Оперативное управление производством при помощи системы Factelligence
В наши дни информационные технологии все больше проникают в сферу управления современным предприятием, принимая на себя обеспечение, выполнение, контроль и координацию важнейших функций жизнедеятельности компаний. Информационные системы управления предприятием не только предоставляют пользователю всю необходимую для принятия управленческих решений информацию, но и сводят к минимуму влияние человеческого фактора.
Практически перед каждым современным руководителем встает проблема комплексной автоматизации деятельности своего предприятия. Особенно остро это ощущается на производстве, где велик информационный разрыв между верхним (управленческие и финансовые подразделения, сбытовые отделы), и нижним (непосредственно производственные цеха и участки) уровнями.
Рис. 1. Модули системы Factelligence
Из-за отсутствия механизмов взаимодействия этих уровней топ-менеджеры практически лишены возможности получать реальные данные о производственных процессах и оперативно изменять производственные планы, а в производственных цехах из-за этого возникают простои или, наоборот, авралы. Таким образом, для максимально эффективной работы всех звеньев предприятия требуются инструменты, способные дать обобщающую картину работы подразделений всех уровней.С другой стороны, на рынке есть целый ряд ИТ-компаний, которые предлагают услуги по внедрению разнообразных систем автоматизации, при этом каждая из них специализируется в своем узком сегменте: одни внедряют системы управления ресурсами предприятия, другие налаживают механизмы управления и обмена данными в цехах, третьи разрабатывают системы учета рабочего времени и загрузки персонала и так далее. Вместе с тем на предприятии осуществляется лишь частичная, или "кусочная" автоматизация производственных управленческих процессов, которая только усложняет и без того трудоемкую задачу интеграции всех информационных систем. Для устранения описанного выше информационного разрыва между нижним и верхним уровнями управления существуют специализированные решения, например, система управления производством продукции.
Позиционирование MES-систем
Автоматизация производственных предприятий исторически развивалась по двум направлениям: с нижнего уровня (АСУ ТП) наверх и с верхнего уровня (управление и планирование производства) вниз.
Для автоматизации нижнего уровня существуют довольно широко известные SCADA-системы, такие как InTouch, Factory Link, Genesis, Круг 2000 и др. О них написано много обзоров, содержащих сравнительные характеристики и предоставляющие практически всю необходимую информацию для выбора системы под конкретные задачи.
Системы верхнего уровня, или ERP-системы, также знакомы российским специалистам. Можно составить довольно обширный список ИТ - компаний, предлагающих квалифицированные услуги по внедрению ERP-систем в России, и список решений, среди которых наиболее популярны SAP R/3, Microsoft Business Solutions - Axapta, Microsoft Navision, Baan, Renaissance, SCALA+, "Галактика". Понятен и круг решаемых ими задач. Одной из ключевых проблем внедрения систем комплексного управления промышленным предприятием является невозможность прямой интеграции АСУ ТП и управленческих модулей ERP решения. Вот здесь и приходят на помощь так называемые MES (Manufacturing Execution Systems - системы управления и оптимизации производства), которые управляют текущей производственной деятельностью в соответствии с поступающими заказами, требованиями конструкторской и технологической документации и актуальным состоянием оборудования, преследуя при этом цели максимальной эффективности и минимальной стоимости выполнения производственных процессов.Кроме этих задач, на MES-системы возлагаются и многие другие функции, в том числе управление ресурсами производства, управление потоком изготавливаемой продукции, составление производственных расписаний, управление персоналом, анализ производительности и т. д. - по определению Ассоциации MESA International (www.mesa.org), MES-система должна выполнять 11 основных функций. Однако приходится признать, что на рынке MES-систем пока нет такой же ясности, как среди ERP- и SCADA. Решения этого класса пока только появляются в России, хотя на Западе их производители уже несколько лет занимают прочное место на рынке промышленной автоматизации. На сегодняшний день у нас известны лишь единичные случаи внедрения таких систем и практически отсутствуют их локализованные версии.
