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

Расскажите коллегам:
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
Эрнст Мальцев
  На это просто напрашивается цитата из повести Хольма ван Зайчика "Дело жадного варвара" (комм...
Все дискуссии
HR-новости
Исследование: что доводит сотрудников до выгорания

Большинство респондентов регулярно испытывают нехватку ресурсов, сталкиваются с размытыми задачами, переработками, а также ощущают давление негласных корпоративных правил.

Большинство россиян считают работу в креативной индустрии привлекательной

76% хотели бы попробовать себя в роли креативного продюсера, при этом у половины из них нет четкого представления, чем занимается этот специалист.

Средние зарплаты в отрасли туризма и гостеприимства выросли на 52% за год

Рост внутреннего туризма стимулирует спрос на кадры, а конкуренция за них меняет подходы работодателей.