Поиск на Портале
НОВОСТИ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Обновлено: 19 сентября 2017 г.
Владимир Гутенев поздравил работников оборонно-промышленного комплекса c Днем оружейника
Участник Национальной научно-технической конференции создал панорамную систему, применимую в поисково-спасательных операциях
В Омске пройдет конференция Минпромторга "Развитие радиоэлектроники – основа будущего России"
Алюминиевая Ассоциация актуализирует нормативы применения алюминия в строительстве
Национальная китайская выставка машиностроения и инноваций China Machinery Fair пройдет в Москве с 24 по 26 октября 2017 г.
Швейцарский деловой Центр в Самаре займется локализацией высокотехнологичных производств
Национальная научно-техническая конференция СоюзМаш России поможет внедрить в производство инновационные разработки
Разработка уральских энергетиков признана одним из лучших изобретений России
Опубликован мониторинг состояния промышленности России по итогам августа 2017 года
Более 150 руководителей крупнейших предприятий подтвердили своё участие в конференции "Генерация энергии 2017"
Владимир Гутенев: Позитивную роль в формировании положительного тренда в автомобильной отрасли сыграл комплекс мер господдержки
Объявлены еще 32 номинанта Национальной премии "ПРИОРИТЕТ-2017"

Все новости >>

Направления деятельности
      Корпоративное управление
      Маркетинг
      Разработка
      Производство
      Снабжение
      Продажи
      Сервисное обслуживание
      Поддержка деятельности

Опубликовано: 20 января 2005 г.

MES системы: задачи и решения

  комментариев: 0   просмотров: 2990

Источник информации: www.mesa.ru

Будник Р.А.

 

Тематический цикл. Часть 1

 

Глобальная экономика диктует жесткие требования своим субъектам. Право на существование получают только высокоорганизованные предприятия, в основу которых положен принцип быстрой реакции на непрерывно изменяющиеся требования рынка. Мировая практика показала, что динамичные и гибкие производства строятся на базе современных информационных систем управления класса MES.

 

Сегодня на российском рынке промышленной автоматизации наблюдается повышенный интерес к новому для него классу систем управления производством. Это системы класса MES (manufacturing execution system) или производственные исполнительные системы. Развернутым смысловым определением MES систем, соответствующим отечественной практике и терминологии (АСУ ПП), можно считать следующее: системы оперативного планирования, оптимизации и управления производственными процессами.

 

На волне повышенного интереса в специализированных средствах массовой информации появилось множество переводных публикаций из западных источников. Из статьи в статью кочуют различные варианты переводов и трактовки одиннадцати функций MES систем, определенных международной ассоциацией производителей и поставщиков MES решений MESA International. В интернет форумах и дискуссиях специалистов обсуждается дифференцированная классификация основных и вспомогательных функций MES систем одного из основоположников MES концепции Майкла Макклиллана. Все говорит о том, что рынок живет новой идеей, под знамена которой стремятся встать большинство игроков бизнеса системной интеграции, консалтинга и промышленной автоматизации.

 

В этом тематическом цикле не будет очередной публикации стандартной функциональности MES систем под собственным лейблом, поскольку эта информация широко известна. Цель этой серии публикаций - поделиться информацией о том, как формулируют задачи для MES систем профессионалы на предприятиях с дискретным типом производства, а так же предложить варианты их решения.

 

По мнению профессионалов, задачи, которые необходимо решать с помощью MES систем, напрямую связаны с производственным циклом выполнения объемных планов спускаемых цехам. Основных задач три: оперативное планирование, оптимизация, управление производственными процессами. Как уже было сказано, к решению этих задач приступают после того, как цех в каком-либо виде получает спущенный ему вышестоящим руководством объемный план и пройден этап технологической подготовки производства.

 

В цехе все начинается с составления подробного оперативного, поминутного плана производства на ближайшую перспективу. Обычно горизонт оперативного планирования не превышает двух месяцев, более далекие горизонты бессмысленны в силу непрерывно меняющихся условий производства в цехе и следующими за ними корректировками производственных расписаний. Итак, выделим первую обобщенную задачу для MES системы на предприятиях с дискретным типом производства оперативное планирование или расчет производственных расписаний.

 

К настоящему моменту идея планирования производства получила признание во всех развитых странах мира. На практике при планировании производства формируются так называемые объемные и оперативные планы. Объемный план устанавливает когда, сколько и какой продукции должно быть произведено, оперативный план детализирует объемный по времени и заданиям для низовых звеньев. Фактически оперативный план определяет, как в действительности производится продукция. Кроме того, оперативный план предусматривает диспетчеризацию производства: контроль и учет выполнения рабочих нарядов, оперативное регулирование и оптимизацию хода производства на уровне цеха. Мировой опыт показывает, что резервы снижения издержек, повышения эффективности и конкурентоспособности производства лежат в местах создания прибавочной стоимости продукции, т.е. в сфере оперативного планирования и управления производством - в зоне ответственности систем класса MES.

 

В первой части этого тематического цикла мы подробно рассмотрим проблемы, возникающие на этапе оперативного планирования, и проиллюстрируем пути их решения с помощью существующих на рынке программных продуктов класса MES.

