Производственная компания машиностроительного профиля производит несложные в отношении уровня вложенности спецификации изделия. Наряду с покупными комплектующими предприятие значительную их часть производит собственными силами. Причем большую долю оборудования составляют прецизионные станки, оснащенные программным управлением и HMI (Human Machine Interface). В компании уже имеется высокая культура работы цехового персонала с HMI и опыт создания систем промышленного управления и контроля.

В последнее время компания сталкивается с проблемой.

С технической стороны рынок требует очень широкой гаммы вариаций готовых изделий (соответственно, наличия богатого ряда комплектующих), с экономической - производства изделия строго под конкретный срок и заказ. Это означает потребность в планировании материальных потоков на производстве в реальном времени, в контексте конкретного заказа, чрезвычайно динамично перераспределяя загрузку множества рабочих центров.

Руководство компании понимает, что наметившиеся тенденции долгосрочны и затрагивают весь бизнес компании. Поэтому стремится создать комплексное решение управления производством, включающее и реализацию требуемых алгоритмов планирования.

С другой стороны, рассматривается вариант, в соответствии с которым управление на цеховом уровне будет строиться на базе функционала SCADA-систем, опираясь на имеющийся в их составе на богатый арсенал бизнес-функций, мощный инструментарий разработки и значительный опыт работы с системами промышленного контроля.

После формирования системы управления на цеховом уровне предполагается достроить ее до комплексного функционала. Осуществить это планируется за счет интеграции созданной системы с финансовой системой, успешно работающей на предприятии, и/или иным требуемым ПО. Что бы вы могли порекомендовать данному предприятию?

"Обещать - сразу, отгрузить - вовремя"

Сергей Питеркин, директор по развитию бизнеса компании "Фронтстеп СНГ"

Требования рынка определяют стратегию предприятия: заказчики должны быть довольны, и им, как правило, нет дела до того, HMI-интерфейсы какой сложности используются на предприятии. Судя по описанию, предприятие сильно увлекается автоматизацией производственных процессов.

Предприятие должно строить свою стратегию исходя из максимального удовлетворения спроса клиентов при минимальном уровне всех запасов и высокой эффективности работы оборудования.

Соответственно, требуется разработка методологической модели управления предприятием и внедрение поддерживающей ее ИС. Именно разработка и внедрение полномасштабной системы управления. Полумерами здесь, как будет видно из приводимых ниже аргументов, не обойтись Для этого предприятия критичны следующие функции:

  1. прием заказа и конфигурирование, т. е. создание спецификации и техпроцесса под конкретный заказа клиента. Данное требование чрезвычайно важно для машиностроительного предприятия, выпускающего большое количество вариантов продукции. Без этого даже совершенная система планирования с HMI- или CNC- интерфейсами не сможет обеспечить планирование. Нет спецификации и техпроцесса - нет никакого планирования. Можно создавать спецификации и "на коленке", но это вопрос времени, ошибок и неудовольствия клиентов. А следовательно - потеря денег. ИС со встроенным конфигуратором готовой продукции решает эту проблему.
  2. online определение реальной даты выполнения заказа с учетом доступных или ожидаемых поступлений материалов и загрузки оборудования. Единственно возможный способ определить реальную дату готовности заказа клиента в момент приема, - использование в качестве инструмента современных функций APS-системы. При этом реальность планов обеспечивается, путем постоянного обновления информации о ходе производства (см. ниже).
  3. Учет хода производства, планирование/перепланирование производства с учетом уже выполняющихся и запланированных заказов, оптимизация прохождения заказов и загрузки оборудования. Первые две функциональные особенности системы помогают предприятию удерживать старых и привлекать новых клиентов, т. е. увеличивать оборот. Следующая задача - сдержать обещание и сделать это с минимальными издержками. Для этого необходимо использовать функции производственных модулей продвинутых ERP-систем. А именно, алгоритмы планирования и оптимизации производства, ранее используемые в некогда позиционировавшихся совершенно обособленно MES- и APS- системах. Функциональность APS при этом используется для планирования, оптимизации загрузки оборудования, "расшивки" "узких мест", с помощью MES - диспетчеризация и постоянное обновление данных при планировании (в частности, и с использованием HMI). Также с помощью этого интерфейса происходит постоянное обновление базы данных планирования и автоматическая генерация исключений, свидетельствующих об отклонении плана. Использование SCADA-систем для рассматриваемого предприятия нецелесообразно, т. к. наиболее экономически выгодная область их применения, - это электроэнергетика, телекоммуникации, транспорт, нефтегазотранспортировка и т. п.
  4. Позаказное формирование плановой себестоимости и сбор фактической. Как предприятия сработало с использованием вышеперечисленных трех функций системы, возможно определить, сравнив плановую себестоимость заказа с фактической. А по этим данным уже можно и делать выводы - закупать новое оборудование, программировать новые системы промышленного контроля, менять менеджеров по продажам или переходить со стратегии производство-под-заказ к сборке-под-заказ.

