MES-системы: функции и преимущества

Manufacturing execution system (MES) - системы автоматизации производства и оптимизации производственной деятельности, которая в режиме реального времени: инициирует, отслеживает, оптимизирует, документирует производственные процессы от начала выполнения задания до выпуска готовой продукции.

На русском языке вместо MES часто употребляется аббревиатура АСОУП - система сбора, передачи, обработки и отображения информации о производственных процессах в реальном времени, направленная на обеспечение автоматизации производства.

В соответствии со стандартом ISA-95 MES система автоматизации производства должна отвечать на следующие вопросы:

• Как производить? (определение как делать продукт)
• Что может быть произведено? (определение доступных ресурсов)
• Когда и что производить? (определение расписания)
• Когда и что было произведено? (определение производительности)

MES-система охватывает следующие задачи:

• распределение и контроль статуса ресурсов (построение модели производства, централизованное хранение, быстрый и удобный поиск данных по спецификациям сырья, полуфабрикатов, готовой продукции, и упаковки, адресов поставщиков, норм качества, законодательных документов и т.д.);
• диспетчеризация производственных процессов (управление заказами на производство, управление сырьем и полуфабрикатами, контроль выполнения плана, контроль остатков);
• сбор данных, управление качеством (сбор данных от систем АСУТП, проверка качества и достоверности данных, сбор и архивирование, долговременное хранение, управление лабораторными данными);
• управление техническим обслуживанием;
• анализ производительности (статистический и математический анализ, контроль производительности процесса, расчет ТЭП, учет времени работы и простоя оборудования, создание отчетов);
• составление производственных расписаний;
• контроль документов (электронный документооборот);
• управление трудовыми ресурсами (управление персоналом);
• координация технологических процессов и отслеживание готовой продукции.

Основные функции MES

• Следить за состоянием и распределением ресурсов.
• Оперативность и детальность планирования.
• Диспетчеризация производства.
• Управление документами.
• Собирать и хранить данные.
• Управлять персоналом.
• Управлять качеством продукции.
• Управлять производственными процессами.
• Управлять техническим обслуживанием и ремонтом.
• Прослеживать историю продукта.
• Анализировать производительность.

Функции, которые выполняет MES, носят оперативный характер и регулируют соответствующие требования не ко всему предприятию, а к той его единице (цеху, участку, подразделению), для которой ведется планирование работ. Из выше перечисленных функций данной системы основными – оперативно-календарное планирование (детальное планирование) и диспетчеризация производственных процессов в цеху. Только эти две функции определяют MES-систему как систему оперативного характера, которая нацелена на формирование расписаний работы оборудования и оперативное управление производственными процессами в цеху. TrafficSoft ADC: балансировщик нагрузки с высокой скоростью работы и минимальными аппаратными требованиями

Несмотря на то, что алгоритмы MES-систем основываются, в большинстве случаев, на эвристике, они, как правило, намного сложнее чем алгоритмы APS. В первую очередь алгоритм MES находит необходимое решение, учитывая все ограничения и выбранные критерии (частные либо интегральные). После этого, на этапе оптимизации, происходит поиск подходящего расписания. MES-система получает объем работ, который либо представлен ERP на этапе объемно-календарного планирования, или выдается APS-системой в виде допустимого для предприятия план-графика работы цеха, и в дальнейшем сама строит более точные расписания для оборудования и прослеживает их выполнение в оперативном режиме. В этом плане целью MES-системы является не только выполнение заданного объема с указанными сроками выполнения тех или иных заказов, но и выполнение наилучшим образом с точки зрения экономических показателей цеха.

Основные положения работы MES-системы

• Приводить в действие производственные мощности;
• Отслеживать производственные мощности;
• Собирать информацию, которая связана с производством ;
• Отслеживать и контролировать параметры качества;
• Обеспечивать персонал и оборудование информацией, необходимой для начала процесса производства;
• Устанавливать связи между персоналом и оборудованием в рамках производства;
• Устанавливать связи между производством и поставщиками, потребителями, инженерным отделом, отделом продаж и менеджментом;
• Применять меры в соответствии с требованиями номенклатуры производства;
• Изменять компоненты, сырья и полуфабрикатов, которые применяют в процессе производства;
• Изменять спецификации продуктов;
• Доступность персонала и производственных мощностей;
• Гарантировать соответствия применимым юридическим актам, например нормам Food and Drug Administration (FDA)

