Как выбрать MES: базовый функционал

Этот текст является продолжением цикла публикаций «Как выбрать MES: стратегия и цели» и «Как выбрать MES: ресурсы и потребности». Материал представляет основной функционал систем автоматизации производства.  

Итак, у нас есть понимание целей и задач предприятия. Формируем список доступных систем, анализируем каждую на соответствие вышеописанным критериям, рассматриваем прикладной функционал, и как он реализован в системах из нашей выборки.

Стандартные функции

Существуют стандарты для MES. Развивается (или входит в моду) методология MOM. Про 11 функций знают все.  С точки зрения стандартов этот список устарел, но с практической точки зрения, они никуда не делись – эти процессы существуют на реальном производстве и могут быть (должны быть) покрыты IT-системами. Каждую функцию надо проанализировать. Зачем она нужна. Что эта функция будет делать для нас. Как она должна осуществляться именно на нашем предприятии.

RAS (Resource Allocation and Status) — распределение ресурсов и контроль за ними. Судя по названию — это область ERP. Но для учетных систем, ресурсы — это цена, количество, естественная убыль и т. д.  Для производственных систем (MES), ресурсы придется реально оцифровать. Измерять и контролировать нужно:

  • Свойства материалов: технологические (пригодность к обработке, необходимость подготовки), логистические (упаковка, плечо доставки, ограничения складирования), совместимость и еще много чего.
  • Свойства запасов: минимальный и максимальный запас, резервирование под заказы, партионность, требования к хранению, деградация свойств со временем и т. п.
  • Свойства полуфабрикатов, с точки зрения производства: плечо доставки, логистические требования, операционные партии и т. д.
  • Свойства оборудования: производительность, периоды недоступности, заменяемость, требования по сервису, допустимые параметры эксплуатации.

ODS (Operations/Detail Scheduling) — оперативное детальное планирование. Формирует сменно-суточное задание по рабочим центрам, с учетом последовательности сборки, объединения партий на технологических переделах (гальваника, термичка), потребности в полуфабрикатах. Цель — составить производственное расписание с максимальной эффективностью по заданным критериям: минимальными переналадками, сокращение сроков изготовления, минимальной себестоимости или «незавершенки».

DPU (Dispatching Production Units) — диспетчеризация производства. Управление продуктовым потоком на производственном уровне в реальном времени: распределение партий на изготовление по рабочим центрам, разделение партий для ускорения выпуска, объединение партий для сокращения переналадок, приоритизация партий для ускорения выпуска заказов или уменьшения незавершенки, изменение заказов в зависимости от инцидентов (например выпуск брака, авария оборудования).

DOC (Document Control) — управление документами. Получение, содержание и обработка документов, сопровождающих поток производства: технологические и операционные карты, уведомления  о технических изменениях, инструкции, нормативы работ, НСИ, чертежи, регламенты стандартных операций, программы обработки, досье продуктовой партии, передачу информации между сменами. Плановая и отчетная цеховая документация. Инструкции по производственной и экологической безопасности, требование госстандартов. Сохраняет историю правок и валидации. Проверяет права доступа и сроки актуальности документов.

DCA (Data Collection/Acquisition) —специализированные функции для сбора технологических и производственных данных, преобразующие их в информацию для визуализации персоналу, отображения в документах и передачи в другие системы. Анализируют информацию в реальном времени и ретроспективе. Данные получаются с цехового уровня или вручную, или автоматически от оборудования. В последнее время развиваются функции автоматического и предиктивного анализа, показывающие неочевидные взаимосвязи событий и возможное развитие ситуации в будущем.

LM (Labor Management) — управление персоналом. Управляет информацией о сотрудниках, как о субъекте производства: навыки, аттестация, производительность, роли, полномочия, права доступа, сменность, рабочее время, в т. ч. затраченное на основное или вспомогательное производство, учет затрат людских ресурсов по видам деятельности или продукции (activity based costing, ABC). Может взаимодействовать с функцией управления ресурсами, для совершенствования производственных расписаний и балансировки загрузки ресурсов.

