Фирстов С. В., к. т. н.

Главный инженер Екатеринбургского ИВЦ СП ГВЦ- филиала ОАО «РЖД»

Бережливое производство

Оптимизация системы кондиционирования

серверной с помощью трехмерной

термической модели

Интегрированная система менеджмента

СИСТЕМА МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА

У п р а в л е н и е ф

и н а н с а м

и

П р о и з в о д с т в о и

т е х н о л о г и я

М а р к е т и н г , с б ы

т

Р а з в и т и е

З а к у п к и

П е р с о н а л

Стратегическое управление и система показателей

Корпоративная система документооборота и корпоративная информационная система

Бережливое производство

Система управления безопасностью

Управление проектами Управление рисками

ISO 14000 OSHAS 18001

Менеджмент качества:

планирование целевых улучшений снижение затрат на брак и доработку стабильность процессов и реализация единой технической политики улучшения «сверху-вниз»

Бережливое производство:

снижение эксплуатационных затрат библиотека инструментов и типовых решений (case-study) по улучшениям улучшения «снизу-вверх»

Реформирование:

реинжиниринг бизнес-процессов устранение несогласованности и деструктивных конфликтов улучшения межфункционального взаимодействия

Эффективная производственная система ОАО «РЖД»

Проекты, направленные

на формирование производственной

системы

1. Ориентация на потребителя

2. Деятельность ориентированная на стратегические цели

3. Процессный подход

4. Системный подход к управлению

5. Взаимовыгодное сотрудничество с поставщиками

6. Лидерство руководителя

7. Вовлеченность сотрудников

8. Принятие решений на основе достоверной информации

9. Непрерывное совершенствование деятельности

компании

10. Ориентация на баланс всех заинтересованных сторон

11. Бережливое производство

Принципы управления качеством

Особое место в КИ СМК занимает принцип бережливого

производства.

Задача технологии бережливого производства – существенное

сокращение затрат на изготовление или предоставление услуг

за счет создания научно обоснованной технологии работы с

максимальным исключением производственных потерь.

Необходимо четко спроектировать технологический процесс с

определением ценности каждого его элемента.

Очень важный элемент бережливого производства – «потери».

Именно борьба с потерями составляет основу бережливого

производства. Необходимо очистить технологический

процесс от потерь, т.е. от функций, не создающих ценность.

Бережливое производство

В настоящее время осуществляется в рамках проектного

подхода, с применением принципов проектного менеджмента.

Проект охватывает основные процессы компании.

Разработаны основные документы, необходимые для

менеджмента проекта:

концепция применения технологий бережливого

производства в ОАО «РЖД»,

регламент управления программой поэтапного внедрения

технологий бережливого производства,

план реализации программы внедрения бережливого

производства.

Координация проекта осуществляется Департаментом

технической политики ОАО «РЖД».

Внедрение бережливого производства

page 7

1кв. – 2кв. 3кв. - 4кв. 1кв. – 2кв. 3кв. - 4кв. 1кв. – 2кв.

Дорожная карта # 1: Внедрение Внедрение обязательных базовых

инструментов

Обучение

Этап 2: БСЗ, КЗ, ПДМ, ТСМ, ОЭРВЗ,

КМТ …

Аудит1

2010 г.

Этап 1: БМЗ, ДМЗ,

МВМ, НЭВЗ, ТВЗ,

Аудит 4

Обучение

3кв. - 4кв.

2011 г. 2012 г.

Аудит 2

Аудит 3

Аудит 5

Аудит 6

….

Дорожная карта # 2: внедрение Дальнейшее внедрение

инструментов

Обучение

Дорожная

карта # 3

….

Обучение….

