи математического моделирования, характерные для Digital Twin, применяя различные стратегии обеспечения. С одной стороны, может быть выбрана стратегия снижения уровня запасов в сети, но при этом система будет учитывать такие параметры, как целевой уровень сервиса, скорость выполнения заказов, снижение логистических издержек и т.д. Параметрическое управление позволяет искать баланс и сохранять гибкость при планировании и выборе способов обеспечения.

Операционная эффективность обеспечивается благодаря автоматическим расчётам целевого уровня запасов, расчётам потребности для оперативного пополнения товарных запасов, планированию соответствующих перемещений и планированию закупок товарных запасов. Оперативное планирование перемещений под конкретные заказы клиентов позволяет оптимизировать количество запасов и решать задачу управления ими в соответствии с концепциями точно-в-срок и бережливое производство.

Цифровой двойник на базе AXELOT DOM обеспечивает как формирование в режиме online рекомендаций для принятия решения, так и автоматическую диспетчеризацию процессов, в т.ч. с алгоритмами многоуровневых логических связей «что будет, если…».

AXELOT SCM – цифровая платформа Индустрии 4.0

SCM дает компании возможность тонкой балансировки по потребностям, не загоняя ее в безусловное цифровое рабство. Поэтому сегодня уверенно можно говорить о том, что AXELOT SCM и реализованный на основе его программных компонент цифровой двойник – это не только основа Индустрии 4.0, но и следующий шаг на пути к Индустрии 5.0, в рамках которой к ключевым принципам относится необходимость более полной интеграции социальных и экологических приоритетов в технологические инновации и смещения фокуса внимания с индивидуальных технологий на системный подход. В этой связи определены шесть категорий, каждая из которых раскрывает свой потенциал в сочетании с другими как часть технологических структур:

• цифровые двойники и моделирование;
• технологии передачи, хранения и анализа данных;
• искусственный интеллект (ИИ);
• индивидуализированное взаимодействие человека и машины;
• биоинформационные технологии и интеллектуальные материалы;
• технологии энергоэффективности, возобновляемых источников энергии, хранения и автономии.

Индустрия 5.0 проповедует подход, ориентированный на человека, в промышленности ставит основные человеческие потребности и интересы в центр производственного процесса. AXELOT SCM гибко находит баланс между участием человека в процессах принятия решения и использованием роботизации процессов там, где влияние человека на процесс может привести к снижению эффективности.

Авторы:

• Артем Долгих, директор по развитию бизнеса, AXELOT
• Кирилл Чернаков, руководитель направления SCM, AXELOT
• Евгений Тручек, директор направления систем управления цепями поставок, AXELOT