QM (Quality Management) — управление качеством. Анализ в реальном времени параметров производства и продукции, для обеспечения надлежащего качества и выявления проблем, требующих вмешательства или изменения процессов, а также для оптимизации (ускорения/удешевления/автоматизации) контрольных мероприятий.

Определение причин брака на основе анализа взаимосвязи технологий, показателей качества и параметров выполнения производственных операций. Формирование рекомендаций по устранению проблем, Статистическое управление процессом и статистическое управление качеством продукции (SPC/ SQC). Управление КИМ и лабораториями качества, лабораторные информационно-управляющие системы (LIMS).

PM (Process Management) — управление процессами производства. Контролирует производственный процесс и автоматически обрабатывает отклонения или контролирует устранение отклонений сотрудниками. Внутриоперационный и межоперационный порядок действий и соблюдения нормативов выполнения. Управление сигналами и уведомлениями. Взаимодействие с MDC и SCADA.

MM (Maintenance Management) —техобслуживание и ремонт оборудования. Управляет обслуживанием оборудования, оснастки и инструментов. Поддержанием производственного оборудования в работоспособном состоянии и предупреждением его повреждения или преждевременного износа. Планирует периодические и предупредительные ремонты. Реагирует на критические сообщения с оборудования, аварии и вызовы производственного персонала. Контролирует параметры для назначения ремонта по состоянию. Собирает и хранит историю событий, связанных с оборудованием (отказы, сбои, снижение производительности и т. п.) для определения неполадок оборудования и их предотвращения в дальнейшем. Формирует, устанавливает и контролирует нормы для операций техобслуживания.

PTG (Product Tracking and Genealogy) — отслеживание и генеалогия продукции. Контролирует состояние каждого заказа и его прохождение по технологическому маршруту.  Хранит и отображает информацию о состоянии и расположении заказа в каждый момент. Обеспечивает прослеживаемость и накопление данных для электронного паспорта продукта: компоненты, материалы и их поставщики, полуфабрикаты,  номер партии, серийный номер, условия производства, аварии и отклонения, данные о повторной обработке и другие события, относящиеся к продукции.

PA (Performance Analysis) — анализ производительности. Формирует отчеты о фактических результатах производства, сравнение их с прошлыми периодами, эталонными и плановыми показателями: доступность и коэффициент использования ресурсов, время выполнения сбытового заказа, производственной партии, единицы продукции или технологической операции, контролирует на соответствие плану и стандартам деятельности. Добывает пресловутый OEE. Сюда выдают показатели статистический контроль качества продукции или процессов (SPC/SQC). Интегрирует для персонала разрозненные показатели — за прошлые периоды, текущие и прогнозные.

c-MES

Функциональную модель пересмотрели в 2004 году и назвали c-MES (Collaborative Manufacturing Execution System). Необходимость этого актуализировалась запуском Facebook и переизбранием Путина на второй срок. Некоторые функции были укрупнены, а некоторые вытеснены за пределы MES. Это несколько сузило требования к системам, желающим войти в класс MES. Некоторые функции были отнесены к другим классам систем. Теперь отдельно рассматриваются APS и WMS, например, а MM переродился в TPM. За MES остались:

  • RAS (Resource Allocation and Status) — распределение и состояние ресурсов;
  • DPU (Dispatching Production Units) — диспетчеризация производства (координация производственных операций и партий);
  • DCA (Data Collection/Acquisition) — получение и обработка производственных данных;
  • LUM (Labor/User Management)— управление людскими ресурсами;
  • QM— система качества;
  • PM — управление производственными процессами;
  • PTG — прослеживаемость и генеалогия продукции;
  • PA — анализ производительности.

Это полезный список, но следует рассматривать весь производственный контур. MES или не MES, а работать придется.

Хотя из стандарта выпилили производственные расписания (ODS), ТОиР и ППР (MM), и цеховой документооборот (DOC), эти функции относятся к производственному контуру и очень не исключаются вендорами из того, что называют MES-системами (даже определение кривое). Но можно и рассматривать отдельные системы Оптимизированных производственных расписаний APS (Advanced Planning & Scheduling), Управления состоянием оборудования EAM (Enterprise Asset Management), складами и запасами WMS, логистикой SCM и т. д. Соответствие систем названию классов, кодексу Бусидо и ожиданиям заказчиков никем не проверяется. Поэтому еще раз: ландшафт, процессы, роли, все на бумагу и аккуратнее общайтесь с консультантами.

