Повышение эффективности современных промышленных предприятий на основе информационных систем оперативного управления производством (MES)

А.А. Штоль (к.п.н), BDE Engineering (Германия, Beverungen)

По оценкам экономистов производственная эффективность отечественных предприятий  - одно из ограничений отечественной экономики. Поэтому одним из ключевых шагов в преодолении этого ограничения для предприятий, стремящихся к выпуску современной конкурентоспособной на мировом рынке продукции, является, на наш взгляд, такой вариант модернизации промышленного производства, который обеспечил бы снижение затрат и эффективную модель управления.

Повышение эффективности для каждого промышленного предприятия - это в первую очередь достижение их экономических целей - расширение доли рынка, увеличение прибыльности, повышение отдачи от инвестиций (ROI - Return on Investment). На производственном уровне – достижение этих целей обеспечивается сокращением производственного цикла, оптимизацией объемов НЗП, ТМЦ, снижением операционных расходов, повышением эффективности использования оборудования (OEE - Overall Equipment Efficiency). Управление должно обеспечивать ритмичность и непрерывность производства, постоянно контролировать объемы и структуру НЗП, обеспечивать оптимальную логистику, решать задачи повышения качества, модернизации и создания новых предложений для рынка. Эти положения в основном известны всем руководителям среднего и крупного бизнеса.

В теории любое предприятие независимо от формы собственности, имеющее целью получение прибыли, стремится оптимизировать издержки, эффективно использовать рабочее время сотрудников, снижать простои, сокращать товарные запасы и наращивать объемы и ассортимент выпуска продукции, контролировать рыночный спрос.

Однако, реалии таковы, что в наши дни сложный многоэтапный производственный процесс  даже на предприятиях малого бизнеса для оперативного принятия управленческих решений требует анализировать очень большие объемы производственной информации.

Вместе с тем современное массовое производство характеризуется высокой степенью автоматизации и возможностями широкого внедрения информационных технологий непосредственно в технологические процессы производственных линий через построение систем оперативного управления производством (MES-системы, Manufacturing Execution System). К сожалению, факты внедрения подобных информационных комплексов, интеграции их с существующими на предприятии системами управления ресурсами (ERP - Enterprise Resource Planning) и системами автоматизированного управления технологическими процессами (АСУТП, SCADA) на сегодняшний день в России являются относительно редким явлением. Отсутствие в комплексе информационных систем слоя, позволяющего управленческому звену на разных производственных уровнях оперативно принимать правильные управленческие решения, приводит к огромным потерям общей эффективности работы предприятия.

Рассмотрим статистические оценки:

1. По результатам анализа компании BDE Engineering, поставщика комплекса PROefficient - одного из наиболее распространенных решений в области промышленных MES-систем, в результате интеграции программно-аппаратных комплексов в производственные линии клиенты получают прирост продуктивности производственных линий от 5 до 25% при одновременном сокращении расходов на обслуживающий персонал от 2 до 5%.

2. По данным MESA International - международной ассоциации производителей систем управления производством, внедрение MES-систем позволяет

•           Снизить затраты на получение необходимой управленческому звену информации на 40-90%

•           Сократить число случаев потери производственной информации на 30-60%

•           Сократить объем "бумажной" работы на 20-80%

•           Повысить производительность труда на 5-70%

•           Улучшить показатели соблюдения сроков производства на 5-55%

•           Снизить объемы незавершенного производства на 3-30%

•           Снизить объем брака на 3-30%

Помимо финансовых и производственных показателей, MES-системы в полном объеме обеспечивают менеджмент предприятия всеми необходимыми детальными (вплоть до параметров работы отдельного станка или обрабатываемой детали) производственными данными и позволяют оптимизировать информационные потоки, связанные с визуализацией и представлением производственных данных.

Существенным моментом в анализе информации является не только ее оперативность, но и достоверность. При правильной эксплуатации MES системы обеспечивают полную корректность производственных данных и исключают какие-либо преднамеренные или непреднамеренные манипуляции ими.

