3. Использование информационных систем в планировании и управлении производством

Функция автоматизации на предприятиях радикально менялась от применения компьютерных систем для расчета и хранения данных до главенствующей роли в моделировании промышленных и бизнес-процессов.

Перспективы модернизации отечественной промышленности предполагают широкое применение автоматизированных систем управления на всех уровнях производства. Средства автоматизации и задачи, решаемые на каждом уровне, различны.

Для производственных участков и цехов – это АСУ ТП, позволяющие собирать и обрабатывать информацию о материальных или энергетических потоках в режиме реального времени. Для учета и планирования ресурсов всего предприятия разрабатываются системы ERP. Данные этой системы – основа для принятия стратегических решений по оптимизации финансовых потоков на уровне руководства предприятия, финансовых и маркетинговых служб. В этой иерархии автоматизированные системы управления производством MES (Manufacturing Execution Systems) занимают промежуточный уровень между ERP и АСУ ТП.

Если в 1960–1970-х годах вычислительная техника была инструментом для расчетов, а позже применялась для накопления данных и решения задач учета, то уже в 1990-е годы с появлением технологий, которыми нельзя управлять вручную, компьютер становится неотъемлемой частью производства. Сегодня мы имеем дело с принципиально другой моделью бизнеса, когда не компьютер помогает организации бизнеса, а наоборот, компьютер просчитывает и формирует правила построения всего производства. 

То же самое происходит в сфере автоматизации. Первые промышленные информационные системы MIS (Manufacturing Information Systems) создавались с целью отследить параметры производственного процесса, составить отчетность, выявить сбои по результатам отчетов. На следующем этапе, по мере появления информационных систем и более мощной вычислительной техники, получили развитие системы организации интеллектуального производства на предприятии EMI. Они не просто отвечали на запросы оператора о том, что и почему произошло в процессе производства, но анализировали отдельные операции и прогнозировали возможные события.

В дальнейшем научно-технический прогресс привел к появлению современного класса исполнительных производственных систем МЕS и систем оперативного управления производством МОМ.

МЕS, как исполнительная система производства, включает в себя несколько функций. Это контроль состояния и распределение ресурсов, состояние оборудование, блокирование, диспетчеризация производственных процессов, управление производственными документами, сбор и накопление оперативных данных, управление персоналом, качеством, производственными процессами, техобслуживанием, а также отслеживание истории продукта и анализ производительности. 

Первоначально в основу создания MES была положена идея обеспечить непрерывную загрузку оборудования на дискретных производствах и увеличить показатель общей эффективности оборудования OEE (Overall Equipment Effectiveness). Но, как оказалось, максимальная загрузка станков не всегда во благо производству: иногда она ведет к потере качества, росту незавершенного производства или складских запасов. 

Сегодня управление производством концептуально описывается специалистами как гораздо более сложный процесс. Например, в международном стандарте ISА-95, который является де-факто ведущим стандартом по межсистемной интеграции и построению систем класса MES, перешли к понятию МОМ (Manufacturing Operation Management), то есть управлению производственными операциями, которые охватывают не только вопросы оборудования, но персонал, его квалификацию, управление материалами и другие аспекты.

Развитие концепции MOM вывело управление производством на качественно новый уровень. В отличие от MES, которая является технологией, MOM представляет собой методологию, набор подходов к управлению, то есть предусматривает максимальное вовлечение в процесс внедрения персонала предприятия.

MES – МОМ – DIAMES 

Если сравнивать программные продукты MES с набором музыкальных инструментов, то МОМ – это дирижер, который координирует действия музыкантов, добиваясь нужного звучания от каждого из них и идеально согласованной игры всего оркестра.

Ряд особенностей позволяет выделить DIAMES из многочисленного класса MES-систем. Отрасль, где применяется система, может быть непрерывной или дискретной. Управление технологическими процессами – автоматизированным или «ручным». Каждый завод может быть как одного, так и смешанного типа производства. Универсальность системы состоит также в том, что она не зависит от типов, видов или производителей станков. 

Являясь связующим звеном между бизнес-планированием и производством, система MES в режиме реального времени получает данные от ERP-системы, собирает и структурирует данные о цеховой производственной деятельности и также в реальном времени направляет отчет о фактических показателях обратно. Таким образом, создается возможность оперативно реагировать на любые изменения в планировании, исправлять и компенсировать отклонения в производственном расписании. Это сводит к минимуму потери доступных и необходимых производственных мощностей и ресурсов. 

В результате, по данным российских и зарубежных источников, внедрение MES увеличивает до 40–50% скорость прохождения заказов, на 30–40 % повышает коэффициент загрузки станков, на 25–30% снижает объемы незавершенного производства, на 60% повышает надежность исполнения сроков заказов. 

Есть успешные машиностроительные предприятия, работающие с системами ERP, а не MES. Если речь идет о новом станочном парке с современным программным обеспечением, то в нем уже заложены возможности интеграции с системами SCADA и с проектными программами. Поэтому прежде чем говорить о необходимости внедрения MES, надо определиться с объектом и задачами автоматизации и только потом решать, какой будет система управления – SCADA с элементами ERP или система MES, которая будет закрывать все задачи ERP, кроме экономики.

 MES – это целый класс систем от разных производителей, как и ERP или АСУ ТП. У каждой из них есть свои сильные и слабые стороны, и каждая может быть «заточена» под то или иное предприятие. Даже если взять два схожих предприятия, выпускающих однотипную продукцию, то модель организации производства у них может оказаться абсолютно разной в зависимости от того, что станет лидирующим процессом или «узким местом». 

Модель управления зависит от многих факторов: дискретного или непрерывного характера производства, длинного или короткого цикла выпуска изделия, от того, является ли продукция опытной серией или результатом рецептурного производства. На предприятиях непрерывного цикла, например, сложно определить, где заканчивается АСУ ТП и начинается MES: все производство – это единый технологический комплекс с жесткими обратными связями. 

Приходится учитывать и другие, индивидуальные для каждого предприятия, нюансы: идеальный мастер цеха может выполнять цеховые управленческие задачи, оперируя заданиями из ERP. Были случаи, когда предприятия отказывались от штрих-кодов, потому что операторы вручную вносили их быстрее, чем автоматизированные считыватели.

Потребность в MES возникает чаще всего тогда, когда модель управления выстроена, оборудование модернизировано, логистика отлажена, концепция ERP отработана, но возникает задача повысить производительность, обеспечить растущий спрос, увеличить выпуск продукции, то есть оптимизировать работу на цеховом уровне.

На практике внедрение систем тормозят объективные причины: загрузка производственных мощностей по ряду отраслей составляет менее 80%, не все предприятия готовы инвестировать в автоматизацию из-за отсутствия долгосрочных стратегий, недостает конкурентной среды.

Традиционная технология разработки систем управления последовательна: сначала проектный институт разрабатывает, к примеру, цементное производство, потом специалисты по автоматике оснащают производственные мощности датчиками и дисплеями. В результате автоматика просто контролирует параметры технологических процессов и не дает нужного эффекта. Как показал наш опыт расчета и реализации подобных систем, часть запроектированных мельниц или емкостей на цементном заводе можно сократить без ущерба для производства и сэкономить на этом миллионы долларов. При последовательном внедрении АСУ ТП такой экономии не получить.