Полный функционал

Развитие IT-рынка привело к тому, что многие развитые системы перекрывают функционал нескольких классов.

Стоит изобразить (в «Газпромнефть» есть такая стена, жаль сфоткать не разрешили) текущий ИТ-ландшафт и желаемый. Не только взаимодействие имеющихся систем, а именно функциональные связи и производственные процессы. Сравнительный анализ схем позволит выявить зону охвата рассматриваемой системы и неохваченный функционал.

Независимо от формальных требований, наша задача сформировать систему управления производством именно для своего предприятия.

Дополнительный функционал

Дополнительно рассмотрим функционал, не описываемый стандартами, но не менее важный от этого:

  1. Резервирование. Система должна поддерживать целостность данных и предусматривать резервирование и защиту. Контролировать переполнение хранилищ. При необходимости сжимать или архивировать данные.  По команде, по расписанию или автоматически.
  2. Обновление. Обязательно рассматриваем условия расширения и продления лицензий, политику обновлений и их стоимость.
  3. Ситуационно зависимый контент. Экраны для персонала должны отображать только необходимую для данной ситуации информацию, желательно с разделением по зонам ответственности или по степени важности, желательно с подсказками и возможными вариантами реакции.

Альтернативные сценарии. Попытайтесь смоделировать внештатные ситуации для рассматриваемой системы:

  • выполнение работы не по плану;
  • поступление неверной поставки на любом этапе;
  • отказ оборудования;
  • неработоспособность ERP;
  • неработоспособность АСУТП.

Если сама MES не работает (вся или частично):

Визуализация. Всем сотрудникам нужна реальная картина производства – руководству, менеджменту, специалистам, исполнителям. Диспетчеры, операторы, лаборанты, инженеры, технологи, механики оборудования, всем нужны достоверные данные в удобном виде. Надо видеть:

  • работа идет, как надо или нет; 
  • состояние рабочих центров – выполнение или простой, техническое обслуживание или неисправность;
  • состояние заказов – какие заказы в очереди, какие в работе, какие выполнены, отставание или опережение плана;
  • уровень достижения показателей – отходы, брак и качество, на каждой операции и интегрированно, план-фактный анализ, выработку на сотрудника и на рабочий центр и т. п.

Визуализация должна помочь людям точнее воспринимать информацию, реагировать своевременно, акцентировать внимание на неочевидных взаимосвязях, уследить за режимами и действиями, которые сложно контролировать автоматически.

Человеко-машинный интерфейс (UI/UX) – отдельная глубокая тема, но акцентируем «болевые точки:

  • единый интерфейс – сотрудник эффективнее работает, меньше стрессует и утомляется, если взаимодействует с производственной системой через «личный кабинет» вместо множества разнородных интерфейсов разных программ;
  • подавление незначимой информации и упрощение вспомогательных элементов, дабы проще работать с важным;
  • акцентирование информации требующей обработки (выделение цветом, формой, шрифтом, группировкой на экране и т. п.);
  • возобновление внимания на сообщениях/значениях для немедленной реакции (звук, моргание, изменение размеров);
  • механизмы защиты от игнорирования важных сигналов;
  • защита от непреднамеренной реакции (типа, нечаянно нажал);
  • валидация прав на доступ к информации.

Замкнутый контур информации. Учитываются все ресурсы и все операции, отклонения не должны вызывать пробелов в информации.

Контрольные методы. Хорошо, если в системе есть встроенные механизмы, контролирующие:

  • работоспособность системы;
  • соответствие инфраструктуры;
  • исправность оборудования;
  • целостность ПО;
  • целостность данных;
  • идентичность пользователей.

Желательно чтобы проверки, подтверждения, валидация и тестирование осуществлялись автоматически.

Замер и сравнения технологических параметров и производственных показателей, с плановыми и нормативными. Метрики, отображающие полноту обработки и соблюдения бизнес-процессов.