Система Factelligence
Весной 2003 года компания "Весть", которая за последние два года существенно расширила спектр своих услуг от управленческого и финансового консалтинга до вертикальных комплексных проектов, столкнулась с описанной выше ситуацией при выполнении интеграционного проекта на одном из промышленных предприятий. Осенью 2003 года, проведя анализ существующих на мировом рынке решений, "Весть" заключила эксклюзивное партнерское соглашение с американской компанией CIMNET (www.cimnet.com) - разработчиком мощной и широко распространенной на Западе (свыше 2000 инсталляций) MES-системы Factelligence. Компания CIMNET с 1985 года работает на рынке создания систем автоматизации учета производственных ресурсов предприятия. Среди ее клиентов - такие промышленные гиганты, как Dana Corporation, Ford Motor co, General Electric, General Motors, Harley Davidson, Caterpillar, Coca Cola, Nestle и другие. Они представляют практически все отрасли промышленности и успешно используют упомянутое решение.
Factelligence включает в себя практически все функции MES-систем и обладает простым и понятным интерфейсом. Это настраиваемая система, которая позволяет получать необходимую информацию о производственных процессах на предприятии. Собирая данные непосредственно с оборудованияона предоставляет в режиме реального времени фактические сведения по каждому шагу производственного процесса. Система имеет встроенные средства интеграции как с промышленными системами класса ERP, так и с контроллерами оборудования, поддерживающими производственные процессы. Благодаря гибкому механизму настройки свойств и параметров изделий и рабочих центров система применяется и эффективно работает в различных отраслях промышленности - в фармацевтике, пищевой и химической промышленностях, энергетике, в машиностроении и многих других.
Структура и функции Factelligence
Система Factelligence представляет собой модульное, масштабируемое, открытое решение для управления производством на уровне цехов. Она состоит из 14 модулей (рис. 1), каждый из которых отвечает за свой круг задач, и имеет 4 вида пользовательских интерфейсов. Модульность системы дает возможность подбирать необходимую комплектацию для каждого конкретного предприятия, что позволяет эффективно вкладывать финансовые инвестиции в это решение. Благодаря такой архитектуре масштабируемость системы обеспечивается с учетом потребностей предприятия.
Модули системы
Production Manager Данный модуль - ядро системы Factelligence. Он используется для сбора информации о произведенной продукции и о браке, а также для учета серийных номеров и штрих-кодов. С его помощью можно корректировать производственные планы в зависимости от текущей производственной ситуации и оперативно доводить их до персонала через Web-интерфейс. Production Manager обеспечивает обмен сообщениями со всеми пользователями системы и предоставляет информацию для получения различных отчетов в реальном времени. Еще одной функцией этого модуля является управление правамдоступа к системе.Product Definition Manager Этот модуль позволяет задавать и хранить различные версии детальных многоуровневых спецификаций, рецептур, маршрутно-технологических карт производства, технических условий, инструкций и другой документации. В результате производственному персоналу с учетом соответствующих прав доступа становятся доступны необходимые данные о производстве продукции. Кроме того, этот модуль дает возможность для графического отображения редактирования технологических маршрутов производства.
Tracking Manager С его помощью можно фиксировать расход материалов, вести партионный учет, учитывать материально-производственные запасы в цехах, незавершенное производство, а также управлять тарой. Кроме того, он обеспечивает контроль производственных заказов и графически отображает весь производственно-технологический маршрут с указанием текущего состояния и параметров рабочих центров, задействованных в конкретном производственном заказе. Различные отчетные формы этого модуля позволяют оперативно и в полном объеме отслеживать все аспекты производственных операций.
Labor Manager Labor Manager отвечает за сбор информации об использовании трудовых ресурсов. Он позволяет фиксировать время исполнения каждой операции с учетом занятого в ней сотрудника, составлять сложные графики рабочих смен с учетом планируемых простоев по каждому виду оборудования и отслеживать в реальном времени, какие пользователи подключены в данный момент к системе и с какими производственными заказами они ведут работу.Folders Manager Модуль предназначен для создания так называемого "безбумажного производства". Здесь задается структура электронных папок, в которых хранятся чертежи, инструкции и прочая информация для производственного персонала. Система позволяет соотнести эти папки с соответствующей продукцией, конкретным производственным заказом или рабочим центром, после чего оператор, только начав работать с объектом, сразу получает доступ к ним.