Система бережливого производства

3-летний план внедрения

page 8

Бережливое производство

Синтез процесса внедрения

ЭТАПЫ УЛУЧШЕНИЙ

Этап подготовки Этап подбора

персонала Этап исполнения

Этап официальной аудитов ТМХ

Зрелость средств и результатов

Разработка дорожной карты

План внедрения дорожной карте

Theme Description N°Level 1

Initial statusLevel 2 - Study / Understanding

Level 3 - Pre-requisites & First

applicationsIndustrial Value Stream

Mapping

M1 No VSM has been performed at site level.

VSM is a methodology to map the flow of

value from "customer to suppliers" with the

information associated and to define the VA

and NVA times on the global lead time of that

flow

VSM has been done by the industrial

committee, for 1 strategic product family at

least (current, future & ideal states)

Industrial committee has been trained.

Actions are identified to go from current state

to future one.

VSM is deployed for each family of product at

site level.

At workshop level, VSM is deployed (current,

future & ideal states). Future states are

consistent with the VSM at site level.

For each new project, a VSM has been done

to design the flows of new project or VSM has

been reviewed and updated with new

information.

Industrial improvement

plan

M2 Improvement actions are partially formalized at

site level.

A detailed action plan at site level is built up to

achieve all site objectives (including EHS,

productivity, quality, customer satisfaction,

CAPEX, etc)

This action plan is available at budget

validation and updated monthly.

For most actions, expected savings are

forecasted.

VSM is an input to build the site action plan.

Dashboard to follow up performance and

progress exists to manage the action plan

monthly, at industrial committee level.

A monthly gap analysis between current

performance and expected results is done and

these gaps are fulfilled with new actions.

Training and coaching M3 Industrial committee has a basic knowledge

about lean manufacturing.

Some blue collars & support functions have

been trained to Lean principles

Representatives of the industrial committee

are attending the introduction and conclusion

of each SWIP.

The industrial committee has been trained to

Lean principles in the last 2 years.

15% of the blue collars & 15% of support

functions have been trained to lean. Post

training-knowledge have been implemented in

the workshop.

Some members of the industrial committee

have been participating (full time) to a SWIP

within the last 12 months.

30% of the blue collars & 30% of support

functions have been trained to lean. Post

training implementation in workshop are done

Reactivity M4 Problems are not cascaded, information is not

known, appropriate actions are not undertaken

Quality problems and main issues are treated

with classical problem solving tools (ie :

PDCA, 5 why's, pareto…), in parallel to

production life.

Quality department or production management

leads the analysis on the field.

Support functions are participating when

appropriate.

TMH Prod SYS site

Committee & plant tour

M5 TMH Prod SYS leader (Full time) & Lean

deployment managers are in place

No formal management meetings about TMH

Prod. SYS deployment.

Only the industrial committee members have

individual objectives about TMH Prod SYS

deployment.

TMH Prod SYS leader reports directly to site

MD.

A meeting about Lean

deployment is in place on a regular basis.

TMH Prod SYS objectives are deployed in

individual objectives to all employees

(Industrial departments).

A dedicated meeting about TMH Prod SYS

deployment is in place on a weekly basis.

The industrial committee is performing a plant

tour on a weekly basis for challenging and

bringing support to EPU managers.

Each department has his own action plan for

Lean deployment.

Competencies

Management at site level

M6 Organization chart (organigramme) and

workload plan (only for direct people) exist per

department

12 months estimated workload plan ( detailed

workload per department) exists, with

associated hiring plan (for direct + indirect

people)

Multi-Comptetencies matrix is used

Critical competencies are identified.

For each critical competencies per

department, headcount is reviewed regularly

(using NSS analysis or workload calculation

etc) calculation of workload is done.

