Взаимодействие MES с другими системами и отличие от них
Министерство образования и науки Российской Федерации
федеральное государственное автономное образовательное
учреждение высшего образования
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет
Информационных технологий, механики и оптики
Факультет фотоники и оптоинформатики
Кафедра компьютерной фотоники и видеоинформатики
Доклад
«Системы управления производством (MES)»
Выполнил: Лясковский Я.
Преподаватель: Гальтер Д.
Санкт-Петербург
2015 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................................................ 3
Стандарты и задачи MES.................................................................................................................. 4
Функции MES.................................................................................................................................... 6
Взаимодействие MES с другими системами и отличие от них.................................................... 9
Управление документацией и сбор данных в MES..................................................................... 11
Результаты внедрения MES............................................................................................................ 12
ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................................................................................................ 13
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................................................................... 14
ВВЕДЕНИЕ
Для того чтобы решить проблемы руководителя, связанные с недостаточным количеством достоверной информации о производственном процессе, прежде всего нужно сформулировать задачу. Именно руководитель четко определяет основную цель — например, снижение себестоимости продукции. Формулировка задачи — самый первый и чрезвычайно важный шаг.
Разложив задачу руководителя на составляющие, получим конкретные вопросы, для ответа на которые требуется оперативная информация, получаемая из производственных систем и отсутствующая в административных системах:
· Какие партии изделий находятся в данный момент в обработке, и выдерживаются ли сроки отгрузки изделий заказчику?
· Сколько было потреблено сырья и других производственных ресурсов, и соответствуют ли расчеты себестоимости продукции реальному положению дел, включая фактическое потребление энергии, рабочей силы и затрат на подготовку производства?
· Какие товары имеются в наличии в данный момент времени? Можно ли добиться более своевременного обновления запасов?
· Можем ли мы повысить качество конечной продукции на основании знаний о том, какие выполнялись производственные операции или процедуры? Более того, сможем ли мы оперативно реагировать на события по мере их возникновения и предотвращать брак и переработки? Можно ли определить причину брака в данной партии изделий?
· Можно ли устранить всю непродуктивную деятельность (например, исправления брака) за счет более качественного контроля?
· Существуют ли способы оценки и сравнения выпускаемой продукции различных производственных участков? Можно ли определить действительные производственные затраты, и можно ли затем определить те производственные операции, которые вносят максимальный вклад в себестоимость продукции?
Получение ответов на подобные вопросы гарантирует более высокую конкурентоспособность и эффективность предприятия, поскольку принимаемые решения в этом случае будут более своевременными и обоснованными.
Тут на помощь приходят MES-системы. MES (от англ. manufacturing execution system, система управления производственными процессами) — специализированное прикладное программное обеспечение, предназначенное для решения задач синхронизации, координации, анализа и оптимизации выпуска продукции в рамках какого-либо производства. MES-системы относятся к классу систем управления уровня цеха, но могут использоваться и для интегрированного управления производством на предприятии в целом.
Система MES — это система управления производством, которая связывает воедино все бизнес-процессы предприятия с производственными процессами, оперативно поставляет объективную и подробную информацию руководству. Кроме того, система MES проводит анализ и определяет наиболее эффективное решение проблемы — например, для конкретного руководителя таким решением может быть переход на другие источники сырья, внедрение систем автоматизации в определенные точки технологического процесса, изменение графика поставок или сокращение ручного труда.