 

Оперативное планирование (расчет производственных расписаний)

 

На многих отечественных предприятий в производственных подразделениях сегодня можно увидеть, что оперативный план регулярно нарушается вследствие целого множества причин. Среди них: отклонение фактического времени выполнения операций от запланированного, поступление срочных заказов, переработка брака, нехватка и замена рабочей силы, поломки и ремонт оборудования, наступление других незапланированных событий. Каждое из этих событий делает огромную брешь в производственном плане. В цехе, чтобы успеть выполнить заказы в срок, предпринимают срочные действия по изменению очередности работ, перераспределению ресурсов и установке внутренних приоритетов заказам. Здесь нужно отметить, что это нормальная ситуация, такова природа производства и незапланированные события в цехах происходят на предприятиях всего мира. Однако вручную без специальных инструментов эту проблему до сих пор решают только в странах третьего мира. Очевидно, что в век глобальной компьютеризации для решения такой задачи необходимо использовать специальные программные средства и мощную вычислительную технику.

 

Проблема 1. Оперативное планирование - динамическая задача

 

Для расчета производственного расписания на отечественных предприятиях используются либо статические инструменты, такие как сетевые графики, бумажные таблицы, доски планирования либо вообще никакие инструменты не применяются. События, вносящие существенные изменения в расписание, происходят столь часто и в таком количестве, что возможности статического инструмента и тем более человека, не позволяют учесть их в полном объеме и не позволяют поддерживать расписание в оптимальном состоянии. В результате оперативный план, если такой имеется, очень быстро перестает соответствовать действительности и теряет свою актуальность в среднем по истечении 20 % времени от всего горизонта планирования. Уровень организации производства резко падает, снижается его рентабельность.

 

Для внутрицехового управления производственными процессами необходим инструмент, который обеспечит учет всех происходящих событий в режиме реального времени (on-line). Этот инструмент должен отражать достоверную картину текущего состояния производства, а так же обладать возможностью многократной корректировки и расчета производственных расписаний в течение рабочих смен.

 

Предлагаемое решение

 

Для решения задачи оперативного планирования в MES системах строится динамическая компьютерная модель производства. Эта модель реализует непрерывное имитационное моделирование движения материальных потоков внутри цеха в соответствии с технологическими маршрутами. Производственное расписание наглядно описывается диаграммой Ганта, где каждой операции ставится в соответствие отрезок прямой, длина которого пропорциональна ее длительности. Эти отрезки, именуемые линиями Ганта, располагаются напротив инвентарных номеров основного технологического оборудования в последовательности, соответствующей производственному расписанию. Встроенный механизм диспетчирования производства обеспечивает своевременную доставку и ввод информации о совершаемых действиях, происходящих событиях и отклонениях от составленного оперативного плана. Производственное расписание поддерживается в оптимальном состоянии за счет непрерывной компенсации отклонений методом коррекции либо полного перерасчета. В результате все процессы, происходящие в цехе, становятся прозрачными, достигается прослеживаемость, управляемость и идентифицируемость материальных потоков производства в соответствии с требованием международных стандартов. 

 

 

 

Рис.1. Динамическая модель производства в системе Preactor (Англия)

 

Для вычисления реальной себестоимости продукции необходимо проводить детальный финансово-экономический анализ производства. Широко распространенным на западе методом анализа источников издержек и создания прибавочной стоимости, является так называемый АВС-анализ или Activity Based Costing. Суть этого метода состоит в том, что расходы и доходы предприятия привязываются к точкам его активности. В случае производства это означает привязку издержек и созданной прибавочной стоимости к конкретным инвентарным номерам технологического оборудования и реализуемым производственным процессам. Осуществить такой анализ, имея приблизительное представление о распределении производственных процессов во времени и по оборудованию не возможно. В MES системах строится точная динамическая модель производства, обеспечивающая подробную калькуляцию текущих производственных затрат, как в привязке к конкретным рабочим местам, так и в разрезе отельных выполняемых заказов. 

 

 

 

Рис.2. Финансово-экономический анализ производства в MES системе ФОБОС (Россия)

 

Проблема 2. Сложность задачи

 

Сложность задачи определяется ее размерностью. Размерность задачи расчета производственного расписания даже для небольшого предприятия, как правило, столь высока (тысячи технологических операций на десятках и сотнях единиц технологического оборудования), что человеческий мозг не в состоянии обработать такой объем информации и, тем более, предложить качественное решение.

 

Предлагаемое решение

 

В общем случае расчет производственного расписания является сложной математической задачей. Для ее решения разрабатывается система критериев расчета и оптимизации расписаний, на базе которой создаются соответствующий алгоритмический аппарат. Эвристические алгоритмы расчета производственных расписаний являются ядром MES систем и охраняются в режиме ноу-хау.

 

Применяемый в MES системах аппарат расчета производственных расписаний позволяет учесть взаимосвязь всех элементов оперативного плана, обеспечить выбор альтернативных технологических маршрутов и адаптивный режим управления материальными потоками. Вычислительное ядро MES систем позволяет в полной мере задействовать мощность современных компьютеров (процессоров) для решения данной задачи.

