MES-системи в дискретно виробництві

УПРАВЛІННЯ

Руслан Будник, В'ячеслав Куминов

Дискретним прийнято вважати такий тип виробництва, в якому вихідний матеріал (сировина) при переробці в кінцевий продукт зазнає більш одного переділу з перериванням технологічного процесу.

За даними Міжнародної асоціації інженерів-технологів, таке виробництво існує більш ніж на 75% промислових підприємств світу. Навіть там, де, здавалося б, випуск продукції носить виключно безперервний характер, в якості допоміжних присутні дискретні процеси. Часто саме допоміжні підрозділи, які використовують їх, такі, як інструментальні або ремонтні ділянки, є "вузьким місцем", лімітуючим обсяг випуску основного продукту.

Дискретний тип виробництва превалює в машинобудуванні, приладобудуванні, легкій промисловості, на підприємствах з випуску меблів, упаковок, в фармацевтиці.

Що таке MES-система і її відмінність від ERP

Як визначає міжнародна асоціація виробників і постачальників MES-рішень (MESA International, www.mesa.org), MES (Manufacturing Execution Systems) - це інтегрована інформаційно-обчислювальна система, яка об'єднує інструменти і методи управління виробництвом в режимі реального часу.

Використовуючи дані рівнів планування і контролю, MES-системи керують поточною виробничою діяльністю відповідно до замовленнями, вимогами конструкторської та технологічної документації, актуальним станом обладнання, переслідуючи при цьому мету максимальної ефективності та мінімальної вартості виконання виробничих процесів.

Мал. 1. Динамічна модель виробництва в системі Preactor (Англія)

Чим відрізняються MES-системи від ERP-систем і чому вони знаходяться на різних рівнях інформаційної структури? Перші реалізують оперативне планування і, оперуючи точною інформацією про технологічні процеси, відповідають на питання: як в заданий термін і в заданій кількості випускається продукція, а другі орієнтовані на об'ємне планування, т. Е. Відповідають на питання: коли і скільки продукції повинно бути виготовлено .

Але все-таки головна їхня відмінність один від одного полягає в тому, що MES-системи, що працюють виключно з виробничою інформацією, дозволяють скорегувати або повністю перерахувати план протягом робочої зміни стільки раз, скільки це необхідно. У ERP-системах через великий обсяг адміністративно-господарської та обліково-фінансової інформації, яка безпосереднього впливу на процес не робить, перепланування може здійснюватися не частіше одного разу на добу.

MES-системи дозволяють оптимізувати виробництво і зробити його більш рентабельним за рахунок швидкої реакції на події, що відбуваються і застосування математичних методів компенсації відхилень від планових завдань.

MES - єдине джерело виробничої інформації

MES-системи, збираючи та узагальнюючи дані, отримані від різних виробничих систем та технологічних ліній, виводять на більш високий рівень організації всієї діяльності підприємства, починаючи від формування замовлення і закінчуючи відвантаженням готової продукції на склади. Вони також реалізують зв'язок в реальному часі виробничих процесів з бізнес-процесами і покращують фінансові показники компанії (cash flow), включаючи підвищення віддачі основних фондів, прискорення обороту грошових коштів, зниження собівартості, своєчасність поставок, підвищення розміру прибутку і продуктивності.

Мал. 2. Фінансово-економічний аналіз виробництва в MES-системи "Фобос" (Росія)

Крім того, ці системи формують дані про поточні показниках (зокрема, про реальну собівартість продукції), необхідних для більш якісного функціонування ERP-систем.

Таким чином, MES - це сполучна ланка між орієнтованими на фінансово-господарські операції ERP-системами і оперативною діяльністю підприємства на рівні цеху, ділянки або лінії.

Компанія "Ртсофт" (www.rtsoft.ru) протягом останніх п'яти років займалася інтеграцією рівнів АСУП і АСУ ТП через імпорт даних з технологічного рівня в бізнес-системи. В результаті аналітичної роботи, обстеження підприємств і вивчення підсумків реалізації проектів в компанії відкрилося бізнес-напрямок "Інформаційні технології реального часу", яке ставить собі за мету вироблення пропозицій по автоматизації технологічних процесів, таких, як системи оперативного управління (MES-системи), системи контролю і обліку енергоресурсів (АСКОЕ), системи оперативно-диспетчерського управління (АСОДУ), системи управління технологічними процесами (АСУ ТП), програмно-технічні комплекси (ПТК). При цьому кожна система характеризується своїми рівнем інтенсивності циркулюючої в ній інформації, масштабом часу і набором функцій, але завдання у всіх спільна - збирати, реєструвати, накопичувати, обробляти і передавати інформацію на більш високий рівень. Будь-яка з цих систем розробляється під конкретний клас користувачів, в залежності від виконуваних функцій і вирішуваних завдань (від керівників вищої ланки до рядових фахівців), а отже, забезпечує їх саме тією інформацією, яка необхідна для вирішення стратегічних, тактичних і оперативних завдань.

При такому підході до взаємодії підсистем підприємства впровадження MES-системи на виробництві дозволяє домогтися заданої ступеня інтеграції всіх даних про його роботі для вирішення управлінських завдань.