Преимущества MES

Благодаря использованию современных MES-систем появилась возможность увеличить скорость обработки производственных заказов практически в два раза на фоне снижения на 25% объемов незавершенного производства. Применение MES дает возможность составлять и своевременно корректировать детальные производственные расписания, что, в свою очередь, позволяет более точно определить фактическую себестоимость изготовления как каждой отдельной детали, так и всего изделия полностью. Значительным свойством MES-систем является выполнение расписаний. APS-системы, встроенные в планирующий контур ERP, составляют производственные расписания только в том случае, если в портфель внесены заказы новых изделий или работ, корректировать их в режиме реального времени довольно сложно, в результате чего использование APS-систем в мелкосерийном производстве становится серьезной проблемой. В этих случаях MES-системы работают более гибко и оперативно, пересчитывая и корректируя расписания при любых отклонениях производственных процессов, благодаря чему повышается гибкость и динамичность производства. MES-системы являются незаменимыми в мелкосерийном и позаказном производстве, в то время как расписания APS-системы больше подходят для производств с крупносерийным характером выпуска продукции, где резких отклонений от производственной программы, как правило, нет из-за устойчивого характера производства. Вся эта система гарантирует возможность ведения подробного материального учета, учета работы оборудования и затрат на персонал, сбора, агрегирования действующих данных о состоянии производства и передачи их в систему планирования или ERP-систему. Дает возможность формировать и быстро вносить исправления в производственные расписания с учетом внешних (например, изменение спроса) и внутренних факторов (например, задержки поступления сырья); увеличить эффективность диспетчеризации производства; осуществлять контроль содержания и прохождения документов, которые сопровождают изготовление продукции, ведение плановой и отчетной цеховой документации и многое другое. Изучения рынков показывают, что MES-системы приспособлены к многочисленным ситуациям, определенным как дискретные (частные) операции, пакетные (последовательные) и непрерывные производственные процессы.

Теоретические преимущества, которые способны обеспечить MES-системы, очевидны: в случае дискретного производства это повышение эффективности оборудования и возможность работы по индивидуальным заказам, а в случае непрерывного – переход от советской модели управления к прозрачному производству, делающий возможной концепцию «предприятия реального времени» (Real-Time Enterprise).

На практике же зачастую компании имеют загрузку оборудования не более 50% – эффективность его использования для них не столь актуальна. Более того, в условиях рыночной неопределенности им недоступно долгосрочное планирование, а возврат инвестиций в MES далеко не очевиден. Но самое главное – это отсутствие конкурентной среды, которая и должна двигать предприятия к модернизации.

Есть и еще одна, более приземленная проблема – неадекватность предлагаемых решений нынешним потребностям компаний. «Поставщики предлагают вместо нужного нам велосипеда дорогие автомобили – продукт, безусловно, более качественный, но с избыточным функционалом и неприемлемой ценой», — провел аналогию Рейснер Михаил, директор по ИТ холдинга ИЭК. Предприятия решают эту проблему различными методами, и в первую очередь с помощью собственных разработок. Например, так поступили в ИЭК, создав собственное решение и интегрировав его с учетной системой на платформе «1С». Тем не менее сейчас компания встала перед выбором: продолжить инвестиции в собственную разработку или попытаться решить возникающие задачи с помощью существующего на рынке решения. Причиной этого является растущая конкуренция, главным образом со стороны китайских производителей. Предприятию приходится все больше ориентироваться по позаказное производство, а для этого требуется возможность оперативного планирования.

Другим вариантом является разработка необходимого функционала в рамках внедренного ERP-решения. Однако едва ли не единственным преимуществом такого подхода становится использование единой платформы вместо разрозненных решений. Минусов гораздо больше, в основном это весьма значительная стоимость доработки – очень немногие компании могут позволить себе такие инвестиции. Кроме того, важное отличие MES от ERP заключается в том, что MES-системы, ориентированные исключительно на производственные процессы, позволяют корректировать планы столь часто, сколь это необходимо. На ERP возложена масса иных задач, поэтому ее возможности для перепланирования крайне ограничены.

Наконец, именно использование в ИТ-архитектуре слоя MES позволяет сохранить баланс между уникальностью предприятия и лучшим мировым опытом. В противном случае этот компромисс приходится искать в процессе кастомизации ERP.

«Для большинства российских предприятий реструктуризация производственных процессов может быть гораздо полезнее внедрения MES, и даже ERP», — подчеркнул процессную незрелость отечественной промышленности Зеленков Юрий, директор по информационным технологиям НПО «Сатурн». Лишь в 2010 году на «Сатурне» произошел перелом: сформировалась команда, которая начала продвигать проект системы управления производством. При этом новая управленческая модель реализуется самостоятельно, а уже впоследствии планируется внедрить тиражируемое решение.

«Внедрение MES без изменения бизнес-процессов может принести больше вреда, чем пользы», — согласен Метан Геннадий, архитектор MES компании «Сибур». В этом случае вместо ускорения процессов скорее может, наоборот, произойти их замедление, что обернется негативными последствиями.

Еще одной тенденцией, уводящей производственников от реальных проблем, является внедрение концепций бережливого производства, рассматривающихся в качестве альтернативы MES-системам. В последнее время осуществляется довольно много подобных проектов, но лишь потому, что их реализация кажется руководству предприятий более простой. Между тем производственное планирование и бережливое производство не противоречат, а дополняют друг друга. Бережливое производство – это, прежде всего, изменение философии предприятия, а внедрение MES – изменение методов работы с информацией.

Одной из немногих позитивных тенденций на рынке является то, что инициаторами внедрения MES все чаще становятся бизнес-руководители – люди, отвечающие за финансовые результаты. Это означает как более высокий уровень поддержки проектов, так и иной подход к их обоснованию. Подобные изменения, вкупе с растущей управленческой зрелостью предприятий, и способны в ближайшие годы стать основным движителем данного рынка.

Интеграция с ERP

Для того, чтобы МES система качественно функционировала на предприятии необходима ее тесная связь с корпоративной ERP. В стандартном варианте MES и ERP системы соединяются по следующим направлениям:

• Ввод и формирование нормативно-справочной информации (НСИ)
• Планирование производства
• Производственный учет
• Складской учет
• Сбыт

См. таже

c-MES

ERP

APS