Внедрение MES-системы управления производством с использованием промышленных компьютеров IFC. MES-системы - стандарты, задачи, функции и особенности Международный опыт эффективность внедрения mes гартнер

MES-системы - это компьютеризированные системы, используемые в производстве для отслеживания и документирования преобразования сырья в готовые изделия. Они предоставляют информацию, которая помогает принимающим решения лицам понять, как можно оптимизировать текущие условия на заводе, чтобы улучшить выпуск продукции. MES работают в режиме реального времени, чтобы обеспечить контроль над несколькими элементами производственного процесса (например, входы, персонал, машины и службы поддержки).

Как это работает?

Системы единого управления MES могут работать в нескольких функциональных областях: управлении определениями продуктов в течение их жизненного цикла, планировании ресурсов, выполнении заказа и диспетчеризации, анализе производства и управлении временем простоя для общей эффективности оборудования (OEE), качества продукции или отслеживания материалов и т. д.

Такая система создает «встроенную» запись, фиксируя данные, события и результаты производственного процесса. Это может быть особенно важно в регулируемых отраслях, таких как продукты питания и напитки или фармацевтические препараты, где может потребоваться документация и подтверждение процессов, событий и действий.

Идея MES может рассматриваться как промежуточный шаг между системой планирования ресурсов предприятия (ERP) и контрольным и сборочным управлением (SCADA) или системой управления технологическими процессами.

В начале 1990-х годов были созданы отраслевые группы, такие как MESA (International-Manufacturing Enterprise Solutions Association), чтобы регулировать сложность и дать рекомендации по исполнению MES Systems.

Преимущества

Эти системы помогают создавать безупречные производственные процессы и обеспечивают обратную связь с требованиями в режиме реального времени. Кроме того, они предоставляют всю важнейшую информацию в одном источнике. Другие преимущества успешного внедрения MES-систем могут включать в себя:

1. Сокращение количества отходов, их переработку и уничтожение, в том числе в более короткие сроки.
2. Более точный сбор информации о затратах (например, работа, простои и инструменты).
3. Увеличение времени безотказной работы.
4. Внедрение безбумажной работы.
5. Сокращение излишков за счет ликвидации инвентарных запасов в каждом конкретном случае.

Разновидности MES

Широкое разнообразие систем MES возникло с широким использованием собранных данных для определенной цели. Дальнейшая их разработка в течение 1990-х годов привела к увеличению их функциональности. Затем Ассоциация производственных предприятий (MESA) внедрила определенную структуру, определив 11 функций, которые ограничили область применения MES. В 2000 году стандарт ANSI/ISA-95 объединил эту модель с эталонной моделью Purdue (PRM).

Была определена функциональная иерархия, в которой исполнительные MES находились на уровне 3 между ERP на уровне 4 и контролем процесса на уровнях 0, 1, 2. С момента публикации третьей части стандарта в 2005 году деятельность на уровне 3 была разделена на четыре основные операции: производство, качество, логистика и техническое обслуживание.

В период с 2005 по 2013 год дополнительные или пересмотренные части стандарта ANSI/ISA-95 более подробно определили аппаратный состав MES-систем, охватывая способы внутреннего распространения функций и обмена информацией как внутри, так и снаружи.

Функциональные области

На протяжении многих лет международные стандарты и модели расширили сферу применения этих инструментов с точки зрения их деятельности. Обычно назначение и функции MES-систем включают в себя следующее:

1. Управление определениями продуктов. Это может включать в себя хранение, контроль версий и обмен данными с другими системами, такими как правила производства продукции, спецификация, подсчет ресурсов, контрольные точки процесса и качественные данные, каждая из которых сосредоточена на определении способа создания продукта.
2. Управление ресурсами. Это может включать в себя регистрацию, обмен и анализ информации о ресурсах, направленных на подготовку и выполнение производственных заказов, которые возможны и доступны.
3. Планирование (производственные процессы). Эти действия определяют график производства в виде набора заказов на выполнение для удовлетворения производственных требований, обычно получаемых из планирования ресурсов предприятия или специализированных передовых систем планирования, обеспечивают оптимальное использование местных ресурсов.
4. Отправка производственных заказов. В зависимости от типа производственных процессов это может включать в себя дальнейшее распределение партий, прогонов и заказов на выполнение работ, выдачу их рабочим центрам и адаптацию к непредвиденным условиям.
5. Выполнение производственных заказов. Хотя фактическое выполнение осуществляется системами управления технологическими процессами, MES может проводить проверки ресурсов и информировать другие системы о ходе производственных процессов.
6. Сбор данных о производстве. Эта функция MES включает в себя сбор, хранение и обмен данными процесса, состояния оборудования, информацию о материалах и журналах производства либо в картотеке, либо в реляционной базе данных.
7. Анализ производительности производства. Это получение полезной информации из необработанных собранных данных о текущем состоянии производства. Они включают в себя обзоры работы (WIP) и производительности за прошедший период (такие как общая эффективность оборудования или любой другой подобный показатель).
8. Производственный трек и трассировка. Это регистрация и извлечение связанной информации для того, чтобы представить полную историю продаж, заказов или оборудования. Данная область имеет особенно важное значение для производств, связанных со сферой здравоохранения. Это, например, выпуск фармацевтических препаратов.
9. Оцифровка полных данных из журналов в интерфейс цифровых устройств с помощью функции блокировки редактирования, а также вывод данных из SCADA в общий банк данных.

Связь с другими системами

Система управления производством MES интегрируется с ISA-95 (предыдущая модель модели Purdue, «95») с множественными отношениями и связями. Совокупность систем, действующих на уровне 3 ISA-95, можно назвать средствами управления производственными операциями (MOMS). Помимо MES, обычно существует система управления информацией о лаборатории (LIMS), управления складами (WMS) и компьютеризированная система управления обслуживанием (CMMS).

С точки зрения MES возможными информационными потоками являются:

• в LIMS: запросы на тестирование качества, образцы проб, данные статистических процессов;
• из LIMS: результаты качественных испытаний, сертификаты продуктов, результаты тестирования;
• в WMS: запросы на материальные ресурсы, определение материалов, поставки продуктов;
• из WMS: доступность материалов, поэтапные партии материалов, отгрузка продукта;
• в CMMS: оборудование, работающее с данными, его назначение, запросы на обслуживание;
• из CMMS: ход технического обслуживания, возможности оборудования, график обслуживания.

Связь с системами уровня 4

Примерами систем, действующих на уровне 4 ISA-95, являются управление жизненным циклом изделия (PLM), планирование ресурсов предприятия (ERP), управление взаимоотношениями с клиентами (CRM), человеческими ресурсами (HRM), система исполнения процессов (PDES).

С точки зрения систем MES, примерами возможных информационных потоков являются:

• к PLM: результаты производственных испытаний;
• из PLM: определение продуктов, счета операций (маршруты), электронные рабочие инструкции, настройки оборудования;
• к ERP: результаты производственной деятельности, произведенные и потребляемые материалы;
• от ERP: планирование производства, требования к заказу;
• в CRM: отслеживание информации;
• из CRM: жалобы на продукт;
• к HRM: эффективность персонала;
• от HRM: навыки персонала, доступность персонала;
• к PDES: результаты испытаний;
• из PDES: определение производственного потока, определение экспериментов (DoE).

Во многих случаях системы Middleware Enterprise Application Integration (EAI) используются для обмена сообщениями между MES и Level 4. Общее определение данных, B2MML, было определено в стандарте ISA-95, чтобы связать MES с вышеуказанными системами уровня 4.

Связь с системами уровня 0, 1, 2

Системы, действующие на уровне 2 ISA-95, - это диспетчерский контроль и сбор данных (SCADA), программируемые логические контроллеры (PLC), распределенные системы управления (DCS) и системы пакетной автоматизации. Информационные потоки между MES и этими системами управления процессами примерно одинаковы:

• к PLC: рабочие инструкции, рецепты, установки;
• из PLC: значения процесса, аварийные сигналы, скорректированные контрольные точки, производственные результаты.

