Основы MES
Системы управления производством классифицируются на разные уровни – обычно это ERP, APS и MES.
MES — это сокращение от Manufacturing Execution System, или система управления производством, которая в режиме реального времени способна планировать, оптимизировать, контролировать и документировать производственные процессы от начала формирования заказа до выпуска готовой продукции.
Для MES систем существенной является классификация производства по характеру технологических процессов, оно делится на производства непрерывного цикла и дискретные производства. Иногда отдельно выделяются рецептурные производства. Большинство успешных внедрений MES систем имеет место в непрерывном и рецептурном производстве. В дискретном производстве успехов меньше, и мы постараемся показать далее, что это связано именно с большей ролью PLM в таких производствах и необходимостью интеграции PLM и MES.
Системы расширенного объемно-календарного планирования APS иногда считают частью MES системы, иногда они занимают некоторое промежуточное положение между ERP и MES. На наши дальнейшие рассуждения это не влияет, и далее они не рассматриваются.
В самом обобщенном понимании MES-система:
- инициирует производственный процесс;
- следит за тем, как он проходит в реальном времени;
- реагирует на изменяющуюся в производстве ситуацию;
- составляет отчеты о производственных процессах по мере их протекания в реальном времени;
- обменивается информацией о цеховых процессах с другими инженерными и бизнес-подразделениями предприятия.
MES система – это не коробочный продукт – это проект, который предусматривает решение конкретных производственных задач. Поэтому и состав модулей конкретного проекта определяется индивидуально.
Немного о планировании производства. В России планирование обычно реализовано в системах класса ERP, в MES такие планы могут детализироваться и корректироваться (здесь надо оценивать целесообразность), но диспетчеризация производственных процессов в цеху – это обязательный модуль. Отметим другие функции.
Отчеты – это наиболее важная функция для большинства компаний. Упорядочивание информации – это возможность получить нужную информацию нужному человеку в нужное время. В производстве MES значительно ускоряет этот процесс. Конечно речь не о бумажных документах, а о электронных отчетах, обновляемых в реальном времени в ходе производства.
MES система может автоматически получать данные с программируемых контроллеров и цеховых компьютеров, что и обеспечивает визуализацию данных в реальном времени. Это может быть и мониторинг работы оборудования, и оперативный расчет показателей эффективности производства. MES в сфере производства уже давно делает то, что сейчас называют Интернетом вещей (Internet of Things). Там где требуется взаимодействие с персоналом, активно используются сенсорные панели (touchscreen), считыватели штрих-кодов или RFID меток. Сенсорные панели также используются для отображения Электронных рабочих инструкций, созданных в PLM системе.
Важной функцией MES системы в сложном машиностроении является отслеживание и генеалогия продукции. Информация о состоянии может включать данные о том, кто выполняет задачу, компонентах, материалах и их поставщиках, серийном номере, текущих условиях производства, а также любые тревоги, данные о повторной обработке и другие события, относящиеся к продукту. Эта информация может быть востребована в дальнейшем при обслуживании, при анализе происшествий, рекламаций и т.д.
Управление качеством продукции также является одной из функций MES системы. Этот функционал обеспечивает анализ в реальном времени измеряемых показателей, полученных от производства, для гарантированно правильного управления качеством продукции и определения проблем, требующих вмешательства обслуживающего персонала. Здесь это отслеживание брака, корректировка планов из-за появления брака. Однако формирование рекомендаций по устранению проблем, определение причин брака путём анализа взаимосвязи симптомов, действий персонала и результатов этих действий – это уже область систем управления качеством.
Исходные данные для MES
В отличие от систем классов ERP и APS, MES-системы являются предметно-ориентированными. Поэтому они максимально полно отражают особенности технологии конкретных производственных процессов и зачастую включают в себя развитые средства поддержки технологической подготовки того или иного типа производства. И очень полезно, если будут использоваться данные о технологических процессах из систем PLM, а не вводиться вручную.
Трудоемкость процесса внедрения MES-системы может быть существенно сокращена при наличии на предприятии технологических процессов в электронном виде. Данные о составе изделия, нормативно-справочная информация, технологические процессы, перечень необходимых ресурсов, управляющие программы, рабочие инструкции и др. можно импортировать в MES систему или синхронизировать эти данные для поддержания в актуальном состоянии уже на стадии производства.
Цифровое производство и MES
Конструкции делаются в цифровом виде. Продукт стал виртуальным. Компании уходят от физического прототипа в пользу тестирования продукта в цифровой форме. Компании используют инструменты цифрового производства, чтобы создать техпроцессы, для которых можно выполнить имитационное моделирование. Можно моделировать отдельные переходы техпроцессов, чтобы увидеть, как они повлияют на требуемый продукт. Кроме того, на этой стадии можно сравнить много различных конфигураций процессов с целью найти более оптимальные (причем с использованием различных критериев).
Оптимизированные процессы после этой стадии передаются в MES систему, которая будет управлять и контролировать их выполнение на производстве. Таким образом, устраняются многие потенциальные ошибки.
Обратная связь MES-PLM
Связка же PLM-MES, как было отмечено, создает предпосылки для наличия непрерывного анализа полной и достоверной производственной информации по схеме "план-факт". В рамках MES обычно выполняется непрерывный мониторинг производства с помощью показателей KPI (ключевых показателей эффективности), в отличие от традиционного составления периодической отчетности и последующей разработки тех или иных корректирующих мер.
MES имеет решающее значение для ликвидации разрыва между имитационным моделированием и реальностью на производстве. Поскольку производство изменчиво, MES информация имеет решающее значение при корректировке технологических процессов. Эта информация затем подается обратно на стадию ТПП, чтобы улучшить свои знания о фактических параметрах процессов, необходимых для получения желаемых результатов. И эти оптимизированные техпроцессы могут использоваться при создании новых продуктов. Этот механизм обратной связи отсутствует в большинстве случаев. Результатом такой интеграции будет конструкция, лучше приспособленная к производству, меньшее число изменений/согласований в дальнейшем.
Информация из MES также является важной для PLM в мониторинге и отчетности, чтобы понять, что на самом деле произошло на физическом уровне цеха. Для PLM создание информации об изделии "как изготовлено" ("As-builts") является важным требованием. Это фактически создание виртуального аналога физического продукта. "As-builts" – это не только информация об изделии, но и информация о технологических процессах его изготовления, а также о контроле качества и состояния изделия при прохождении его через производственный процесс.
Такой подход вписывается в концепцию Непрерывного совершенствования, когда улучшения процесса изготовления, выполненные в цехе, влияют и на саму конструкцию изделия либо на первоначальный техпроцесс. Ход процесса производства может быть легко соотнесен с данными об изделии "как изготовлено", чтобы затем оценить, какое изделие, компонент или процесс могут быть изменены, чтобы улучшить характеристики изделия, повысить качество или улучшить эксплуатационные характеристики изделия.
Также MES предоставляет данные для последующих стадий поддержки и обслуживания изделия, а подготовка документации для этого является частью PLM процесса. Изделие может быть более эффективно отремонтировано, если заранее известен состав его компонентов.