Отсутствие средств оперативного анализа производственных данных не позволяет снизить фактор неопределенности в принятии оперативных управленческих решений производственных управленцев,  что статистически снижает эффективность этих решений. Даже наличие на предприятии информационной системы управления ресурсами, как правило, обеспечивает управление в первую очередь по финансовым показателям, не позволяя оперативно (в течение минут) реагировать на изменение производственных показателей. В условиях современного конкурентного, быстро меняющегося рынка управление сложным, многоуровневым высокотехнологичным производством  по финансовым показателям не обеспечивает необходимой оперативности в силу природы формирования финансовых показателей – эти показатели на многих предприятиях формируются, как правило, на периодах от одной недели до месяца. Управление же современным производством должно быть сосредоточено на анализе оперативных данных. MES система предприятия как раз и является недостающим связущим звеном, обеспечивающим считывание и обработку данных, поступающих от производственного оборудования, контролируемого, как правило SCADA-системами, формирование оперативной производственной информации и представление производственных данных в слой ERP системы.

Особенность уровня MES в иерархии информационных систем предприятия - сбор, аналитическая обработка  и представление данных в реальном времени, что позволяет производственному управленческому персоналу оперативно принимать необходимые решения, контролировать в реальном времени ход технологических процессов.

Коснемся подробнее, какая информация необходима для осуществления оперативного управления:

1. Состояние и распределение ресурсов. Оперативное управление в значительной степени нуждается в информации о том, какова текущая загрузка производственных ресурсов: на каком оборудовании, какие операции выполняются или выполнялись, какой персонал задействован для этого, какие инструменты используются. Данные по загрузке необходимо анализировать не только в привязке к конкретному оборудованию, персоналу или инструменту, но и к производственным заказам и партиям продукции

2. Распределение материальных потоков по операциям, заказам, партиям, сериям, посредством рабочих нарядов.  Для оперативного управления требуется выявлять узкие места в производительности отдельных производственных единиц технологического процесса, контролировать последовательность формирования и выполнения производственных заданий, перераспределять отдельные операции между конкретными экземплярами оборудования, бригадами рабочих в соответствии с текущей ситуацией в цехе.

3. Необходимо обеспечить накопление и хранение производственных и технологических данных, обработку их для проведения анализа, визуализации и представления в систему управления ресурсами предприятия (ERP). Производственные данные необходимы для анализа, формирования статистических данных. Необходимым функционалом здесь является сбор данных от АСУТП и обработка первичных данных для представления их в ERP систему.

4. Данные о работе персонала. Необходимо отслеживать и регулировать загрузку персонала в привязке к производственным заданиям, используемому оборудованию, обрабатываемым партиям материалов и сырья. Представлять ежедневные данные в финансовые модули ERP системы. Анализ данных дает возможность управленческому звену формировать  мотивационные схемы, позволяющие повысить продуктивность и качество работы персонала.

5. Данные измерений качества продукции в режиме реального времени. Информация о качестве исполнения отдельных технологических операций необходима для процессов обеспечения качества, выявления критических точек и проблем, требующих особого внимания. Основой анализа являются сведения о качестве конкретных партий материалов, сырья, полуфабрикатов или готовой продукции, возможности сопоставления с производственными операциями, оборудованием, рабочими сменами. Обязательным элементом анализа качества является информация о текущих нормативных данных по допустимым отклонениям технологических параметров и параметров качества, что позволяет сигнализировать о выходе за их пределы. Статистическая обработка этих данных позволяет строить зависимости отклонений качественных параметров от изменений технологических параметров и обеспечивает прогнозируемость продуктивности и качества.

6. Для управления производственными процессами требуется осуществлять мониторинг производственных процессов, с целью автоматической корректировки либо предоставления информации оператору технологической линии. Помимо сбора  производственных и технологических данных требуется управлять процессами. Например, устанавливать технологические параметры работы оборудования.

7. Визуализация информации о месте и времени выполнения работ по каждому изделию. Информация может включать отчеты: об исполнителях, технологических маршрутах, комплектующих, материалах, партионных и серийных номерах, произведенных передела, текущих условиях производства и т.п. Таким образом достигается полный контроль отслеживания продукта. На основе собираемых производственных данных должна формироваться подробная отчетность о реальных результатах производственных операций для сравнения плановых и фактических показателей.

8.  Предоставление подробных отчетов о реальных результатах производственных операций. Сравнение плановых и фактических показателей. Эта информация позволяет анализировать работу оборудования и рабочих смен с точки зрения производительности и эффективности их работы. Анализ причин простоев, расчет общей эффективности использования оборудования (OEE) – одни из основных параметров при таком анализе.

9. Взаимодействие информационных подсистем в целях получения, накопления и передачи технологических и управляющих данных, циркулирующих в производственной среде предприятия.