Procesy w przemyśle

W wielu firmach sterowanie produkcją powierza się specjalizowanym pakietom typu MES (Manufacturing Execution System). Dzięki połączeniom z przemysłowymi kontrolerami, system ten może kontrolować procesy na linii produkcyjnej.

W wielu firmach sterowanie produkcją powierza się specjalizowanym pakietom typu MES (Manufacturing Execution System). Dzięki połączeniom z przemysłowymi kontrolerami, system ten może kontrolować procesy na linii produkcyjnej.

Podstawową funkcją systemów MES jest zarządzanie produkcją. Na tym etapie cele biznesowe firmy są przekładane na zadania operacyjne, polegające np. na organizacji produkcji na zadanym poziomie. Praca modułów może obejmować cały cykl i wszystkie zadania, włącznie z pobieraniem i wykonywaniem harmonogramu produkcji oraz zarządzaniem całym procesem produkcyjnym. Wśród procesu produkcyjnego można zarządzać zarówno samymi danymi - takimi jak receptury, listy materiałowe BOM czy wymagania dotyczące jakości - jak i zleceniami dla linii i poszczególnych maszyn.

Zarządzanie może przebiegać w sposób ciągły, z analizą aktualnego etapu prac i zasobów magazynowych oraz ich planowaniem. Operacje mogą być kontrolowane bardzo dokładnie, aż do przekazywania z systemu do maszyn odpowiednich nastaw, a także koordynacji sekwencji operacji przeprowadzanych na linii produkcyjnej. Przy rozbudowanym systemie, pracownik może za pomocą graficznych paneli przeglądać informacje, a także podejmować decyzje związane z procesem produkcyjnym.

Od procesu do decyzji

Zarządzanie wydajnością, obecne na każdym z poziomów, ma za zadanie poznawanie wpływu operacji produkcyjnych na wynik finansowy firmy. Przepływ informacji następuje w czasie rzeczywistym w kierunku od zasobów produkcyjnych do systemów biznesowych. Informacja ta umożliwia upewnienie się, jak dobrze są realizowane cele biznesowe oraz jaki jest stan utrzymywania harmonogramów produkcyjnych.

Informacje pozyskane z zasobów produkcyjnych mogą obejmować parametry wydajności poszczególnych maszyn i urządzeń, alarmy oraz dane ze śledzenia procesu produkcyjnego. Wyliczone wartości dostępności maszyn i ich wykorzystania, kluczowe wskaźniki operacyjne (KPI) oraz statystyczna kontrola procesu (SPC) umożliwiają analizę pracy firmy. Dzięki tym wszystkim danym, zarządzający przedsiębiorstwem mają pełen obraz sytuacji przebiegu procesów produkcyjnych w firmie. Dodajmy, że jest on aktualizowany na bieżąco, czego nie da się osiągnąć w tradycyjnym modelu raportowania.

Ludzie, maszyny i dokumenty

Przy procesach produkcyjnych uczestniczą ludzie i maszyny. Przy zarządzaniu należy wziąć pod uwagę dostępność parku maszynowego, alokację zasobów, przygotowanie danych dla urządzeń numerycznych, czy informacje o stanie magazynowym. Gdy pracownicy obsługujący poszczególne urządzenia muszą posiadać odpowiednie kwalifikacje, system zarządzania procesami firmy powinien uwzględniać także zasoby ludzkie. Dzięki temu można monitorować stan pracy pracowników, a także kalkulować rzeczywiste koszty na podstawie aktywności pracownika metodą ABC (Activity Based Costing).

Procesy zarządzane za pomocą MES niejednokrotnie muszą być prowadzone w sposób ciągły. Wiąże się to z pracą ludzi na zmiany, koniecznością przekazania odpowiednich dokumentów, instrukcji roboczych, nastaw urządzeń oraz zapisów wsadów. Integracja zarządzania procesami powinna obejmować także obieg dokumentów związanych z produkcją, narzędzia służące do bezproblemowego przekazania pracy pomiędzy zmianami.

Wszystko na czas

Planowanie produkcji obejmuje również przygotowanie harmonogramu. W modelu ręcznym jest to dość skomplikowana praca, gdyż należy uwzględnić cele biznesowe, dostępność materiałów oraz maszyn, a także zasoby ludzkie. Każde usprawnienie tego procesu wpływa bezpośrednio na elastyczność pracy firmy produkcyjnej. Oprogramowanie klasy MES potrafi obliczyć harmonogramy produkcyjne na podstawie krótkoterminowych planów produkcji przychodzących z systemu ERP, obejmując rzeczywiste dane dotyczące dostępności zasobów w danym czasie.

Dla każdego zlecenia, które zostało zatwierdzone do wykonania w systemie ERP, może zostać wygenerowany harmonogram, który będzie uwzględniał dane zawarte w systemie ERP, informacje o pracy maszyn pochodzące z samego systemu MES oraz inne czynniki (priorytety, atrybuty, charakterystyki i receptury). Każdy harmonogram jest automatycznie optymalizowany tak, aby minimalizować czas wykonania poszczególnych kroków procesu biznesowego. Na tej podstawie mogą zostać przygotowane gotowe nastawy dla maszyn i urządzeń sterowanych numerycznie, zaś komplet informacji niezbędnych dla produkcji można wyświetlić na graficznym panelu.

