система оперативного управления производством

 

	система оперативного управления производством - [Интент]
EN
FR

Уровень оперативного управления реализуется с помощью MES-систем.

Классический подход при рассмотрении системы класса MES предполагает 11 функций, которыми такая система должна располагать. Эти функции были определены ассоциацией Manufacturing Execution Systems Association (MESA), и подробное их описание можно найти во многих источниках, например в книге Michael McClellan “Applying Manufacturing Execution Systems”.

Вряд ли найдётся ПО, которое в полной мере будет обладать всей необходимой для оперативного управления функциональностью
Поэтому говоря о программных реализациях оперативного управления, нужно прежде всего выделять самые важные для конкретной ситуации функции и выбирать ту систему, которая поможет решить соответствующие задачи. Не исключено, что для реализации определённого набора функций необходимо будет использовать несколько информационных систем, тесно интегрированных между собой.

Приведём пример такого подхода.
В качестве ядра системы оперативного управления производством может выступать классическая MES-система,
например Factelligence компании CIMNET, обладающая полным набором классических MES-функций. Однако существуют программные компонен ты, «заточенные» на решение определённых задач. Если требуется оптимизационное планирование, то функций модуля планирования MES Factelligence может не хватить и нужно использовать решения класса Advanced Planning Systems (APS), например программный продукт Preactor компании Preactor International, в тесной интеграции с MES-системой. На основе созданного в ERP объёмно-календарного плана производства APS-система сформирует оптимизированный по вы бранным критериям цеховой план.

Если стоит задача отслеживать плановые и учитывать оперативные ремонты оборудования, то совместно с MES-системой можно использовать систему класса Enterprise Asset Management (EAM). В этом случае при составлении плана производства будут учитываться связанные с ремонтами и техническим обслуживанием простои оборудования. В качестве EAM-системы может использоваться и решение на базе программного продукта DataStream.

Не всегда классические MES-системы имеют необходимые для решения специальных задач средства визуализации и агрегирования данных. Здесь их функцию могут выполнить системы класса Enterprise Manufacturing Intelligence (EMI). Они позволяют создавать информационную среду, обладающую Web-интерфейсом, предоставляющую доступ к данным о производственных процессах предприятия и ключевым показателям эффективности и помогающую формировать различные виды отчётов о ежедневной деятельности предприятия. На основе полученной информации EMI-системы позволяют менеджерам принимать своевременные решения, направленные на увеличение эффективности производства и повышение качества выпускаемой продукции. Системы класса EMI позволяют собирать и анализировать данные не только с одного АРМ, линии или завода, но и с нескольких предприятий, расположенных как в одной стране, так и географически распределённых по всему миру. Представителем класса EMI-решений является система ActivePlant.

Решения задач оперативного управления производством невозможно реализовать в полной мере без системы, обеспечивающей получение фактических данных о проходящих на производстве процессах, обработки этих данных и передачи их для анализа, например, в MES систему. Безусловно, в любую ERP- или MES-систему можно ввести подобные данные вручную. Но минусы такого подхода очевидны: это низкая оперативность, высокая вероятность случайных и предумышленных ошибок. Во избежание этих минусов можно реализовать интеграцию MES-уровня с АСУ ТП. В этом случае на систему АСУ ТП возлагается не столько функция управления технологическим процессом, сколько функция регистрации событий, обработки полученной информации, её хранения и предоставления на верхние уровни информационной структуры в требуемом виде.

Таким образом, получаем структуру, изображённую на рис. 2.

Рис. 2. Структура, решающая задачи оперативного управления производством

Все компоненты, входящие в эту структуру, принимают участие в решении задач оперативного управления производством. Грани, которыми они соприкасаются, — это области интеграции, где информационные потоки объединяют такие, на первый взгляд, разные программно-аппаратные структуры. Как видно, решаемые задачи охватываются различными программными решениями, и совсем не обязательно, что это будут классические, с точки зрения ассоциации MESA, 11 функций MES-системы. Выбор того, какими средствами будут решаться отдельные задачи, должен производиться очень тщательно, после всестороннего изучения бизнес-процессов, протекающих на предприятии. Поэтому важным элементом успешного внедрения такой комплексной системы, кроме технической реализации, является её организационная реализация.

[Владимир Демидов. Решение задач оперативного управления производством на различных уровнях информационной структуры предприятия. СТА 1/2006]

---

Постановка задачи на уровне руководства

Решение проблем руководителя, связанных с недостатком достоверной информации о производственном процессе, начинается с формулирования задачи. Именно руководитель четко определяет основную цель, к примеру, снижение себестоимости продукции. Это - самый первый и чрезвычайно важный шаг.

