Внедрение mes системы в производство. MES-системы (manufacturing execution system, система управления производственными процессами): функции, задачи, преимущества и недостатки. Какой можно сделать вывод

Внедрение MES-системы Zenith SPPS в различных производственных отраслях

Сергей Высочин, Юрий Смирнов, Андрей Бояр-Созонович

Универсальность ядра, настраиваемый и эргономичный пользовательский интерфейс, гибкость и открытость являются важными условиями успешного внедрения и использования современных информационных систем. Эти требования, часто озвучиваемые пользователями, актуальны и для систем оперативно-диспетчерского контроля, к которым относится Zenith SPPS. Данную систему можно адаптировать под различные производства и бизнес-процессы — от приборостроения и машиностроения до полиграфии и пищевой промышленности.
В настоящей статье мы представляем несколько примеров успешного внедрения системы Zenith SPPS на ряде предприятий различных отраслей экономики.

Производство кабельно-проводниковой продукции (на примере ООО «Алюр», г.Великие Луки)

Особенностями рынка кабельно-проводниковой продукции являются широкая номенклатура выпускаемых изделий и большое количество их характеристик, которые могут измеряться в различных единицах, таких как вес изделия, его длина в погонных метрах, площадь сечения и число токопроводящих жил, испытательное напряжение, электрическое сопротивление изоляции и т.д. Производство кабелей и проводов характеризуется частичной непрерывностью процесса, относительно небольшим количеством технологических операций, использованием различных методов планирования (как на склад, так и под заказ).

Кабельный завод ООО «Алюр» работает на рынке производителей кабельной продукции с апреля 1996 года и считается динамично развивающимся предприятием (рис. 1). Сегодня завод выпускает более 300 различных марок кабеля и провода: силовые кабели, контрольные кабели, бытовые провода, установочные провода, соединительные провода и шнуры. Продукция ООО «Алюр» соответствует российским и мировым стандартам качества, на предприятии действует система менеджмента качества, сертифицированная на соответствие требованиям ГОСТ Р ИСО 9001 — 2008 (ИСО 9001 — 2008).

В ходе развития предприятия его руководство осознало необходимость автоматизации оперативного планирования и диспетчерского контроля на этапе непосредственного изготовления изделий. Для решения этой проблемы на предприятии рассматривался вопрос о приобретении одной из немногих представленных на отечественном рынке исполнительных производственных систем, или MES-систем. Основными целями внедрения системы на предприятии были повышение степени прозрачности производственных процессов и создание условий для выполнения в срок оптимально возможного количества заказов.

Учитывая интерес, проявленный сотрудниками структурных подразделений и руководством ООО «Алюр» к системе Zenith SPPS, сотрудники фирмы — разработчика системы «Софф Трейд» выехали на предприятие с целью презентации продукта и обследования предприятия. В ходе командировки были определены основные пожелания и выявлены возможные узкие места внедрения.

Например, было установлено, что ассортимент выпускаемых изделий на предприятии весьма стандартен, технологические цепочки практически неизменны, а заказы отличаются только номенклатурой и количеством продукции. В связи с этим большой интерес вызвал модуль технологической подготовки Zenith TECH, позволяющий создавать шаблоны заказов с набором стандартных изделий и техпроцессов, а в ходе повседневного использования системы создавать на основе шаблонов новые файлы заказов, внося необходимые коррективы (обычно небольшие). Для ООО «Алюр» оказалось важным, что применение Zenith TECH позволяет начать работу с системой сразу после обучения конечных пользователей, без каких-либо дополнительных адаптационных настроек системы.

Немаловажен и тот факт, что Zenith SPPS использует общепринятые технологии доступа к информации и обмена данными (рис. 2).

В результате руководство предприятия приняло решение приобрести систему Zenith SPPS с целью дальнейшего использования.

Процесс передачи рабочей версии системы специалистам ООО «Алюр» занял несколько дней. Для приобретения навыков работы с системой технологам и диспетчеру хватило информации, имеющейся в сопроводительной документации; специального обучения не потребовалось. После подготовительной работы, связанной с вводом данных об участках, рабочих местах, видах работ, норм выработки и т.д., было произведено первое пробное планирование реального производственного заказа с горизонтом планирования на две недели. В целом результат оказался положительным: Zenith SPPS можно было использовать для планирования производства в исходном виде.