An action plan is built to reduce gaps between

needs and available people (training, flexibility

between sites, hiring… )

Management

Domains

Where When What 1 2 3 4 5 6 7 8

DMZ 21st Jan. Lean & Road Map preparation

MVM 26th Jan. Lean & Road Map preparation

TMH HQ 28th Jan. MVM Road Map part 2

NEVZ 04th Feb. Lean & Road Map preparation

TMH HQ 10th Feb. TVZ Road map explanation

MVM 11th Feb. Planning meeting

TVZ 16th Feb. Lean & Road Map preparation

TMH HQ 17th Feb. BMZ - Lean & Road Map meeting

MVM 18th Feb. TEAM LEAN MEETING # 2

JANUARY FEBRUARY

Собеседования с кандидатами Выбор кандидатов для СБП

Внедрение системы TPSYS

Анализ различий

Цеха Бережливого Производства

Site name/ Назавние завода Pilot area Leader/ Руководитель опытного участка

Pilot area description (number)/ Описание опытного участка (номер)

Starting date/ Дата начала Planned end date/ Планируемая дата окончания

Summary of the task to be done/ Обзор задания на выполнение

Actual situation/ Фактическая ситуация Targeted situation/ Целевая ситуация

# of workers/ кол-во рабочих

# of workers per shift/ кол-во рабочих в смену

# of working postion/ кол-во рабочих позиций

Occupied area (sqm)/ Занимаемая площадь (м2)

Stock Level coverage/ Объем запасов на период

Missing part level/ Уровень недостающих частей

Quality results/ Результаты качества

Value stream mapping done Yes/да No/нет On Going/в процессе

Visual management board in place Yes/да No/нет On Going/в процессе

Standard Indicators in place Yes/да No/нет On Going/в процессе

Morning meeting in place Yes/да No/нет On Going/в процессе

5S standards defined Yes/да No/нет On Going/в процессе

5S audits in place (weekly) Yes/да No/нет On Going/в процессе

5S стандарты определены

5S аудиты проводятся (еженедельно)

Производственная система ТМХ - Опытный участок Номер 1

Картирование потока ценности выполнено

Панель визуального менеджмента действует

Стандартные показатели действуют

Утренние встречи проводятся

Men

Project / Autonomous Team N°XX

Production follow-up

Missing parts

list

Deliveries per car

: green or red

signal regarding

tasks achievement

Task sequence follow-up

Shift instructions (between shifts)

Tasks attribution

5 S

Floor

marking

Cleaning

planning

EHS cross and

accidents follow-

up

EHS

Quality Time limitsCost

Multi-skills table-

Changing Roles

Photos and

names of the

team members

Continuous Improvement

Improvements

follow-up

/ Creaction

5S

Follow up

5S

Follow up

Self-evaluation

5S -

5S

Absenteism

follow-up

-

Paper-board

Men

Project / Autonomous Team N°XX

Production follow-up

Missing parts

list

Deliveries per car

: green or red

signal regarding

tasks achievement

Task sequence follow-up

Shift instructions (between shifts)