Разложив задачу руководителя на составляющие, получим конкретные вопросы, для ответа на которые требуется оперативная информация, получаемая из производственных систем и отсутствующая в административных системах:

Какие партии изделий находятся в данный момент в обработке, и выдерживаются ли сроки отгрузки изделий заказчику?

Сколько было потреблено сырья и других производственных ресурсов, и соответствуют ли расчеты себестоимости продукции реальному положению дел, включая фактическое потребление энергии, рабочей силы и затрат на подготовку производства?

Какие товары имеются в наличии в данный момент времени? Можно ли добиться более своевременного обновления запасов?

Можем ли мы повысить качество конечной продукции на основании знаний о том, какие выполнялись производственные операции или процедуры? Более того, сможем ли мы оперативно реагировать на события по мере их возникновения и предотвращать брак и переработки? Можно ли определить причину брака в данной партии изделий?

Можно ли устранить всю непродуктивную деятельность (например, исправления брака) за счет более качественного контроля?

Существуют ли способы оценки и сравнения выпускаемой продукции различных производственных участков? Можно ли определить действительные производственные затраты, и можно ли затем определить те производственные операции, которые вносят максимальный вклад в себестоимость продукции?

Получение ответов на подобные вопросы гарантирует более высокую конкурентоспособность и эффективность предприятия, поскольку принимаемые решения в этом случае будут более своевременными и обоснованными.

И тут на помощь приходят MES-системы. Система MES (Manufacturing Execution System) - это система управления производством, которая связывает воедино все бизнес-процессы предприятия с производственными процессами, оперативно поставляет объективную и подробную информацию руководству. Кроме того, система MES проводит анализ и определяет наиболее эффективное решение проблемы - например, для конкретного руководителя таким решением может быть переход на другие источники сырья, внедрение систем автоматизации в определенные точки технологического процесса, изменение графика поставок или сокращение ручного труда.

По определению APICS (American Production and Inventory Control Society) MES - это информационная и коммуникационная система производственной среды предприятия. Более развернутым является определение, принятое в некоммерческой ассоциации MESA (Manufacturing Enterprise Solutions Association), объединяющей производителей и консультантов-внедренцев MES-систем:

MES - это автоматизированная система управления производственной деятельностью предприятия, которая в режиме реального времени:

планирует;

оптимизирует;

контролирует;

документирует производственные процессы от начала формирования заказа до выпуска готовой продукции.

Основные функции MES

Системы MES определяются как совокупность программных функций, отличающихся от функций систем планирования ресурсов предприятия (ERP), автоматизированного проектирования и программирования (CAD/CAM) и автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУТП).

Aссоциация MESA определила 11 основных функций MES:

1. Контроль состояния и распределение ресурсов (RAS). Эта функциональность MES-систем обеспечивает управление ресурсами производства (машинами, инструментальными средствами, методиками работ, материалами, оборудованием) и другими объектами, например, документами о порядке выполнения каждой производственной операции. В рамках этой функции описывается детальная история ресурсов и гарантируется правильность настройки оборудования в производственном процессе, а также отслеживается состояние оборудования в режиме реального времени.

2. Оперативное/Детальное планирование (ODS). Эта функция обеспечивает оперативное и детальное планирование работы, основанное на приоритетах, атрибутах, характеристиках и свойствах конкретного вида продукции, а также детально и оптимально вычисляет загрузку оборудования при работе конкретной смены.

3. Диспетчеризация производства (DPU). Обеспечивает текущий мониторинг и диспетчеризацию процесса производства, отслеживая выполнение операций, занятость оборудования и людей, выполнение заказов, объемов, партий и контролирует в реальном времени выполнение работ в соответствии с планом. В режиме реального времени отслеживаются все происходящие изменения и вносятся корректировки в план цеха.

4. Управление документами (DOC). Контролирует содержание и прохождение документов, которые должны сопровождать выпускаемое изделие, включая инструкции и нормативы работ, способы выполнения, чертежи, процедуры стандартных операций, программы обработки деталей, записи партий продукции, сообщения о технических изменениях, передачу информации от смены к смене, а также обеспечивает возможность вести плановую и отчетную цеховую документацию. Предусматривается архивирование информации.

