Aviācija un kosmoss: izstrādes programmu, ražošanas jaudu, tehniskās apkopes infrastruktūras un flotes modernizācijas optimizācija ar mākslīgo intelektisko intelektu

Sākuma punkts: pilns ieguldījumu saraksts pirms faktiskā lēmuma pieņemšanas

Šīs jaunās aprēķinu metodes izšķirošā atšķirība ir tās piemērošanas laiks: tā netiek izmantota apstiprināšanai pēc lēmuma pieņemšanas, bet pirms faktiskā lēmuma pieņemšanas, pamatojoties uz uzņēmuma pilnu ieguldījumu un projektu sarakstu.

Parasti ir potenciālo CAPEX projektu saraksts - piemēram, rūpnīcu modernizācija, IT pārveidošana, produktu attīstība, Infrastruktūras pasākumi vai efektivitātes programmas. Tajā pašā laikā ir noteikti ierobežojumi, piemēram, ierobežots kopējais budžets, ierobežotas inženiertehniskās iespējas, Ražošanas logi, riska budžeti un stratēģiskie pamatnosacījumi.

Tieši šeit rodas īsta lēmumu pieņemšanas problēma: ne visus projektus var īstenot. Tāpēc jautājums nav šāds kuri projekti atsevišķi šķiet jēgpilni, bet gan to, kura šo projektu kombinācija veido globāli optimālo kopējo portfeli, ņemot vērā dotos ierobežojumus.

Tāpēc jaunā aprēķinu metode nevērtē atsevišķus projektus izolēti, bet aprēķina no pilna projektu saraksta optimālo portfeli, ņemot vērā visus budžeta, jaudas, riska un stratēģijas ierobežojumus. Rezultāts ir matemātiski pamatots Rezultāts ir matemātiski pamatota to projektu atlase, kas kopā rada maksimālo kopējo vērtības devumu - pirms tiek pieņemts faktiskais lēmums par investīcijām. Novirzes no aprēķinātās optimālās sākuma pozīcijas tiek veiktas, skaidri redzot radušās alternatīvās izmaksas un to kvantitatīvi izmērāmo ietekmi uz kopējo portfeļa vērtību.

Tas pārvērš CAPEX plānošanu no secīga atlases procesa par konsekventu portfeļa optimizāciju, kurā pilnībā tiek ņemtas vērā alternatīvās izmaksas, ierobežojumu vājās vietas un portfeļa ietekme.

Aviācijas un kosmosa piemērs:

10 projekti. Fiksēts budžets: EUR 850 miljoni. Kopējās ieguldījumu izmaksas: EUR 2088 miljoni.

Kopsavilkums

Kosmosa nozare ir viena no viskapitāla ietilpīgākajām un ilgtermiņa ieguldījumu jomām pasaules ekonomikā.

Jaunu lidaparātu platformu, dzinēju, satelītu sistēmu vai tehniskās apkopes infrastruktūru izstrādei ir nepieciešami miljardiem lieli ieguldījumi ar plānošanas periodu no 10 līdz 40 gadiem.

Ekonomiskos panākumus nosaka nevis atsevišķas programmas, bet gan visa ieguldījumu portfeļa matemātiskais optimālums, ņemot vērā reālos budžeta, jaudas, riska un regulatīvos ierobežojumus.

Stratēģiskais izaicinājums ir kombinatorisks: ar tikai dažiem desmitiem potenciālo attīstības, ražošanas un infrastruktūras projektu veidojas eksponenciāli augoša lēmumu pieņemšanas telpa, kuru nav iespējams pilnībā analizēt, izmantojot tradicionālos lēmumu pieņemšanas procesus.

Projektu portfeļa optimizācijas mākslīgais intelekts pirmo reizi ļauj sistemātiski aprēķināt globāli optimālu investīciju portfeli, pārveidojot lēmumu pieņemšanas arhitektūru aviācijas un kosmosa nozarē no heiristiskas plānošanas uz matemātiski optimālu kapitāla sadalījumu.