| По определению APICS (American Production and Inventory Control Society) MES — это информационная и коммуникационная система производственной среды предприятия. Более развернутым является определение, принятое в некоммерческой ассоциации MESA (Manufacturing Enterprise Solutions Association), объединяющей производителей и консультантов-внедренцев MES-систем: MES — это автоматизированная система управления производственной деятельностью предприятия, которая в режиме реального времени: 1. планирует; 2. оптимизирует; 3. контролирует; 4. документирует производственные процессы от начала формирования заказа до выпуска готовой продукции. Стандарты и задачи MES Международная ассоциация производителей и пользователей систем управления производством (MESA International) определила в 1994 году модель MESA-11, а в 2004 году модель c-MES, которые дополняют модели и стандарты управления производством и производственной деятельностью, сформировавшиеся за последние десятилетия: 1. Стандарт ISA-95, «Интеграция систем управления предприятием и технологическим процессом» («Enterprise-Control System Integration»), который определяет единый интерфейс взаимодействия уровней управления производством и компанией и рабочие процессы производственной деятельности отдельного предприятия. 2. Стандарт ISA-88, «Управление периодическим производством» («Batch Control»), который определяет технологии управления периодическим производством, иерархию рецептур, производственные данные. 3. Сообщество Открытых Приложений (Open Applications Group, OAG): некоммерческое промышленное сообщество, имеющее своей целью продвижение концепции функциональной совместимости между бизнес-приложениями и разработку стандартов бизнес-языков для достижения указанной цели. 4. Модель процессов цепочки поставок (Supply-Chain Operations Reference, SCOR): референтная модель для управления процессами цепочки поставок, связывающая деятельность поставщика и заказчика. Модель SCOR описывает бизнес-процессы для всех фаз выполнения требований заказчика. Раздел SCOR «Изготовление» («Make») посвящён, в основном, производству. Среди основных задач MES выделяются: 1. Активация производственных мощностей на основе детального пооперационного планирования производства. 2. Отслеживание производственных мощностей. 3. Сбор информации, связанной с производством, от: · систем автоматизации производственного процесса, · датчиков, · оборудования, · персонала, · программных систем. 4. Отслеживание и контроль параметров качества. 5. Обеспечение персонала и оборудования информацией, необходимой для начала процесса производства. 6. Установление связей между персоналом и оборудованием в рамках производства. 7. Установление связей между производством и поставщиками, потребителями, инженерным отделом, отделом продаж и менеджментом. 8. Реагирование на: · требования по номенклатуре производства, · изменение компонентов, сырья и полуфабрикатов, применяемых в процессе производства, · изменение спецификации продуктов, · доступность персонала и производственных мощностей, 9. Гарантирование соответствия применимым юридическим актам, например нормам Food and Drug Administration (FDA) США. 10. Соответствие вышеперечисленным индустриальным стандартам. Функции MES Для системы MES-11 Ассоциация MESA определила 11 основных функций MES: 1. RAS (англ. Resource Allocation and Status) — контроль состояния и распределение ресурсов. Управление ресурсами: технологическим оборудованием, материалами, персоналом, обучением персонала, а также другими объектами, такими как документы, которые должны быть в наличии для начала производственной деятельности. Обеспечивает детальную историю ресурсов и гарантирует, что оборудование соответствующим образом подготовлено для работы. Контролирует состояние ресурсов в реальном времени. Управление ресурсами включает резервирование и диспетчеризацию, с целью достижения целей оперативного планирования. 2. ODS (англ. Operations/Detail Scheduling) — оперативное детальное планирование. Обеспечивает упорядочение производственных заданий, основанное на очерёдности, атрибутах, характеристиках и рецептах, связанных со спецификой изделий таких как: форма, цвет, последовательность операций и др. и технологией производства. Цель — составить производственное расписание с минимальными перенастройками оборудования и параллельной работой производственных мощностей для уменьшения времени получения готового продукта и времени простоя. 3. DPU (англ. Dispatching Production Units) — диспетчеризация производства. Управляет потоком единиц продукции в виде заданий, заказов, серий, партий и заказ-нарядов. Диспетчерская информация представляется в той последовательности, в которой работа должна быть выполнена, и изменяется в реальном времени по мере возникновения событий на цеховом уровне. Это дает возможность изменения заданного календарного плана на уровне производственных цехов. Включает функции устранение брака и переработки отходов, наряду с возможностью контроля трудозатрат в каждой точке процесса с буферизацией данных. 4. DOC (англ. Document Control) — Управление документами. Контролирует содержание и прохождение документов, которые должны сопровождать выпускаемое изделие, включая инструкции и нормативы работ, способы выполнения, чертежи, процедуры стандартных операций, программы обработки деталей, записи партий продукции, сообщения о технических изменениях, передачу информации от смены к смене, а также обеспечивает возможность вести плановую и отчётную цеховую документацию. Также включает инструкции по безопасности, контроль защиты окружающей среды, государственные и необходимые международные стандарты. Хранит историю прохождения и изменения документов. 