Большинство систем MES включают в себя возможность подключения в рамках предлагаемого ими продукта. Прямая связь данных оборудования завода устанавливается путем синхронизации с Часто данные сначала собираются и диагностируются для управления в реальном времени в распределенной системе управления (DCS) или диспетчерского контроля и сбора данных (SCADA). В этом случае MES подключаются к этим системам уровня 2 для обмена данными по этажам завода.

Промышленным стандартом для подключения к элементам производства является OLE для управления технологическими процессами (OPC). Но в настоящее время промышленный стандарт начал переходить на OPC-UA. Современные совместимые с OPC-UA системы не обязательно будут работать только в среде Microsoft Windows, они рассчитаны на запуск в GNU/Linux или других встроенных системах. Это снижает стоимость систем SCADA и делает их более открытыми с надежной безопасностью.

Производственные компании используют MES-системы на рынке для отслеживания сырья по заводскому пути до конечного состояния. При правильном использовании эта система может уменьшить количество отходов, обеспечить более точное отражение затрат, увеличить время безотказной работы и сократить потребность в некотором инвентаре. Существует несколько основных фактов, которые каждый должен знать о производственных системах исполнения.

Они управляют определениями продуктов

Любой опытный управляющий знает, что даже малейшее изменение материала может полностью изменить законченное состояние продукта. Недостаток или излишек способен повлечь серьезные изменения в качестве продукта. Все это может привести к дополнительным затратам.

Основные функции систем MES позволяют активно отслеживать компоненты, составляющие ваш продукт. Они дают вам возможность назначать жесткие параметры для вашего производственного оборудования, что в конечном итоге сокращает количество отходов и экономит деньги.

Они адекватно оценивают производственные ресурсы (с некоторой помощью)

Как упоминалось выше, системы класса MES могут определять точное количество материала, необходимого для создания продукта, что позволяет создать четкое определение изделия и поддерживать его целостность. Кроме того, вы всегда будете иметь представление о том, каковы ваши ресурсы на производстве. Эта категория включает в себя все: от учета физических материалов до знания количества обслуживаемых машин или наличия рабочей силы, необходимой для завершения работы. MES в сочетании с системой APS (Advanced Planningand Scheduling) имеют возможность реально прогнозировать даты завершения выпуска продукта на 100 % всех ресурсов, которые у вас есть при раздаче.

Они могут быть интегрированы с другими производственными системами

В одиночку системы исполнения производства часто имеют возможность планировать производственные процессы, но на уровне «бесконечной емкости» и, следовательно, технически могут работать как автономное программное обеспечение для планирования. Тем не менее они, как правило, функционируют лучше при использовании в сочетании с другим программным обеспечением для обработки производства, таким как APS, так что конечные ограничения могут также отражаться для более точного и оптимизированного планирования.

APS определяет производственный график как набор рабочих заказов для удовлетворения производственных требований, обычно получаемых от планирования ресурсов предприятия (ERP), что в свою очередь помогает в основном использовать ресурсы.

Они обеспечивают анализ эффективности производства

После того как продукт начал прокладывать себе путь на производстве, MES может создавать отчеты на основе текущего его состояния. Незавершенное производство, различные показатели за прошедший период и все другие данные эффективности можно отслеживать с помощью этой системы.

Отслеживание производственных данных

Когда продукт, наконец, вышел из производственной линии, MES отслеживает все данные относительно него и сохраняет их для дальнейшего использования. Более того, система не только предоставит вам организованный цифровой журнал ваших данных о продукте, она также сможет объединить эти сведения для будущих отчетов. Независимо от внутренних или внешних целей, у вас будут текущие обновленные данные о скорости процессов вашего производства, что в конечном итоге поможет получать больше прибыли.

В сочетании с MES может быть невероятно полезна для любого управляющего, который хочет увеличить время и скорость производства. Адекватное управление ресурсами, планирование производства и отслеживание продукции позволят любой компании увеличить производство и сократить количество отходов как умелым, так и расчетным образом.

MES и APS - вместе или по отдельности?

Прежде чем осуществлять обзор MES-систем, следует понять, как они взаимодействуют с другими подобными инструментами. Так, APS (Advanced Planning & Scheduling) - это собственная программная категория, такая как ERP или MES. APS охватывает стратегическое, тактическое и оперативное планирование. Последний, оперативный вариант использования много раз рассматривается как ядро ​​APS. Здесь планирование - это разработка конечной цели на ежедневной основе. Суть его состоит в том, чтобы разработать возможные планы по минимизации чрезмерных запасов и сократить сроки выполнения заказа. Существует множество поставщиков систем APS, которые вы можете найти в наши дни.

С другой стороны, система MES выполняет команды и контролирует. Существует программное обеспечение MES как без каких-либо функций планирования, так и с ограниченной функциональностью. В любом случае возможности не такие обширные, как в чистом программном обеспечении APS. В ежегодном «Обзоре продуктов MES» доля функциональности FCS с программным обеспечением MES увеличивается. Поскольку оно является транзакционным ПО, довольно сложно реализовать все обширные функции планирования в этом контексте. Планирование и прогнозирование требуют моделирования различных сценариев и не должны автоматически влиять на выполнение задач.

При плотной интеграции систем MES и APS (в виде замкнутой петли) все богатые функциональные возможности APS используются без каких-либо ограничений. Если эта система поддерживает многосайтовое планирование и мощный Интернет, вся цепочка поставок может быть спланирована, выполнена и контролироваться в режиме реального времени - глобально без географических ограничений. Например, при запуске операции (рабочей фазы) в Китае планировщик в США может видеть в режиме реального времени выполнение заказа. Также продавец может войти в приложение MES/APS через Интернет и просмотреть, когда продукт будет отправлен клиенту, без телефонных звонков и писем.

MES и MOM: в чем разница?

Терминология может сбивать с толку в индустрии программного обеспечения, особенно если вы только начинаете изучать данный вопрос. К сожалению, это наблюдение справедливо для ПО в промышленности и производстве. На протяжении многих лет использовалось множество разных систем, но путаницу вызывают только 2 аббревиатуры:

• MES - система исполнения производства.
• MOM - управление производственными операциями.

Чтобы понять разницу между ними, необходимо провести сравнительный анализ систем MES (PDF-таблицей) и MOM. Можно выделить их сходства и различия в ходе описания.

Как уже было указано выше, MES была впервые использована AMR в 1990-х годах, вытеснив систему Computer Computing Manufacturing (CIM), впервые принятую в конце 1980-х. Это произошло до того, как были установлены многие стандарты в этой отрасли (такие как ISA-95), и, конечно же, намного раньше, чем ERP укоренилась в качестве основной IT-магистрали для большинства глобальных производственных компаний.

Многие ранние системы MES были специально построены замкнутыми. Из-за этого им не хватало гибкости, необходимой для адаптации к меняющимся потребностям бизнеса. Это привело к тому, что многие ранние реализации имели очень длительные расчеты и часто создавали процесс реализации, который, казалось, не имел конца. По этим причинам при внедрении в производство система MES изначально заработала репутацию в качестве дорогостоящего и рискованного инструмента, который часто не достигал первоначальных целей ROI.

В то же время большая работа продолжала проводиться в сфере автоматизации промышленности, и появился ряд стандартов пакетного уровня (таких как ISA-88 и ISA-95). В них был определен термин «Управление производственными операциями» (MOM). В этой системе были определены подробные виды деятельности и бизнес-процессы, включая производство, качество, обслуживание и инвентаризацию.

