Ru | En
 
menu
 
 
 
 
Статьи
 

Опыт компании «ИндаСофт» в создании MES-систем в различных отраслях промышленности

Что такое MES?

Прежде всего стоит определиться с терминологией. Существует несколько формулировок MES-систем.

Определение первое: MES - информационная и коммуникационная система производственной среды предприятия (определение APICS).

Определение второе: MES - автоматизированная система управления и оптимизации производственной деятельности, которая в режиме реального времени инициирует, отслеживает, оптимизирует и документирует производственные процессы от начала выполнения заказа до выпуска готовой продукции (определение MESA International).

Не умаляя важность и точность данных определений, позволим себе привести еще одно, выработанное компанией «ИндаСофт» из практического опыта: MES – информационная система, поддерживающая выполнение всех функциональных задач по планированию, контролю, учету и анализу всего производственного процесса на всех его этапах и направленная на достижение максимального экономического эффекта от производственной деятельности.

Функции MES-систем

Отталкиваясь от приведенных выше определений, легко представить функции MES-системы. Международная ассоциация производителей систем управления производством (MESA) определила одиннадцать типовых обобщенных функций MES систем:

  • Контроль состояния и распределение ресурсов (RAS)
  • Оперативное/Детальное планирование (ODS)
  • Диспетчеризация производства (DPU)
  • Управление документами (DOC)
  • Сбор и хранение данных (DCA)
  • Управление персоналом (LM)
  • Управление качеством продукции (QM)
  • Управление производственными процессами (PM)
  • Управление техобслуживанием и ремонтом (MM)
  • Отслеживание истории продукта (PTG)
  • Анализ производительности (PA)

Определение функций MES-систем, данное MESA, общее и для разных типов производства, имеет разные акценты иногда совершенно противоположные. Например, для непрерывного типа производства в основе лежит принцип управления и согласования потоков в реальном времени, и акцент делается на мониторинге технологического процесса и поддержании его стабильной эффективности. В то время как для дискретного производства в основе процесса достижения эффективности лежит принцип управления очередями к рабочим центрам посредством формирования цеховых и межцеховых расписаний и диспетчеризации процесса, которая осуществляется в отслеживании производственных событий (изменение продукта, событие простоев, потерь, перехода на новый заказ, сырье и т.п.). В итоге каждый тип производства имеет свой характер, свои «болевые точки» и свои «места извлечения дополнительной прибыли», которые предъявляют специальные «отраслевые» требования к функциональным задачам MES-систем.

MES-система для дискретного типа производства

Дискретный тип производства превалирует в машиностроении, приборостроении, легкой и пищевой промышленности, на предприятиях по выпуску мебели, упаковок, в фармацевтике и т.д. Дискретным принято считать такой тип производства, в котором исходный материал (сырье) при переработке в конечный продукт претерпевает более одного передела с прерыванием технологического процесса.
Перед MES-системами в дискретном производстве стоят следующие главные задачи:

  • Оперативное планирование и диспетчеризация процессов;
  • Финансовый анализ затрат на выполнение процессов.

Остановимся на них подробнее. Оперативное планирование и диспетчеризация процессов. Для расчета производственного расписания на отечественных предприятиях используются такие инструменты, как сетевые графики, бумажные таблицы и доски планирования. Однако события, требующие корректировки расписания, происходят так часто (нехватка инструмента, поломки, отклонения в нормативе на выполнение операции), что сформированный план не соответствует действительности уже спустя часы после начала работы по нему. Особенно это характерно для производств универсального типа, где наравне с множеством возможных путей обработки изделия имеет место крайне широкая их номенклатура. В результате оперативный план, если таковой имеется, очень быстро перестает соответствовать действительности и теряет свою актуальность в среднем по истечении 20% планируемого периода. Как следствие – уровень организации производства резко падает, снижается его рентабельность.

Для цехового управления необходим инструмент, который позволил бы в режиме реального времени осуществлять мониторинг всех важных производственных событий. Помимо отражения текущей производственной ситуации, этот инструмент должен быть высокопроизводительным, чтобы осуществлять многократные пересчеты производственных расписаний в течение смены, чего не позволяют осуществлять алгоритмы ERP систем.