5. DCA (англ. Data Collection/Acquisition) — сбор и хранение данных. Взаимодействие информационных подсистем в целях получения, накопления и передачи технологических и управляющих данных, циркулирующих в производственной среде предприятия. Функция обеспечивает интерфейс для получения данных и параметров технологических операций, которые используются в формах и документах, прикрепляемых к единице продукции. Данные могут быть получены с цехового уровня как вручную, так и автоматически от оборудования, в требуемом масштабе времени. 6. LM (англ. Labor Management) — управление персоналом. Обеспечивает получение информации о состоянии персонала и управление им в требуемом масштабе времени. Включает отчётность по присутствию и рабочему времени, отслеживание сертификации, возможность отслеживания непроизводственной деятельности, такой, как подготовка материалов или инструментальные работы, в качестве основы для учёта затрат по видам деятельности (activity based costing, ABC). Возможно взаимодействие с функцией распределения ресурсов, для формирования оптимальных заданий. 7. QM (англ. Quality Management) — управление качеством. Обеспечивает анализ в реальном времени измеряемых показателей, полученных от производства, для гарантированно правильного управления качеством продукции и определения проблем, требующих вмешательства обслуживающего персонала. Данная функция формирует рекомендации по устранению проблем, определяет причины брака путём анализа взаимосвязи симптомов, действий персонала и результатов этих действий. Может также отслеживать выполнение процедур статистического управления процессом и статистического управления качеством продукции (SPC/SQC), а также управлять выполнением лабораторных исследований параметров продукции. Для этого в состав MES добавляются лабораторные информационно-управляющие системы (LIMS). 8. PM (англ. Process Management) — управление производственными процессами. Отслеживает производственный процесс и либо корректирует автоматически, либо обеспечивает поддержку принятия решений оператором для выполнения корректирующих действий и усовершенствования производственной деятельности. Эта деятельность может быть как внутриоперационной и направленной исключительно на отслеживаемые и управляемые машины и оборудование, так и межоперационной, отслеживающей ход процесса от одной операции к другой. Она может включать управление тревогами для обеспечения гарантированного уведомления персонала об изменениях в процессе, выходящих за приемлемые пределы устойчивости. Она обеспечивает взаимодействие между интеллектуальным оборудованием и MES, возможное благодаря функции сбора и хранения данных. 9. MM (англ. Maintenance Management) — управление техобслуживанием и ремонтом. Отслеживает и управляет обслуживанием оборудования и инструментов. Обеспечивает их работоспособность. Обеспечивает планирование периодического и предупредительного ремонтов, ремонта по состоянию. Накапливает и хранит историю произошедших событий (отказы, уменьшение производительности и др.) для использования в диагностировании возникших и предупреждения возможных проблем. 10. PTG (англ. Product Tracking and Genealogy) — отслеживание и генеалогия продукции. Обеспечивает возможность получения информации о состоянии и местоположении заказа в каждый момент времени. Информация о состоянии может включать данные о том, кто выполняет задачу, компонентах, материалах и их поставщиках, номере лота, серийном номере, текущих условиях производства, а также любые тревоги, данные о повторной обработке и другие события, относящиеся к продукту. Функция отслеживания в реальном времени создает также архивную запись. Эта запись обеспечивает отслеживаемость компонентов и их использование в каждом конечном продукте. 11. PA (англ. Performance Analysis) — анализ производительности. Обеспечивает формирование отчётов о фактических результатах производственной деятельности, сравнение их с историческими данными и ожидаемым коммерческим результатом. Результаты производственной деятельности включают такие показатели, как коэффициент использования ресурсов, доступность ресурсов, время цикла для единицы продукции, соответствие плану и соответствие стандартам функционирования. Может включать статистический контроль качества процессов и продукции (SPC/SQC). Систематизирует информацию, полученную от разных функций, измеряющих производственные параметры. Эти результаты могут быть подготовлены в форме отчёта или представлены в реальном времени в виде текущей оценки эксплуатационных показателей. |
По состоянию на 2004 год, функции, относящиеся к составлению производственных расписаний (ODS), управлению ТО и ремонтами (MM), а также цеховому документообороту (DOC) — функции, востребованные в дискретных производствах — были исключены из базовой модели MESA-11 применительно к процессным производствам.
Разработка новой модели Collaborative Manufacturing Execution System (c-MES) была вызвана тем фактом, что при управлении процессными производствами и цепочками поставок надёжный обмен информацией между несколькими системами необходим гораздо чаще, чем обмен между несколькими уровнями одной системы. В предыдущем поколении MES основное внимание уделялось обеспечению информацией пользователей из числа оперативного персонала, таких как диспетчеры, операторы или менеджеры.
Для совместного использования информации с другими была разработана модель c-MES. Она дает возможность получить полную картину происходящего, необходимую для принятия решений. В частности, при управлении цепочками поставок и принятии решений c-MES предоставляет информацию о возможностях производства («что»), производительности («сколько»), расписании («когда») и качестве («доступный уровень»).
