Международный опыт эффективность внедрения mes гартнер. Внедрение MES-системы управления производством с использованием промышленных компьютеров IFC. Создание рабочих инструкций

29.11.2013, Пт, 12:11, Мск

Сегодня промышленные предприятия озабочены повышением эффективности. Эта задача затрагивает в первую очередь организацию производственных процессов. Как оптимально загрузить мощности? Как сократить цикл производства и при этом не снизить качество продукции? Как грамотно спланировать работу завода в краткосрочном и среднесрочном периоде? Как вообще узнать, что именно и в каком цеху производится в данный момент? К сожалению, на многих российских предприятиях подобные вопросы «повисают в воздухе». Ответить на них помогают системы управления производственными процессами (Manufacturing Execution System, MES). В России примеров их использования пока немного. О проектах внедрения MES-решений и их возможностях в интервью CNews рассказывает Антон Сушкевич, генеральный директор «Энвижн Груп» .

страницы: предыдущая | | 2

Автоматизацией производства на базе MES мы занимаемся преимущественно в интересах нефтяных компаний, предприятий электроэнергетики, горнодобывающей и металлургической промышленности. Тут нам помогают крепкие партнерские отношения с мировыми производителями MES-платформ – OSIsoft и Wonderware Invensys. Мы наработали высочайший уровень экспертизы в нефтепереработке и нефтехимии. Внедрения MES в этом секторе мы проводим с 2009 года, при этом некоторые наши эксперты работают в отрасли более 20 лет. Поэтому мы можем «похвастаться» продуманным методологическим подходом и солидным опытом внедрений: созданные нами системы работают на нескольких крупных нефтеперерабатывающих заводах суммарной мощностью переработки более 22 млн тонн в год.

CNews: Расскажите подробнее о проектах в этой сфере. Какие бизнес-задачи решаются благодаря развертыванию MES?

Антон Сушкевич: Один из крупнейших на рынке проектов наша команда реализовала на НПЗ АНК «Башнефть». Сначала MES-решение запустили на одном из главных перерабатывающих заводов заказчика, а потом успешно тиражировали на другие предприятия.

На первом этапе наши специалисты провели детальное обследование технологических объектов и потоков НПЗ, затем создали математическую модель производства и реализовали ее в информационной системе на базе платформы PI Systems OSIsoft. Информационная система интегрирована со всем комплексом АСУ ТП НПЗ, настроена передача плановых данных из SAP ERP. Данные АСУ ТП поступают в базу данных в режиме реального времени, и заинтересованным службам выдается оперативная информация за отчетные сутки (с накоплением за отчетный месяц при необходимости) о том, как идет производственный процесс: как загружены установки, какова выработка нефтепродуктов, каковы показатели качества нефтепродуктов. На сегодня внедрение MES продолжается – идет развитие информационной системы, которая уже стала неотъемлемой частью управления производством.

Результат очевиден. Во-первых, все технические и экономические службы НПЗ получают достоверные и структурированные данные обо всех производственных процессах в режиме реального времени. Модель, заложенная в основу системы, обеспечивает единый источник информации о текущих процессах. Все уровни пользователей – от операторов установок и сотрудников инженерно-метрологической службы до главного технолога, главного механика и главного диспетчера – работают с одними и теми же данными. Это сильно упростило и ускорило взаимодействие между всеми службами завода.

Во-вторых, управление НПЗ получило мощный аналитический инструмент, благодаря которому руководители оперативно получают данные о производстве в онлайн и видят выполнение поставленных задач.

Кроме того, использование MES позволяет создать информационную базу для статистического анализа и прогноза, а также обучения производственного персонала. Эта часть не связана с непосредственным оперативным управлением, но очень важна для выстраивания и оптимизации производственных процессов.

CNews: Есть ли особые требования к инфраструктуре заказчика? Каковы факторы успешного внедрения?

Антон Сушкевич: Качество работы MES напрямую зависит от уровня оснащенности установок, станков и другого оборудования средствами автоматики, парка контрольно-измерительного оборудования и т.п. Важно использовать современные датчики и устройства. На многих российских предприятиях, к сожалению, стоят контроллеры 30-летней давности. Это не просто усложняет внедрение MES, а зачастую ставит его под вопрос. В подобных случаях важнее установить новую автоматику, чем создавать систему верхнего уровня.

Есть особые пожелания и к работе команды исполнителя и заказчика. Важно, чтобы заказчик был заинтересован в конечном результате и предоставил качественные данные для проведения обследований. Практика показывает: чем больше сотрудники заказчика вовлечены в процесс внедрения, тем выше степень удовлетворенности результатом. Другая сторона тоже не должна делать проект «для себя», интегратору следует быть предельно внимательным к своему клиенту на всех стадиях. В проекте для «Башнефти» совместная команда сработалась отлично: несмотря на масштабность, внедрение реализовано качественно и в срок. Система продолжает развиваться под присмотром обеих сторон.

CNews: Можно ли назвать проекты по автоматизации непрерывного производства типовыми?

Антон Сушкевич: Я уже отмечал уникальность каждого конкретного производства и необходимость персональной доработки и настройки систем. На примере нефтяной отрасли можно сказать, что после успешного внедрения на одном из заводов заказчик принимает решение о тиражировании положительного опыта на схожие предприятия, ориентируется на копирование уже внедренной функциональности. В большинстве случаев за основу выбирается та же программно-аппаратная платформа и та же команда внедрения.

CNews: Сколько стоит внедрение систем уровня MES и от каких факторов зависит цена?

Антон Сушкевич: Цена создания MES, как и большинства ИТ-проектов, складывается из стоимости программно-аппаратного обеспечения и услуг по внедрению. Стоимость ПО зависит от объема функционала и числа интегрируемых источников. Итоговая цена MES-решения варьируется от нескольких сотен тысяч долларов за базовый функционал до нескольких миллионов за уникальное полнофункциональное решение.

MES-система требовательна к аппаратным ресурсам, однако доля расходов на оборудование в общем объеме затрат незначительна. Идеально, если программное обеспечение может быть размещено на виртуальных серверах в собственных ЦОД компании. И многие крупные предприятия обычно уже обладают такими ресурсами.

CNews: Как можно оценить рентабельность проектов по развертыванию систем MES?

Антон Сушкевич: Прямое следствие внедрения MES – это точное выполнение текущего плана производства, соблюдение требований по качеству продукции, минимизация брака, внеплановых остановок оборудования, снижение энергозатрат. Все прекрасно понимают, что даже небольшое улучшение этих параметров прямо влияет на финансовые показатели деятельности предприятия в целом. Важно и то, что MES предоставляет статистику, анализ которой помогает компаниям снижать риск отказов оборудования, которые так или иначе приводят к экономическим потерям.

По обобщенным данным международной ассоциации производителей и пользователей MES, эффективная загрузка оборудования при использовании таких систем возрастает на 30-60%, сокращение затрат на энергоресурсы приближается к 40%, а срок окупаемости достигает 6 месяцев. Конечно, оценить все положительные эффекты для каждого конкретного случая заранее достаточно сложно, но можно сказать, что именно MES-системы непосредственно влияют на экономические показатели производства.

CNews: Каковы, по вашему мнению, перспективы развития данного направления в России?

Антон Сушкевич: Безусловно, самые радужные. Эти системы уже успели получить распространение в непрерывном производстве – нефте- и газодобыче, нефтепереработке, нефтехимии. Нефтяные компании на большинстве своих НПЗ уже завершили внедрение основного функционала MES и сейчас переходят к созданию аналитических приложений, инструментов для оптимизации производственных процессов. По нашим прогнозам, в ближайшие годы в отрасли востребованными будут решения для сведения материальных и энергетических балансов, а также для совершенствования технологических процессов.