DNC Manager Используется для управления станками с ЧПУ и предоставляет интерфейс для загрузки и выгрузки управляющих программ. При этом входящий в него G-Code редактор обеспечивает возможность создания и редактирования управляющих программ.
Certification Manager С помощью этого модуля назначается круг лиц, имеющих право изготавливать важную продукцию, управлять сложными процессами и визировать результаты проверок на соответствие качеству.
Procedure Step Manager Данный модуль позволяет легко разрабатывать стандартный пошаговый порядок действий для персонала, выполняющего производственные операции. В нем определяются отдельные шаги операции, которые либо требуют наличия электронной подписи, либо могут быть пропущены, а также время, необходимое для выполнения данного шага. Он может быть интегрирован с системами управления документами и АСУ ТП.Machine Utilization Manager Предназначен для сбора детализированных данных о работе оборудования за прошедшие периоды (работа, простои и их причины), для просмотра текущего режима работы оборудования, увеличения коэффициентов его производительности и использования.
Supply Chain Connector Модуль отвечает за интеграцию системы Factelligence с другими приложениями и программами, функционирующими на предприятии, в том числе ERP-системы, системы управления документами, ремонтами и техническим обслуживанием, системы управления цепочками поставок и др. Factelligence использует в качестве СУБД Microsoft SQL Server или Oracle, что обеспечивает широкие интеграционные возможности системы. Данный модуль разработан на технологиях COM+ и предоставляет удобный интерфейс для построения функций обмена данными. Поддерживаются механизмы XML-обмена и ODBC.
Factory Connector С помощью данного модуля возможна интеграция системы Factelligence с используемой на предприятии АСУ ТП. Человеко-машинные интерфейсы и OPC-серверы обеспечивают полный набор возможностей для загрузки значений контрольных точек и получения актуальных данных по процессам и параметрам качества.
Datalog Manager В этом модуле задаются схемы архивации данных по ключевым процессам и качеству продукции.
Пользовательские интерфейсы Итак, мы рассмотрели функциональные модули MES-системы Factelligence и обрисовали границы ее возможностей.
Рис. 2. Интерфейс Supervisor
Как уже упоминалось выше, система имеет четыре пользовательских интерфейса, при помощи которых осуществляется работа со всеми описанными модулями. Каждый такой интерфейс ориентирован на определенную группу пользователей.В интерфейсе Configurator производится первоначальная настройка системы. Вводятся такие параметры работы предприятия и производства, которые изменяются довольно редко, - пользователи системы, права доступа, рабочие центры, языки сообщений и др.
Интерфейс Supervisor (рис. 2) предназначен для технологов и начальников цехов - специалистов, которые должны видеть полную картину производства. С его помощью они вводят данные о свойствах и параметрах производимой продукции, а также сведения по спецификации, нормам потребления материалов, операциям и технологическим маршрутам с учетом временных норм и разбиением потребления материалов по операциям.Через Supervisor производится настройка и инициирование механизмов обмена данными с другими приложениями, а также вводятся и редактируются все производственные заказы, переданные в производство.
Рис. 3. Интерфейс Operator
Работая в данном интерфейсе, пользователь в любой момент может получить информацию о том, какую стадию проходит тот или иной заказ, на каком рабочем центре ведется работа с ним, а также получить сведения о текущих временных затратах, количестве потребляемых материалов и другие качественные характеристики.
Интерфейс Supervisor отличает удобное представление информации в табличном и графическом формате: для каждого производственного заказа имеется свой технологический маршрут, отображаемый в виде цепочки цветных квадратов - рабочих центров. По цвету квадрата визуально определяется состояние исполнения производственного заказа (начата, приостановлена или закончена работа) в каждом рабочем центре. При их активизации в таблице появляются данные о том, как был отработан заказ (время, текущее состояние, потребление номенклатуры и ряд других параметров, настраиваемых В этом же интерфейсе формируются папки документации по каждому изделию, производственному заказу или рабочему центру. Здесь же может быть осуществлено оперативное перепланирование производства с использованием механизма приоритетов производственных заказов и определением (корректировкой) планового времени их исполнения.