Развитие MOM

Новые рыночные условия привели к появлению разработчиков, желающих ребрендировать и отделиться от продуктов прошлого, а именно от MES. Многие из них приняли термин MOM и сослались на свои предложения в качестве нового решения. Они предложили гибкость и масштабируемость, необходимые для того, чтобы система смогла стать настоящим корпоративным приложением, в том числе:

• архитектура на основе настраиваемой и расширяемой платформы;
• стандартизованная интеграция с ERP;
• интеграция на основе стандартов с промышленной автоматизацией;
• стандартизованная модель данных о производстве;
• широкие возможности - модель, визуализация, оптимизация, обновление и согласование производственных бизнес-процессов во всем мире;
• управление событиями - способность собирать, обобщать, анализировать и реагировать на производственные события в реальном времени.

Несмотря на эту тенденцию, прежние разработки не были забыты. Ведущие поставщики MES не стали отказываться от своего продукта. Вместо этого они перепроектировали свои системы и наделили их возможностями, не уступающими функциональности MOM.

Итак, в чем же различие?

Сегодня аббревиатура MOM обычно относится к бизнес-процессам, а не к программному обеспечению. Обозначение «Платформа MOM» (MOM Solution) чаще всего используется для дифференциации от более старых решений MES и имеет возможности, перечисленные выше.

MES по-прежнему используется в большинстве случаев. Иногда она может иметь аналогичные возможности с MOM, но, в отличие от нее, развивается более быстрыми темпами.

Примеры MES

В России сегодня лидируют три такие системы. Все они разработаны для лучшего управления производством, но рассчитаны на мелкосерийную его разновидность. В то же время отличия между ними присутствуют.

MES-система «ФОБОС» применяется на средних и относительно крупных машиностроительных производствах. Ее основными функциями выступают внутрицеховое управление и планирование. Она обязательно интегрируется с ERP-системой (или «1С: Предприятием»), перенаправляет в нее все полученные данные.

YSB.Enterprise была создана для деревообрабатывающей промышленности. К тому же она имеет некоторые особенности, из-за которых она больше подходит для небольших предприятий (таких, где уже недостаточно только 1С). MES-система имеет слишком мало специфических и необходимых функций для полноценной работы, но при этом в ней присутствуют дополнительные опции, в том числе управление продажами и бухгалтерией.

PolyPlan обладает еще меньшим набором функций MES, но при этом преподносится как инструмент оперативно-календарного планирования в сфере машиностроения (для гибких и автоматизированных производств). Стоимость MES-системы этого типа самая низкая.

Внедрение MES-системы Zenith SPPS в различных производственных отраслях

Сергей Высочин, Юрий Смирнов, Андрей Бояр-Созонович

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Основными особенностями среднего полиграфического производства можно назвать:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 6. Пользовательский интерфейс надстройки «Периодические простои»

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

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

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

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

О возрастающей актуальности вопросов управления производственными процессами и качеством, диспетчеризации и оптимизации производственных маршрутов свидетельствует то, что свое третье заседание члены клуба CIO металлургии решили посвятить проблемам автоматизации производства на MES-уровне. Яркие выступления ИТ-директоров металлургических предприятий вынуждают сделать безрадостный вывод: тенденции этого рынка сильно напоминают ситуацию, которую мы уже имели 10 лет назад с ERP-системами. Круглый стол был организован при участии компании "Оптима-интегратор".

Участники круглого стола:

Ведущий круглого стола - Константин Зимин.

Куда стрелять?

Intelligent Enterprise: Мне кажется, прежде всего нужно поговорить о том, куда, выражаясь словами Игоря Суковатина, "стрелять". Функционал MES, по крайней мере по определению MESA, очень широк: ассоциация MESA выделяет 11 основных функций систем класса MES. Но нельзя сделать всё сразу, очевидно, что какие-то задачи должны иметь приоритет перед другими. Какие неотложные проблемы в области управления производством испытывают ваши предприятия?

Любовь Перепелицына Действительно, понятие MES имеет весьма широкую функциональность. И если такую систему внедрять на пустом месте, то можно говорить о необходимости множества функций MES. Но так уж случилось, что первым этапом на предприятиях строились учетные системы, которые часть задач уже закрыли. Как правило, из того перечня одиннадцати функций, что предлагает MESA, на предприятиях какая-то часть уже тем или иным образом реализована. Одни функции закрывает ERP-система, другие - собственные разработки. Поэтому, на мой взгляд, основная задача, которую должны решать MES, -- это управление производственным процессом и диспетчеризация. Для того чтобы принимать решения, прежде всего нужно понимать, что происходит на производстве. Если такого понимания и полной картины нет, то решения приходится принимать исключительно на интуиции. Так что управление производственным процессом и диспетчеризация становятся очень важными и востребованными. И никакими другими системами эти задачи решить нельзя.

Дмитрий Кулага Хочу заметить, что степень важности задач зависит от периода, которое переживает предприятие. У нас на заводе сейчас идет модернизация основных производственных агрегатов и в жестких рыночных условиях осваиваются новые виды продукции. Это, естественно, требует контроля соблюдения технологических параметров (норм) и соответствующих фактических данных. Чем больше данных о процессе производства мы дадим специалистам в лабораториях, тем проще найти какие-то технологические решения. Однако если ситуация на рынке будет меняться и стабилизироваться, то, я думаю, задача освоения новых видов продукции будет уже не так востребована.

Борис Славин На мой взгляд, конкретные проблемы и задачи, которые нужно решать на уровне MES, зависят от специфики предприятия, от технологии изготовления продукции. Так, при изготовлении труб большого диаметра одна из основных проблем -- прослеживаемость. Стоимость трубы велика, а требования к сертификации жестки, и если мы вовремя не подготовим на нее паспорт или неудачно разместим на складе, то убытки, связанные с простоем вагонов или излишними складскими запасами, могут достичь немалых размеров. А в волочильных цехах задачи MES-уровня, позволяющие снизить издержки, уже другие - например, связанные с расчетом оптимальных маршрутных схем, с потерями на обрезки труб и т. д. То есть даже в рамках трубного производства цели, по которым надо "стрелять", очень разные.

Любовь Перепелицына
Хотя конкретные задачи и могут быть разными, на проблемы производства нужно смотреть в комплексе. Конечно, для руководства предприятия решение каких-то проблем является более приоритетным. Однако при этом надо последовательно заниматься комплексным документированием и формализацией производственного процесса. И когда начинается MES-проект, необходимо рассматривать производственные процессы определенного цеха целиком. Да, решать одновременно все проблемы нельзя, но надо по крайней мере видеть все потенциальные области применения строящейся системы управления производством.

Гилел Глезер "Видеть" -- это очень правильно. Понятно, что сразу все проблемы решить нельзя, да и ресурсов таких нет. Реализация многофункциональных MES-проектов, с охватом всех основных производств предприятия, растянется на годы. Вообще создание MES, как и любой сложной информационной системы, - процесс перманентный. Но проектировать часть, не видя целого, тоже невозможно. Вернее, возможно, но неправильно, поскольку в этом случае неизбежны повторы и переделки и, как следствие, нерациональные затраты. Да, верно, каждый цех, каждое производство отличаются друг от друга, что предопределяет различие построенных применительно к ним MES-систем. И тем не менее вполне очевидно, что MES-системы этих производств могут и должны иметь стандартные типовые решения и модули как в функциональной части, так и в программно-технической платформе. И проектирование должно быть нацелено на выявление и использование типовых решений.

Причем об этом надо задуматься уже на стадии обследования производства. Только обследование, выполненное на должном методологическом уровне, позволяет понять, не только куда надо "стрелять", но и, некоторым образом, как и когда это делать. Вопрос, куда "стрелять", -- это выявление проблемных мест производства и его системы управления в результате обследования. К сожалению, сегодня мы в большей степени "стреляем" туда, куда нам указывает руководство. По большому счету правильно указывает -- исходя из своего опыта, знания бизнес-процессов, умения видеть и аккумулировать проблемы. Но все-таки ответ на этот вопрос должно дать обследование, оно должно стать базой для обоснования подходов и способов решения той или иной конкретной проблемы и вместе с тем обеспечить комплексное видение всей совокупности вопросов, касающихся целесообразности построения MES-системы.