В ходе дальнейшей эксплуатации системы выяснилось, что основной проблемой при планировании была необходимость указать начало некоторых операций до полного завершения предыдущих. Эта необходимость возникала тогда, когда часть продукции была уже обработана и ее требовалось передать на следующую операцию для минимизации простоев оборудования. На тот момент в Zenith SPPS такая возможность отсутствовала, и каждую следующую операцию можно было начать только после полного завершения предыдущей. На практике же на предприятии существовали операции, которые зависят друг от друга лишь частично и их можно выполнять на разном оборудовании одновременно. Лишь операция более высокого уровня требовала полного завершения всех предыдущих операций.

Предложенный вначале вариант с клонированием операций оказался не очень удобен, поскольку изготовление одного изделия приходилось дробить на два и даже на три изделия, и это при том, что обычный заказ состоит в среднем из 150 позиций, каждая из которых имеет от трех до семи переделов.

Разработчики Zenith SPPS учли данное обстоятельство в очередной версии своей системы. Впоследствии предприятие приобрело обновление до версии 2.1, где набор возможных зависимостей между операциями был существенно расширен (рис. 3). Появилась поддержка наиболее часто применяемых в производстве зависимостей «финиш-старт» и «старт-старт» на всех этапах оперативного планирования и диспетчерского контроля. Кроме того, предлагался широкий список дополнительных условий: начало операции с задержкой или опережением, в определенный день недели, не ранее фиксированной даты и т.д. (рис. 4).

Следовательно, в результате сотрудничества с ООО «АЛЮР» в Zenith SPPS появилась возможность более простого и корректного моделирования следующих процессов:

• инициализация продолжения обработки части изготавливаемых единиц до завершения предварительной обработки всей партии;
• задержка начала операции по технологическим соображениям (например, перед выполнением операции необходима просушка или остывание полуфабриката);
• моделирование периодических (циклически повторяющихся через определенный период времени) операций.

Данная функция позволила предприятию наиболее точно и правильно моделировать технологический процесс и рассчитывать расписание, а также оказалась полезной и другим предприятиям.

Полиграфическая промышленность (на примере ООО «Имедженси Принт», г.Москва)

Большинство предприятий полиграфической промышленности довольно полно автоматизировали учет поступающих заказов, склада, бухгалтерии. В настоящее время в связи с ростом конкуренции на рынке полиграфических услуг многие компании этой отрасли начинают задумываться и о грамотной автоматизации производства.

Основными особенностями среднего полиграфического производства можно назвать:

• широкий ассортимент продукции;
• наличие большого числа разных заказов;
• множество рабочих мест, с которых могут вводиться заказы;
• необходимость точного планирования производства с целью информирования клиентов о сроках готовности заказов (учитывая тот факт, что многие заказы могут быть достаточно срочными);
• зависимость запуска заказов в производство от одновременного наличия нескольких видов комплектующих, критичных для выполнения заказа;
• взаимозаменяемость оборудования;
• наличие различного режима работы оборудования.

В целом при первичном обследовании предприятия и моделировании пилотного проекта система Zenith SPPS смогла решить основные поставленные руководством предприятия задачи. В дальнейшем при опытной эксплуатации системы был выявлен ряд узких мест, ликвидация которых была успешно проведена специалистами компании «Софф Трейд».

Например, вопрос о запуске заказа на производство при условии наличия всех материалов был решен с помощью одной из инновационных функций Zenith SPPS — безлимитных рабочих мест. Дело в том, что начиная с версии 2.0 в Zenith SPPS существует возможность планирования операций без формирования очереди на выполнение на отдельные рабочие места (технологическая последовательность изготовления изделий при этом сохраняется). Другими словами, на таких рабочих местах можно одновременно выполнять неограниченное количество не связанных между собой операций (рис. 5).

На эти безлимитные рабочие места можно назначать операции, не требующие затрат труда и дорогостоящего оборудования, такие как просушка, отпуск, хранение и др. Но основное назначение безлимитных рабочих мест — моделирование работ по кооперации. В этом случае партнера по кооперации можно представить как одно безлимитное рабочее место или как несколько рабочих мест, из которых как минимум одно — безлимитное.