Ponieważ istotą MES jest współpraca w obu kierunkach, inteligentne oprogramowanie posiada możliwość automatycznego przeliczania harmonogramu w przypadku awarii maszyny. Dzięki temu można określić zarówno koszty przestoju, jak i jego wpływ na proces produkcyjny. Dla takich przypadków przewidziano możliwość modyfikacji harmonogramu w taki sposób, aby możliwe było wydłużenie czasu wykonania danego kroku produkcyjnego w razie nieprzewidzianych akcji korekcyjnych.

Jak działa MES

Pakiet MES (Manufacturing Execution System) może zawierać wiele modułów, zajmujących różne miejsca w łańcuchu danych związanych z produkcją. Najbliższe samym procesom są te części pakietu MES, które są odpowiedzialne za nie bezpośrednio, łącząc się z kontrolerami przemysłowymi.

W typowych realizacjach systemów MES są nimi moduły pracy wyposażenia (Equipment Operations Module) oraz wydajności pracy sprzętu (Equipment Performance Module). Pobierają one dane bezpośrednio z systemu sterowania parametrami procesów, zaś dzięki integracji z nimi, możliwa jest interakcja. Szczególnie dobrze widać to przy procesach, które wymagają dokładnych parametrów oraz ich odpowiedniej zmienności w czasie, co ma miejsce np. w branży chemicznej.

Kolejną warstwą są dwa moduły, które bazują na informacjach produkcyjnych i odpowiadają za sprawność i wydajność procesów firmowych (Manufacturing Operations Module oraz Manufacturing Performance Module). Najbardziej syntetyczny moduł zarządzający pracą firmy to Manufacturing Execution Module, zaś pracą obejmującą partie towaru lub etapy produkcji zarządza Batch Execution Module. Najwyższa z warstw bardzo dobrze współpracuje z systemami ERP, wymieniając dane, powstałe w procesie syntezy danych produkcyjnych.

Dla COMPUTERWORLD komentuje Andrzej Garbacki, dyrektor Działu Oprogramowania Przemysłowego w ASTOR
Andrzej Garbacki

Andrzej Garbacki

Nowoczesne systemy klasy MES to obniżone ryzyko wdrożeń i sposobność szybszego czerpania zysków. Możliwe jest to dzięki nowemu podejściu - modułowemu wdrażaniu wybranej, najbardziej potrzebnej w danym momencie funkcjonalności, zamiast olbrzymiego wdrożenia skomplikowanego systemu. Unikalną możliwość w takiej sytuacji posiadają użytkownicy systemów SCADA zbudowanych w oparciu o Platformę Systemową Won-derware. Posiadają już bowiem kręgosłup, na bazie którego można budować system klasy MES. Efekt to jednorodny system HMI/SCADA i MES, a co za tym idzie - znacznie mniejsze koszty, zakres i ryzyko wdrożenia.

Najbardziej korzystne ekonomicznie rezultaty są wykazywane po wdrożeniach, w których system MES współpracuje z automatyką maszyn. System przyczynia się wtedy do minimalizacji czasu traconego przez ludzi na dokumentowanie procesów produkcji oraz przezbrajanie i sterowanie maszynami. Dodatkowo pojawiają się nieocenione możliwości dokładniejszej archiwizacji parametrów produkcji - co w każdym wdrożeniu owocuje świetnymi decyzjami naprawczo-optymalizacyjnymi. System klasy MES to narzędzie, które wpływa na zwiększenie zysku operacyjnego netto poprzez kilka aspektów:

  • polepszanie efektywności produkcji - zwiększony wolumen produkcji w tej samej jednostce czasu to zmniejszenie udziału kosztów stałych w kosztach produkcji każdej sztuki,
  • szybsze wprowadzanie nowych wersji produktów na rynek - możliwość sprzedaży z lepszą marżą w stosunku do konkurencji,
  • polepszanie jakości - kontrola systemu nad poprawną sekwencją czynności produkcyjnych to mniejsza ilość braków - mniejsze koszty przede wszystkim materiałowe i ludzkie w procesie wytwarzania,
  • optymalne sterowanie poziomami stanów magazynowych - niższe koszty zamrożone w komponentach do produkcji,
  • oraz wiele innych, które wynikają z lepszych decyzji, opartych na realnej informacji produkcyjnej.

Systemy klasy MES to także zapewnienie niespotykanych możliwości analizy procesów, dostępne dla użytkowników systemów ERP - zapewnia to integracja tych dwóch systemów na poziomie baz danych lub portali raportowych. Działania operacyjne mogą być podparte rzetelną wiedzą - praktycznie w czasie rzeczywistym - o sposobie produkcji zleceń, ich stanie zaawansowania, realnych danych magazynowych - zarówno na terenie magazynów, jak i produkcji, a także o stanie dostępności parku maszynowego, tempie produkcji itp. Taka wiedza w rękach sprawnego menedżera to olbrzymie oszczędności i potencjał zysków.