Tasks attribution

5 S

Floor

marking

Cleaning

planning

EHS cross and

accidents follow-

up

EHS

Quality Time limitsCost

Multi-skills table-

Changing Roles

Photos and

names of the

team members

Continuous Improvement

Improvements

follow-up

/ Creaction

5S

Follow up

5S

Follow up

Self-evaluation

5S -

5S5S

Absenteism

follow-up

-

Paper-board

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

MAY JUNEMARCH APRIL

Аудит

22 23 24 25 26 27 28 29 30

JUNE JULY

APSYS

Wave 6

APSYS

Wave 5

APSYS

Wave 4

08-avr-08 18-juil-07 16-janv-07

Supply Chain (20%) 3,83 3,35 2,74

Procurement Planning & CI 3,20 2,00 1,80

S&OP 4,00 3,67 2,67

MPS 4,33 4,00 3,00

MRP 4,00 3,67 3,67

Procurement Execution 2,83 2,33 2,33

Missing Part 4,50 4,00 3,00

Physical Flow 3,93 3,76 3,24

Le Creusot

Supply Chain

0

1

2

3

4

5

Procurement Planning & CI

S&OP

MPS

MRPProcurement Execution

Missing Part

Physical Flow

5 6 7 8 9 10 11 12 13

ФЕВРАЛЬ МАРТ

Направления работ в ЕИВЦ по

программе бережливого производства

• Программно-технологическое сопровождение

• Администрирование сети передачи данных

• Эксплуатация технических средств, ППР, ТО, ремонт

• Эксплуатация и ремонт здания

• Материально-техническое обеспечение

• Подготовка кадров

• Организация системы управления производством

• ФСА бизнес-процессов

• Анализ эффективности производства

• Охрана труда, промышленная безопасность, пожарная

безопасность

Неструктурированная проводка

Если температура становится выше 21°C, то при ее увеличении на 10°C

время наработки на отказ (MTTF) активного сетевого оборудования

уменьшается на 50%!

Мощность устройств кондиционирования в обычном ЦОД примерно в 2.7

раза больше, чем реально необходимо, из-за плохого распределения

воздуха в стойках и шкафах

Проблемы с кабельным

хозяйством являются одной из причин плохого охлаждения оборудования в серверной

Проблемы с охлаждением

Типовой узел СПД

До стандартизации После стандартизации

Теплопункт ЕИВЦ

Теплопункт ЕИВЦ перспектива

Мировой опыт. Как используется электроэнергия?

Сервера Загрузка серверов ЦОД

HW 70%

CPU

30%

Блок питания, вентиляторы,

память, диски, ...

CPU

Вычислительная мощность

До 95% простоя

Ресурсы

используются

на 5-20%

TYPICAL USAGE RATES Mainframe 80 – 100%

UNIX 10 – 20%

Win 5 – 12%

ИТ 45%

HVAC, UPS 55%

100

единиц

35 единиц

получено

33 единицы доставлено

(потери 6%)

Инициативы Уменьшение

необходимости в

охлаждении и UPS

(потенциал экономии 10%)

Более эффективное охлаждение и энергоснабжение

Управление

энергопотреблением

( парк серверов возраста

не старше 3х лет )

Лучший дизайн аппаратного обеспечения серверов

Снижение простоя

серверов

(увеличение утилизации

на 5 - 20 %)

Увеличение утилизации ресурсов (консолидация/ виртуализация)

Уменьшение

потребления

CPU

( ограничение

потребления ) Современные процессоры

Источник: Департамент энергетики США, Май 18, 2007

На 1 ватт вычислений приложения требуется ~30+ ватт расходов на другие нужды

HVAC – обогрев, вентиляция, кондиционирование

Мировой опыт

Энергоэффективность ЕИВЦ

• Общая потребляемая мощность здания

ЕИВЦ 748 кВт

• Полезная потребляемая мощность СВТ

340 кВт

• потребляемая мощность систем

жизнеобеспечения (вентиляция и

кондиционирование) 220 кВт

• PUE = Pобщ/Pпол = 2,2

• Мировой лидер(зеленый ЦОД) PUE 1,2

Расход электроэнергии ЕИВЦ

0,00

500000,00

1000000,00

1500000,00

2000000,00

2500000,00

1 кв. 2009 г. 2 кв. 2009 г. 3 кв. 2009 г. 4 кв. 2009 г. 1 кв. 2010 г. 2 кв. 2010 г. 3 кв. 2010 г. 4 кв. 2010 г. 1 кв. 2011 г.

P, кВ

т.ч

t

Лимит Факт Здание Екатеринбургского ИВЦ

Базовая модель помещения

S=115m² ,V=366m³ , остекление 40%

Карта распределения температур в

горизонтальной плоскости на высоте 0,1 м

.

