Выбери формат для чтения
Загружаем конспект в формате pdf
Это займет всего пару минут! А пока ты можешь прочитать работу в формате Word 👇
Лекция 9. Исполнительные производственные системы MES
MES
автоматизированная
система
управления
производственной
деятельностью предприятия. Задачи и функции MES. Область применения.
1. MES - информационная и коммуникационная система производственной
среды предприятия.
Система MES (Manufacturing Execution System) - 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: планирует,
оптимизирует, контролирует, документирует производственные процессы от начала
формирования заказа до выпуска готовой продукции. [ 1 ]
2. Функции MES
Системы MES определяются как совокупность программных функций,
отличающихся от функций систем планирования ресурсов предприятия (ERP),
автоматизированного
проектирования
и
программирования
(CAD/CAM)
и
автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУТП).
Aссоциация MESA определила 11 основных функций MES:
1. Контроль состояния и распределение ресурсов (RAS). В рамках этой функции
обеспечивается управление ресурсами производства ( машинами, инструментальными
средствами, методиками работ, материалами) и другими объектами, например,
документами о порядке выполнения каждой производственной операции. Правильность
настройки оборудования в производственном процессе, а также его состояние
отслеживается в режиме реального времени.
2. Оперативное детальное планирование (ODS). Эта функция обеспечивает
оперативное и детальное планирование работы, основанное на характеристиках и
свойствах конкретного продукта, а также детально и оптимально вычисляет загрузку
оборудования при работе конкретной смены.
3. Диспетчеризация производства (DPU). Обеспечивает текущий мониторинг и
диспетчеризацию процесса производства, отслеживая выполнение операций, занятость
оборудования и людей, выполнение заказов, объемов, партий и контролирует в реальном
времени выполнение работ в соответствии с планом ; позволяет отслеживать все
происходящие изменения в режиме реального времени и вносить корректировки в план
цеха.
4. Управление документами (DOC). Обеспечивает прохождение документов,
которые должны сопровождать выпускаемое изделие, включая инструкции и нормативы
работ, чертежи, программы обработки деталей, записи партий продукции, сообщения о
1
технических изменениях. Организует передачу информации от смены к смене, а также
позволяет вести плановую и отчетную цеховую документацию.
5. Сбор и хранение данных (DCA). Функция обеспечивает информационное
взаимодействие различных производственных подсистем для получения, накопления и
передачи технологических и управляющих данных, циркулирующих в производственной
среде предприятия.
6. Управление персоналом (LM). Формирует отчеты о времени и присутствии на
рабочем месте, обеспечивает слежение за соответствием сертификации. Позволяет
учитывать и контролировать основные, дополнительные и совмещаемые обязанности
персонала, такие как выполнение подготовительных операций, расширение зоны работы.
7. Управление качеством продукции (QM ). Предоставляет данные измерений о
качестве продукции, собранные с производственного уровня, позволяет проводить анализ
корреляционных зависимостей и статистических данных причинно-следственных связей
контролируемых событий.
8. Управление производственными процессами (PM). Отслеживает заданный
производственный процесс, а также автоматически вносит корректировку или предлагает
соответствующее решение оператору для исправления или повышение качества текущих
работ.
9. Управление производственными фондами (техобслуживание) (MM). Поддержка
процесса технического обслуживания, ремонта производственного и технологического
оборудования и инструментов в течение всего производственного процесса.
10. Отслеживание истории продукта (PTG). Предоставляет информацию,
связанную с продукцией: отчет о персонале, работающем с этим видом продукции,
компоненты продукции, материалы от поставщика, партию, серийный номер, текущие
условия производства, индивидуальный технологический паспорт изделия.
11. Анализ производительности (PA). Формирует отчеты о реальных результатах
производственных операций, а также сравнивает с предыдущими и ожидаемыми
результатами. Например, использование ресурсов, наличие ресурсов, время
производственного цикла, соответствие плану, стандартам и другие.
Одиннадцать вышеперечисленных обобщённых функций , которые определены
MESA International , позволяют судить о предназначении систем оперативного
управления класса MES. Получая информацию непосредственно с производства , такого
рода система позволяет : контролировать
и при необходимости немедленно
корректировать производственное расписание (
что невозможно в ERP-системе),
обеспечить связь между производственными и бизнес-процессами и , наконец, собирать и
передавать в ERP-систему данные о текущих производственных показателях в режиме
реального времени.
Система управления производством класса MES - это связующее звено между
ориентированными на хозяйственные операции ERP-системами, системами планирования
цепочки поставок и деятельностью в реальном масштабе времени на уровне производства.
По своей сути и назначению система оперативного управления производством является
программной прослойкой, позволяющей объединить различные уровни управления
компанией в единый информационный комплекс. Иерархия
уровней
управления
предприятием
и соответствующих им
автоматизированных систем управления
представлены на рис.1.
2
Рисунок 1 – Системы автоматизированного управления компанией.
Безусловным преимуществом и отличительной особенностью этой системы
является возможность управления производственным процессом в реальном времени,
осуществления «ежеминутного» контроля состояния производственного процесса. MES
позволяет создавать гибкую информационную инфраструктуру, чрезвычайно быстро
реагирующую на любые изменения в продукции, производственном процессе, составе
рабочей силы и содержании рабочих процедур, обеспечивая оперативность управления
и адаптативность производственной системы предприятия.
Основными функциями MES-систем из перечисленных выше являются –
оперативно-календарное планирование (детальное планирование) и диспетчеризация
производственных процессов в цеху. Именно эти две функции определяют MES-систему
как систему оперативного характера, нацеленную на формирование расписаний работы
оборудования и оперативное управление производственными процессами в цеху.