Кроме того, с 1994 по 2004 год появились информационные системы, реализующие исключённые функциональные возможности:
· Advanced Planning & Scheduling (APS) — решают задачи составления производственных расписаний в рамках всего предприятия,
· Enterprise Asset Management (EAM) — отвечает за управление техническим обслуживанием и ремонтами.
В зависимости от характера, масштаба и особенностей производственных структур и самих систем, существуют различные комбинации сочетаний корпоративных систем ERP, APS и MES в общей структуре информационных систем управления предприятием.
Функции c-MES представлены ниже:
1. RAS (англ. Resource Allocation and Status) — контроль состояния и распределение ресурсов.
2. DPU (англ. Dispatching Production Units) — диспетчеризация производства (координация изготовления продукции).
3. DCA (англ. Data Collection/Acquisition) — сбор и хранение данных.
4. LUM (англ. Labor/User Management)— управление людскими ресурсами.
5. QM (англ. Quality Management) — управление качеством.
6. PM (англ. Process Management) — управление процессами производства.
7. PTG (англ. Product Tracking & Genealogy) — отслеживание и генеалогия продукции.
8. PA (англ. Performance Analysis) — анализ эффективности.
Взаимодействие MES с другими системами и отличие от них
Система управления производством — это связующее звено между ориентированными на хозяйственные операции ERP-системами, системами планирования цепочки поставок и деятельностью в реальном масштабе времени на уровне производства.
Некоторые функции MES в определенной степени перекрываются с другими системами, которые, в свою очередь, перекрываются между собой. Степень их перекрытия зависит от конкретной задачи, вида отрасли и способа реализации системы.
Так, и в MES, и в системе управления сетью поставок есть календарное планирование; функции управления трудовыми ресурсами имеются в MES, в системе управления сбытом и обслуживанием и в подсистеме управления кадрами системы планирования производства; документооборот контролируется и MES, и системой проектирования процессов и продукции; управление технологическими процессами осуществляется как MES, так и устройствами автоматизации.
Одно из главных отличий систем MES от ERP — это управление производственными процессами в реальном времени, т.е. осуществление "ежеминутного" контроля состояния производственного процесса.
Информационная деятельность производственного предприятия заключается главным образом в переработке информации больших объемов, которая, как правило, не является критической ни с точки зрения времени обработки, ни с точки зрения техники безопасности. Десятиминутное опоздание обработки заказа для бизнеса существенной роли не играет.
Однако существует весьма ощутимая разница между требованиями к управлению информацией предприятия и требованиями к оперативному управлению производственными процессами. Очень часто время реакции на событие характеризуется жесткими временными соотношениями (задержка в 10 мс может послужить причиной поломки оборудования и сбоя процесса) и требованиями к технике безопасности.
Кроме того, MES заполняет и другие пробелы, свойственные ERP-системам на производственном уровне. К такому выводу приходят руководители все большего числа предприятий.
Некоторые предприятия испытывают огромные трудности, сталкиваясь с такими распространенными в производстве явлениями, как возврат продукции, задержки выполнения заказов, отмена заказов в связи с низким качеством материалов, слишком большие сроки анализа причин дефектов и т.д. Для предприятий с интегрированной MES-системой все это может стать источником получения конкурентного преимущества. Объяснение весьма простое: своевременная информация — это своевременное и правильное решение.
Обеспечение высокой точности информации требует сбора данных непосредственно в момент возникновения события и как можно ближе к источнику. Чаще всего допускаются ошибки при выполнении простых и рутинных операций по вводу данных. Автоматы выполняют повторяющиеся и нетворческие операции значительно более эффективно, чем люди. Другим словами, для повышения качества производственной информации необходимо автоматизировать ввод данных в информационные системы. Имея более качественную информацию, вы можете принимать более обоснованные управленческие решения. Более того, благодаря автоматизации процесса накопления информации у руководителей производства появляется больше времени на анализ и повышение эффективности производственного процесса.
Таким образом, MES-система представляет всю необходимую и достоверную информацию нужным людям в нужное время. Любой работник организации может получить хранящиеся в различных базах данных сведения, касающиеся качества продукции, ее производства и проектирования. Также MES-система позволяет операторам запрашивать информацию и из баз данных других отделов. В целом, MES дает службе контроля качества возможность и средства более эффективно организовывать работу внутренних и внешних потребителей и предоставлять им больший объем данных.