MES-решения востребованы в горнодобывающей отрасли, металлургии, металлообработке, машиностроении, но проектов пока мало. Предприятия этих отраслей в большинстве своем нуждаются в установке современных средств автоматики, повышении степени интеллектуальности и управляемости технологических процессов. Впрочем, есть и масса сдерживающих факторов: сокращение инвестиционных программ ввиду замедления роста мировой экономики, усиления конкуренции со стороны импорта. Но без ставки на эффективность производства невозможно удержать рыночную долю и рост прибыли, поэтому, думаю, в ближайшее время MES-системы займут свое место в ИТ-ландшафте любого предприятия.

страницы: предыдущая | | 2

MES-система — обязательная составляющая организации производства западных компаний, но редко используемая в России, — должна стать технологической базой для внедрения производственных стандартов мирового класса для большинства отечественных производителей, независимо от конкретной отрасли, используемого оборудования и квалификации рабочих, занятых на производстве.

Введение

Сегодня трудно не согласиться с тем, что уровень производства в России растет, а сами цеха качественно отличаются от цехов 20-летней давности. Появляется все больше автоматизированных сборочных производств, растет номенклатура комплектующих. Вместе с тем не прекращается поток контрафактных изделий из стран Азии. В подобных условиях эффективная работа руководителя невозможна без четкого понимания того, что и как происходит на производстве в данный момент.

Есть все основания полагать, что ближайшие два–три года станут переломным этапом в развитии новых подходов к управлению производством в России, так как руководители все большего количества компаний задумываются об автоматизации процесса управления, а разработчики программного обеспечения предлагают новейшие программные средства.
К таким новейшим программным средствам относится в первую очередь система управления производственными процессами (Manufacturing Execution System, MES), поднимающая культуру производства на более высокий уровень.

Современные MES-системы позволяют решать следующие задачи:

• отслеживать и контролировать параметры производственных процессов и последовательность технологических операций;
• учитывать партии компонентов и материалов, применяемых в каждом выпускаемом изделии;
• готовить программы для оборудования и рабочие инструкции персонала;
• планировать производство;
• собирать данные с автоматических и ручных контрольных устройств и проводить их статистический анализ;
• вести удаленный мониторинг производственного процесса;
• устанавливать связи между производством и поставщиками, потребителями, инженерным отделом, отделом продаж и менеджментом.

Программное обеспечение для управления производством (MES-система) является связующим звеном между ориентированными на финансово-хозяйственные операции ERP-системами и оперативной производственной деятельностью предприятия на уровне цеха, участка или производственной линии.

Информационно-управляющая структура производственного предприятия

Сегодня ведущие разработчики ERP-систем уже ввели в свои продукты модули планирования производства, но они имеют невысокую скорость реакции на изменение требований производства, так как в ERP-системах слишком велик объем информации административного и финансового плана. Поэтому применение ERP-систем не позволяет оптимизировать планы по большому количеству параметров.ERP-системы ориентированы на планирование выполнения заказов, то есть отвечают на вопросы, когда и сколько продукции должно быть произведено. MES-системы фокусируются на вопросе, как в действительности продукция производится, поэтому и оперируют более точной информацией о производственных процессах.

Европейский опыт показывает, что использование MES-систем не только обеспечивает прослеживаемость и статистический анализ производства, но и позволяет более эффективно использовать технологическое оборудование, что в целом ведет к значительному повышению качества выпускаемой продукции и эффективности производства.

Внедрение таких систем приводит к значительному повышению эффективности производства за счет:

• сокращения производственного брака;
• снижения объема незавершенного производства и его 100%-ного учета;
• обеспечения оптимальной загрузки оборудования;
• снижения себестоимости продукции, расходов на заработную плату и энергозатрат;
• значительного уменьшения производственного времени на выполнение заказа, сокращения скорости обработки производственного заказа;
• сокращения накладных расходов;
• повышения уровня технологической культуры производства.

Несмотря на очевидные плюсы, распространение любых программ в нашей стране происходит медленно. Одна из причин — ошибочное мнение руководителей о несоответствии затраченных средств, с одной стороны, и о реальной отдаче — с другой. Сложно представить современное предприятие, работающее без программы 1С, которая стала стандартом для автоматизации бухгалтерского и налогового учета. А ведь совсем недавно и представить было нельзя, что покупка и внедрение такой программы решит многие проблемы по ведению хозяйственной деятельности. Это касается и программ для управления производством, которые для западных производственных компаний стали стандартным оснащением наряду с оборудованием. Другая причина — внедрение MES-систем обеспечивает высокую степень открытости производства, выявляя все проблемы, связанные с простоями оборудования, незавершенным производством, фактическим браком, незадействованными резервами. Не каждый руководитель из окружения директора захочет такой прозрачности, поэтому будет всячески препятствовать приобретению программы.

Когда на предприятии становится насущным вопрос внедрения систем управления производством, обычно выбирают один из трех путей развития ситуации:

• Приобретение стандартных ERP-систем с последующими бесконечными доработками программы под производственный процесс, что ведет к постоянным расходам на ее поддержку.
• Разработка собственного программного обеспечения, что также ведет к увеличению расходов в связи с ростом штата программистов.
• Отказ от программного обеспечения и внедрение трудоемких и медленных процедур документирования и отчетности.

Сегодня на рынке много различных программных продуктов для управления производством. Многие из них являются лишь средством сбора информации о цеховых задачах и станках. Некоторые из них до сих пор не связаны с ERP-системами, например 1С. Другие являются системами сбора производственных данных, визуализируют эти данные и подготавливают отчеты о производстве.

Новый подход к организации производства предлагает компания Aegis Software. Имея многолетний опыт, сотрудники Aegis разработали универсальную MES-платформу FactoryLogix, специально созданную для производства и сборки электроники.
Программное обеспечение компании Aegis — это:

• прослеживаемость модульного изделия вплоть до единичного компонента;
• 100%-ный учет незавершенного производства;
• электронный документооборот;
• имитация интеллектуальных питателей;
• контроль последовательности и параметров технологических операций;
• сбор и анализ данных о результатах автоматических и ручных контрольных операций: от АОИ до ОТК;
• мощнейший статистический блок.

Давайте рассмотрим отличия традиционной модели построения системы управления производством и модели, предлагаемой компанией Aegis.

Сравнение моделей системы управления предприятием

Принято считать, что внедрение отдельных подсистем приводит к значительным затратам на обслуживание и доработки. О какой экономии можно говорить, когда программы, позиционируемые как MES-системы, в действительности являются набором программных средств, которые в целом имеют большой объем функций, но на самом деле остаются отдельными разрозненными подсистемами? Необходимость настройки и интеграции этих инструментов для выполнения конкретных целей на конкретном заводе приводит к большим расходам и росту штата.Современные MES-системы должны обладать широким функционалом, большими аналитическими возможностями, иметь комплексный охват производства, и все это по разумной цене. Технически все выглядит просто — единое программное обеспечение, которое не требует значительных доработок в рамках своего функционала и написания дополнительных модулей для обмена данными с установками. Все находится на центральном сервере и работает по одной схеме. Единственное, что требуется, — это обмен данными с системами ERP и PDM, впрочем, это не всегда нужно производству.
Программное обеспечение FactoryLogix, которое развернуто на различных предприятиях, используется без какого-либо изменения программного кода. Помимо этого, нет проблем с внедрением и временными задержками при переходе на «новые рельсы», что является характерным недостатком больших систем. Адаптация системы к производственному процессу конкретного предприятия происходит в рамках интерфейса программы без привлечения сторонних и собственных программистов.