MES и ERP

Функционал MES и ERP-систем частично дублирует друг друга. Например, управление персоналом, качеством, производственными фондами и техобслуживанием есть и там и там. Чем это обусловлено -- реальной потребностью или маркетинговыми устремлениями производителей ПО? Какие задачи логичнее решать в MES, а какие - в ERP-системе?

Дмитрий Глушич На мой взгляд, расширение функционала MES обусловлено потребностями предприятий. Даже такие функции, как управление персоналом, -- казалось бы, классическая задача из области ERP-систем, но они очень полезны в MES. Например, на одном из предприятий, где мы вели проект, вызов специалистов в аварийных ситуациях осуществляет диспетчер. Кого вызвать, по какой причине и т. д., -- это всё диспетчерские задачи. И в рамках комплексного проекта по управлению производством на рабочем месте диспетчера был реализован функционал, связанный с управлением персоналом в аварийных ситуациях. Полагаю, что это абсолютно оправданно, ведь такого функционала в классической ERP-системе нет. Понятно, что такое решение должно быть интегрировано с ERP-системой -- чтобы использовать единый справочник персонала, чтобы информация о вызове была учтена при расчете заработной платы и т. д.

Любовь Перепелицына
Действительно, MES-система построена так потому, что это отвечает требованиям конкретного предприятия. Данная функциональность в принципе логично встраивается в решения цехового уровня. На цеховом уровне необходимо понимать, как расставлен персонал и какие качественные характеристики процесса зависят от каждого конкретного работника. Однако, на мой взгляд, применимость той или иной системы зависит от того, централизована ли MES для всего предприятия. Если централизована -- то применение ее для управления персоналом логично. Если нет и на предприятии работают разные MES на разных производствах -- тогда это бессмысленно нет. Потому что предприятию нужны централизованные системы управления персоналом, управления основными средствами и фондами. И тогда централизованное решение должно быть интегрировано с MES.

Наталья Сарапулова Сегодня уже совершенно понятно, что ERP-системы очень часто претендуют на области, которые им не свойственны. Например, им совершенно им несвойственны задачи управления производством, которые, тем не менее, есть абсолютно во всех ERP-системах. Во-первых, они требуют неоправданно больших мощностей для решения таких задач, а во-вторых - задачи управления производством в них не могут быть решены с необходимой степенью детализации. Очень часто ERP-системы, не без влияния консультантов, претендуют на то, чтобы расширять масштаб их использования. Но опыт это не подтверждает. Если на предприятии есть развитая ERP-система, выполняющая основные учетные функции, то из нее необходимо исключить всё, что имеет отношение к более низкому уровню управления. И вот именно здесь место MES. Возьмём, к примеру, задачу сбора технологической информации об изделии. Без ее решения просто невозможно работать, потому что если мы делаем ответственную трубу, то сведения о ней мы обязаны хранить 50 лет. А если мы в качестве хранилища этой информации будем использовать ERP-систему, мы резко понизим ее производительность. ERP-системы не могут дать тот эффект от управления производством, которого ждет руководство.

Юрий Сарапулов
Заметьте, что отсутствие на предприятии решений уровня MES сильно влияет на функциональность ERP-системы. Если ваша ERP-система интегрирована с десятком цеховых систем - это один случай, а если нет, то придется и управление качеством, и даже прослеживаемость делать в ERP-системе. Другого-то ничего нет. И этим поставщики ERP-систем бессовестно пользуются.

Любовь Перепелицына
Еще один признак разделения MES- и ERP-системы - временной. ERP не является системой реального времени, что не позволяет оптимально использовать ее для решения задач управления производством. Это принципиальный водораздел между MES- и ERP-системами.

Заметьте, что рост интереса к MES зависит от требований, которые менеджмент предъявляет к производственной информации. Еще пять лет назад менеджеры верхнего уровня не претендовали на получение данных в реальном времени. Производственники существовали отдельно -- у них были свои системы, которые управляли агрегатами, и для того чтобы управлять, им достаточно было данных от АСУТП. На сегодняшний день сформированы новые требования менеджмента к управлению производством, и в результате на MES-проекты выделяются средства.

Организация проекта внедрения MES

Давайте теперь перейдем к организации проекта внедрения MES. Практические рекомендации, которые дает MESA, объемны, и в них можно выделить несколько особенностей. Во-первых, довольно продолжительное время -- первые четыре этапа -- фактически посвящено предпроектному анализу и выработке четких целей проекта. А во-вторых -- по сути формируется два списка преимуществ и проводятся две презентации, для топ-менеджмента и производственников. Насколько оправданны такие подходы?

Борис Славин
Мне кажется, что подходы к реализации MES-проектов те же самые, что и в случае ERP-систем. Это касается и необходимости определения целей проекта, и градации ключевых пользователей системы. Если вы внедряете ERP-систему, то понятно, что у руководителя будет один интерес, а у отдела продаж -- совершенно другой. На мой взгляд, MES должны внедряться так же, как и любые другие системы, и здесь нет никаких особенностей.

Гилел Глезер
То, что MESA очень много внимания уделяет именно предпроектной стадии, вполне понятно и правильно. Ясно, что если говорить вообще, не вдаваясь в конкретику, то внедрение многофункциональной MES позволяет иметь достоверную, оперативную, релевантную информацию о производстве. Конечно, своевременно получаемая, объективная и достаточно полная информация позволяет более целенаправленно и эффективно решать задачи управления производством, в частности повышения качества продукции и сокращения затрат. Но в каждом конкретном случае обязательно надо посмотреть, стоит ли овчинка выделки. Нужна ли для данного производства и на данном этапе MES, а если нужна, то какая?

Опыт подсказывает, что начинать надо с проработки концепции построения MES и АСУТП с охватом всех стадий от предпроектного обследования производства до эксплуатации. То есть начинать с осмысления проблемы в целом. Прежде всего нужно разобраться, что такое MES, что мы под этим понимаем, так как в литературе это понятие трактуется по-разному. Затем -- определить цели и задачи построения MES. Далее - последовательно на всех стадиях создания систем рассмотреть подходы к созданию функционала и обеспечивающих частей (программно-технического, информационного, организационного и правового обеспечения).

Возьмем, например, предпроектное обследование. Для его проведения необходимо определиться, что и как надо обследовать. Понятно, что обследовать надо объект управления, но ведь это можно делать по-разному. Тут нужно продумать, как классифицировать этот объект, по каким составляющим, чтобы обеспечить максимальную формализацию процесса обследования не в ущерб его полноте и глубине.

Наметив подходы к получению представления об объекте управления путем определенной его декомпозиции, нужно определить подходы к получению информации о том, как сейчас осуществляется управление объектом. И здесь снова необходима определенная классификация. Для чего все это надо делать? Для того чтобы, сопоставляя результаты обследования объекта и обследования системы управления, выявить узкие места, осмыслить целесообразность той или иной MES, выбрать узловые проблемы конкретного производства, наметить последовательность их решения и возможности использования типовых решений.

Такой концептуальный подход позволяет разработать типовую методику обследования, позволяющую сократить его срокине в ущерб полноте и качеству. Не рассматривая, что должно быть отражено в концепции по остальным стадиям создания MES и АСУТП, хочу только отметить целесообразность использования ГОСТов и РПД на проектирование и внедрение информационных систем, тех же, например, АСУТП. Разработанные в СССР в 80-е годы прошлого века, они, по моему мнению, в основном не потеряли актуальности и сегодня. Разумеется, концепция не должна включать их тексты, но должна содержать указания, на каком этапе, каких ГОСТов и в каком объеме надо придерживаться.