5. Сбор и хранение данных (DCA). Эта функция обеспечивает информационное взаимодействие различных производственных подсистем для получения, накопления и передачи технологических и управляющих данных, циркулирующих в производственной среде предприятия. Данные о ходе производства могут вводиться как вручную персоналом, так и автоматически с заданной периодичностью из АСУТП или непосредственно с производственных линий.

6. Управление персоналом (LM) Предоставляет информацию о персонале с заданной периодичностью, включая отчеты о времени и присутствии на рабочем месте, слежение за соответствием сертификации, а также возможность учитывать и контролировать основные, дополнительные и совмещаемые обязанности персонала, такие как выполнение подготовительных операций, расширение зоны работы.

7. Управление качеством продукции (QM) Предоставляет данные измерений о качестве продукции, в том числе и в режиме реального времени, собранные с производственного уровня, обеспечивая должный контроль качества и заостряя внимание на критических точках. Может предложить действия по исправлению ситуации в данной точке на основе анализа корреляционных зависимостей и статистических данных причинно-следственных связей контролируемых событий.

8. Управление производственными процессами (PM) Отслеживает заданный производственный процесс, а также автоматически вносит корректировку или предлагает соответствующее решение оператору для исправления или повышение качества текущих работ.

9. Управление производственными фондами (техобслуживание) (MM) Поддержка процесса технического обслуживания, планового и оперативного ремонта производственного и технологического оборудования и инструментов в течение всего производственного процесса.

10. Отслеживание истории продукта (PTG) Предоставляет информацию о том, где и в каком порядке велась работа с данной продукцией. Информация о состоянии может включать в себя: отчет о персонале, работающем с этим видом продукции, компоненты продукции, материалы от поставщика, партию, серийный номер, текущие условия производства, несоответствия установленным нормам, индивидуальный технологический паспорт изделия.

11. Анализ производительности (PA) Предоставляет отчеты о реальных результатах производственных операций, а также сравнивает с предыдущими и ожидаемыми результатами. Представленные отчеты могут включать в себя такие измерения, как использование ресурсов, наличие ресурсов, время цикла производственного ресурса, соответствие плану, стандартам и другие.

На рис.1 представлено одиннадцать функций MES-системы и ее взаимосвязь с другими системами предприятия. Глубина связи между компонентами определяется типом продукции и производственными потребностями.

Рис.1 Функциональная модель MES

Система управления производством - это связующее звено между ориентированными на хозяйственные операции ERP-системами, системами планирования цепочки поставок и деятельностью в реальном масштабе времени на уровне производства.

Некоторые функции MES в определенной степени перекрываются с другими системами, которые, в свою очередь, перекрываются между собой (рис.2). Степень их перекрытия зависит от конкретной задачи, вида отрасли и способа реализации системы.

MES Система управления производством

SSM Система управления сбытом и обслуживанием

SCM Система управления цепочкой поставок

ERP Система планирования ресурсов производства

P/PE Система проектирование производственных процессов и продукции

Industrial (АСУТП)

PLC, распределенные системы управления, средства автоматики

Рис.2 Взаимосвязь MES с другими системами предприятия

Так, и в MES, и в системе управления сетью поставок есть календарное планирование; функции управления трудовыми ресурсами имеются в MES, в системе управления сбытом и обслуживанием и в подсистеме управления кадрами системы планирования производства; документооборот контролируется и MES, и системой проектирования процессов и продукции; управление технологическими процессами осуществляется как MES, так и устройствами автоматизации.Основное отличие MES от других систем

Одно из главных отличий систем MES от ERP - это управление производственными процессами в реальном времени, т.е. осуществление "ежеминутного" контроля состояния производственного процесса.

Информационная деятельность производственного предприятия заключается главным образом в переработке информации больших объемов, которая, как правило, не является критической ни с точки зрения времени обработки, ни с точки зрения техники безопасности. Десятиминутное опоздание обработки заказа для бизнеса существенной роли не играет.

Однако существует весьма ощутимая разница между требованиями к управлению информацией предприятия и требованиями к оперативному управлению производственными процессами. Очень часто время реакции на событие характеризуется жесткими временными соотношениями (задержка в 10 мс может послужить причиной поломки оборудования и сбоя процесса) и требованиями к технике безопасности.

Кроме того, MES заполняет и другие пробелы, свойственные ERP-системам на производственном уровне. К такому выводу приходят руководители все большего числа предприятий.

Повышение качества требует внедрения MES

Некоторые предприятия испытывают огромные трудности, сталкиваясь с такими распространенными в производстве явлениями, как возврат продукции, задержки выполнения заказов, отмена заказов в связи с низким качеством материалов, слишком большие сроки анализа причин дефектов и т.д. Для предприятий с интегрированной MES-системой все это может стать источником получения конкурентного преимущества. Объяснение весьма простое: своевременная информация - это своевременное и правильное решение.