Завдання MES-систем в дискретному виробництві

Перед MES-системами в дискретному виробництві стоять такі головні завдання:

· Оперативне планування і диспетчеризація процесів;

· Фінансовий аналіз витрат на виконання процесів;

· Оперативне перепланування c урахуванням реального поточного стану виробництва.

Зупинимося на них докладніше.

Оперативне планування та диспетчеризація процесів. Для розрахунку виробничого розкладу на вітчизняних підприємствах або використовуються статичні інструменти, такі, як мережеві графіки, паперові таблиці, дошки планування, або взагалі ніякі інструменти не застосовуються. Події, що вносять істотні зміни в розклад, відбуваються настільки часто і в такій кількості, що можливості статичного інструменту, і тим більше людини, не дозволяють враховувати їх в повному обсязі і підтримувати розклад в оптимальному стані. В результаті оперативний план, якщо такий є, дуже швидко перестає відповідати дійсності і втрачає свою актуальність в середньому по закінченні 20% планованого періоду. Рівень організації виробництва різко падає, знижується його рентабельність.

Функції MES-системи в дискретно виробництві

1. Контроль стану і розподіл ресурсів - управління ресурсами виробництва (технологічним обладнанням, матеріалами, персоналом, документацією, інструментами, методиками робіт).

2. Оперативне / детальне планування - розрахунок виробничих розкладів, заснований на пріоритетах, атрибутах, характеристиках і способах, пов'язаних зі специфікою виробів і технологією їх виготовлення.

3. Диспетчеризація виробництва - управління потоком виготовлених деталей за операціями, замовленнями, партіям, серіям за допомогою робочих нарядів.

4. Управління документами - контроль вмісту і проходження документів, супроводжуючих виготовлення продукції, ведення планової та звітної цехової документації.

5. Збір та зберігання даних - взаємодія інформаційних підсистем для отримання, накопичення і передачі технологічних і керуючих даних, циркулюючих в виробничому середовищі підприємства.

6. Управління персоналом - забезпечення можливості управління персоналом в щохвилинну режимі.

7. Управління якістю продукції - аналіз даних вимірювання якості продукції в режимі реального часу на основі інформації, що надходить з виробничого рівня, забезпечення належного контролю якості, виявлення критичних точок та проблем, які потребують особливої ​​уваги.

8. Управління процесами - моніторинг виробничих процесів, автоматичне коректування або діалогова підтримка рішень оператора.

9. Управління технічним обслуговуванням і ремонтами - управління технічним обслуговуванням, плановим і оперативним ремонтом обладнання та інструментів для забезпечення їх експлуатаційної готовності.

10. Відстеження історії продукту - візуалізація інформації про місце і час виконання робіт по кожному виробу. Інформація може включати звіти про виконавців, технологічних маршрутах, комплектуючих, матеріалах, партійний і серійні номери, бувальцях, поточних умовах виробництва і т. П.

11. Аналіз продуктивності - надання докладних звітів про реальні результати виробничих операцій. Порівняння планових і фактичних показників.

Для внутрішньоцехового управління виробничими процесами необхідний інструмент, який забезпечить облік всіх подій, що відбуваються в режимі реального часу (online). Цей інструмент повинен відображати достовірну картину поточного стану виробництва, а також мати можливість багаторазового коригування та розрахунку розкладів протягом робочих змін.

Мал. 3. 14 критеріїв розрахунку виробничого розкладу в системі "Фобос"

Для вирішення завдання оперативного планування в MES-системах будується динамічна комп'ютерна модель виробництва. Вона реалізує безперервне імітаційне моделювання руху матеріальних потоків всередині цеху відповідно до технологічними маршрутами. Виробниче розклад наочно описується діаграмою Ганта, де кожної операції ставиться у відповідність відрізок прямої, довжина якого пропорційна її тривалості. Ці відрізки, іменовані лініями Ганта, розташовуються навпроти інвентарних номерів основного технологічного обладнання в послідовності, відповідної розкладом. Вбудований механізм диспетчеризації виробництва забезпечує своєчасну доставку та введення інформації про здійснюваних діях, що відбуваються події і відхиленнях від складеного оперативного плану. Виробниче розклад підтримується в оптимальному стані за рахунок безперервної компенсації відхилень методом корекції або повного перерахунку. В результаті всі процеси, що відбуваються в цеху, стають прозорими, досягається "прозорість", керованість та ідентифікуються матеріальних потоків виробництва відповідно до вимоги міжнародних стандартів (рис. 1 і рис. 2).

Фінансовий аналіз витрат на виконання виробничих процесів. Для обчислення собівартості продукції необхідно проводити детальний фінансово-економічний аналіз виробництва. Широко поширеним на Заході методом аналізу джерел витрат та створення додаткової вартості є так званий АВС-аналіз, або Activity Based Costing (функціонально-вартісний аналіз). Суть цього методу полягає в тому, що витрати і доходи підприємства прив'язуються до точок його активності. Стосовно до виробництва це означає прив'язку витрат і створеної додаткової вартості до конкретних інвентарними номерами технологічного обладнання і реалізованим виробничих процесів. Здійснити такий аналіз, маючи приблизне уявлення про розподіл процесів в часі і по обладнанню, неможливо. У MES-системах будується точна динамічна модель виробництва, що забезпечує детальну калькуляцію поточних витрат як в прив'язці до конкретних робочих місць, так і в розрізі окремих виконуваних замовлень.