Для решения задачи оперативного планирования в MES-системе строится модель производственного предприятия. Получая сигналы с низового уровня автоматизации и преобразуя их в имеющие смысл производственные события, MES-система отражает текущее состояние производства. Под производственными событиями понимаются выпуск партии изделий (рис.1), нарушение спецификации (рис.2), простои (рис.3.), потери, выполнение производственного заказа (рис.4), история прохождения продукции (рис.5) по переделам и т.д.

ES_AG_ris1

Рис. 1. Экран просмотра данных по партиям. При выходе контролируемых параметров за допустимые пределы формируются тревоги.

ES_AG_ris2

Рис.2. Экран тревог.

ES_AG_ris3

Рис.3. Пример отчета по простоям.

ES_AG_ris4

Рис. 4. Список производственных заказов.


ES_AG_ris5

Рис. 5. Экран истории прохождения продукции.

В соответствии с текущей производственной ситуацией и ограничениями по ресурсам и срокам, поступающим из бизнес-систем класса ERP, MES-система формирует производственное расписание (рис.6). Оно наглядно описывается диаграммой Гантта, где каждой операции ставится в соответствие отрезок прямой, длина которого пропорциональна ее длительности. Эти отрезки, именуемые линиями Гантта, располагаются напротив инвентарных номеров основного технологического оборудования в последовательности, соответствующей расписанию. Уже упомянутый механизм диспетчеризации производства обеспечивает своевременную доставку и ввод информации о совершаемых действиях, происходящих событиях и отклонениях от составленного оперативного плана. В результате все процессы, происходящие в цехе, становятся прозрачными. Таким образом, достигается управляемость и идентифицируемость материальных потоков и самого технологического процесса.

ES_AG_ris6

Рис. 6. Экран оперативного планирования производства.

Для финансового анализа затрат на выполнение производственных процессов необходимо иметь точное представление о их распределении во времени и по оборудованию. Для этих целей компания «ИндаСофт» успешно переменяет метод Activity Based Costing (ABC), суть которого состоит в том, что расходы предприятия привязываются к точкам его активности. Применительно к производству это означает привязку издержек к конкретным производственным процессам (контроль качества полуфабрикатов и готовой продукции, их транспортировка, технологические операции и операции по переналадке оборудования). В MES-системах строится точная динамическая модель производства, обеспечивающая данные для калькуляции текущих затрат, как в привязке к конкретным рабочим местам, так и в разрезе отдельных выполняемых заказов.

MES-система для непрерывного типа производства

По сравнению с дискретным в непрерывном типе производства компания «ИндаСофт» выделяет следующие функциональные задачи MES-системы:

  • Оперативно-диспетчерское управление
  • Расчет согласованных материальных балансов
  • Мониторинг качества сырья, полуфабрикатов и продукции
  • Мониторинг и учет потребления энергоресурсов
  • Мониторинг и анализ работы технологического оборудования
  • Оперативное планирование производства
  • Анализ эффективности производственного процесса

Любая производственная деятельность начинается с оперативного планирования (рис. 7). Под словом «оперативное» понимается суточный и сменный временной горизонт. Рассчитанный месячный план производства принимается «оптимальным» в MES-систему из ERP или специализированных систем. Задача же MES-системы – разбить его на сменные/суточные задания для каждого технологического процесса и передела, отслеживать в реальном времени выполнение месячного плана и осуществлять перепланирование с учетом текущей производственной ситуации.

ES_AG_ris7

Рис. 7. Оперативное планирование производственного процесса стабилизации газового конденсата

Оперативно-диспетчерское управление производством – одна из самых главных задач MES-системы в непрерывных производствах. Решая данную задачу, в MES-систему аккумулируются все информационные потоки, характеризующие текущее состояние производственного процесса – данные по приемке сырья и отгрузке продукции, запасы на складах и в резервуарах, текущая загрузка технологических установок и цехов, данные по качеству полуфабрикатов и потребление теплоэнергоресурсов (рис. 8). Компания «ИндаСофт» вкладывает в задачу оперативно-диспетчерское управление следующие функции:

  • Контроль нарушений технологических режимов;
  • Контроль выполнения плана, расчет отклонение факта от плана за смену сутки;
  • Контроль потребления и распределения материальных и энергетических ресурсов;
  • Контроль работы технологического оборудования;
  • Запись и контроль выполнения распоряжений диспетчера;
  • Учет движения сырья, полуфабрикатов и продукции по производству;
  • Формирование диспетчерской и производственной отчетности.