Рассмотрим, как применение этого нового подхода к построению системы решает проблемы производства по сборке электроники.

Данные об изделии поступают на рабочие станции инженеров и технологов, а затем обрабатываются в системе в режиме рабочей группы. Часть специалистов подготавливает спецификации, в то время как другие редактируют процесс сборки. Параллельно удаленно программируются установки.

Готовые данные передаются в цех только после электронного подтверждения. После запуска производства система отслеживает, чтобы нужный компонент, инструмент, материал, программа, необходимые на каждой установке, соответствовали документации. При этом система сама предупреждает о том, что производственный процесс отклонился от нормального хода, сразу же после того, как это произойдет.

Разработанные на этапе подготовки производства визуальные интерактивные инструкции в цифровом виде выводятся на мониторы операторов и сборщиков. Это позволяет устранить риск допустить ошибку при сборке, а также ликвидирует бумажный документооборот в цеху.
В ситуации, когда заказчику неожиданно потребовалось, например, изменить ревизию изделия, система адресно рассылает все изменения на все участвующие в сборке установки.
Все данные, необходимые для мониторинга производства в реальном времени, попадают в систему как с помощью средств обмена данными с оборудованием, так и с помощью средств взаимодействия с операторами — специальных терминалов и сканеров, установленных рядом с производственными центрами.

Использование инструментов наблюдения за производством в реальном времени позволяет обнаружить проблемы еще тогда, когда их можно решить, не прикладывая больших усилий. Ведь очень часто случается, что многие серьезные проблемы (например, неверные настройки машины, использование несоответствующей пасты, повышение доли брака из-за чрезмерной влажности и т. п.) обнаруживаются только в конце смены, когда появляется брак и ничего исправить уже нельзя.

При выполнении работ с одновременным контролем и тесным взаимодействием всех участников процесса существенно сокращаются сроки выпуска нового изделия. Такая система позволяет в режиме реального времени реагировать на возникающие отклонения.
Система FactoryLogix построена по модульному принципу, это позволяет заказчику внедрять программу постепенно, с последующей доустановкой необходимых модулей.

Модуль NPI

Система управления производством должна «понимать» продукт, который необходимо произвести, поэтому ядром FactoryLogix является модуль NPI («введение нового изделия»), который распознает CAD-данные, спецификации, BOM-файл и сам процесс. Этот модуль значительно сокращает время от разработки изделия до запуска его в производство. Именно с модуля NPI начинается развертывание системы на предприятии.
Рассмотрим подробнее функционал этого модуля.

Процесс подготовки производства осуществляет команда инженеров и технологов, которые создают маршрутные карты, рабочие инструкции, машинные программы, планы обеспечения качества и программы тестирования. Многие задачи зависят от успешного завершения предыдущих этапов производства, критические процессы также не должны быть упущены из виду.

Менеджер задач

Менеджер задач позволяет организовать последовательность выполняемых операций любого масштаба таким образом, чтобы не допустить технологических ошибок. Руководители могут распределить задачи на весь процесс разработки, в том числе закрепить ответственных лиц. В результате мы получаем автоматизированную согласованную работу всех отделов, подразделений и цехов завода.

Графики загрузки сотрудников

Определение процесса сборки

Инженер определяет процесс, а не физический маршрут, что дает полную свободу и возможность организовать сборку на разрозненных линиях, с разнообразным количеством отдельно стоящих единиц оборудования и операций, выполняемых как на автоматических установках, так и вручную. Также можно организовать прослеживаемость изделий на протяжении всего жизненного цикла, включая переделки, ремонт, возврат брака, восстановление и обновление. Новые технологические операции могут быть легко добавлены в процесс сборки, в том числе в режиме реального времени на серийных изделиях.

Управление сборкой

Как и компоненты, сборочные единицы также являются деталями изделия, и программа работает с ними одинаково. Система предоставляет наглядную иерархическую структуру изделия и связывает внутренний заводской номер изделия с идентификационным номером установленного компонента, при этом поддерживается инструмент ревизий изделий. Значительно упрощается обработка спецификаций с различными ревизиями изделий, происходит сравнение составов изделия и выдается список различий при формировании производственного заказа.

Импорт данных

Зачастую спецификации составляются с ошибками и неправильно форматированы. Мощный инструмент конвертации данных позволяет импортировать любой текст или таблицу без написания дополнительных скриптов. С помощью простого графического интерфейса пользователь шаг за шагом приводит спецификацию в нужную форму, при этом система автоматически распознает заголовки, знает все типы позиционных обозначений компонентов, извлекает их, делая спецификацию пригодной к использованию.
Конструкторские данные также имеют важное значение на всех этапах производства, включая сборку, испытание, контроль качества и программирование. Все известные форматы CAD-данных распознаются системой и могут быть привязаны, например, к рабочей инструкции оператора на конкретном рабочем месте участка сборки. Модуль импорта CAD-данных автоматически распознает тип файлов и преобразует его из формата САПР программы в удобный визуальный формат для последующего использования при построении процесса производства. Модуль импорта FactoryLogix на протяжении десятка лет совершенствовался и за это время «научился» поддерживать различные файлы, в том числе файлы устаревших форматов и машинные файлы. В случае отсутствия CAD-данных возможен импорт из Gerber-файлов. Все это дает полную информацию о конструкции и облегчает работу оператора при сборке.

Создание рабочих инструкций

Программа позволяет максимально подробно разрабатывать рабочие инструкции для всех видов сборки. Информация берется из конструкторской документации и данных о компонентах и материалах, документация поддерживает буфер обмена, используется мультимедийная презентация материала, даются гиперссылки на вторичные документы или объекты, а также полный набор аннотаций и графические инструменты. Такая интерактивная инструкция облегчает работу операторов, последовательно выдавая шаг за шагом описания того, что нужно сделать на каждой операции для качественной и быстрой сборки. Поддержка шаблонов ускоряет создание пошаговых инструкций.

Инструкция по сборке платы

Электронный архив

Помимо создания собственной документации, программа дает возможность пользователю размещать любые второстепенные документы, например руководства пользователя, стандарты, руководящие документы и т. п., или ссылаться на них.

Программирование установок в режиме off-line

Программа поддерживает программирование всех машин, выпускаемых с конца 1980-х годов. Осуществляется простое и быстрое программирование и поддержка библиотек для установщиков принтеров, печей, АОИ, диспенсеров и т. д. Поддерживаются сотни интерфейсов различного оборудования. Многие современные модели оборудования напрямую взаимодействуют с программой, обеспечивая беспрепятственную и быструю подготовку производства изделия еще до того, как оно поступит на участок.
Модуль NPI является лишь частью большого комплекса. Помимо него в системе есть модуль управления складом и материальными ресурсами, модуль прослеживаемости и управления качеством, модуль отчетности и анализа производства и многие другие.
Мы продолжим знакомить читателей с широкими возможностями системы FactoryLogix и в следующем выпуске журнала расскажем о модуле Logistic, отвечающем за организацию склада, мониторинг и оптимизацию материальных потоков, и о модуле Production, разработанном для отслеживания незавершенного производства, контроля маршрута изготовления, сбора данных о качестве и испытании изделия.

Заключение

Сегодня управление предприятием без современных программных средств невозможно. Это относится и к управлению производством. Поэтому для модернизации предприятий и развития их потенциала, кроме систем для ведения хозяйственной деятельности, в производстве необходимы системы MES, которые должны быть обязательным производственно-ориентированным компонентом управления.