 

Здесь не лишним будет добавить, что в части касающейся управления производством, системы класса MES отличаются от систем класса ERP, тем, что в MES системах расчет производственных расписаний строиться на базе множества критериев. В ERP/MRP системах планирование, как правило, производится по одному критерию, в MES системах таких критериев может быть более десятка, так, например, в системе ФОБОС их четырнадцать, в системе Preactor восемь. Минимально возможное количество критериев, отграничивающее MES систему от систем других классов, два. Различные комбинации критериев позволяют рассчитывать десятки вариантов производственного расписания, использовать их как средство моделирования производственных процессов и выбирать наиболее эффективный сценарий выполнения текущего плана.  

 

 

 

Рис.3. 14 критериев расчета производственного расписания в системе ФОБОС 

 

Проблема 3. Планирование с учетом актуального состояния ресурсов производства

 

Слабость большинства систем автоматизированного планирования (ERP, MRP) в том, что ресурсы производства оцениваются ориентировочно либо вообще считаются бесконечными и неисчерпаемыми. Разбивая заказы на части и рассчитывая дату их запуска в производство, эти системы, увы, не учитывают доступность ресурсов в конкретный момент времени. Ведь абстрактное наличие ресурса вовсе не означает его доступность для выполнения каждого заказа в каждый момент времени. Таким образом, расписание, составленное без учета информации о фактическом состоянии ресурсов производства, не соответствует действительности и не может быть выполнено.

 

Предлагаемое решение

 

Одним из основных принципов, положенных в основу рассматриваемых систем, является принцип конечного планирования ресурсов производства. Суть данного принципа заключается в том, что ресурсы (как основные, так и дополнительные) всегда ограничены, и выполнение работ планируется только тогда, когда достоверно известно, что ресурсы доступны.

 

Так, например, помимо незапланированного выхода станков из строя и влияния других неожиданных воздействий изменяющих доступный объем ресурсов производства, в цехах существует регламент проведения профилактических ремонтов оборудования. С помощью MES системы можно смоделировать текущую ситуацию, проиграть несколько сценариев ее развития и добиться такого расписания, в котором профилактический ремонт оборудования минимальным образом скажется на выполнении производственного плана. 

 

 

 

Рис.4. Пример планирования с учетом ремонта оборудования в системе ФОБОС 

 

Другим примером принципа конечного планирования является система учета вторичных ограничений ресурсов производства в программном комплексе Preactor. Система вторичных ограничений формируется на этапе построения логической модели производства. В процессе описания основного технологического оборудования с каждым инвентарным номером связываются какие-либо ограничения, оказывающие или способные оказать влияние на его доступность или характеристики работы. В качестве вторичных ограничений может выступать предел потребления электроэнергии, необходимость присутствия оператора на определенных рабочих местах, наличие специфической оснастки и проч. В дальнейшем при планировании и коррекции расписаний система будет отслеживать доступность и объем использования вторичных ограничений. В случае превышения или нехватки ресурсов система, прежде всего, проинформирует об этом диспетчера производства, и затем предложит сознательно принять либо отклонить условия этого варианта производственного плана. 

 

 

 

Рис.5. Учет вторичных ограничений производства в системе Preactor

             
         Добавить в Google Reader  Читать в Яндекс Ленте

Комментарии читателей


Сейчас статья не содержит комментариев. Вы можете стать первым читателем, оставившим свое мнение!

Опубликуйте свой комментарий

Фамилия:*
Имя:*
Отчество:
E-mail:
Ваш комментарий:
Отправить >>
Подписка на новости машиностроения
Для подписки на почтовую рассылку Вам необходимо войти или зарегистрироваться.

Последний выпуск
НОВОСТИ КОМПАНИЙ
19.09.2017
ОКБМ Африкантов представило свои разработки на международных выставках
Якутская дорожная компания с помощью системы мониторинга транспорта Omnicomm Online сократила расходы на 30%
Новикомбанк профинансировал "НПЦ газотурбостроения "Салют" на 30 млн долларов
Учебный центр ГК ФИНВАЛ получил лицензию на осуществление образовательной деятельности
Росатом поможет построить в Европе гигантский "коллайдер будущего"
Обуховский завод запускает цикл лекций с известными современниками
ПГК обсудила возможности повышения производительности полувагонов с грузоотправителями Кузбасса
Компания "РМ Рейл" возобновляет производство теплообменного оборудования
18.09.2017
AGCO-RM провело финальный этап исследовательского проекта Crop Tour
ОДК представит в Пекине новейшие российские авиационные двигатели
"Сименс" развивает энергетические проекты в Таджикистане
Атомэнергомаш отправил на "Балтийский завод" первый реактор силовой установки "РИТМ-200" для ледокола "Сибирь"

Все новости >>

 Машиностроение в России   |   Машиностроение в мире   |   Технологии и методики   |   Программные и технические решения   |   Технологии будущего   |   Интервью   |   Опросы    |   Мнения пользователей 
© 2017 Портал машиностроения