ES_AG_ris8

Рис.8 Информационно-технологическая система производства


Согласование материальных балансов - задача необходимая, прежде всего, для корректировки, перепроверки и «вычищения» измеренных данных. Кроме того, решение этой задачи приносит колоссальный экономический эффект за счет разделения и поиска фактических потерь и потерь вследствие погрешностей измерительных приборов, в том числе и коммерческих (Рис. 9). Компания «ИндаСофт» обладает огромным опытом внедрения систем согласования материальных балансов именно в непрерывных типах производства.

ES_AG_ris9

Рис. 9. Согласование материальных балансов

Мониторинг качества сырья, полуфабрикатов и готовой продукции – фундаментальная задача MES-системы, без решения которой нельзя говорить о полноценной системе управления производством (Рис. 10). Задача включает в себя следующие функции:

  • Обработка лабораторных анализов (формирование заданий для лаборантов на базе ГАК, контроль жизненного цикла образцов, ручной и автоматический ввод результатов лабораторных анализов, архивирование и хранение глубокой истории результатов лабораторных анализов)
  • Аудит деятельности лаборатории (учет времени работы лаборантов, контроль качества выполнения анализов специалистами лаборатории с использованием карт Шухарта, учёт подготовки и переподготовки сотрудников, складской учёт материалов и реактивов, учёт средств измерения, учёт ГОСТов и нормативов, хранение истории их изменений)

ES_AG_ris10

Рис. 10 АРМ Лаборанта.


Задача мониторинга и учета потребления энергоресурсов приобретает все большой вес в связи с постоянным ростом цен на энергоносители. Если раньше технологические цеха работали по принципу: «Сколько надо – столько и возьмем (пара, газа, электричества)», то теперь все чаще на предприятиях организуются центры энергосбережения. Функционал MES-системы (Рис.11) в части контроля потребления энергоресурсов включает в себя следующие задачи:

  • Контроль распределения удельных расходов энергоресурсов
  • Расчет энергетических балансов
  • Ведение нормативно-справочной информации
  • Факторный анализ причин перерасхода энергоресурсов

ES_AG_ris11

Рис .11 АРМ Учета энергоресурса

Задача мониторинга и анализа работы технологического оборудования включает в себя выполнения следующих функций (рис 12.):

  • Учет наработки оборудования (моточасы) компрессоров, насосов, колон и др.
  • Учет причин простоя оборудования
  • Анализ предаварийных состояний оборудования по косвенным признакам
  • Передача исходных данных для расчета плана ремонтов в модули бизнес системы

Решение этой задачи помогает приблизиться к проведению ремонтов и технического обслуживания оборудования «по состоянию», что приносит ощутимый экономический эффект.

ES_AG_ris12

Рис. 12 Мониторинг состояния технологического оборудования

Венцом всех перечисленных задач MES-системы является аналитика, проходящая сквозной нитью через все функции MES-системы. Во проектах создания MES-систем компания «ИндаСофт» использовала подход к управлению производством на базе ключевых показателей эффективности, позволяющих по нескольким совокупным критериям следить за текущими тенденциями во всех областях производственного процесса.

Заключение

В заключение стоит привести два тезиса:

  1. «Наличие или отсутствие оперативной и достоверной информации о состоянии производства определяется Информационными Технологиями, которые использует предприятие»
  2. «Качество и эффективность информационной поддержки при управлении производством определяется опытом специалистов, внедряющих MES-систему».

Автор:  Сюч Э.О., Генаев А.С. Источник:  Control Engineering №6/2007

Возврат к списку