Проекты внедрения MES-систем приносят весьма ощутимый экономический эффект. Так, проект на заводе фирмы Flender в Германии, где MES-система управляла примерно полутора сотнями единиц оборудования на базе разнородных систем ЧПУ и была интегрирована с ERP-системой SAP, окупился в течение года, при этом рост загрузки оборудования достиг 5%.

На первый взгляд, при интеграции ИТ-систем поддержки производственного процесса не должно возникать серьезных проблем. Любая современная система числового программного управления построена на базе промышленного компьютера, оснащенного сетевой картой. На многих предприятиях проложены локальные вычислительные сети, объединяющие рабочие места специалистов от уровня руководителей производства до уровня технологов и операторов. Казалось бы, ничто не мешает интегрировать в единое информационное пространство все задействованные в производственном контуре службы. Почему же сегодня на российских предприятиях столь редки полноценные внедрения систем управления ресурсами предприятия (Enterprise Resourse Planning, ERP), системы управления производством (Manufacturing Execution System, MES) и систем управления жизненным циклом изделия (Product Lifecycle Management, PLM).

Проблемы, которые возникают на предприятиях при внедрении MES-систем, можно разделить на организационные и технические.

Организационные причины

«Клиент не созрел». Часто предприятие не готово к внедрению информационной системы. Это проявляется во многом: организационных неурядицах, отсутствии инфраструктуры и специалистов, но главное — это отсутствие мотивации у персонала к развитию и повышению эффективности.

«Правило трех гвоздей». Об этом правиле, существовавшем во времена СССР, рассказал сотрудник кафедры одного из вузов. В кабинете начальства в стену были забиты три гвоздя. Бумагу с текстом распоряжения о выполнении того или иного приказа вывешивали на первый гвоздь. Если приходило напоминание, то его перевешивали на следующий гвоздь. Как можно догадаться, выполняли лишь те задачи, напоминание о которых «доходило» до третьего гвоздя. Это было порядка 20% задач. В контексте статьи сформулируем проблему как нежелание персонала выполнять распоряжения руководства. Причины здесь могут быть разные — от отсутствия должных разъяснений менеджмента до нежелания выполнять свои непосредственные обязанности.

«У вас никогда не будет проекта на этом предприятии». Так нам сказали на одном из крупных российских предприятий в кулуарах. Оказалось, что в третью смену на оборудовании выполнялись совсем не производственные задания. В это время станки работали, однако выпускали продукцию в интересах начальника цеха, занимавшегося коммерческой деятельностью «налево». Разумеется, при внедрении MES такая ситуация не могла бы сложиться в принципе. К сожалению, приведенный пример не единичен.

«Для галочки». Причины запуска проектов внедрения MES часто мало связаны с необходимостью управления производственным процессом. Подобные проекты нередко служат интересам отдельно взятых ответственных лиц, а не интересам производства. В качестве примера можно привести недавнее внедрение MES на одном крупном российском предприятии. Установленные на оборудовании датчики позволяли регистрировать сотни состояний. Тем не менее в рамках данного проекта для каждой единицы производственного оборудования регистрировалось только два состояния — «включено» и «выключено». Понятно, что при столь примитивных измерениях нечего и говорить об управлении производством. Разумеется, внедрение MES было признано успешным, а дочерняя фирма, запускавшая пилотный проект, получила заказ на его расширение.

Технические причины

Нестыковка модулей программного обеспечения. Зачастую возможность интеграции информационных систем, декларируемая вендором, является мнимой и необходима серьезная доработка программного кода.

Дороговизна интеграции. Вполне возможно, что стоимость интеграции ручного станка c MES будет сопоставима со стоимостью самого станка.

Закрытые системы ЧПУ. Не исключена высокая сложность интеграции MES с системой ЧПУ, информация о которой либо закрыта производителем оборудования, либо утеряна и не может быть восстановлена.

Гарантия на оборудование. Бывают ситуации, когда все готово для реализации проекта, однако производитель оборудования запретил вносить изменения и осуществлять инсталляцию дополнительного ПО в систему ЧПУ.

Недостаток функционала. Речь идет об отсутствии реализованного решения для интеграции MES с системами ERP и PLM.

Факторы успеха

Сформулируем необходимые условия для успешной реализации проекта внедрения MES.

Прежде всего проанализируйте необходимость внедрения MES-системы на предприятии и поставьте цель внедрения. Цель должна иметь измеримые критерии: повышение производительности, сокращение издержек, повышение качества и снижение времени простоев. Определение общей эффективности оборудования, оптимизация производства или внедрение MES как таковой — хорошие и полезные идеи, однако за ними должны стоять конкретные цифры и прибыль.

Найдите союзников — тех, кто поможет вам внедрить решение на всех уровнях производства. Топ-менеджер и мастер цеха в определенной мере равнозначно заинтересованы в наличии оперативной информации и выполнении производственного плана.

Определите рамки проекта. Для существующего производства рекомендуется начинать с пилотного проекта на 10–12 станков. Тем не менее продумайте, откуда вы будете получать производственные заказы, технологические программы, данные об инструменте и т. д. Заранее имейте в виду возможности расширения проекта от масштаба участка до уровня завода, от передачи заказов в формате Microsoft Exсel до их получения из ERP-системы за счет интеграции.

Приобретайте и используйте полностью унифицированное оборудование на базе одной-двух систем управления. Каждая система должна иметь возможность подключения в сеть на базе стандартного протокола. При приобретении нового оборудования требуйте, чтобы производитель сформировал блоки данных электроавтоматики для последующего автоматического сбора данных, кроме того, требуйте наличия регламентов технического обслуживания в электронном виде, а также функции управления инструментом для последующего сбора данных об инструменте в MES. Могут существовать и другие условия, необходимые для интеграции в сеть.

Все перечисленное значительно снизит затраты на проект и позволит оперативно реализовать такие важные функции MES, как контроль состояния и распределение ресурсов, анализ эффективности, управление процессами производства, управление техобслуживанием и ремонтом и т. д.

Каждый коммерческий проект должен окупаться и приносить прибыль. Заранее подготовьте для руководства аргументацию в пользу проекта и калькуляцию возврата на инвестиции (ROI).

Минимизируйте риски — используйте стандартные продукты с опробованными на практике процессами. Желательно наличие референс-проектов как в России, так и за рубежом. Использование нестандартных непроверенных решений сомнительно с точки зрения достижения результата и чревато потерями времени в будущем.

Используйте внедряемое решение с прицелом на дальнейшую интеграцию между системами ERP, PLM и MES для создания полноценной ИТ-инфраструктуры. То, что представляется сейчас привлекательным ориентиром на будущее, завтра может уже стать актуальным.

Существуют различные мотивы внедрения информационных систем на производстве. Независимо от них необходимо отдавать себе отчет в том, что MES-система будет эффективным инструментом повышения производительности труда и снижения издержек, только если цели и задачи внедрения и использования ясны и поддерживаются на всех уровнях производства. Полученные цифры и данные должны анализироваться, организационные проблемы не только выявляться, но и решаться, а при необходимости — эскалироваться. Помните: успех находится в ваших руках.

Аркадий Дильман, руководитель проекта компании Siemens; [email protected]

В статье рассматривается огромный проект, в котором участвовало несколько компаний: создание и внедрение системы MES на заводе «Воронежсинтезкаучук», производящем синтетические каучуки и термоэластопласты (ТЭП). Показано, как MES-система позволяет улучшить бизнес-процессы на предприятии.

Журнал «ИСУП», г. Москва

MES-системы

Статьи о системах MES в нашем журнале появились несколько лет назад, но большого развития эта тема тогда не получила. В какой-то момент даже показалось, что сами системы MES плохо приживаются в нашей промышленности. Однако им тогда просто не пришло время. Сегодня мы расскажем об одном внедрении, благодаря которому удалось значительно повысить эффективность производственных процессов на одном из крупнейших российских предприятий по производству синтетического каучука.