Роль и место консультантов

Тогда давайте и поговорим о роли консультантов в MES-проектах. Какова она и можно ли их привлечением ускорить различные стадии работ, например, предпроектные обследования?

Дмитрий Глушич
Практически в каждом проекте мы сначала проводим технический аудит, задачей которого как раз и является обследование объекта и описание его текущего состояния. Внешнее обследование позволяет несколько ускорить работу. Но здесь есть и ряд проблем. Во-первых, заказчики не слишком охотно идут на это: "За что, собственно говоря, мы платим? за то, что вы погуляете по заводу и что-то там напишите?". Во-вторых, оценка стоимости этой работы с точки зрения заказчика и с точки зрения подрядчика очень разнится. Для подрядчика эта работа -- крайне затратная, она требует немалого времени и самых квалифицированных специалистов с объемным видением задач. А для заказчика вовсе не очевидно, даст ли эта работа практический результат, и он не склонен адекватно оценить ее в стоимостном плане. Тем не менее у нас есть опыт увеличения темпов предпроектной работы. Самое важное, чтобы заказчик и подрядчик работали над проектом совместно. В этом случае совместное понимание проблем и видение решений и у тех и у других формируется гораздо быстрее.

Гилел Глезер
Да, наверное, можно как-то ускорить предпроектные работы. Однако, на мой взгляд, с подрядчиком имеет смысл работать уже после написания концепции, когда предприятие уяснило для себя, что и для чего ему надо в части управления производством. В отсутствие методических материалов и отечественного опыта по созданию MES-систем (есть только фрагментарный) именно создание концепции позволяет и ускорить работы, и обеспечить их определенное качество.

Юрий Сарапулов
К сожалению, по моим наблюдениям не только в области MES, но и вообще на ИТ-рынке существует масса, как я их называю, "трепологов от ИТ". Мне кажется, сегодняшний рынок ERP- и MES-систем заполнен такими "трепологами" -- людьми, которые всё знают и умеют, но ничего никогда не делали. Приходят консультанты, не имеющие практики в металлургии, и начинают безапелляционно предлагать универсальные решения. Это происходит очень часто. Но я думаю, что эта "трепология" скоро закончится и через четыре-пять лет появятся действительно опытные специалисты.

Любовь Перепелицына
По-моему, мы это уже проходили с ERP-системами, там было всё то же самое. Консультантам ведь тоже надо наработать опыт, и он, к сожалению, не месяцами накапливается, а годами. И потом для MES все-таки очень важна отраслевая специфика. Более того, даже в рамках отрасли есть свои особенности - например, у трубного производства. Кроме того, в последние годы в вузах не уделялось достаточного внимания инженерным специальностям. В результате уровень знаний специалистов очень далек от практики предприятий. Это означает, что практического опыта можно набраться только в конкретных проектах. И чтобы наработать этот опыт, должно пройти определенное время. Я думаю, что постепенно сформируются именно отраслевые системные интеграторы, которых можно будет привлекать для такого рода проектов.

Наталья Сарапулова
С моей точки зрения роль консультантов -- это знание инструментария внедряемой системы. Когда консультант приходит и несет стандартные бизнес-процессы -- извините, он мне не нужен. Как можно внедрять стандартную функциональность конкретной системы на конкретном предприятии? Можно, конечно, но только с ущербом для предприятия, так как каждое уникально. А вот когда консультант рассказывает, какие у системы есть возможности, как можно с помощью этого инструмента решать ту или иную задачу - это совсем другое дело. У нас есть опыт работы с консультантами, которые детально знали и систему, и объект, -- и всегда удавалось находить решение проблем, возникающих в огромных количествах при внедрении. Но, к сожалению, опыт показывает, что таких консультантов единицы.

Поэтому, на мой взгляд, востребован только тот консультант, который прекрасно знает инструмент. Конечно, он обязан знать стандартные бизнес-процессы, но главное - инструментарий и совместное творчество со специалистами предприятия.

Выбор инструмента

А каковы критерии выбора инструмента для реализации MES?

Гилел Глезер
Сейчас ситуация с созданием MES похожа на ту, какая была у нас в стране с ERP-системами примерно десять лет назад, за исключением одного "но". В то время худо-бедно какие-то ERP-системы уже функционировали на отдельных предприятиях, что позволяло понять, как работает инструмент, не только по его описанию, но и наблюдая, оценивая его функционирование в конкретных условиях. Когда видишь работу инструмента, легче оценить его достоинства и недостатки. Но что касается MES, то возможности увидеть инструмент в работе, оценить, "пощупать" мы не имеем. Нет у нас реализованных, внедренных на предприятиях MES, за исключением отдельных фрагментов. Чтобы увидеть практическую реализацию MES-систем в металлургическом, трубном производстве, нам предлагают поехать в Бразилию, Германию или Италию…

Наталья Сарапулова
На мой взгляд, осмотр работающей системы тоже не дает ответа на все вопросы. Примерно в 2002 году мы ездили в Чехию на предприятие, где успешно работала одна система. Нам ее показали, и я увидела наполовину переписанный типовой продукт. Всё, что нам показывали, - это нестандартные процессы. Получается, что нельзя делать выводы об инструменте, даже посмотрев работающую систему.

Во-вторых, я считаю, что в данном случае инструмент -- это дело десятое. Вспомните: некоторое время назад все металлурги выбирали инструмент, с помощью которого можно автоматизировать учетные процессы на предприятии. Одни пошли путем внедрения SAP R/3, другие -- путем внедрения Oracle е-Business Suite. Ну и какая сейчас разница?

Гилел Глезер
Тем не менее мы должны убедиться, что это подходящий инструмент. Нам надо знать, почему его плохо используют, почему необходимо дописывать функционал и прочие вещи. Это просто нужно, чтобы не повторять чужих ошибок.

Эффекты от внедрения MES

Каковы ожидаемые эффекты от MES? По данным MESA, внедрение MES даёт следующие эффекты:
рост производительности 5-20%; снижение общей стоимости переработки сырья 12-20%; снижение брака 10-30%; уменьшение объема незавершенного производства 30%; рост продуктивности работы управленцев (до внедрения на сбор данных тратится 80% времени, после - 20%); снижение запасов 20-40%; повышение точности учета затрат 15-30%; отсутствие ожидания поступления материала, повышение степени информированности и введение безбумажного оборота - экономия 30-40%; увеличение загрузки оборудования 45%; снижение затрат на ТОиР 15-30%; снижение времени простоев 10-20%; рост срока службы 10-30%; снижение запасов запчастей 15-20%.
По данным AMR Research время перенастройки сокращается на 35%, длительность этапов подготовки производства - на 22%, количество отходов и бракованной продукции - также на 22%. Согласны ли вы с такими оценками будущего эффекта? Применимы ли интегральные оценки MESA, сделанные на основе мирового опыта, к вашей ситуации? Каких эффектов от внедрения MES ожидаете вы?

Любовь Перепелицына
Я считаю, что подобные количественные эффекты возможны. Это подтверждает и опыт Игоря Суковатина на НТМК. Другое дело, что у всех разное производство и результаты могут различаться. Особенно в трубном, где меньше переделов, -- там ожидать сокращения на 20% запасов в цехах и "незавершенки" нельзя.

Юрий Сарапулов
На мой взгляд, реальный эффект значительно меньше. Я бы приведенные цифры делил на десять. Если бы, например, к нам пришла компания и предложила сделать MES за собственные деньги, а от полученного эффекта мы бы им отчисляли определенный процент (честный подход), то, я вас уверяю, цифры планируемого эффекта были бы значительно меньше.