1. Aviācijas un kosmosa uzņēmumi kā kombinatoriskas kapitāla sadales sistēmas

Oriģinālo iekārtu ražotāji, dzinēju ražotāji, aerokosmiskie uzņēmumi un aviosabiedrības darbojas vairāku vienlaicīgu ierobežojumu apstākļos:

• Ilgtermiņa CAPEX budžeti attīstības programmām un infrastruktūrai
• Inženiertehniskās jaudas aerodinamikā, strukturālajā mehānikā, programmatūrā un avionikā
• Ražošanas jaudas rūpnīcās un piegādātāju tīklos
• Regulatīvo iestāžu sertifikācijas prasības
• Flotes modernizācijas stratēģijas
• Tehniskās apkopes, remonta un kapitālremonta (MRO) infrastruktūra
• Tehnoloģiju ceļveža ierobežojumi

Formāli tā ir kombinatoriska optimizācijas problēma ar ierobežojumiem.

Pieņemsim, ka uzņēmums novērtē N potenciālo ieguldījumu programmu:

• Jauna gaisa kuģa modeļa izstrāde
• Esošo platformu modernizācija
• Jaunu ražošanas līniju būvniecība
• Ieguldījumi automatizētā ražošanā
• Tehniskās apkopes un servisa jaudu paplašināšana
• Jaunu dzinēju paaudžu izstrāde
• Satelītu programmas vai kosmosa platformas

Katram projektam ir izmērāmi parametri:

• Paredzamais ekonomiskais ieguldījums (Ri)
• Ieguldījumu izmaksas (Ci)
• Tehnoloģiskais un regulatīvais risks (σi)
• Stratēģiskais ieguldījums ilgtermiņa ceļvedī (Si)
• Inženiertehnisko un ražošanas resursu prasības

Mērķis ir izvēlēties optimālo projekta kombināciju:

max Σ Σ Ri xi
s.t. Σ Ci xi ≤ Budžets
xi ∈ {0,1}

2. Kombinatoriskā realitāte aviācijas un kosmosa programmās

Jau ir 40 potenciālās programmas:

2⁴⁰ = 1 099 511 627 776 iespējamie portfeļi

Ar 60 programmām:

2⁶⁰ = 1 152 921 504 606 846 976 iespējamās kombinācijas

Šāda lieluma pakāpe būtiski pārsniedz klasisko lēmumu pieņemšanas procesu analīzes iespējas.

Praksē lēmumu pieņemšana parasti balstās uz

• atsevišķiem biznesa gadījumu novērtējumiem
• stratēģisko prioritāšu noteikšanas kārtās
• Budžeta piešķiršanas procedūrās
• pakāpeniska plānošana, pamatojoties uz esošajām programmām

Šīs metodes ir aptuvenas, nevis aprēķina optimālo risinājumu.

3. Tipiski investīciju lēmumi aviācijas nozarē

Piemērs: jaunas lidmašīnas platformas izstrāde

Ražotājam ir jāpieņem lēmums

• Pilnīgi jaunas platformas izstrāde: 12 miljardi eiro
• Esošās platformas tālāka attīstība: 4 miljardi eiro
• Hibrīda stratēģija ar modulāriem atjauninājumiem

Šim lēmumam ir ilgtermiņa ietekme:

• Ražošanas izmaksas gadu desmitu garumā
• Tirgus konkurētspēja
• Aviokompāniju darbības izmaksas
• nākotnes tehnoloģiskā paplašināmība

Piemērs: ražošanas jaudas paplašināšana

Iespējas:

• Esošo ražotņu paplašināšana
• Augsti automatizētu ražošanas iekārtu jaunbūve
• Ārpakalpojumu nodošana piegādātājiem

Šis lēmums ietekmē

• Ražošanas caurlaides spēju
• Vienības izmaksu struktūru
• Piegādes termiņus
• ilgtermiņa mērogojamību

Piemērs: tehniskās apkopes un servisa infrastruktūra (MRO)

Ieguldījumu iespējas:

• Jaunu tehniskās apkopes centru būvniecība
• Esošās infrastruktūras automatizācija
• Partnerattiecības ar pakalpojumu sniedzējiem

Šiem lēmumiem ir ilgtermiņa ietekme:

• Pakalpojumu ieņēmumi
• Autoparka pieejamību
• Aprites cikla izmaksu struktūra

Piemērs: aviosabiedrību flotes modernizācija

Aviosabiedrībai ir jāpieņem šādi lēmumi:

• Turpināt ekspluatēt esošo gaisa kuģu floti
• Esošo gaisa kuģu modernizācija
• Aizvietošana ar jaunas paaudzes gaisa kuģiem

Šie lēmumi ietekmē

• Ekspluatācijas izmaksas gadu desmitu garumā
• Degvielas efektivitāti
• Tehniskās apkopes izmaksas
• Kapitāla struktūra

4. Programmu sistēmiskā savstarpējā atkarība

Investīciju programmas kosmosa nozarē ir savstarpēji ļoti atkarīgas:

• Jaunām platformām nepieciešamas jaunas ražošanas jaudas
• Ražošanas jaudas nosaka piegādes spējas
• Pakalpojumu infrastruktūra ietekmē dzīves cikla pārdošanu
• Tehnoloģiskie lēmumi ietekmē turpmākās attīstības iespējas

No tā izriet:

Portfeļa vērtība ≠ atsevišķu programmas lēmumu summa

Bet:

Portfeļa vērtība = f(savstarpējās atkarības, ierobežojumi, ilgtermiņa ceļvedis)

5. Portfeļa optimizācijas mākslīgā intelekta matemātiskais pamats

Formāli šī ir bināra veselu skaitļu optimizācijas problēma:

max Rᵀx
s.t. Ax ≤ b
x ∈ {0,1}

Ar:

• x = programmu izvēle
• R = ekonomiskais ieguldījums
• A = ierobežojumu matrica (budžets, jauda, inženiertehniskie un normatīvie ierobežojumi)
• b = ierobežojumu robežas

Šī struktūra ļauj precīzi modelēt reālus lēmumus par investīcijām aviācijas un kosmosa nozarē.

6. Konkrēti portfeļa optimizācijas mākslīgā intelekta izmantošanas gadījumi aviācijā un kosmosā

Gaisa kuģu ražotājs (OEM)

• Optimāla attīstības programmu prioritāšu noteikšana
• Ražošanas tīkla optimizācija
• Tehnoloģiju ceļveža optimizācija

Dzinēju ražotāji

• Optimāls ieguldījumu pētniecībā un izstrādē sadalījums
• Ražošanas jaudas plānošana
• Dzīves cikla pakalpojumu infrastruktūras plānošana

Aviokompānijas

• Optimāla flotes modernizācijas stratēģija
• Optimāla ieguldījumu plānošana gadu desmitiem
• Aprites cikla izmaksu samazināšana līdz minimumam

Kosmosa uzņēmumi

• Satelītu programmu prioritāšu noteikšana
• Palaišanas jaudu optimizācija
• Ilgtermiņa infrastruktūras plānošana

7. Ekonomiskā ietekme un uzņēmuma vērtība

Ar tipisku ieguldījumu apjomu:

5 līdz 20 miljardi EUR gadā

portfeļa optimizācijas uzlabošana tikai par

5 %

rada papildu pievienoto vērtību:

eUR 250 miljoni līdz 1 miljards EUR gadā

Kosmiskās aviācijas programmu dzīves cikla laikā tas ir vairāki miljardi eiro uzņēmuma papildu vērtības.

8. Pārvaldības pārveidošana, izmantojot matemātisko lēmumu optimizāciju

Portfeļa optimizācijas mākslīgais intelekts pārveido lēmumu pieņemšanas procesus no:

• heiristisku prioritāšu noteikšanu
• inkrementālā plānošana
• politisko lēmumu pieņemšanu

Uz:

• matemātiski optimizētai investīciju sadalei
• pilnīga alternatīvo izmaksu pārredzamība
• sistemātiska uzņēmuma ilgtermiņa vērtības maksimizēšana

Secinājums

Aviācijas un kosmosa nozare darbojas vienā no sarežģītākajām investīciju vidēm pasaules ekonomikā.

Pirmo reizi mākslīgā intelekta atbalstīta portfeļa optimizācija ļauj sistemātiski aprēķināt globāli optimālu ieguldījumu portfeli reālu rūpniecisku ierobežojumu apstākļos.

Tas iezīmē pāreju no heiristisku lēmumu pieņemšanas uz matemātiski optimizētu stratēģisko pārvaldību aerokosmiskās rūpniecības nozarē.