Начнем с главного: что такое MES? Это своеобразное промежуточное звено между системами планирования производства (ERP) и системами управления самим технологическим процессом (АСУ ТП).

Технологический процесс на каждом предприятии уникален, и тем не менее сходство есть: на всех заводах давно уже правят бал АСУ ТП разнообразного типа, начиная с PLC и заканчивая мощными РСУ. В то же время, на любом предприятии существует уровень, в фокусе внимания которого находится заказчик – потребитель вырабатываемой продукции. Здесь планируются производство и логистика, прогнозируются продажи и контролируются затраты. Уже 15–20 лет назад для помощи в работе на этом уровне тоже использовались автоматизированные системы ERP (от англ. Enterprise Resource Planning – «планирование ресурсов предприятия»).

Между уровнями технологического процесса и планирования производства всегда циркулировало огромное количество бумажных отчетов, которые писали обходчики, операторы, инженеры, диспетчеры и другие сотрудники. Велись бумажные журналы, составлялись отчеты в Excel-таблицах, распечатывались режимные листы из АСУ ТП, все эти отчеты бесконечно дублировались и кочевали из кабинета в кабинет. Отдельной сложной работой, отнимающей много времени, являлось сведение материальных балансов. Однако постепенно, позже, чем на других уровнях, и здесь начала происходить автоматизация «бумажного» ручного труда. Стали появляться программы-приложения, написанные для анализа и обработки данных, связанных с технологическими процессами. Они получили общее название MES.

Сегодня MES (от англ. Manufacturing Execution System – «система управления производственными процессами») уже не отдельные приложения, а комплексная система, объединяющая производство (рис. 1). С помощью MES пользователи могут получать информацию обо всех производственных операциях, которые ведутся на предприятии. Происходит это в режиме времени, максимально приближенном к реальному. А это позволяет сделать производство прозрачным и принимать управленческие решения с большой скоростью и мобильностью.

Рис. 1. Модули MES

Особенно востребованы системы MES на предприятиях с многоуровневыми технологическими процессами, которые зависят от множества факторов: температурного режима, давления, энергопотребления и др.

Именно таким и является воронежское предприятие группы ­СИБУР «Воронежсинтезкаучук». Поэтому в 2012 го­ду в целях повышения эффективности производственных процессов на производственной площадке в Воронеже стартовал масштабный проект по внедрению системы MES.

Чтобы представить себе масштаб производства на заводе в Воронеже, сделаем небольшое отступление. Как известно, в нефти содержится попутный газ (ПНГ), который отделяется от нее во время переработки. На протяжении многих лет этот газ просто сжигали, однако есть у ПНГ и другое, куда более эффективное, применение: производство полимеров, окружающих нас изо дня в день. Всё – от пластиковых окон до медицинских инструментов, от бутылок с минералкой до автомобильных запчастей – является продуктом многоступенчатой переработки попутного нефтяного газа.

Ключевым сырьем для производства синтетического каучука является бутадиен, который, в свою очередь, также производится из ПНГ. На воронежскую площадку СИБУРа бутадиен поступает из Тольятти, а также из Тобольска, с предприятий «Тольяттикаучук» и «Тобольск-Нефтехим» соответственно.

Уже в Воронеже с помощью многочисленных технологических операций бутадиен подвергают обработке, получая на выходе не только синтетический каучук, но и термоэластопласты (ТЭП) – материалы, сочетающие в себе достоинства пластмассы и резины. Основным сегментом применения первого является автомобильный сектор, вторых – строительство.

Внедренная на воронежской промышленной площадке СИБУРа система MES позволяет отслеживать весь технологический процесс, начиная от стадии приемки сырья до отгрузки готовой продукции на склад.

Программная платформа GE Proficy

Для построения MES требовалась программная платформа. Выбор пал на продукт компании Gene­ral Electric.

GE, огромная корпорация, которую когда-то, 138 лет назад, основал сам Томас Эдиссон, всю свою историю была известна как производитель электрооборудования: компрессоров, турбин, подстанций, холодильников, медицинских установок и огромного числа другого «железа». Однако в последние годы у компании изменились амбиции: теперь она самым активным образом занимается разработкой программного обеспечения: корпорация твердо намерена войти в топ‑10 ведущих мировых разработчиков софтверных решений.

Одним из этих решений является программный продукт Proficy, который с успехом используется для построения MES-систем во всем мире.

Учитывая специфику внедрения на «Воронежсинтезкаучке», GE предстояло определить, что именно нужно заказчику для построения шаблонного решения. Используя собственную методологию, с помощью программы Enterprise Architect специалисты компании GE перевели требования заказчика в цифровой вид и создали сценарии их использования. Эта методология позволила избежать любых разночтений между специалистами со стороны ­СИБУРа и разработчиками программного продукта. Так был создан шаблон MES-системы, в котором были учтены все пожелания заказчика.

Предприятие «Воронежсинтезкаучук»

Кратко познакомим читателя с первым предприятием группы, на котором предстояло внедрить MES-систему. «Воронежсинтезкаучук» производит синтетические каучуки с 1932 года. До 1992 года в качестве сырья для производства каучука использовался этиловый спирт, но позже завод перешел на технологию, в основе которой лежит переработка поступающего на предприятие бутадиена. Бесперебойные поставки сырья с других предприятий группы СИБУР позволяют воронежской площадке выстраивать долгосрочные отношения с клиентами. Важность этого фактора сложно переоценить: немалая доля предприятий по производству синтетических каучуков в стране была закрыта именно по причине нехватки сырья.

Как уже упоминалось выше, на заводе производят не только синтетический каучук (использующийся главным образом для изготовления шин), но и термоэластопласты – ТЭП, вещества, совмещающие в себе свойства пластмассы и резины. Поэтому клиентский портфель завода включает в себя как производителей автомобильных шин (Michelin, Bridgestone, Pirelli, Yokohama и др.), так и компании, поставляющие продукцию для строительной отрасли.

На отдельном производстве «ТЭП‑50» изготавливается сырье для мягкой кровли, герметиков, клеев. Также продукция установки «ТЭП‑50» нашла широкое применение в автодорожном строительстве. Полимерно-битумные вяжущие, получаемые из термоэластопластов, позволяют существенно повысить износостойкость верхнего слоя дорожного покрытия и в целом продлить срок эксплуатации дорожного фонда. Отметим, что воронежская площадка СИБУРа является единственным в России производителем ТЭП. Более 80 % термоэластопластов, потребляемых внутри страны, производится в Воронеже.

«ИндаСофт» – интеграция системы

В 2012 году для внедрения MES-системы на воронежском заводе пригласили российскую компанию-интегратора «ИндаСофт». Во-первых, потому что основное направление ее деятельности – внедрение MES «под ключ». А во‑вторых, потому что специалистами «ИндаСофт» для этой задачи разработаны программные продукты, соответствующие российским реалиям и законодательству, включенные в Реестр российского ПО:
— система сведения материального баланса (I-DRMS);
— система учета энергоресурсов (I-EMS);
— система диспетчерского управления (I-DS/P).

Компанией «ИндаСофт» было выполнено свыше 100 проектов на разных предприятиях, однако со спецификой каучукового производства довелось столкнуться впервые. Дело в том, что в этом производстве очень сложный учет: в синтетические каучуки входит огромное число компонентов, а кроме того, в производстве участвуют 19 энергоресурсов.