Борис Славин
Я бы вообще не фетишировал информацию MESA. Дело в том, что члены этой ассоциации прежде всего продвигают свои решения. Они считают, что MES-уровень -- это ядро информационной системы, и поэтому в него попали и функции ERP-систем. Так же спокойно нужно относиться и к оценке планируемых эффектов. Я думаю, многие ИТ-директора знают, что во время бума ERP-систем интеграторы тоже называли огромные цифры эффекта от внедрения. Такой маркетинг понятен, и к нему нужно относиться спокойно.
С другой стороны, сегодняшний металлургический рынок России очень бурно развивается. И многие заводы по мощности пока еще не вышли на 100% своего максимума. Есть серьезные резервы: мы их можем и должны эффективно использовать. И если сейчас открывать какие-то проекты в области MES, то надо учитывать, как правильно задействовать те мощности и резервы, которые уже имеются. Кто сможет это сделать, тот выиграет, и эффект может быть очень высоким. Но почти все металлургические предприятия сейчас ведут проекты модернизации своего оборудования, и года через два -- четыре появится много новых производств. И здесь желательно сразу сделать так, чтобы оптимально задействовать новые мощности. Тогда мы уже перейдем на уровень единиц, а не десятков процентов эффекта от решения задач MES-уровня. Поэтому я считаю, что можно говорить о больших процентах эффективности, но именно с учетом реалий сегодняшнего рынка.

Дмитрий Глушич
Согласен: увы, в большинстве случаев это именно так. Вопросы управления производством на этапе проектирования новых производственных мощностей часто просто не рассматриваются. Между тем вложения в ИT-инфраструктуру - это тоже капитальные затраты, которые могут достигать 10% от стоимости проектирования и строительства (если комплексно учитывать такие вопросы, как КИПиА, АСУТП, АСОДУЭ, АСКУЭ, MES, LIMS, ERP и др.).

Что касается эффективности, то приведу такой пример. Руководство предприятия считает, что производство работает по максимуму. Однако проведенное нами обследование показало, что руководители цехов искусственно занижают производительность на 8--10%, чтобы иметь резерв на случай аварии, и оставляют у себя ненормативный запас готовой продукции, чтобы аварии не сказывались на плане. Директор по производству мне рассказывает: "У меня есть диспетчерский рапорт, в котором указано, что печь работает на полную мощность, а я достоверно из других источников знаю, что эта печь простаивала такого-то числа и на ней была авария". А в отчете цеха стоит цифра, показывающая, что всё нормально. На таком предприятии 10% эффективности по производительности - это достижимая величина.

Борис Славин
Замечу,что на мой взгляд для MES-проектов посчитать экономическое обоснование легче, чем для других систем автоматизации процессов, например, для внедрения ERP-системы. В частности, если мы говорим о прослеживаемости и идентификации труб, то при недостаточной автоматизации в этой области нередки случаи "потери" трубы на складе. Она, конечно, где-то лежит, и потом мы ее найдем и продадим, но то лишнее время, пока она лежала, -- это деньги, которые были отвлечены от производства. Всегда можно составить технико-экономическое обоснование и понять, какой эффект мы получим от внедрения. И в этом специфика задач уровня MES -- как правило, мы можем рассчитать планируемый эффект. Для внедрения ERP-систем расчет технико-экономического обоснования эффекта сложен и, может быть, не всегда нужен. Но на уровне MES мы должны знать, какую отдачу получим от этого проекта. Делать это можно и нужно.

Любовь Перепелицына
Я не совсем согласна, это все-таки зависит от конкретного проекта. Например, в действующем проекте в на Выксунском металлургическом заводе нет количественных оценок сокращения запасов сырья, потому что эти задачи у нас решаются в другом приложении. В проекте MES стоят только задачи планирования и управления, и мы не смогли точно рассчитать и оценить экономический эффект.

Гилел Глезер
Вообще приведенные показатели эффекта от внедрения MES весьма спорны. Но что касается экономии за счет повышения качества и снижения затрат, то она представляется мне вполне реальной. Зная параметры работы технологического оборудования и параметры изделия на каждом переделе его изготовления, можно осмысленно управлять качеством, точечно влияя на процессы и технологию. Да, количественно эффект трудно оценить априори, и все-таки приблизительная оценка возможна. Повышая качество, мы снижаем затраты за счет сокращения брака, второсортной продукции. Прямое снижение затрат сопряжено с обеспечением точного и тотального учета как результата внедрения MES и АСУТП. Например, с фактической оценкой угара путем оснащения производства определенным весовым оборудованием, позволяющим получать точные данные до и после нагрева заготовки, т. е. точно оценить величину угара. А не теоретически, кидая на него, если не ошибаюсь, 3--5%. А разница в процентах, соотнесенная к тоннам продукции, составляет далеко не малую величину.

Константин Беляков:
«Важен выбор не самой MES, а ее функций»

Manufacturing Execution System (MES), система управления производственными процессами, - специализированное прикладное программное обеспечение (ПО), предназначенное для решения задач синхронизации, координации, анализа и оптимизации выпуска продукции в рамках какого-либо производства. MES-системы относятся к классу систем управления уровня цеха, но могут использоваться и для интегрированного управления производством на предприятии в целом.

Как в целом Вы оцениваете развитие MES-систем?

Динамика внедрения есть, но не очень большая. На предприятиях, где говорят о внедрении MES-систем, в основном реализуются следующие функции: расчет ОЕЕ, генеалогия продукта или диспетчеризация (управление заданиями). Комплексных решений MES, с интеграцией ERP, MES, системой управления качеством, системой обслуживания и ремонта оборудования (EAM), - единицы.

Функционал MES и ERP-систем частично дублирует друг друга. Например, управление персоналом, качеством, производственными фондами и техобслуживанием есть и там, и там. Чем это обусловлено - реальной потребностью или маркетинговыми устремлениями производителей ПО?

Если мы рассматриваем эти системы как отдельно стоящие, то наличие дополнительного функционала - это, скорее, маркетинговые устремления. При принятии решения о внедрении того или иного варианта система с б?льшим функционалом будет выглядеть предпочтительнее. Опять же, если этот функционал востребован. Но если мы говорим, что на предприятии установлены обе системы (ERP и MES) и в них дублируется функционал, то это ошибка проектирования. На стадии проекта необходимо определить и разграничить функционал по системам. И, увеличив степень интегрирования систем, избежать дублирования функций.

Какие задачи логичнее решать в MES, а какие - в ERP-системе?

У ERP-систем может быть много функций, но основная задача, которую должна решать система ERP, - это централизованное управление финансами: планирование, регистрация и распределение факта, контроль. В ERP-системе должны находить свое отражение все действия компании (материальные и нематериальные), связанные с финансами, в какой бы системе они ни регистрировались. MES позволяет решать задачи факторного анализа исполнения производства, делать оценку эффективности использования оборудования, учитывать потребление энергоресурсов, осуществлять диспетчеризацию заданий и, безусловно, выстраивать генеалогию (прослеживаемость) процессов и др.

Какой экономический эффект можно получить при внедрении MES? Какие эффекты Вы наблюдали на вашем предприятии?

Применение MES позволяет снизить энергозатраты и потери материалов в производстве, а также увеличить эффективность работы оборудования и общую операционную эффективность в компании. Перед началом реализации «пилотного проекта» на «Балтике» перед нами стояли следующие задачи: рост эффективности использования оборудования и снижение потерь экстракта при производстве.

Эти цели были достигнуты, что было подтверждено руководством и экспертами заводов. Также были подтверждены дополнительные эффекты, один из которых - экономия энергоресурса на одном из производственных процессов.

Существует ли методология внедрения MES и какие типичные проблемы возникают при внедрении?