Цель MES-системы – не только выполнить заданный объем с указанными сроками
выполнения тех или иных заказов, но выполнить как можно лучше с точки зрения
экономических показателей цеха.
На каждое рабочее место формируется детализированное ( с указанием сроков
начала/ окончания каждой операции) плановое задание, соответствующее оптимальному
производственному расписанию выполняемых работ. Пример планового задания на
рабочее место представлен на рисунке 2.
3
Рисунок 2 – Пример детализированного планового задания на рабочее место
Любое плановое задание нуждается в диспетчировании, поэтому функции
диспетчирования в МЕS – системах отводится особое место. В MES-системах функция
DPU реализована в виде специального модуля диспетчирования, с которым работает
диспетчер. Задачей диспетчера является фиксация всех событий в производственной
системе: моментов действительного окончания обработки партий деталей, отказов
оборудования по различным причинам, любых опережений и запаздываний
тех или иных процессов и т.п. (рис.3,4 ).
4
Рисунок 3 – Контур диспетчирования в MES
Далее MES-система, с определенным интервалом времени, автоматически
анализирует информацию, полученную с диспетчерских терминалов, и если фактическое
состояние дел существенно расходится с плановым заданием (изменяются моменты
окончания обработки партий деталей), то диспетчер оповещается системой о наличии
данных расхождений.
После принятия решения диспетчером, а это, чаще всего, либо временной сдвиг
работ, либо пересчет расписания, скорректированное расписание вновь вступает в работу с
обязательным оповещением на те рабочие центры , которых затронули коррективы.
5
Рисунок 4
3. Применение систем управления производством MES на российских
предприятиях
В России системы управления производством — пока относительно новое слово в
автоматизации.
Для
автоматизации решения задач календарного планирования
производства в МГТУ «Станкин» был разработан программный продукт «Фобос», который
составляет ядро системы управления современным цехом механообработки, интегрируя в
единое целое автоматизированную подготовку производства, оперативное календарное
планирование, диспетчерский контроль за состоянием обрабатываемых предметов труда в
условиях мелкосерийных и единичных производств. MES-система «Фобос» используется в
крупном машиностроении, как правило, в паре с «тяжелыми» ERP-системами — BAAN или
SAP. Разработчики системы работают над возможностью интеграции также с
«1С:Предприятие». Промышленная эксплуатация системы «Фобос» показала, что она
позволяет за счёт эффективной организации производства минимизировать нормы
материальных и трудовых затрат, повысить фондоотдачу технологического оборудования,
снизить себестоимость продукции.
Как комментирует Евгений Фролов, профессор МГТУ "СТАНКИН", разработчик
MES-системы «Фобос»: «В задачах управления мелкосерийным и единичным
производством, к которому в той или иной мере относятся почти 70% всех
6
машиностроительных
предприятий,
имеется
одна
особенность:
общемировой
среднестатистический коэффициент загрузки технологического оборудования на таких
заводах не превосходит значения 0.45. (если, конечно, не применять специального
производственного софта для составления, коррекции и диспетчерского контроля
производственных расписаний, т.е. MES систем).
Другая система — YSB.Enterprise — предназначена для предприятий СМБ, которым
несколько «не по средствам» приобретать тяжелые ERP-системы. YSB.Enterprise работает
по принципу двухслойной пирамиды, где MES-система берет на себя функции и верхнего
слоя управления.
MES-системы PolyPlan, по мнению разработчика Равиля Загидуллина, доцента
УГАТУ (г. Уфа), более всего предназначены для автоматизированных систем
механообработки. Хотя могут применяться и для неавтоматизированного производства.
Кроме нее, аналогов MES-систем именно для автоматизированного производства (гибкое
производство, нтегрированное производство), по его заявлению, на сегодняшний день нет.
Необходимо отметить ещё одно преимущество применяемых систем «Фобос» и
«Полиплан»: возможность в процессе оптимизации управленческих решений использовать
интегральный критерий, в который могут входить несколько частных критериев, иногда
противоречивых. Выбор векторного критерия в системе PolyPlan и системе «ФОБОС»
представлен на рис 5.,6
Рисунок 5 - Векторный критерий в MES-системе PolyPlan
7
Рисунок 6 - Критерии составления производственных расписаний в MES-системе
«ФОБОС»
Используя нескольких частных критериях можно создать очень большое количество
комбинаций, которые могут пригодиться для самых различных производственных
ситуаций. Например, в MES-системе «ФОБОС» имеется возможность получения 100
комбинаций
векторных
критериев.
В ряде случаев синтез критерия осуществляется в процессе уточнения производственного
задания по планированию с учетом технологии того или иного производства –
машиностроения, деревообработки (©RFT-Group, www.rft-group.ru, А.Р. Залыгин) и пр.
8
Основные системы управления производством, используемые в России
Название системы
Компанияразработчик
«Фобос»
(для для управления производством дискретного типа, для
крупных машиностроительных предприятий)
"РТСофт"
Factelligence
(APS-система, дискретное производство)
"Весть"
Global MRP/MES
GlobalSystem
Infor:MES Infor:APS
«ЭпикРус»
Ortems
(APS-система)
"АНД Проджект"
PolyPlan
(гибкое производство, интегрированное производство)
PolyPlan
Preactor
(APS-система планирования производственных процессов для
СМБ)
"РТСофт"
SyteLine
«Фронтстеп»
T-FACTORY MES
AdAstra
YSB.Enterprise
(управление производством дискретного типа, для СМБ)
YSB.Enterprise
Источник: CNews Analytics, 2006
9