Рис. 2. Интеграция MES с SAP

Вот почему заказчик поставил перед интегратором задачу: не просто внедрить систему MES, но и совместить ее с системой SAP, автоматизирующей работу бухгалтеров, финансовой, кадровой и других служб. Эта система внедрялась на заводе «Воронежсинтезкаучук» параллельно. С помощью интеграции MES и SAP предстояло решать задачи, связанные со сравнением плана и факта производства, передачей технических заказов, результатами испытаний, проблемой остатков, согласованием выработки потребления материалов и ресурсов.

Для задач по интеграции MES с другими системами, внедренными на заводе (SAP и LIMS), был выбраны программные продукты GE Digital. Однако с самого начала была осуществлена интеграция MES с АСУ ТП – реализован модуль диспетчеризации.

Рис. 3. Мнемосхема в диспетчерской, отражающая технологические процессы, протекающие на предприятии

Уже в 2014 году диспетчер предприятия видел все производство на мониторе (рис. 3): какие линии функционируют и какие стоят, насколько эффективно идет работа. Раньше диспетчер узнавал эту информацию по телефону: ему звонили операторы и другие сотрудники, обслуживающие АСУ ТП, и отчитывались о том, что происходит. Таким образом, информация диспетчера зависела от сотрудников, приходилось всю ее фиксировать в бумажных журналах, а принятие решений отнимало много времени. Теперь информация поступает в режиме, максимально приближенном к реальному времени, непосредственно с датчиков АСУ ТП. И звонки теперь идут в обратном режиме: диспетчер звонит оператору и указывает, что у него недостаточно эффективно работает линия или наблюдается какая-то неисправность. Решения принимаются очень быстро. Кроме того, полностью отпала необходимость заполнять бумажные журналы, что освобождает от ненужного труда и исключает человеческую ошибку, ведь вся информация о технологическом процессе поступает в MES автоматически.

Здесь следует указать отдельно, что связь между АСУ ТП и системой MES односторонняя. В MES-систему поступает информация о протекании технологических процессов из разных АСУ ТП завода, но обратно через сеть никакая информация и никакие управляющие сигналы в АСУ ТП поступить не могут. Обратная связь осуществляется только через людей: например, по тому же телефону. Это важно в первую очередь из соображений безопасности.

Рис. 4. В операторной установки «ТЭП‑50»: на стене – видеоинформация из цеха; на мониторе оператора – мнемосхема рабочего процесса

Однако самая «горячая пора» в работе над внедрением MES наступила во второй половине 2014 го­да. К лету были написаны все необходимые приложения, подготовлено все необходимое оборудование. До нового года оставалось шесть месяцев. За эти полгода необходимо было внедрить систему, потому что с 1 января наступает новый финансовый год и MES должна была вступить в работу параллельно с SAP. Это рекордное по скорости внедрение было выполнено в срок.

Как это работает

Проект по внедрению MES на воронежской площадке СИБУРа действительно уникален, поскольку именно здесь впервые в России удалось интегрировать две системы – MES и SAP. Благодаря интеграции появилась возможность максимально оперативно сводить материальный баланс завода. Данные об остатках готовой продукции на складе обновляются в MES и транслируются в SAP ежедневно.

Поясним на наглядном примере: как только кладовщику приходит часть партии каучука, он фиксирует это событие в компьютере. Информация сразу вносится в систему и отправляется в SAP, где ее тоже видят.

Также эта партия отправляется в лабораторию на контроль качества. У синтетических каучуков может быть многообразный состав. Разным клиентам нужен разный каучук. Качество партии фиксируется сотрудниками в лабораторной системе LIMS, оттуда эта информация попадает в MES, которая сортирует готовую продукцию под конкретного заказчика. Ежемесячно происходит большое количество сортировок, поэтому ясно, что автоматизация значительно облегчила, ускорила и оптимизировала рабочий процесс. Кроме того, теперь можно оперативно отгружать продукцию клиенту, не храня ее на складе.

На основе всех полученных данных раз в сутки проводится сведение материального баланса, а также сведение экономического баланса – исключительная ситуация для нашей промышленности, где сведение балансов бывает раз в месяц и требует очень больших трудозатрат. Сегодня сведение балансов на «Воронежсинтезкаучуке» стало очень удобной функцией, которая необходима компании.

Такое же сведение баланса происходит по каждому энергоресурсу.

И все эти данные (подчеркнем – достоверные данные!) в режиме реального времени могут видеть все сотрудники предприятия разного уровня: инженеры, диспетчеры, начальники подразделений, генеральный директор и др.

Отметим ключевые бизнес-результаты внедрения MES и интеграции SAP/MES:
— получение в SAP (через MES) первичных данных с приборов учета с аудируемым изменением;
— прозрачный алгоритм формирования агрегированных и согласованных показателей работы завода по измеренным данным;
— доступ к первичным измерениям АСУ ТП на всех уровнях управления производством, контроль качества данных АСУ ТП;
— единый достоверный набор данных для формирования оперативной отчетности, все службы предприятия получают данные из единого источника;
— единый источник данных по качеству, автоматическая передача данных в MES и SAP ERP для паспортизации;
— оперативный контроль параметров безопасного и эффективного ведения технологических режимов из любого места.

MES-системы — это компьютеризированные системы, используемые в производстве для отслеживания и документирования преобразования сырья в готовые изделия. Они предоставляют информацию, которая помогает принимающим решения лицам понять, как можно оптимизировать текущие условия на заводе, чтобы улучшить выпуск продукции. MES работают в режиме реального времени, чтобы обеспечить контроль над несколькими элементами производственного процесса (например, входы, персонал, машины и службы поддержки).

Как это работает?

Системы единого управления MES могут работать в нескольких функциональных областях: управлении определениями продуктов в течение их жизненного цикла, планировании ресурсов, выполнении заказа и диспетчеризации, анализе производства и управлении временем простоя для общей эффективности оборудования (OEE), качества продукции или отслеживания материалов и т. д.

Такая система создает «встроенную» запись, фиксируя данные, события и результаты производственного процесса. Это может быть особенно важно в регулируемых отраслях, таких как продукты питания и напитки или фармацевтические препараты, где может потребоваться документация и подтверждение процессов, событий и действий.

Идея MES может рассматриваться как промежуточный шаг между системой планирования ресурсов предприятия (ERP) и контрольным и сборочным управлением (SCADA) или системой управления технологическими процессами.

В начале 1990-х годов были созданы отраслевые группы, такие как MESA (International-Manufacturing Enterprise Solutions Association), чтобы регулировать сложность и дать рекомендации по исполнению MES Systems.

Преимущества

Эти системы помогают создавать безупречные производственные процессы и обеспечивают обратную связь с требованиями в режиме реального времени. Кроме того, они предоставляют всю важнейшую информацию в одном источнике. Другие преимущества успешного внедрения MES-систем могут включать в себя:

1. Сокращение количества отходов, их переработку и уничтожение, в том числе в более короткие сроки.
2. Более точный сбор информации о затратах (например, работа, простои и инструменты).
3. Увеличение времени безотказной работы.
4. Внедрение безбумажной работы.
5. Сокращение излишков за счет ликвидации инвентарных запасов в каждом конкретном случае.

Разновидности MES

Широкое разнообразие систем MES возникло с широким использованием собранных данных для определенной цели. Дальнейшая их разработка в течение 1990-х годов привела к увеличению их функциональности. Затем Ассоциация производственных предприятий (MESA) внедрила определенную структуру, определив 11 функций, которые ограничили область применения MES. В 2000 году стандарт ANSI/ISA-95 объединил эту модель с эталонной моделью Purdue (PRM).

Была определена функциональная иерархия, в которой исполнительные MES находились на уровне 3 между ERP на уровне 4 и контролем процесса на уровнях 0, 1, 2. С момента публикации третьей части стандарта в 2005 году деятельность на уровне 3 была разделена на четыре основные операции: производство, качество, логистика и техническое обслуживание.

В период с 2005 по 2013 год дополнительные или пересмотренные части стандарта ANSI/ISA-95 более подробно определили аппаратный состав MES-систем, охватывая способы внутреннего распространения функций и обмена информацией как внутри, так и снаружи.

Функциональные области

На протяжении многих лет международные стандарты и модели расширили сферу применения этих инструментов с точки зрения их деятельности. Обычно назначение и функции MES-систем включают в себя следующее:

1. Управление определениями продуктов. Это может включать в себя хранение, контроль версий и обмен данными с другими системами, такими как правила производства продукции, спецификация, подсчет ресурсов, контрольные точки процесса и качественные данные, каждая из которых сосредоточена на определении способа создания продукта.
2. Управление ресурсами. Это может включать в себя регистрацию, обмен и анализ информации о ресурсах, направленных на подготовку и выполнение производственных заказов, которые возможны и доступны.
3. Планирование (производственные процессы). Эти действия определяют график производства в виде набора заказов на выполнение для удовлетворения производственных требований, обычно получаемых из планирования ресурсов предприятия или специализированных передовых систем планирования, обеспечивают оптимальное использование местных ресурсов.
4. Отправка производственных заказов. В зависимости от типа производственных процессов это может включать в себя дальнейшее распределение партий, прогонов и заказов на выполнение работ, выдачу их рабочим центрам и адаптацию к непредвиденным условиям.
5. Выполнение производственных заказов. Хотя фактическое выполнение осуществляется системами управления технологическими процессами, MES может проводить проверки ресурсов и информировать другие системы о ходе производственных процессов.
6. Сбор данных о производстве. Эта функция MES включает в себя сбор, хранение и обмен данными процесса, состояния оборудования, информацию о материалах и журналах производства либо в картотеке, либо в реляционной базе данных.
7. Анализ производительности производства. Это получение полезной информации из необработанных собранных данных о текущем состоянии производства. Они включают в себя обзоры работы (WIP) и производительности за прошедший период (такие как общая эффективность оборудования или любой другой подобный показатель).
8. Производственный трек и трассировка. Это регистрация и извлечение связанной информации для того, чтобы представить полную историю продаж, заказов или оборудования. Данная область имеет особенно важное значение для производств, связанных со сферой здравоохранения. Это, например, выпуск фармацевтических препаратов.
9. Оцифровка полных данных из журналов в интерфейс цифровых устройств с помощью функции блокировки редактирования, а также вывод данных из SCADA в общий банк данных.

Связь с другими системами

Система управления производством MES интегрируется с ISA-95 (предыдущая модель модели Purdue, «95») с множественными отношениями и связями. Совокупность систем, действующих на уровне 3 ISA-95, можно назвать средствами управления производственными операциями (MOMS). Помимо MES, обычно существует система управления информацией о лаборатории (LIMS), управления складами (WMS) и компьютеризированная система управления обслуживанием (CMMS).

С точки зрения MES возможными информационными потоками являются:

• в LIMS: запросы на тестирование качества, образцы проб, данные статистических процессов;
• из LIMS: результаты качественных испытаний, сертификаты продуктов, результаты тестирования;
• в WMS: запросы на материальные ресурсы, определение материалов, поставки продуктов;
• из WMS: доступность материалов, поэтапные партии материалов, отгрузка продукта;
• в CMMS: оборудование, работающее с данными, его назначение, запросы на обслуживание;
• из CMMS: ход технического обслуживания, возможности оборудования, график обслуживания.

Связь с системами уровня 4

Примерами систем, действующих на уровне 4 ISA-95, являются управление жизненным циклом изделия (PLM), планирование ресурсов предприятия (ERP), управление взаимоотношениями с клиентами (CRM), человеческими ресурсами (HRM), система исполнения процессов (PDES).

С точки зрения систем MES, примерами возможных информационных потоков являются:

• к PLM: результаты производственных испытаний;
• из PLM: определение продуктов, счета операций (маршруты), электронные рабочие инструкции, настройки оборудования;
• к ERP: результаты производственной деятельности, произведенные и потребляемые материалы;
• от ERP: планирование производства, требования к заказу;
• в CRM: отслеживание информации;
• из CRM: жалобы на продукт;
• к HRM: эффективность персонала;
• от HRM: навыки персонала, доступность персонала;
• к PDES: результаты испытаний;
• из PDES: определение производственного потока, определение экспериментов (DoE).

Во многих случаях системы Middleware Enterprise Application Integration (EAI) используются для обмена сообщениями между MES и Level 4. Общее определение данных, B2MML, было определено в стандарте ISA-95, чтобы связать MES с вышеуказанными системами уровня 4.

Связь с системами уровня 0, 1, 2

Системы, действующие на уровне 2 ISA-95, — это диспетчерский контроль и сбор данных (SCADA), программируемые логические контроллеры (PLC), распределенные системы управления (DCS) и системы пакетной автоматизации. Информационные потоки между MES и этими системами управления процессами примерно одинаковы:

• к PLC: рабочие инструкции, рецепты, установки;
• из PLC: значения процесса, аварийные сигналы, скорректированные контрольные точки, производственные результаты.

Большинство систем MES включают в себя возможность подключения в рамках предлагаемого ими продукта. Прямая связь данных оборудования завода устанавливается путем синхронизации с Часто данные сначала собираются и диагностируются для управления в реальном времени в распределенной системе управления (DCS) или диспетчерского контроля и сбора данных (SCADA). В этом случае MES подключаются к этим системам уровня 2 для обмена данными по этажам завода.

Промышленным стандартом для подключения к элементам производства является OLE для управления технологическими процессами (OPC). Но в настоящее время промышленный стандарт начал переходить на OPC-UA. Современные совместимые с OPC-UA системы не обязательно будут работать только в среде Microsoft Windows, они рассчитаны на запуск в GNU/Linux или других встроенных системах. Это снижает стоимость систем SCADA и делает их более открытыми с надежной безопасностью.

Производственные компании используют MES-системы на рынке для отслеживания сырья по заводскому пути до конечного состояния. При правильном использовании эта система может уменьшить количество отходов, обеспечить более точное отражение затрат, увеличить время безотказной работы и сократить потребность в некотором инвентаре. Существует несколько основных фактов, которые каждый должен знать о производственных системах исполнения.

Они управляют определениями продуктов

Любой опытный управляющий знает, что даже малейшее изменение материала может полностью изменить законченное состояние продукта. Недостаток или излишек способен повлечь серьезные изменения в качестве продукта. Все это может привести к дополнительным затратам.

Основные функции систем MES позволяют активно отслеживать компоненты, составляющие ваш продукт. Они дают вам возможность назначать жесткие параметры для вашего производственного оборудования, что в конечном итоге сокращает количество отходов и экономит деньги.

Они адекватно оценивают производственные ресурсы (с некоторой помощью)

Как упоминалось выше, системы класса MES могут определять точное количество материала, необходимого для создания продукта, что позволяет создать четкое определение изделия и поддерживать его целостность. Кроме того, вы всегда будете иметь представление о том, каковы ваши ресурсы на производстве. Эта категория включает в себя все: от учета физических материалов до знания количества обслуживаемых машин или наличия рабочей силы, необходимой для завершения работы. MES в сочетании с системой APS (Advanced Planningand Scheduling) имеют возможность реально прогнозировать даты завершения выпуска продукта на 100 % всех ресурсов, которые у вас есть при раздаче.

Они могут быть интегрированы с другими производственными системами

В одиночку системы исполнения производства часто имеют возможность планировать производственные процессы, но на уровне «бесконечной емкости» и, следовательно, технически могут работать как автономное программное обеспечение для планирования. Тем не менее они, как правило, функционируют лучше при использовании в сочетании с другим программным обеспечением для обработки производства, таким как APS, так что конечные ограничения могут также отражаться для более точного и оптимизированного планирования.

APS определяет производственный график как набор рабочих заказов для удовлетворения производственных требований, обычно получаемых от планирования ресурсов предприятия (ERP), что в свою очередь помогает в основном использовать ресурсы.

Они обеспечивают анализ эффективности производства

После того как продукт начал прокладывать себе путь на производстве, MES может создавать отчеты на основе текущего его состояния. Незавершенное производство, различные показатели за прошедший период и все другие данные эффективности можно отслеживать с помощью этой системы.

Отслеживание производственных данных

Когда продукт, наконец, вышел из производственной линии, MES отслеживает все данные относительно него и сохраняет их для дальнейшего использования. Более того, система не только предоставит вам организованный цифровой журнал ваших данных о продукте, она также сможет объединить эти сведения для будущих отчетов. Независимо от внутренних или внешних целей, у вас будут текущие обновленные данные о скорости процессов вашего производства, что в конечном итоге поможет получать больше прибыли.

В сочетании с MES может быть невероятно полезна для любого управляющего, который хочет увеличить время и скорость производства. Адекватное управление ресурсами, планирование производства и отслеживание продукции позволят любой компании увеличить производство и сократить количество отходов как умелым, так и расчетным образом.

MES и APS — вместе или по отдельности?

Прежде чем осуществлять обзор MES-систем, следует понять, как они взаимодействуют с другими подобными инструментами. Так, APS (Advanced Planning & Scheduling) — это собственная программная категория, такая как ERP или MES. APS охватывает стратегическое, тактическое и оперативное планирование. Последний, оперативный вариант использования много раз рассматривается как ядро ​​APS. Здесь планирование — это разработка конечной цели на ежедневной основе. Суть его состоит в том, чтобы разработать возможные планы по минимизации чрезмерных запасов и сократить сроки выполнения заказа. Существует множество поставщиков систем APS, которые вы можете найти в наши дни.

С другой стороны, система MES выполняет команды и контролирует. Существует программное обеспечение MES как без каких-либо функций планирования, так и с ограниченной функциональностью. В любом случае возможности не такие обширные, как в чистом программном обеспечении APS. В ежегодном «Обзоре продуктов MES» доля функциональности FCS с программным обеспечением MES увеличивается. Поскольку оно является транзакционным ПО, довольно сложно реализовать все обширные функции планирования в этом контексте. Планирование и прогнозирование требуют моделирования различных сценариев и не должны автоматически влиять на выполнение задач.

При плотной интеграции систем MES и APS (в виде замкнутой петли) все богатые функциональные возможности APS используются без каких-либо ограничений. Если эта система поддерживает многосайтовое планирование и мощный Интернет, вся цепочка поставок может быть спланирована, выполнена и контролироваться в режиме реального времени — глобально без географических ограничений. Например, при запуске операции (рабочей фазы) в Китае планировщик в США может видеть в режиме реального времени выполнение заказа. Также продавец может войти в приложение MES/APS через Интернет и просмотреть, когда продукт будет отправлен клиенту, без телефонных звонков и писем.

MES и MOM: в чем разница?

Терминология может сбивать с толку в индустрии программного обеспечения, особенно если вы только начинаете изучать данный вопрос. К сожалению, это наблюдение справедливо для ПО в промышленности и производстве. На протяжении многих лет использовалось множество разных систем, но путаницу вызывают только 2 аббревиатуры:

• MES — система исполнения производства.
• MOM — управление производственными операциями.

Чтобы понять разницу между ними, необходимо провести сравнительный анализ систем MES (PDF-таблицей) и MOM. Можно выделить их сходства и различия в ходе описания.

Как уже было указано выше, MES была впервые использована AMR в 1990-х годах, вытеснив систему Computer Computing Manufacturing (CIM), впервые принятую в конце 1980-х. Это произошло до того, как были установлены многие стандарты в этой отрасли (такие как ISA-95), и, конечно же, намного раньше, чем ERP укоренилась в качестве основной IT-магистрали для большинства глобальных производственных компаний.

Многие ранние системы MES были специально построены замкнутыми. Из-за этого им не хватало гибкости, необходимой для адаптации к меняющимся потребностям бизнеса. Это привело к тому, что многие ранние реализации имели очень длительные расчеты и часто создавали процесс реализации, который, казалось, не имел конца. По этим причинам при внедрении в производство система MES изначально заработала репутацию в качестве дорогостоящего и рискованного инструмента, который часто не достигал первоначальных целей ROI.

В то же время большая работа продолжала проводиться в сфере автоматизации промышленности, и появился ряд стандартов пакетного уровня (таких как ISA-88 и ISA-95). В них был определен термин «Управление производственными операциями» (MOM). В этой системе были определены подробные виды деятельности и бизнес-процессы, включая производство, качество, обслуживание и инвентаризацию.

Развитие MOM

Новые рыночные условия привели к появлению разработчиков, желающих ребрендировать и отделиться от продуктов прошлого, а именно от MES. Многие из них приняли термин MOM и сослались на свои предложения в качестве нового решения. Они предложили гибкость и масштабируемость, необходимые для того, чтобы система смогла стать настоящим корпоративным приложением, в том числе:

• архитектура на основе настраиваемой и расширяемой платформы;
• стандартизованная интеграция с ERP;
• интеграция на основе стандартов с промышленной автоматизацией;
• стандартизованная модель данных о производстве;
• широкие возможности — модель, визуализация, оптимизация, обновление и согласование производственных бизнес-процессов во всем мире;
• управление событиями — способность собирать, обобщать, анализировать и реагировать на производственные события в реальном времени.

Несмотря на эту тенденцию, прежние разработки не были забыты. Ведущие поставщики MES не стали отказываться от своего продукта. Вместо этого они перепроектировали свои системы и наделили их возможностями, не уступающими функциональности MOM.

Итак, в чем же различие?

Сегодня аббревиатура MOM обычно относится к бизнес-процессам, а не к программному обеспечению. Обозначение «Платформа MOM» (MOM Solution) чаще всего используется для дифференциации от более старых решений MES и имеет возможности, перечисленные выше.

MES по-прежнему используется в большинстве случаев. Иногда она может иметь аналогичные возможности с MOM, но, в отличие от нее, развивается более быстрыми темпами.

Примеры MES

В России сегодня лидируют три такие системы. Все они разработаны для лучшего управления производством, но рассчитаны на мелкосерийную его разновидность. В то же время отличия между ними присутствуют.

MES-система «ФОБОС» применяется на средних и относительно крупных машиностроительных производствах. Ее основными функциями выступают внутрицеховое управление и планирование. Она обязательно интегрируется с ERP-системой (или «1С: Предприятием»), перенаправляет в нее все полученные данные.

YSB.Enterprise была создана для деревообрабатывающей промышленности. К тому же она имеет некоторые особенности, из-за которых она больше подходит для небольших предприятий (таких, где уже недостаточно только 1С). MES-система имеет слишком мало специфических и необходимых функций для полноценной работы, но при этом в ней присутствуют дополнительные опции, в том числе управление продажами и бухгалтерией.

PolyPlan обладает еще меньшим набором функций MES, но при этом преподносится как инструмент оперативно-календарного планирования в сфере машиностроения (для гибких и автоматизированных производств). Стоимость MES-системы этого типа самая низкая.