Подготовка к реализации проекта не отличается от обычной проектной деятельности: определение границ и состава проекта, фиксация решаемых задач, описание процессов, изучение окружения (системы, интеграции), написание технического задания, формирование архитектуры, выбор решения, реализация. А вот на стадии внедрения (ввода в эксплуатацию) возникают нетипичные проблемы. Так как MES замещает существующие процессы сбора данных и подготовки отчетов, начинаетcя противоборство со старой системой. И если нет поддержки и понимания этих процессов на уровне руководителя, то вероятность запуска системы будет стремиться к нулю. Система может быть «скомпрометирована» претензиями типа: «система не работает», «система постоянно виснет», «система неправильно показывает», «система этого не делает» и т. п. Тут нужно полное понимание руководства, с чем связаны те или иные претензии, насколько они обоснованы и т. д.

Зависит ли выбор MES от типа производства и специфики отрасли? Каковы могут быть критерии выбора?

Я бы сказал, что важен не выбор самой MES, а выбор функций для внедрения, которые обеспечивает MES. Зависимость от специфики есть, и достаточно серьезная. Например, для производственно-сборочных предприятий актуальна функция «диспетчеризации заказов», интегрированная с планированием производства. Для разливного оборудования - функция регистрации простоев и расчета эффективности. Для производств со значительной долей материалов в себестоимости - регистрация факта выпуска, генеалогия и интеграция с системой учета качества.

Основной критерий выбора - это выявление процесса, в котором есть проблематика или потенциал к совершенствованию, и подбор функции, которая сможет наиболее эффективно влиять на данный процесс.

Как можно кратко определить преимущества и недостатки западных и отечественных разработок?

Среди российских разработок я не встречал готовых «коробочных» решений. Обычно это продукт, являющийся результатом разработки компаний, занимающихся автоматизацией процессов. Отсюда и основные недостатки: системы чаще всего сконфигурированы на одну-две специфики производства. Вследствие того что «корни» системы уходят в автоматизацию, тиражирование, скорее всего, будет равно стоимости нового проекта. Альтернативных системных интеграторов для данных систем вы вряд ли найдете.

Из достоинств я бы отметил простоту разработки нестандартного функционала, встроенного в систему, так как вы контактируете непосредственно с разработчиком. Будет ли стоимость решения «достоинством» - не могу сказать, так как подобных систем не внедрял.

Западные компании предоставляют «коробочные версии» продукта. На рынке достаточно много системных интеграторов, которые предлагают свои услуги по конфигурированию этих продуктов.

Из недостатков я бы отметил стоимость лицензий, а также ограничения функций, накладываемые самим продуктом. Если понадобится решение, выходящее за рамки возможностей приобретенного ПО, то надо будет либо выходить на переговоры с разработчиками для реализации, либо делать его «на стороне», свободными средствами программирования.

В статье рассматривается огромный проект, в котором участвовало несколько компаний: создание и внедрение системы MES на заводе «Воронежсинтезкаучук», производящем синтетические каучуки и термоэластопласты (ТЭП). Показано, как MES-система позволяет улучшить бизнес-процессы на предприятии.

Журнал «ИСУП», г. Москва

MES-системы

Статьи о системах MES в нашем журнале появились несколько лет назад, но большого развития эта тема тогда не получила. В какой-то момент даже показалось, что сами системы MES плохо приживаются в нашей промышленности. Однако им тогда просто не пришло время. Сегодня мы расскажем об одном внедрении, благодаря которому удалось значительно повысить эффективность производственных процессов на одном из крупнейших российских предприятий по производству синтетического каучука.

Начнем с главного: что такое MES? Это своеобразное промежуточное звено между системами планирования производства (ERP) и системами управления самим технологическим процессом (АСУ ТП).

Технологический процесс на каждом предприятии уникален, и тем не менее сходство есть: на всех заводах давно уже правят бал АСУ ТП разнообразного типа, начиная с PLC и заканчивая мощными РСУ. В то же время, на любом предприятии существует уровень, в фокусе внимания которого находится заказчик – потребитель вырабатываемой продукции. Здесь планируются производство и логистика, прогнозируются продажи и контролируются затраты. Уже 15–20 лет назад для помощи в работе на этом уровне тоже использовались автоматизированные системы ERP (от англ. Enterprise Resource Planning – «планирование ресурсов предприятия»).

Между уровнями технологического процесса и планирования производства всегда циркулировало огромное количество бумажных отчетов, которые писали обходчики, операторы, инженеры, диспетчеры и другие сотрудники. Велись бумажные журналы, составлялись отчеты в Excel-таблицах, распечатывались режимные листы из АСУ ТП, все эти отчеты бесконечно дублировались и кочевали из кабинета в кабинет. Отдельной сложной работой, отнимающей много времени, являлось сведение материальных балансов. Однако постепенно, позже, чем на других уровнях, и здесь начала происходить автоматизация «бумажного» ручного труда. Стали появляться программы-приложения, написанные для анализа и обработки данных, связанных с технологическими процессами. Они получили общее название MES.

Сегодня MES (от англ. Manufacturing Execution System – «система управления производственными процессами») уже не отдельные приложения, а комплексная система, объединяющая производство (рис. 1). С помощью MES пользователи могут получать информацию обо всех производственных операциях, которые ведутся на предприятии. Происходит это в режиме времени, максимально приближенном к реальному. А это позволяет сделать производство прозрачным и принимать управленческие решения с большой скоростью и мобильностью.

Рис. 1. Модули MES

Особенно востребованы системы MES на предприятиях с многоуровневыми технологическими процессами, которые зависят от множества факторов: температурного режима, давления, энергопотребления и др.

Именно таким и является воронежское предприятие группы ­СИБУР «Воронежсинтезкаучук». Поэтому в 2012 го­ду в целях повышения эффективности производственных процессов на производственной площадке в Воронеже стартовал масштабный проект по внедрению системы MES.

Чтобы представить себе масштаб производства на заводе в Воронеже, сделаем небольшое отступление. Как известно, в нефти содержится попутный газ (ПНГ), который отделяется от нее во время переработки. На протяжении многих лет этот газ просто сжигали, однако есть у ПНГ и другое, куда более эффективное, применение: производство полимеров, окружающих нас изо дня в день. Всё – от пластиковых окон до медицинских инструментов, от бутылок с минералкой до автомобильных запчастей – является продуктом многоступенчатой переработки попутного нефтяного газа.

Ключевым сырьем для производства синтетического каучука является бутадиен, который, в свою очередь, также производится из ПНГ. На воронежскую площадку СИБУРа бутадиен поступает из Тольятти, а также из Тобольска, с предприятий «Тольяттикаучук» и «Тобольск-Нефтехим» соответственно.

Уже в Воронеже с помощью многочисленных технологических операций бутадиен подвергают обработке, получая на выходе не только синтетический каучук, но и термоэластопласты (ТЭП) – материалы, сочетающие в себе достоинства пластмассы и резины. Основным сегментом применения первого является автомобильный сектор, вторых – строительство.

Внедренная на воронежской промышленной площадке СИБУРа система MES позволяет отслеживать весь технологический процесс, начиная от стадии приемки сырья до отгрузки готовой продукции на склад.

Программная платформа GE Proficy

Для построения MES требовалась программная платформа. Выбор пал на продукт компании Gene­ral Electric.

GE, огромная корпорация, которую когда-то, 138 лет назад, основал сам Томас Эдиссон, всю свою историю была известна как производитель электрооборудования: компрессоров, турбин, подстанций, холодильников, медицинских установок и огромного числа другого «железа». Однако в последние годы у компании изменились амбиции: теперь она самым активным образом занимается разработкой программного обеспечения: корпорация твердо намерена войти в топ‑10 ведущих мировых разработчиков софтверных решений.

Одним из этих решений является программный продукт Proficy, который с успехом используется для построения MES-систем во всем мире.

Учитывая специфику внедрения на «Воронежсинтезкаучке», GE предстояло определить, что именно нужно заказчику для построения шаблонного решения. Используя собственную методологию, с помощью программы Enterprise Architect специалисты компании GE перевели требования заказчика в цифровой вид и создали сценарии их использования. Эта методология позволила избежать любых разночтений между специалистами со стороны ­СИБУРа и разработчиками программного продукта. Так был создан шаблон MES-системы, в котором были учтены все пожелания заказчика.