Таким образом, интерфейс Supervisor - это своеобразный пульт управления производством, дающий наиболее полные возможности для ввода начальных данных, мониторинга, анализа и управления производством.
Интерфейс Operator (рис. 3) представляет собой производственное рабочее место. При входе в систему он подключается к рабочим центрам, определенным для него в интерфейсе Configurator (если рабочим центром является станок с ЧПУ, то речь идет о физическом подключении). Производственные заказы, введенные в интерфейсе Supervisor и относящиеся к вверенным данному оператору рабочих центрах, отображаются в интерфейсе Operator. Пользователь автоматически получает доступ ко всем папкам сопутствующих электронных документов. Система автоматически или оператор вручную инициируют начало исполнения производственного заказа в конкретном рабочем центре. Аналогично аккумулируется информация о временных затратах, потреблении номенклатуры и других параметрах производства, которая сразу становится доступной не только в интерфейсе Operator, но и на пульте управления в интерфейсе Supervisor.Интерфейс Manager позволяет просматривать в реальном времени отчеты, доступные в интерфейсе Supervisor или созданные при помощи встроенного дизайнера отчетов. Так же, как и во всех других, в нем поддерживается жесткая политика безопасности - различные уровни доступа к информации системы и блокировка системы по истечении определенного времени, когда система включена, но ею не пользуются.
Интеграция Factelligence с ERP- и SCADA-системами
Как мы могли убедиться, широкие возможности системы Factelligence по планированию и структурированию производства делают все производственные процессы прозрачными и четкими, позволяя при этом выполнять функции сбора, консолидации и просмотра производственной информации в реальном времени.
Рис. 4. Схема обмена данными
с ERP-системой Microsoft Axapta
Еще одним несомненным преимуществом этого решения является встроенный механизм обмена данными с различными системами класса ERP, в частности, с широко распространенной и локализованной в России системой Microsoft Axapta - Factelligence может интегрироваться с производственным контуром Axapta (рис. 4). При вводе спецификации нового изделия или полуфабриката в Microsoft Axapta эта информация автоматически появляется Factelligence. В свою очередь, операции и технологические маршруты производства, вводимые в MES-систему, транслируются в ERP. Затем в Microsoft Axapta выполняются операции планирования производства и создаются производственные заказы, которые сразу появляются в Factelligence, и затем начинается их обработка. По завершении производственного заказа в ERP-системе автоматически генерируются карты заданий и маршрутные карты, с указанием реальных показателей временных затрат и потребления номенклатуры, готовая продукция принимается на склад и происходит списание материалов с указанием реальных (а не плановых) количественных показателей.Интеграция Factelligence с уровнем АСУ ТП осуществляется с использованием технологии OPC-серверов, которая получила широкое распространение и поддержку всех ведущих производителей SCADA-систем и средств базовой автоматизации. Механизм имеет богатые возможности для интеграции разнородных систем и оборудования. Технология OPC позволяет настраивать интерфейсы обмена данными с оборудованием и SCADA-системами без дополнительного программирования. Благодаря использованию этой технологии Factelligence обеспечивает обмен данными с оборудованием, осуществляя сбор необходимой производственной информации.
Использование Factelligence в вертикальных проектах
MES-система Factelligence прочно заняла свое место в широком спектре информационных систем и программных продуктов, которые использует компания "Весть" при выполнении так называемых вертикальных проектов комплексной автоматизации. Специалисты компании используют процессно-ориентированный подход, позволяющий представлять деятельность предприятия в виде системы бизнес-процессов и анализировать, изменять и автоматизировать сквозные цепочки работ, проходящие через все предприятие. Подход компании заключается в том, что решение любой локальной задачи разрабатывается и предлагается с учетом понимания ее роли и местоположения в едином механизме управления всем предприятием в целом.