В случае ООО «Имедженси Принт» операциям по получению и закупке сырья, материалов или комплектующих, как для предприятия в целом, так и для конкретного заказа, было присвоено несколько виртуальных безлимитных рабочих мест. К этим операциям были привязаны последующие технологические операции обработки и сборки. Предложенная «Имедженси Принт» модель позволила внести серьезные оптимизационные изменения в исходный код Zenith SPPS, в результате чего стала возможна имитация одновременного выполнения сотен операций на одном безлимитном рабочем месте.

В настоящее время на предприятии идет переход от опытной к промышленной эксплуатации системы Zenith SPPS версии 2.1.

Пищевая промышленность (на примере предприятия ЗАО «НП Конфил»)

Основная сложность использования систем оперативно-диспетчерского контроля на предприятиях пищевой отрасли — большая доля поточных производств в технологическом цикле, а также строгие требования по учету сырья и контролю качества продукции.

В связи с этим успешное внедрение MES-решения возможно лишь в связке с ERP-системой (или аналогичной по функциям), поскольку любая MES-система в первую очередь ведет планирование и учет по параметру «время».

На ЗАО «НП Конфил» пошли по пути наращивания мощности действующей системы учета и контроля за счет интеграции с системами сторонних производителей. На предприятии работает система управления данными собственной разработки на базе Microsoft SQL Server.

Основная деятельность предприятия — производство кондитерских изделий: конфеты, шоколад, карамель, мармелад, зефир, вафли. Ассортимент выпускаемых кондитерских изделий насчитывает почти тысячу наименований.

Начиная с 1999 года разработаны и внедрены следующие подсистемы: бухгалтерский и налоговый учет, финансы, кадры, учет материалов и готовой продукции, склады, продажи, маркетинг, планирование, учет затрат на производство, учет работы транспорта, учет в столовой и магазинах, делопроизводство. Для улучшения работы с покупателями планируется автоматизировать процессы управления взаимоотношениями с покупателями и оперативное управление производством с учетом поступивших заявок по ассортименту и срокам.

Система календарного планирования и диспетчерского контроля Zenith SPPS была выбрана для автоматизации производственного участка. После настройки и проведения интеграции с учетной системой Zenith SPPS была запущена в опытную эксплуатацию.

Среди важных вопросов, возникших при внедрении Zenith SPPS на пищевом предприятии, — возможность установки периодических организационных простоев, например для санитарных мероприятий на оборудовании, особенно важных на подобных предприятиях.

Данная проблема сейчас решается с помощью надстройки «Периодические простои», первоначально созданной для поддержки процессов мебельного производства (рис. 6).

Рис. 6. Пользовательский интерфейс надстройки «Периодические простои»

Надстройка применяется для быстрого ввода организационных (запланированных) простоев в случаях, когда необходимо установить особый график работы для одного или нескольких рабочих мест. Надстройка интегрируется с основным программным модулем автоматизированной системы Zenith SPPS.

Работа с надстройкой начинается с создания новой серии простоев, для чего необходимо нажать кнопку Создать новую серию . После этого серия появится в плане простоев. Далее для серии указываются рабочие места, интервал времени, в рамках которого следует расположить простои, длительность каждого простоя и период повторения простоев. Для интервала и периода повторения простоя можно также указать способ измерения длительности: астрономическое (обычное) время или рабочее время производственного подразделения.

При нажатии на кнопку Рассчитать простои происходит расчет и добавление в базу данных простоев, соответствующих параметрам текущей серии. В этом случае после нажатия кнопки ОК простои добавляются в производственное расписание и становятся видны на графике загрузки рабочих мест (рис. 7). Если же расчет простоев серии не был произведен, то после нажатия кнопки ОК сохраняется лишь общая информация о серии простоев. Простои в расписание в этом случае не добавляются и могут быть рассчитаны в дальнейшем.

Резюмируя все сказанное, отметим, что использование Zenith SPPS в различных отраслях отечественной промышленности вполне успешно и оправданно. Своевременный и грамотный учет требований разных предприятий способствует развитию интеграционных качеств системы, что, несомненно, усиливает экономический эффект от ее использования.

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.

Исполнения и управления (MES) традиционно связывают ERP (и другие бизнес-системы) и контроль и мониторинг потока данных на заводах. Расшифровка MES (аббревиатуры) в переводе на русский язык дословно звучит как «система производственного управления». По сути, они выступают как операционные системы управления установкой. Были разработаны и развиваются в контексте «умного» производства, промышленной трансформации и сквозного управления производственными операциями.

Системы управления производством сегодня для исполнения более важны, чем когда-либо. Цифровая установка интеллектуального производства основана на данных и превращает всю собранную и агрегированную информацию в бизнес-ценность. Например, это может быть выполнено путем улучшения управления активами, инвентаризацией и материалами, получения информации о производственных процессах для лучшего принятия решений, управления производительностью и качеством. Осуществляются эти шаги путем координации производственной деятельности.

Измерение ценности и преимуществ (количественных и качественных), полученных в результате использования MES-системы, сегодня важнее, чем когда-либо.

Системы производственного управления — не новое изобретение. Как и многие развивающиеся информационные системы, они изменялись с течением времени, так как появились новые технологии (например, облачные хранилища и IoT).

По своей сути, Manufacturing Execution System — это сотрудничество между производственным планированием и способом организации производства. Если сравнить этот процесс с нервной системой, то MRP можно рассматривать как мозг, а MES — как нервную систему.

Состоит MES из нескольких аспектов:

• предоставление работникам информации, необходимой для начала и исполнения производства;
• предоставление руководству обзора хода выполнения производственных заказов;
• управление качеством;
• сбор статистики для анализа эффективности производства.

Что же такое MES?

Довольно часто MES рассматривается как набор датчиков или детекторов. Они должны собирать данные автоматически и отправлять их куда-либо. На самом деле это упрощение. Понятие Manufacturing Execution System намного шире. Эта система перемещает информацию между производственным планированием и исполнением в обоих направлениях, а датчики собирают только данные. Кроме того, технические средства не представляют или не анализируют собранную информацию.

Конечно, датчики могут быть интегрированы в MES-систему, но они не являются основной ее частью. Информация может быть собрана многими способами, которые дополняют и проверяют друг друга.

ERP и MES

Хотя многие программные пакеты ERP для предприятий малого и среднего бизнеса утверждают, что они полностью подходят для производства, на самом деле это верно только в определенной степени. Они могут содержать модули, которые обычно полезны для большинства предприятий, например управление запасами (резервами) или CRM. Но, если они не сосредоточены на производстве, они не включают в себя системы производственного исполнения.

Напротив, MES — это с самого начала программное обеспечение для планирования ресурсов, которое фокусируется на производителе. Из-за этого и в дополнение к модулю планирования производства оно обычно содержит особые условия, позволяющие организовать производственный процесс в цехах. Обладающий специальным интерфейсом с увеличенным размером текста, который может работать на компьютерах, планшетах и ​​других переносных устройствах, MES — это удобный способ для сотрудников получать задания и сообщать о достигнутых результатах. Отчетная информация сразу же становится доступна руководству (что означает прогресс в производстве), и в реальном времени можно увидеть показатели эффективности, в том числе OEE (общая эффективность оборудования).

Наличие фактической информации и ее использование позволяют повысить эффективность, увеличить скорость реакции, улучшить процессы и удовлетворенность клиентов.

Что это значит?

Исходя из вышеизложенного, полное и исчерпывающее определение MES-системы звучит следующим образом. Это автоматизированные компьютеризированные системы, применяемые в производстве с целью отслеживания и фиксации преобразования сырья в готовую продукцию. Эти инструменты собирают и предоставляют информацию, способную помочь в принятии решений о том, как возможно оптимизировать имеющиеся условия на производстве, чтобы сделать выпуск продукции эффективнее. MES всегда функционируют в режиме реального времени, и это позволяет поддерживать контроль одновременно над несколькими частями производственного процесса (к примеру, персонал, входы, оборудование и службы поддержки).

MES способны функционировать в нескольких производственных областях одновременно:

• планировании ресурсов;
• управлении использованием продуктов на протяжении их жизненного цикла;
• выполнении заказа и связанной с ним диспетчеризации;
• анализе производства и, соответственно, управлении временем простоя, позволяющем повысить общую эффективность оборудования (OEE);
• отслеживания материалов и управления качеством и т. д.

Существует три подхода к выбору системы MES, которые обязательно нужно учесть. Они выглядят следующим образом. Вы можете применять внутренние ресурсы внутри своего объекта, выбрать аутсорсинг для сторонней компании с опытом автоматизации и разработки программного обеспечения или же приобрести проверенное, под ключ, долгосрочное решение от компании, которая специализируется на производственных системах исполнения.

Внутренние ресурсы

Этот вариант имеет чрезвычайно низкую вероятность успеха. Внутренние ресурсы могут показаться наименее дорогостоящим решением, но они займут большую часть вашего времени и в конечном итоге окажутся весьма дорогими. В худшем случае, существующем на практике, компания разрабатывала свою собственную систему более 10 лет и использовала труд более ста сотрудников. В результате получился не совсем работающий проект, инструменты которого были настолько устаревшими, что невозможно было найти разработчиков с необходимым 10-летним набором навыков. В этом варианте люди могут обладать огромными знаниями конкретных требований к оборудованию, но обычно не имеют необходимого опыта для понимания архитектуры, разработки и интеграции системы перспективного мышления.

Компания с автоматизацией и разработкой программного обеспечения

Компании этой категории могут обладать талантливыми людьми и опытом в производственной среде, однако в целом у них нет реальной способности выполнять и масштабировать долгосрочное решение. Они могут собрать и разработать решение MES, но при этом они обладают ограниченным опытом в создании инструментов автоматизации. Все примеры MES-систем, созданных по такому заказу, как правило, являются одноразовыми попытками, которые не имеют объективной перспективы для обеспечения полной отдачи. Знания об особенностях изменения и расширения конкретной системы обычно принадлежат одному или двум людям, что ограничивает долгосрочную жизнеспособность решения. Они, как правило, разрабатываются и сдерживаются возможностями инструментария уровня автоматизации. Недостатки MES-систем такого уровня заключаются в том, что они не создаются с использованием передового подхода к разработке программного обеспечения.

Решение «под ключ» от проверенной компании

Лучшая MES — это архитектура, разработанная и интегрированная экспертами. Так, некоторые крупнейшие компании задокументировали системы качества разработки программного обеспечения, строгие процедуры тестирования, передовые знания в области ПО, широкую базу установки и глубокое понимание ряда производственных мощностей. Данные производители, руководствуясь многолетними стремлениями производить самые лучшие продукты в своей области знаний, конструируют продукты, готовые к постоянному совершенствованию.

Стоимость, которую клиент платит за такое решение, обеспечивает непревзойденную отдачу от инвестиций (ROI). Кроме того, зачастую такие производители не только в полной мере соблюдают стандарты MES, но и являются новаторами. Получая регулярно новые версии программного обеспечения, клиент всегда выигрывает от ключевых разработок в области функций и технологий. По сути, это единственный вариант, который гарантирует, что предприятие получит самые лучшие технологии, и, следовательно, это даст наилучшее соотношение цены и качества в долгосрочном прогнозе.

В чем же преимущества MES?

Надлежащая реализация такой системы повышает эффективность производственной организации. До появления компьютерных систем MES состояла из рукописных диаграмм и графиков с буферами обмена, проверяющими уровни запасов. Она дает правильную информацию в нужное время, подсказывая руководству завода, как оптимизировать текущие условия для улучшения выпуска продукции. По существу, эта система отслеживает производственный процесс из фазы сырья до получения готового продукта.

Сегодня в компьютеры загружают MES на большинстве заводов, предлагая исследовать обширные данные и анализ, ранее недостижимые с помощью традиционных методов. Она представляет множество ценных качеств для производителей. Основные из этих преимуществ MES-систем стоит рассмотреть подробно.

Подсчет затрат становится более точным

С использованием MES различные затраты, такие как работа, отходы, время простоя и техническое обслуживание, записываются в реальном времени прямо из цехов. Руководящие команды, в свою очередь, используют эти данные для оценки нерентабельных бизнес-моделей и могут сразу же работать над ценообразованием и новыми проектами. Поскольку другие системы также используют эти данные, MES позволяет вашей компании повысить производительность на всех производственных объектах.

Сокращение отходов и уровня перегрузок

Функции MES-системы позволяют точно анализировать производственные линии и готовые изделия. Поэтому она обнаруживает любые несоответствия или аберрации на этих линиях, немедленно останавливая их, чтобы ограничить количество некачественных продуктов и потраченного впустую материала.

Уменьшение времени простоя

Благодаря использованию MES, становится возможным генерировать реалистичные графики производства. Задачи MES отлично справляются с этой функцией, отслеживая количество и качество инвентаря, сырья и деталей. Это позволяет сэкономить время, затрачиваемое на повторное конфигурирование расписаний, в то время как часть производства работает непрерывно. Благодаря этому, становится возможным включить планирование персонала в эту программу, эффективно используя доступные ресурсы.

Сокращение расходов

Благодаря использованию MES, становится возможным логически упорядочить все операции. Это происходит потому, что руководство компании получает подробный отчет обо всех продуктах, материалах, времени и трудозатратах, необходимых для завершения работы. Этот процесс в конечном итоге позволяет сократить расходы или высвободить персонал из действующих производственных линий.

Сокращение излишков

Хранение излишков запасов требует определенных затрат. Кроме того, оплата производственных излишков, транспортировки, хранения и контроля за этими товарами может оказаться слишком дорогой. MES будет постоянно обновлять инвентарные записи, указывая на все излишки в подробностях. Это означает, что все отделы по закупкам, доставке и расписанию будут постоянно в курсе того, что доступно в каждом учреждении и что им нужно заказать.

Очевидно, что MES делает больше, чем просто отслеживает количество продуктов, сходящих с производственных линий. Повышение эффективности работы предприятия начинается с точных записей о ходе работы, использовании материалов и затратах времени. MES-системы выполняют эту задачу с легкостью и точностью.

Какой можно сделать вывод?

Исходя из вышеизложенного, MES — это комплексная система, которая контролирует все действия, происходящие на производстве. Ее работа начинается с различных заказов со стороны клиентов и заканчивается анализом систем ППМ, основного графика и других источников планирования. Все это позволяет производить продукцию наиболее эффективным, недорогим, целесообразным и качественным способом.

Почему невозможно просто создать график заказов из ERP?

Современное производство представляет собой сложную, постоянно меняющуюся среду. Планирование должно учитывать уровень вариации, который обычно выходит за рамки традиционных систем — MRP, Master Scheduling и т. п. MES рассматривает и контролирует наиболее важные детали данного процесса.

Непредсказуемые производственные ситуации могут включать в себя:

• поломки машин;
• отсутствие распланированного рабочего дня;
• изменение времени, требуемого на выполнение работ;
• время очистки и обслуживания оборудования;
• изменение сроков доставки;
• проблемы с качеством товара;
• альтернативные планы работы;
• измененный список деталей;
• наличие или отсутствие транспорта;
• наличие качественных ресурсов;
• изменения для минимизации времени процесса, настроек.

Поэтому необходимо предоставлять нужные инструменты и важную информацию всему персоналу каждого производственного цеха, чтобы продукты производились максимально оптимально. Хорошая производственная система работает в режиме реального времени, позволяя планировщикам реагировать на немедленную дисперсию на цехе. MES также отвечает на все изменения немедленно, позволяя помочь принять более быстрые решения по таким вещам, как калькуляция затрат, снижение качества и поздние поставки. Это практически основа для всего, что происходит в цехах.

Интеграция с закрытым контуром

Еще одна критическая характеристика MES — это способность интегрироваться с подобными системами. Это не только устранит бессмысленный круговорот собранных данных, но и позволит внести необходимые корректировки для приближения окружающих систем к реальности. Например, критическая информация из цеха необходима для обновления других элементов системы ERP, таких как инвентаризация, калькуляция и закупка. Время установки может улучшаться с использованием новых методов, используемых в цехе, и их необходимо загружать в ERP для будущего использования. Это обеспечит лучший сбор информации при консультировании клиентов с прогнозируемыми датами поставки по новым заказам или же даст понимание о рекомендуемой стоимости при принятии решений о ценах. Информация о состоянии цехов отобразит реальную ситуацию, позволяющую внести коррективы, необходимые для постоянного обновления других бизнес-систем.

Требования к MES следующего поколения

Исследования показали, что многие рассматривают MES прежде всего как инструмент для решения проблемы устранения человеческих ошибок и обеспечения того, чтобы статистика была полной.

Помимо глобального обзора, MES следующего поколения должна обеспечивать видимость всей цепочки поставок. Улучшение прогностического обслуживания также является частью оптимизации производственных процессов. Согласно данным обзора, программное обеспечение должно предоставлять инструменты, позволяющие промышленности стать проактивной и в конечном итоге прогнозировать качество продукции.

Эти возможности в настоящее время либо не существуют в MES, либо не являются удобными для пользователя. Однако технологии развиваются с каждым днем, и вполне возможно, что эти пожелания станут реальностью.

Что же имеется в настоящее время? Обзор MES-систем, существующих сегодня, позволяет строить довольно положительные прогнозы. Они вполне справляются со всеми поставленными задачами.

Что используется сегодня?

На сегодняшний день в России лидируют три системы управления производством (MES). Каждая из них была разработана для более эффективного управления. Однако рассчитаны они на мелкосерийный тип, хотя различия между ними имеются. В целом, этот рейтинг может быть представлен так.

В России MES-система «ФОБОС» является очевидным лидером и используется на средних и не очень крупных производствах, чаще машиностроительных. Ее главными функциями представлены внутрицеховое планирование и всестороннее управление. В обязательном порядке она должна быть интегрирована с ERP-системой (либо «1С: Предприятием»), поскольку она построена так, чтобы обмениваться данными с другими продуктами. Недостатком можно назвать только то, что внедряется на небольших предприятиях.

YSB. Enterprise разработана специально для деревообрабатывающей промышленности. Кроме того, она обладает некоторыми особенностями, ввиду которых она применима только для некрупных организаций. MES-система обладает небольшим количеством необходимых и специализированных функций для полной организации работы. Однако она при этом оснащена некоторыми дополнительными опциями, включающими в себя ведение бухгалтерии и управление продажами. Недостатком является тот факт, что программа имеет узкую специализацию.

Система PolyPlan оснащена еще более скромным функционалом MES. Однако на рынке она представлена в качестве инструмента оперативно-календарного планирования, предназначенного для отрасли машиностроения. Изначально она разрабатывалась для автоматизированных и гибких производств. Главное преимущество — это самая недорогая MES-система на сегодняшний день, поэтому она является довольно востребованной.

Пилотный проект внедрения системы оперативного управления производством, специально разработанной компанией Siemens AG для дискретного производства, приблизился к основной рабочей стадии сдачей макета на ОАО «Протон-ПМ», одном из крупнейших предприятий ракетно-космической промышленности Российской Федерации.

Департамент внедрения MES компании ООО «СИТЕК» (SITEK Group), являющийся сертифицированным Центром компетенции «Сименс» в области систем управления производством в машиностроении, и российское предприятие ОАО «Протон-ПМ» реализовали очередной этап проекта, завершив 23 декабря 2010 года разработку системы успешной сдачей тестового примера на макете MCIS (Motion Control Information System). Проект направлен на повышение эффективности управления производственными процессами, обеспечение диспетчеризации и прозрачности производства путем осуществления непрерывного автоматического контроля состояния технологического оборудования и производства в целом, анализа производительности, управление техническим обслуживанием и технологией обработки деталей. В рамках создания единой информационной системы MCIS на «Протон-ПМ» (Пермские моторы) будут внедрены три модуля: MDA (сбор данных о состоянии оборудования и производства), DNC (администрирование программ и данных ЧПУ), TPM (управление техническим обслуживанием оборудования). Демонстрационный макет информационной системы включил в себя сервер MCIS и оборудование, имитирующее реальное оборудование Заказчика, работающее под управлением промышленных контроллеров SIMATIC и систем числового управления Sinumerik 840D компании «Сименс».

Начало проведения работ по проекту стало возможным благодаря объявленному тендеру на реализацию пилотного проекта MES-системы, который в 2010 году выиграл промышленный холдинг «СИТЕК», приступивший к работам по внедрению MCIS . Специалисты департамента MES и APS -систем холдинга имеют успешный опыт работы над крупными проектами, как на территории России, так и в странах СНГ. Был заключен договор на реализацию пилотного проекта по созданию информационной системы на базе MCIS в одном из производственных цехов предприятия. В рамках договора проведено предпроектное обследование всего металлообрабатывающего оборудования, оснащенного системами ЧПУ Sinumerik 840D, закупленного предприятием начиная с 2007 года в рамках «Программы технического перевооружения производства», инициатором которой выступил генеральный директор «Протон-ПМ» Арбузов Игорь Александрович.

«Авиационно-космическая промышленность имеет важное политическое и экономическое значение, ею определяется промышленный потенциал и престиж государства. Принятие эффективных управленческих решений в современном производстве требует комплексного взаимодействия финансово-экономических и производственных составляющих. Одним из важнейших направлений развития «Протон-ПМ» сегодня является построение информационной системы класса ERP, совершенствование системы управления предприятия, обеспечивающей оперативное решение всего спектра задач. Мы надеемся, что эти задачи успешно поможет решать система MCIS, интегрируемая «СИТЕК», ─ прокомментировал Семенов Виталий Анатольевич, заместитель генерального директора по развитию и информационным технологиям. ─ «В настоящее время проведены все подготовительные работы, выполнена приемка функционального макета. Следующим шагом, в рамках договора, предусмотрено развертывание системы непосредственно на оборудовании, что и будет выполнено в течение ближайшего времени».

«В соответствии с техническим заданием требовалось реализовать мониторинг текущей работы оборудования и формирование ряда аналитических отчетов, контроль реализации технического обслуживания оборудования и контроль соблюдения требований параметров обработки. В соответствии с перечисленными требованиями на данном этапе проходит внедрение модулей MDA, DNC, TPM. В качестве планов на будущее – это расширение функционала системы, ее масштабирование и реализация связи с внедряемой ERP системой SAP R3 , ─ отметил главный инженер «Протон-ПМ» Щенятский Дмитрий Валерьевич.

На протяжении последних лет Россия удерживает половину мирового рынка пусковых услуг. По состоянию на 1 августа 2010 года осуществлено 9 пусков ракет-носителей производства «ГКНПЦ им. М. В. Хруничева». Это 7 пусков ракет-носителей «Протон», в результате которых на орбиту были выведены 9 космических аппаратов: 5 космических аппаратов «Intelsat-16», «Echostar-14», «AMC-4R» (SES-1), «Arabsat-5B» (BADR-5), «Echostar-15» в интересах иностранного заказчика; 3 космических аппарата «Глонасс» в интересах развертывания одноименной спутниковой группировки; 1 космический аппарат в интересах Министерства обороны РФ; 1 пуск ракеты-носителя «Рокот», в результате которого на орбиту выведен японский космический аппарат «Servis-2»; 1 пуск ракеты-носителя «Космос-3М», в результате которого на орбиту был выведен космический аппарат в интересах Министерства обороны РФ.

Надежность во всем

По мнению Алексея Егорова, руководителя группы НСИ предприятия «Протон — Пермские моторы», где наряду с двигательными установками для ракет-носителей «Протон» производятся детали и узлы ракетных двигателей РД-191 для нового семейства ракет-носителей «Ангара» и составные части газотурбинных электростанций «Урал», кризис явился катализатором модернизации внутренних бизнес-процессов.

События конца 2008 года положили начало двум масштабным проектам на предприятии «Протон — Пермские моторы»: внедрению комплекса решений SAP ERP и SAP ERP HCM, рассчитанному на ближайшие три года, а также MES-системы MCIS компании Siemens.

Недостаточная регламентация бизнес-процессов, не соответствующая стратегическим планам подсистема оперативного производственного планирования и учета хода производства, отсутствие единой платформы существующих автоматизированных информационных систем привели руководство к решению внедрить единую информационную систему. Проект внедрения MES-системы направлен на повышение эффективности управления производственными процессами, обеспечение диспетчеризации и прозрачности производства. Внедрение MES- и ERP-систем потребовало активного привлечения консультантов. «Значительное время уходит на понимание бизнес-логики, заложенной в ERP-системе, и привлечение консультантов существенно ускоряет процесс. При внедрении MES-системы нам также приходится во многом полагаться на опыт наших партнеров из компании “СИТЕК”.К сожалению, предприятия отрасли еще не созрели для MES-систем, и реального опыта по внедрению таких систем на рынке мало», — поясняет особенности реализации проектов Егоров.

Интеграция этих систем позволит предприятию повысить эффективность управленческих решений за счет взаимодействия финансово-экономических и производственных составляющих. Но эти проекты рассматриваются не только как способ оптимизации системы управления, нацеленный на обеспечение финансовой стабильности, но и как способ повышения надежности компании, как возможность получить эффективный инструмент для ведения бизнеса в условиях глобализации экономики.(© CIO.RU: «Машиностроение пока не вышло из кризиса», М.Полякова, «Директор информационной службы» , № 03, 2011).