Карта распределения температур в

горизонтальной плоскости на высоте 1м

Карта распределения температур в вертикальной

плоскости (сечение 1)

Карта распределения температур в

вертикальной плоскости (сечение 2)

Карта распределения температур в

вертикальной плоскости (сечение 3)

В качестве базовых критериев для анализа принимались

рекомендации по организации воздушных потоков и размещению

оборудования ASHRAE и Uptime Institute, а также параметры

окружающей среды, указанные в документации по подготовке

помещений для вычислительного оборудования производства НР с

таким описанием диапазонов:

«Рабочий диапазон» - внутри этого диапазона разрешается включать

оборудование при температуре +10 до +35 С. и относительной

влажностью 10 – 90%

«Рекомендуемый рабочий диапазон» - рекомендован лабораторией

НР с точки зрения оптимальной надежности и производительности

оборудования от +18 - +27 С. и относительной влажностью 40 – 55%

Рекомендуется поддерживать значение Точки Росы в диапазоне: +5.5 С

DP - +15 С DP. Скорость изменения температуры до 5 C в час

«Нерабочий диапазон» - определен для хранения и транспортировки

оборудования от - 40 до +60 С. и относительной влажносью 10 – 95%

Дополнительная информация: ASHRAE - Thermal Guidelines for Data

Processing Environments URL: http://tc99.ashraetcs.org, Uptime Institute

URL: http://www.uptimeinstitute.com

Базовые критерии для подготовки

помещения серверной

1. Схема организации циркуляции воздушных потоков в помещении не

является оптимальной.

Существует ряд мест, где неизбежны утечки кондиционированного воздуха и

смешение его с нагретым. Эти утечки существенно снижают эффективность

установленной системы кондиционирования.

2. Суммарная мощность и расход работающих кондиционеров существенно

превышает необходимые для охлаждения установленного ИТ оборудования.

Вся система кондиционирования обеспечивает расход 39820 м³/час, тогда как ИТ

оборудованию требуется для охлаждения 16033 м³/час. Неправильная

организация воздушных потоков в помещении требует одновременной работы

всех кондиционеров.

3. Имеющееся количество, конструкция и расположение вентиляционных

отверстий компонентов системы кондиционирования не согласованы с

размещением и типами используемых шкафов с ИТ оборудованием, что

существенно снижает эффективность системы кондиционирования.

Отсутствие разделения охлажденных и нагретых воздушных масс значительно

снижает эффективность системы кондиционирования в целом.

4. Данное помещение обладает существенным потенциалом для оптимизации

энергопотребления. Оптимизация воздушных потоков с разделением нагретых

и охлажденных воздушных масс позволит снизить энергопотребление

помещения, а изменение режима работы системы кондиционирования позволит

повысить уровень ее резервирования и дополнительно снизить

энергопотребление.

Выводы по построенной термической

модели серверной

Предлагаемая оптимизированная целевая модель серверной

Карта распределения температур в

вертикальной плоскости (сечение 2)

Компоновка помещения не учитывала особенности циркуляции

воздушных масс, что создавало существенный риск проявления зон

локального перегрева оборудования, а также стимулировало излишнее

энергопотребление системы кондиционирования. Потребовалось

провести оптимизацию распределения воздушных потоков в серверном

помещении путем установки перегородок, которые препятствуют

смешению кондиционированного воздуха с воздушными массами, уже

нагретыми оборудованием. При этом, утечки кондиционированного

воздуха будут минимальны. Вместе с оптимизацией воздушных

потоков, для обеспечения резервирования системы

кондиционирования и экономии электроэнергии было предложено

отключить часть кондиционеров, что позволило организовать

функциональный резерв системы кондиционирования. При этом,

оставшиеся в работе кондиционеры, позволили обеспечить

сохранение климатических параметров в помещении в рамках

рекомендуемых диапазонов.

Реализация предложенных мер оптимизации не потребовала

существенных материальных затрат, кроме затрат на планирование и

обустройство перегородок. Предполагаемый экономический эффект от

внедрения вышеуказанных мер составит около 800 тыс. руб. в год.

Выводы по оптимизации серверной на основе

построенной термической модели

Спасибо за внимание ! Спасибо за внимание!