У загальному випадку розрахунок виробничого розкладу є складною математичною задачею. Для її вирішення розробляється система критеріїв розрахунку і оптимізації планів, на базі якої створюється відповідний алгоритмічний апарат. Евристичні алгоритми розрахунку є ядром MES-систем і охороняються авторським правом.

Мал. 4. Приклад планування з урахуванням ремонту обладнання в системі "Фобос"

Застосовуваний в MES-системах апарат розрахунку виробничих розкладів дає можливість врахувати взаємозв'язок всіх елементів оперативного плану, забезпечити вибір альтернативних технологічних маршрутів і адаптувати управління матеріальними потоками до поточного замовлення. Обчислювальний ядро ​​MES-систем дозволяє в повній мірі задіяти потужність сучасних комп'ютерів для вирішення даного завдання.

Тут не зайвим буде додати, що в частині, що стосується управління виробництвом, системи класу MES відрізняються від ERP-систем тим, що в MES-системах розрахунок виробничих розкладів будується на базі безлічі критеріїв. У системах ERP / MRP планування, як правило, ведеться за одним критерієм, в MES-системах таких критеріїв може бути більше десятка: наприклад, в системі "Фобос" (Росія) їх чотирнадцять (рис. 3), в системі Preactor (Англія) - вісім. Мінімально можлива кількість критеріїв, відмежовує MES-систему від систем інших класів, - два. Різні комбінації критеріїв дозволяють розраховувати десятки варіантів планів, використовувати їх як засіб моделювання виробничих процесів і вибирати найбільш ефективний сценарій виконання поточного плану.

Оперативне перепланування c урахуванням реального поточного стану виробництва. Слабкість більшості систем автоматизованого планування (ERP, MRP) полягає в тому, що ресурси виробництва оцінюються орієнтовно або взагалі вважаються невичерпними. Розбиваючи замовлення на частини і розраховуючи дату початку їх виготовлення, ці системи, на жаль, не враховують доступність ресурсів в конкретний момент часу. Адже абстрактне наявність ресурсу зовсім не означає його доступність для виконання кожного замовлення в кожен момент часу. Таким чином, розклад, складений без урахування інформації про фактичний стан ресурсів виробництва, не відповідає дійсності і не може бути виконано.

Одним з основних принципів, покладених в основу розглянутих систем, є принцип кінцевого планування ресурсів. Суть даного принципу полягає в тому, що ресурси (як основні, так і додаткові) завжди обмежені і виконання робіт планується тільки тоді, коли достеменно відомо, що ресурси доступні.

Так, крім незапланованого виходу верстатів з ладу і впливу інших несподіваних впливів, що змінюють доступний обсяг ресурсів виробництва, в цехах існує регламент проведення профілактичних ремонтів обладнання. За допомогою MES-системи можна змоделювати поточну ситуацію, програти кілька сценаріїв її розвитку і домогтися такого розкладу, при якому профілактичний ремонт обладнання мінімальним чином позначиться на своєчасності виконання плану (рис. 4).

Іншим прикладом принципу кінцевого планування є система обліку вторинних обмежень ресурсів в програмному комплексі Preactor. Ця система формується на етапі побудови логічної моделі виробництва. У процесі опису основного технологічного обладнання з кожним інвентарним номером зв'язуються будь-які обмеження, що впливають або можуть вплив на його доступність та роботи. В якості вторинних обмежень може виступати межа споживання електроенергії, необхідність присутності оператора на певних робочих місцях, наявність специфічної оснащення і т. П. В подальшому при плануванні і корекції розкладів система буде відслідковувати доступність і обсяг використання вторинних обмежень. У разі перевищення або нестачі ресурсів система перш за все проінформує про це диспетчера, а потім запропонує прийняти або відхилити умови цього варіанту плану.

Результати використання MES-систем

Що дає використання систем класу MES? Світовий досвід показав високу ефективність таких систем, що виразилася в значному поліпшенні фінансових показників підприємств. Ось лише частина з них:

· На 15% підвищується продуктивність;

· На 45% збільшується коефіцієнт завантаження обладнання;

· На 30% зменшується обсяг незавершеного виробництва;

· На 40% знижуються обсяги матеріально-виробничих запасів;

· На 60% поліпшується дотримання термінів поставки.

Термін окупності проекту впровадження MES-системи вимірюється тижнями, а її перевагами можна користуватися роками.

На закінчення хотілося б сказати, що впровадження таких систем на російських підприємствах дозволяє домогтися більшої ефективності виробництва і за рахунок цього зробити серйозний крок до підвищення конкурентоспроможності підприємства на ринку.

Додаткову інформацію по MES-систем можна знайти на сайті www.mesa.ru.

Версія для друку

Тільки зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі.