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]

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.

ЦЕЛИ ПРОЕКТА

Стратегическая цель проекта - предоставить руководителям предприятий и управляющей компании единую систему получения объективной информации и ежедневного оперативного управления производством металлопроката на предприятиях.

Задачи проекта:

  • Привести методики учета всех предприятий к единым стандартам;
  • Реализовать учет операций обработки металла на всех операциях от поступления сырья до сдачи готовой продукции - от слитков чистых металлов до сдачи металлопроката глубокой степени обработки из более чем 50 сплавов;
  • Переработать системы прослеживаемости партий для целей планирования и последующей автоматизации системы прослеживаемости;
  • Разработать организационные и методологические мероприятия для контроля за корректностью и своевременностью внесения информации. Автоматизировать функции контроля в информационной системе;
  • Полностью избавиться от бумажного документооборота и «лоскутных» систем автоматизации в цехах всех предприятий - исключить дублирование информации в информационных системах и на бумажных носителях;
  • Подключить имеющееся весовое оборудование к системе для автоматизации получения данных;
  • Внедрить системы сквозной партионной прослеживаемости - от выходного сертификата качества, до партии поступившего сырья;
  • Внедрить систему учета и контроля наличия персонала в цехе;
  • Внедрить ежедневный автоматический расчет сдельной заработной платы;
  • Разработать системы сквозного контроля соответствий выработки рабочих, обработанного металла, потраченных ресурсов, сформированных отходов;
  • Разработать систему отчетности для всех пользователей - от мастера участка цеха на предприятии до генерального директора управляющей компании на основании единого массива информации;
  • Реализовать контроль предприятий за оперативной деятельностью предприятия на уровне ежедневных операций движения запасов, трудовых ресурсов.
Начав проект внедрения MES-системы, руководство управляющей компании УГМК-ОЦМ в первую очередь ставило перед проектной группой цель повышения эффективности работы цехов предприятий, улучшения технико-экономических показателей предприятий, увеличения гибкости на конкурентном рынке и повышения культуры производства. При достижении поставленной цели должны быть запущены постоянные процессы модернизации схем производства, привнесены новые технологии непосредственно на уровень рабочих, предоставлены инструменты для постоянного совершенствования производства.

Ситуация до внедрения

Под управлением ООО «УГМК-ОЦМ» объединены предприятия, специализирующиеся на производстве цветного металлопроката ОАО «КЗ ОЦМ», ПАО «РЗ ОЦМ», ЗАО «Кольчугцветмет» (2007-2017). Наряду с продукцией данных предприятий компания реализует прокат АО «Fabrika Bakarnih Cevi» (Сербия, г. Majdanpek).

Все предприятия имеют длинную историю самостоятельного развития и до старта проекта не имели систем управления производственными процессами - в лучшем случае были автоматизированы некоторые функции в виде локальных автоматизированных мест. Бумажные системы учета на предприятиях значительно отличались друг от друга, были на качественно различных уровнях. Отчетность предприятиями готовилась ежедневно в ручном режиме со значительными погрешностями и многократным дублированием в различных отчетах. Расчет заработной платы, учет потерь выполнялся ежемесячно вручную. На предприятиях не велась сквозная маркировка продукции, зачастую цеха представляли собой «черный ящик» для всех остальных служб.

Уникальность проекта

В рамках проекта перед проектной группой была поставлена комплексная задача по повышению культуры производства, выявления слабых мест производства, снабжения руководителей всех уровней достоверной и оперативной информацией о состоянии производственных процессов в цехе, подготовке к централизации системы планирования производством. Без внедрения MES систем решить поставленные задачи на территориально разрозненных предприятиях (от Уральского Региона до Восточной Европы) невозможно. Особенную сложность проекту добавляло, то, что предприятия не имели зачатков автоматизированных систем управления, что потребовало значительных организационных, мотивационных и психологических аспектов проекту.

На проекте были переработана методологии учета металла, разработана единая система прослеживаемости металла и штрихкодирования, выработаны способы учета операций обработки и пр. Методология учитывает большую нестабильность производства - потери при хранении, погрешности измерительных приборов, ошибки маркировки, выход из строя частей информационной системы - все эти факторы не должны останавливать работу системы. Кроме того, проект совпадал со значительной̆ реконструкцией̆ самих предприятий — рушились старые технологические цепочки, создавались новые, постоянно менялся состав цехов. Участие в проекте как российских, так и зарубежных предприятий добавляло в проект необходимость интернационализации системы, учета местных особенностей̆ менеджмента, законодательства и менталитета.

Проектная команда состояла из бизнес-аналитиков, технологов, разработчиков 1С:Предприятие, администраторов, специалистов производственных служб - всего не более 30 человек, которые располагались в различных регионах России и за рубежом.

В рамках проекта был разработано унифицированное специализированное рабочее место - точка учета металла с учетом работы в агрессивных условиях - от уличных мест до мест около плавильных печей с сильной загазованностью и загрязненностью. Все партии устройств были изготовлены на предприятии «Штрих-М». Для облегчения работы сотрудников, работающих на оборудовании в непрерывном режиме, было разработано мобильное приложение, работающее в офлайн и онлайн режимах. Измерительные приборы (стационарные и крановые весы) подключены к системе через самостоятельно разработанные контроллеры.

Система работает в режиме реального времени - все операции непосредственно после их выполнения отражает непосредственный их исполнитель - рабочий или бригадир. Фиксация операций задним числом невозможна, включая исправления, а сам металл на предприятиях не движется без отражения в системе. Сама методика движения металла, маркировка, регламенты обслуживания содержат всевозможные варианты появления неопределенностей, ошибок работников, намеренного искажения информации. На проекте была пересмотрена система управления и мотивации рабочего персонала для отражения в них всех операций сразу после отражения.

Перевод системы в режим реального времени также потребовал многократного резервирования аппаратного и программного обеспечения.

Публикации о проекте

  • УГМК-ОЦМ: ОПЕРАТИВНЫЙ УЧЕТ ОХВАТЫВАЕТ ВСЕ ЭТАПЫ ПРОИЗВОДСТВА
  • Информационная система стала неотъемлемой частью производственного процесса

Дополнительная информация к описанию проекта

Дополнительную информацию о проекте можно почерпнуть из приложенных видео-файлов и презентационных материалов (см. п. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ФАЙЛЫ и п. ПУБЛИКАЦИИ О ПРОЕКТЕ).

Результаты проекта

Поставленные перед проектной группой задачи были выполнены - с помощью MES-системы руководство цехов, предприятия и управляющей компании получает исчерпывающую информацию о работе всех цехов всех предприятий в режиме реального времени, производится анализ выполняемых действий - принимаются решения о выполнении улучшений в производстве.

С точки зрения MES-системы решены следующие задачи:

  • Разработана комплексная производственная система - методология, учетная информационная система, регламенты обслуживания и снабжения;
  • Разработана надежная информационная система, легко адаптирующаяся к изменениям технологических процессов, имеющая несколько уровней резервирования;
  • Внедрены регламенты обслуживания информационных систем;
  • Полностью ликвидированы бумажные системы прослеживаемости и учета в цехах и заменены на данные в информационной системе - маршрутные листы, маршрутные карты, наряды на выработку, сертификаты годности на продукцию, накладные на передачу металла между участками;
  • Для стационарных и крановых весов (различных типов и производителей) разработаны контроллеры для подключения к информационной системе;
  • Исключено дублирование вводимых данных;
  • Маршрут партии можно контролировать с помощью мобильных устройств;
  • Выполняется сквозное штрихкодирование всего металла - от поступления на завод до отгрузки продукции;
  • Операции обработки регистрируют в системе сами работники после фактической обработки металла;
  • Отчетность руководству предприятия и в управляющую компанию предоставляется в режиме онлайн;
  • Реализован учет явки работников и расчет сдельной зарплаты рабочих;
  • Автоматизирован сбор анализов и служб контроля качества;
  • Ведется учет выработки оборудования и крупной оснастки.

После достижения определенного уровня развития системы руководители осознали, что через изменение MES-системы можно привносить в производство новые веяния, влиять на культуру производства. Информационная система стала неотъемлемой частью производственного процесса и бумажные системы, такие как маршрутные карты, рапорты выработки, уже ликвидированы. Просто внедрив информационную систему таких тектонических сдвигов не достичь, но в наших условиях система является той основой, через которую уже проводятся многие новшества в жизнь заводов.

По мере внедрения системы разработчики получают возрастающий поток пожеланий пользователей — это ли не признак того, что система стала неотъемлемой частью производственной системы. И система постоянно развивается — например, активно повышается мобильность работников: внедряются мобильные терминалы, рассматриваются варианты перехода на электронные бирки и т. д.

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.