Эффективность

«Управлять можно только тем, что измерено». В производственную систему поставляют данные:

  • персонал, если вводит их вручную;
  • системы управления оборудованием (ЧПУ и контроллеры всякие);
  • датчики и измерители (напрямую или через SCADA);
  • алгоритмы, интегрированные и производные данные – сформированные системой на основе алгоритмов взаимодействия и взаимосвязи (например, на станке началась обработка, следовательно, наладка и установка инструмента всяко завершены);
  • другие ИТ-системы (ERP или PDM, например);
  • внешние пользователи (клиенты или сотрудники контрагентов, если им предоставлена такая возможность);
  • внешние ИТ-системы (государственные, подрядчиков, поставщиков, смежников и т.д.);
  • справочники (банки данных, экспертные системы, НСИ и т. п.).

Наименее надежна информация, вводимая людьми. «Человеку свойственно ошибаться». Иногда информация искажается намеренно. Данные с оборудования, приборов учета и контроля – самые достоверные. Роботы не врут. Желательно увязывать данные в схемы взаимопроверки.

Данные преобразуются в информацию, алгоритмы на основании которых специалист определяет значимые для производства события и выводы на основе параметров и значений, желательно автоматизировать. Нас ждет бум экспертных систем в ближайшее время. Одновременно с этим люди привыкают полагаться на алгоритмы, что повышает вероятность и цену ошибки.

Нужно предусмотреть способы выявления и коррекции неэффективных шаблонов, схем, алгоритмов, последовательностей.

Накопление множества мелких причин и малозначительных событий, суммарно приводит значительным потерям. Как они выявляются? Курильщик не замечает два дня, «выкуренных» ежемесячно. Полчаса до работы, это полтора рабочих месяца в год.

  • Транзакционные издержки – «овчинка выделки не стоит». Иногда затраты на осуществление или контроль превышают выгоды от производственной операции.
  • Безопасность. Встроенные в систему механизмы защиты и контроля целостности данных, авторизации, поддержка внешних систем кибербезопасности, сторонних поставщиков.

Работа MES в интеграции. Работа с другими ИС

  • Интегрированная. Информация вводится единожды в мастер-системе, и потом только обрабатывается и не изменяется без ведома владельца данных. Пользователи (люди и другие системы) могут временно добавить сущности, или откорректировать с последующим подтверждением (или отклонением) правок владельцем данных.
  • Автономная. MES предусматривает работу без взаимодействия с другими системами. Вообще-то – это штатный режим, он оговаривается стандартами на разработку MES. Информация либо вводится (формируется) в MES, либо переносится на промежуточных носителях (папирусы, Word/Excel, флешки, татуировки, почтовые голуби, SMS и т.п.).
  • Синхронизация по требованию. Данные вводятся в нескольких местах, в нескольких системах и синхронизируются периодически или по команде, с обработкой коллизий и несоответствий.
  • Рассмотреть интеграцию MES с системами других классов, даже если они не применяются: ERP – управление ресурсами предприятия, HRM – развитие персонала, PLM – жизненный цикл изделия, CAM – технологическая подготовка, CAE – инженерный анализ, APS – системы расширенного планирование, WMS – управление складами и запасами, MDC – сбор машинных данных, SCADA.
  • APS и планирование планирования. Автоматизированное планирование – один из самых сложных уровней автоматизации. Планировщик может быть встроенный или внешний, и потребует от MES данных о ресурсах, процессах и состоянии заказов и производственных партий.  Эта тема будет рассмотрена отдельно.
  • Балансировка нагрузки и отказоустойчивость. Цифровизация предприятия требует огромных вычислительных мощностей и объемов обработки данных. Насколько архитектура системы и применяемые технологии готовы к масштабированию нагрузки? (распределенные серверы, облачные вычисления, фоновая обработка и нормализация данных и т. п.).
  • Сроки внедрения. Заложены ли в систему технологии, позволяющие составить «дорожную карту» внедрения, предсказать сроки ее реализации и их контролировать.

Статья не вместила все акценты рассмотрения функционала производственных систем, но возможно будет полезна для рассмотрения MES в интересах всего предприятия. Профильные специалисты быстрее накапливают экспертизу, но иногда «специалист подобен флюсу – полнота его однобока». Хотя уже есть множество IT-директоров, способных рассматривать системы комплексно.

Упущенные аспекты можно отметить в комментариях.  Перспективы развития систем управления производством будут рассмотрены в заключительной части цикла.

Фото: pixabay.com

Комментарии
Глава филиала, регион. директор, Магнитогорск
Евгений Фролов пишет:
Кстати, мы с Андреасом проводили совместный семинар на тему MES пару лет назад в Москве.

Вот те раз, Евгений Борисович! Разве Вы солидарно с Равилем «ТРИЗ-укушенным» Андреаса не считаете? Дивны дела твои, Господи! ;)

Аналитик, Новосибирск
Константин Куликов пишет:

Андрей, как в любой организации есть ЛПР и ЛДПР (Лица, действительно принимающие решения), так есть А (аргументы) и ДА (действенные аргументы).

Ну, кто сказал, что на самом деле терять «30 каждый год — это плохо»? Может быть, кому-то ХОРОШО? Есть такой вкусное слово — стейкхолдеры…

 

Какой же Вы замечательный Константин - всегда повышаете настроение :) Рад встрече :) 

Думаю, что причины принимаемого решения распространенным методом "ничего не решать" в "простоте", которую Салтыков-Щедрин, Михал Евграфович, подметил ещё в градоначальнике Фердыщенко. Цитата: "Прост он был, – поясняет летописец, – так прост, что даже после стольких бедствий простоты своей не оставил" (Глуповцы в это время мёрли как мухи от голода).

ИМХО только "простота" и может поселиться в мышлении большинства наших ЛПР и ЛДПР. Базовых знаний маловато. Атавизм времен города Глупова. Это ИМХО многое объясняет и, в том числе, наши с вами примеры.  

Тут в статье автор, попытался объяснить "по простому" весьма сложные системные понятия. И буду очень рад за автора, если пара читателей из ста поймет, что эти функции необходимы их бизнесу как воздух, чтобы не помереть в ближайшие 5-10 лет. А те, которые не поймут (98%) и чудом, в которое они верят, останутся в живых - будут завидовать мертвым :)  

Глава филиала, регион. директор, Магнитогорск
Андрей Залыгин пишет:
А те, которые не поймут (98%) и чудом останутся в живых

Странное сочетание циферок, Андрей! ;) «Не поймут и чудом останутся в живых» разве что 2%. Ну, да ладно, сама мысль верная.

Что касается простоты (которая,  как известно, хуже воровства, а в сочетании — вообще смесь гремучая), то шансов на то, что руководители её вдруг лишатся (даже чудом прочитав эту ХОРОШУЮ статью) нет.

Причина — в разнице природы знания и власти. «Во многих знаниях многие печали» сиречь сомнения. А харизме руководства сомнения противопоказаны.

Так что с тонкой философией власть не совместна. (Кто сказал, «Как гений и злодейство»?) И думать, что в сумме двух пар ручьёв будет — четыре ручья или уже одна река, начальству не с руки. Им бы топор потяжелее, да плаху покряжестей…

Андрей Залыгин пишет:
Глуповцы в это время мёрли как мухи от голода

Ну, перепишите на MESтных MESовцев (ни разу не глуповцев, между прочим), что изменится-то?

 Вопрос ведь не в том, надо ли внедрять MES. (Надо, безусловно. Эволюция.)

Но дальше неизбежно возникнет вопрос, какую конкретно. За ним — сцена «Мы делили апельсин, много наших полегло». А решающее мнение останется за начальством с его «железной» логикой 2x2=4. (Покупаем, или продаём, кстати?)

И тут я робко кашляю с галёрки, что вообще-то в ТРИЗ есть VCM+ — технология выявления и согласования противоречащих интересов всех стейкхолдеров. И хорошо бы посмотреть на процесс внедрения не с точки зрения качества реализации функции ODS, а чуть системнее…

Но мне давно сказали, что нечего со свинячьим ТРИЗ-рылом в калашный MES-ряд лезть. А бюджетов на наши VCM+ и прочие GB-погремушки вообще не предусмотрено.

Так что, «ухожу, ухожу, ухожу». У меня тут сбоку в кустах уже и окоп отрыт, и попкорн штабелями складирован, и оптика хорошая, цейсовская… Для отлова в прицел выживших. ))

Сомневаюсь правда, что они MESтными будут. Почему? Совсем не математическая, чисто маркетинговая история. Просто сравним доли рынка…

Видел я эту историю много раз за жизнь с самыми разными Lexicon'ами. И в исходе этой ни секунды не сомневаюсь. При всём уважении к нашим Гуру.

Был рад порадовать.

Руководитель группы, Германия
Константин Куликов пишет:
Разве Вы солидарно с Равилем «ТРИЗ-укушенным» Андреаса не считаете?

Константин! Меня в молодости еще серьезно "покусала" математика, в Вузе "укусила" физика, потом "куснула"  наука (в плане подходов к анализу и следованию методологии). Может поэтому мое "заболевание" ТРИЗ не стало хроническим и неизлечимым. Ко многим ТРИЗсказкам я критично отношусь (впрочем, и Вы тоже). Но отдельными пинципами пользуюсь до сих пор.

Глава филиала, регион. директор, Магнитогорск
Андреас Штоль пишет:
Ко многим ТРИЗсказкам я критично отношусь (впрочем, и Вы тоже).

Да я вообще как-то больше за здравый смысл. В том числе, в ТРИЗ. (Мало ли, что Равиль его у Альтшуллера по молодости-ехидности не заметил?) Есть-таки!

(Конечно, кроме стеклянных дил… молниеотводов, то есть.)

А когда его случаем за формулами нет, так и математика ненароком покусать можно. Не табуированные, чать.

Профессор, Москва
Андрей Залыгин пишет:

.... А те, которые не поймут (98%) и чудом, в которое они верят, останутся в живых - будут завидовать мертвым :)  

В стандарте ГОСТ Р МЭК 62264-1-2014 «Интеграция систем управления предприятием». описываются следующие функциональные блоки информационной модели предприятия:

  1. Формирование заказов                    –             (Order Processing); 
  2. Планирование производства         –             (Production Scheduling);
  3. Управление производством           –             (Production Control);
  4. Учет материалов и энерго-затрат  –           (Material & Energy Control);
  5. Поставки                                               –             (Procurement);
  6. Обеспечение качества                      –             (Quality Assurance)
  7. Управление запасами                       –             (Product Inventory Control)
  8. Расчет стоимости продукции         –             (Product Cost Accounting) 
  9. Управление отгрузкой                       –             (Product Shipping Admin)
  10. Управление техобслуживанием      –             (Maintenance Management)
  11. Центр. заводская лаборатория и НТЦ         (Research Dev. and   Engineering)
  12. Маркетинг и продажи                        –             (Marketing & Sales)

Конкретная реализация системы управления производством определяется международным стандартом ISO 15704 и реализуется в каждом конкретном случае применительно к имеющейся организационной структуре производственного предприятия.

Надо следовать существующим стандартам, а те, кто этого не понимает - скоро "будут завидовать мертвым" ...

Директор по развитию, Екатеринбург
Евгений Фролов пишет:
Надо следовать существующим стандартам, а те, кто этого не понимает - скоро "будут завидовать мертвым"

Это для тех ,кому нужно оставаться в тренде. И малой кровью колесить в пелетоне.

Для лидеров рынка надо идти на два шага впереди стандартов.

Основные плюшки достаются тому,кто может изобрести новые стандарты .

2
Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи
Статью прочитали
Обсуждение статей
Все комментарии
Дискуссии
Все дискуссии
Цифры и факты
Каникулы рубрики

Рубрика «Цифры и факты» уходит на каникулы до осени.

Россияне начали скупать валюту

Спрос россиян на наличную иностранную валюту вырос на 40%.

Экономика США боится замедления

Доходность 10-летних казначейских облигаций США упала.

«Яндекс.Такси» полетит на вертолетах

«Вертолеты России», правительство Москвы и «Яндекс.Такси» ведут переговоры об интеграции.