Отметим, что в настоящее время для реализации на предприятиях, схожих с описываемым, всех указанных выше функций нет необходимости покупать, внедрять, а затем интерфесировать MES, APS, конфигуратор готовой продукции и финансовую систему от разных поставщиков. Проще и экономически оправдана закупка ERP-системы, содержащей в своем составе все указанные выше модули. Такие системы уже есть сейчас на российском рынке. Возможно и поэтапное развитие системы: закупка и установка сначала одного модуля, затем другого и т. п Для рассматриваемого предприятия последовательность будет следующей: продажи (прием заказа и конфигурирование) - планирование - оптимизация, интерфейсы с оборудованием, склады, закупки, управленческий учет, бухгалтерия, и бюджетирование. Очень важно, что для выполнения проекта требуется компания, экспертиза которой сосредоточена именно в области комплексного управления производственным предприятием.

MES: необходимый элемент построения гибкого производства

Вячеслав Куминов, директор по отраслевым проектам компании ЗАО "РТСофт"

Обеспечить гибкость производства, динамическое и оптимальное перераспределение загрузки оборудования с соблюдением экономических требований производства под заказ строго к конкретным срокам лучше всего дополнением КИС предприятия системой управления класса MES, или, в российской терминологии, - АСУПП (Автоматизированные Системы Управления Производственными Процессами).

Дело в том, что система управления современным производственным предприятием должна состоять и "де-факто" состоит не из двух, а по меньшей мере из трех уровней управления с различными задачами и соответственно принципами управления:

  • Уровень стратегического управления (АСУП, ERP) - стратегическое административно-финансовое планирование и управление, решающее задачи: что произвести, в каких объемах, к каким срокам, из чего и пр.
  • Уровень тактического управления (АСУПП, MES) - уровень начальников производств, цеховых технологов, диспетчеров, мастеров, решающих задачу: как произвести заданное, по каким технологиям, на каких станках, в каком порядке выполнять заказы, чтобы минимизировать издержки и максимально эффективно использовать ресурсы.
  • Уровень оперативного исполнения (АСУТП) - уровень контроллерного управления, HMI c человеком исполнителем, SCADA-системы - решает задачи поддержания заданных технологических параметров производственных процессов.

Большинство систем класса ERP построены на философии "европейского" дисциплинированного подхода: всем все спланировать, взаимоувязать и синхронизировать (финансы, поставки, склады, различные цеха и участки производства, сбыт), и потом "всем дружно в ногу", по расписанию, двигаться к поставленной цели.

Это устойчивая система, которая и нужна для стратегического уровня. Но, как известно, устойчивые системы трудноуправляемы в динамике, поэтому на уровне оперативного управления производственными процессами (в цехах, где множество факторов, ломающих статический план) обычно применяются иные, более гибкие принципы управления.

В MES-системах больше доминирует так называемая азиатская философия планирования (например, Тойота, Канбан): "ничто не вечно под луной, все будет изменяться и надо быть готовым к переменам", т. е. применяется динамическое планирование по реальному состоянию оборудования и заказов на текущий момент времени. Эти системы являются менее устойчивыми, зато лучше управляемыми в динамике.

MES-системы не заменяют и не противостоят ERP и АСУТП (SCADA). Опираясь на уровень SCADA и взаимодействуя с ERP и САПР, они дополняют КИС предприятия необходимой гибкостью и управляемостью, позволяя сочетать стабильность и устойчивость стратегического планирования в масштабах предприятия с гибкостью, управляемостью и оперативностью изменения производственных процессов.

Я бы не рекомендовал предприятию пытаться интегрировать напрямую уровень финансового управления (ERP) с уровнем АСУТП (даже SCADA), без создания MES-уровня систем управления производственными процессами, особенно в условиях гибкого заказного или мелкосерийного производства.

И я бы не советовал ему также "изобретать велосипед", дорабатывая SCADA уровень доморощенными MES-алгоритмами. Задачи оперативного планирования и диспетчеризации множества взаимозависимых технологической операций для множества деталей из большого количества заказов (с различными сроками готовности) на динамически меняющейся совокупности станков (при существовании поломок оборудования, ППР, брака и пр.), да еще в условиях часто изменяемой номенклатуры выпускаемой продукции - это непростая математическая задача.

Тем не менее коммерческие MES-системы (как отечественные, так и западные), призванные решать такие задачи, все более активно присутствуют на российском рынке. На западе хорошо понимают их роль и важность в комплексной системе управления промышленным предприятием, вкладывая в MES не меньшие инвестиции, чем в ERP или АСУТП.

Конечно, MES должны опираться на системы сбора данных с производственного уровня, и в них обычно предусматриваются соответствующие интеграционные механизмы с низовыми системами автоматизации, а также с САПР-системами и с уровнем ERP (стандарт S95).

Поэтому я рекомендовал бы данному предприятию внимательно ознакомиться с возможностями существующих на рынке MES-систем (см. например, www.mesa.ru), и комплексную систему управления производством строить с учетом необходимости поддержки всех трех уровней производственного управления.

Часто уровень MES и становится тем интеграционным мостиком, через который начинают эффективно взаимодействовать все компоненты комплексной системы управления промышленным предприятием