Обеспечение высокой точности информации требует сбора данных непосредственно в момент возникновения события и как можно ближе к источнику. Чаще всего допускаются ошибки при выполнении простых и рутинных операций по вводу данных. Автоматы выполняют повторяющиеся и нетворческие операции значительно более эффективно, чем люди. Другим словами, для повышения качества производственной информации необходимо автоматизировать ввод данных в информационные системы. Имея более качественную информацию, вы можете принимать более обоснованные управленческие решения. Более того, благодаря автоматизации процесса накопления информации у руководителей производства появляется больше времени на анализ и повышение эффективности производственного процесса.

Таким образом, MES-система представляет всю необходимую и достоверную информацию нужным людям в нужное время. Любой работник организации может получить хранящиеся в различных базах данных сведения, касающиеся качества продукции, ее производства и проектирования. Также MES-система позволяет операторам запрашивать информацию и из баз данных других отделов. В целом, MES дает службе контроля качества возможность и средства более эффективно организовывать работу внутренних и внешних потребителей и предоставлять им больший объем данных.

MES и управление документацией

В полнофункциональной MES-системе обязательно имеются средств контроля и управления документами. Утверждение и исправление документов осуществляется посредством электронных записей о конструктивных изменениях. Оформление изменений в проектной документации в виде бумажных документов практикуется с непамятных времен. За прошедшее десятилетие объем документов, рассылаемых производственным и сборочным подразделениям, значительно возрос. Все они, как и проектные чертежи, создаются электронными системами типа CAD/CAM (САПР), текстовых процессоров, электронных таблиц, средств обработки графических изображений и создания форм и т.д.

В MES осуществляется строгий контроль версий каждого документа, который может быть связан с конкретными деталями, обрабатывающими центрами, технологической операцией, нарядом на работу и производимым продуктом. Благодаря этому оператор оборудования или сборщик всегда будет работать с самой последней версией документа и не сможет использовать устаревшую. MES обеспечивает также управление и регулирующими качество продукции документами типа руководств, актов обследования, отчетов о корректирующих действиях, планов, гарантийных документов, технологических спецификаций, сертификатов поставщика и т.д.

MES и сбор данных

В сегодняшних производственных системах используется очень много устройств, накапливающих данные: считыватели штрих-кодов, сканеры, операторские панели, электронные контрольно-измерительные приборы и т.д. Как правило, для каждой внедряемой системы пользователи приобретают свой набор соответствующих устройств. Например, для корпоративных систем планирования производства чаще всего покупаются считыватели штрих-кодов, позволяющие собирать информацию, связанную с выполнением наряд-заказов. Обычно они расставляются в основных точках производственного цеха и используются для регистрации начала и окончания работы операторов и сборочных рабочих.

В основном системы считывания штрих-кодов применяются для сбора информации, связанной с производственной деятельностью. Производители часто приобретают отдельные системы для накопления сведений о качестве продукции. Как правило, работа заключается в создании, заполнении и распространении различных формуляров. Хотя большинство таких систем и могут быть включены в состав вычислительной сети, значительная их доля представляет собой автономные компьютеры с ручным вводом данных.

MES-система позволяет заменить все эти обременительные ручные операции электронным накоплением производственных данных, которые могут быть переданы руководству цеха, администрации предприятия или инженерным службам.

Результаты внедрения MES

Вот только некоторые из преимуществ, которые, с точки зрения повышения эффективности производственных процессов, обеспечило внедрение MES:

Значительное сокращение длительности простоев обрабатывающих центров и повышение общей производительности,

Контролируемость производственного процесса и формирование генеалогии продукта на основе реальных производственных данных;

Устранение операций ручной регистрации данных в цеху и ввода данных в систему планирования производства, что позволяет значительно улучшить их точность и структурированность,

Интегрирование данных о качестве продукции, сведений о серии и производственной информации с автоматической их привязкой к готовому изделию,

Своевременное представление полной и точной информации о состоянии производства и запасах сырья (типа сведений о составе или ведомостей материалов) производственному персоналу, обеспечивающее повышение эффективности его работы,

Предоставление службам управления качеством, запасами и производством различной оперативной информации типа производственных сводок, данных о загрузке и простоях оборудования, объемах готовой продукции, брака, сведений о составах и данных о потреблении ингредиентов.

[http://asutp.ru/?p=600358]