Предприятие «Воронежсинтезкаучук»

Кратко познакомим читателя с первым предприятием группы, на котором предстояло внедрить MES-систему. «Воронежсинтезкаучук» производит синтетические каучуки с 1932 года. До 1992 года в качестве сырья для производства каучука использовался этиловый спирт, но позже завод перешел на технологию, в основе которой лежит переработка поступающего на предприятие бутадиена. Бесперебойные поставки сырья с других предприятий группы СИБУР позволяют воронежской площадке выстраивать долгосрочные отношения с клиентами. Важность этого фактора сложно переоценить: немалая доля предприятий по производству синтетических каучуков в стране была закрыта именно по причине нехватки сырья.

Как уже упоминалось выше, на заводе производят не только синтетический каучук (использующийся главным образом для изготовления шин), но и термоэластопласты – ТЭП, вещества, совмещающие в себе свойства пластмассы и резины. Поэтому клиентский портфель завода включает в себя как производителей автомобильных шин (Michelin, Bridgestone, Pirelli, Yokohama и др.), так и компании, поставляющие продукцию для строительной отрасли.

На отдельном производстве «ТЭП‑50» изготавливается сырье для мягкой кровли, герметиков, клеев. Также продукция установки «ТЭП‑50» нашла широкое применение в автодорожном строительстве. Полимерно-битумные вяжущие, получаемые из термоэластопластов, позволяют существенно повысить износостойкость верхнего слоя дорожного покрытия и в целом продлить срок эксплуатации дорожного фонда. Отметим, что воронежская площадка СИБУРа является единственным в России производителем ТЭП. Более 80 % термоэластопластов, потребляемых внутри страны, производится в Воронеже.

«ИндаСофт» – интеграция системы

В 2012 году для внедрения MES-системы на воронежском заводе пригласили российскую компанию-интегратора «ИндаСофт». Во-первых, потому что основное направление ее деятельности – внедрение MES «под ключ». А во‑вторых, потому что специалистами «ИндаСофт» для этой задачи разработаны программные продукты, соответствующие российским реалиям и законодательству, включенные в Реестр российского ПО:
- система сведения материального баланса (I-DRMS);
- система учета энергоресурсов (I-EMS);
- система диспетчерского управления (I-DS/P).

Компанией «ИндаСофт» было выполнено свыше 100 проектов на разных предприятиях, однако со спецификой каучукового производства довелось столкнуться впервые. Дело в том, что в этом производстве очень сложный учет: в синтетические каучуки входит огромное число компонентов, а кроме того, в производстве участвуют 19 энергоресурсов.

Рис. 2. Интеграция MES с SAP

Вот почему заказчик поставил перед интегратором задачу: не просто внедрить систему MES, но и совместить ее с системой SAP, автоматизирующей работу бухгалтеров, финансовой, кадровой и других служб. Эта система внедрялась на заводе «Воронежсинтезкаучук» параллельно. С помощью интеграции MES и SAP предстояло решать задачи, связанные со сравнением плана и факта производства, передачей технических заказов, результатами испытаний, проблемой остатков, согласованием выработки потребления материалов и ресурсов.

Для задач по интеграции MES с другими системами, внедренными на заводе (SAP и LIMS), был выбраны программные продукты GE Digital. Однако с самого начала была осуществлена интеграция MES с АСУ ТП – реализован модуль диспетчеризации.

Рис. 3. Мнемосхема в диспетчерской, отражающая технологические процессы, протекающие на предприятии

Уже в 2014 году диспетчер предприятия видел все производство на мониторе (рис. 3): какие линии функционируют и какие стоят, насколько эффективно идет работа. Раньше диспетчер узнавал эту информацию по телефону: ему звонили операторы и другие сотрудники, обслуживающие АСУ ТП, и отчитывались о том, что происходит. Таким образом, информация диспетчера зависела от сотрудников, приходилось всю ее фиксировать в бумажных журналах, а принятие решений отнимало много времени. Теперь информация поступает в режиме, максимально приближенном к реальному времени, непосредственно с датчиков АСУ ТП. И звонки теперь идут в обратном режиме: диспетчер звонит оператору и указывает, что у него недостаточно эффективно работает линия или наблюдается какая-то неисправность. Решения принимаются очень быстро. Кроме того, полностью отпала необходимость заполнять бумажные журналы, что освобождает от ненужного труда и исключает человеческую ошибку, ведь вся информация о технологическом процессе поступает в MES автоматически.

Здесь следует указать отдельно, что связь между АСУ ТП и системой MES односторонняя. В MES-систему поступает информация о протекании технологических процессов из разных АСУ ТП завода, но обратно через сеть никакая информация и никакие управляющие сигналы в АСУ ТП поступить не могут. Обратная связь осуществляется только через людей: например, по тому же телефону. Это важно в первую очередь из соображений безопасности.

Рис. 4. В операторной установки «ТЭП‑50»: на стене – видеоинформация из цеха; на мониторе оператора – мнемосхема рабочего процесса

Однако самая «горячая пора» в работе над внедрением MES наступила во второй половине 2014 го­да. К лету были написаны все необходимые приложения, подготовлено все необходимое оборудование. До нового года оставалось шесть месяцев. За эти полгода необходимо было внедрить систему, потому что с 1 января наступает новый финансовый год и MES должна была вступить в работу параллельно с SAP. Это рекордное по скорости внедрение было выполнено в срок.

Как это работает

Проект по внедрению MES на воронежской площадке СИБУРа действительно уникален, поскольку именно здесь впервые в России удалось интегрировать две системы – MES и SAP. Благодаря интеграции появилась возможность максимально оперативно сводить материальный баланс завода. Данные об остатках готовой продукции на складе обновляются в MES и транслируются в SAP ежедневно.

Поясним на наглядном примере: как только кладовщику приходит часть партии каучука, он фиксирует это событие в компьютере. Информация сразу вносится в систему и отправляется в SAP, где ее тоже видят.

Также эта партия отправляется в лабораторию на контроль качества. У синтетических каучуков может быть многообразный состав. Разным клиентам нужен разный каучук. Качество партии фиксируется сотрудниками в лабораторной системе LIMS, оттуда эта информация попадает в MES, которая сортирует готовую продукцию под конкретного заказчика. Ежемесячно происходит большое количество сортировок, поэтому ясно, что автоматизация значительно облегчила, ускорила и оптимизировала рабочий процесс. Кроме того, теперь можно оперативно отгружать продукцию клиенту, не храня ее на складе.

На основе всех полученных данных раз в сутки проводится сведение материального баланса, а также сведение экономического баланса – исключительная ситуация для нашей промышленности, где сведение балансов бывает раз в месяц и требует очень больших трудозатрат. Сегодня сведение балансов на «Воронежсинтезкаучуке» стало очень удобной функцией, которая необходима компании.

Такое же сведение баланса происходит по каждому энергоресурсу.

И все эти данные (подчеркнем – достоверные данные!) в режиме реального времени могут видеть все сотрудники предприятия разного уровня: инженеры, диспетчеры, начальники подразделений, генеральный директор и др.

Отметим ключевые бизнес-результаты внедрения MES и интеграции SAP/MES:
- получение в SAP (через MES) первичных данных с приборов учета с аудируемым изменением;
- прозрачный алгоритм формирования агрегированных и согласованных показателей работы завода по измеренным данным;
- доступ к первичным измерениям АСУ ТП на всех уровнях управления производством, контроль качества данных АСУ ТП;
- единый достоверный набор данных для формирования оперативной отчетности, все службы предприятия получают данные из единого источника;
- единый источник данных по качеству, автоматическая передача данных в MES и SAP ERP для паспортизации;
- оперативный контроль параметров безопасного и эффективного ведения технологических режимов из любого места.