Главная Пресс-центр Статьи и публикации Интеграция на пути повышения эффективности предприятия, "Мир Компьютерной Автоматизации", N 1, 2001

Интеграция на пути повышения эффективности предприятия, "Мир Компьютерной Автоматизации", N 1, 2001

В. Леньшин, О. Синенко, ЗАО «РТСофт», Москва

Данный материал обращен к руководителям и ведущим специалистам, занимающимся проблемой разработки и внедрения информационных систем предприятий, и является продолжением обсуждения направлений развития систем автоматизации, начатого в статье Автоматизация предприятия вчера, сегодня, завтра, или информационная поддержка рыночного лидерства (МКА 3/2000)


В ней отмечалось, что одной из примет начала нового этапа в развитии автоматизации будет необходимость интеграции АСУП и АСУТП и стремление её осуществить. Но мы не могли себе представить, что актуальность этой проблемы и практический интерес к ее решению наступят так быстро. Прошло менее полгода, а количество публикаций на эту тему уже превысило все самые смелые ожидания, эту проблему сейчас не обсуждают только ленивые и далекие от автоматизации промышленных предприятий специалисты.


Стало понятно, что интеграция различных систем автоматизации предприятия это не разовая операция, а серьезный и длительный процесс. Интеграцию на конкретном предприятии приказом не проведешь (если только у вас нет свободного миллиарда долларов, чтобы выстроить новенькое предприятие). Здесь требуется целая последовательность шагов. И хотя их результат для каждого предприятия уникален, в целом их вполне можно формализовать.

Настоящая статья посвящена нашему видению данной проблемы, анализу уровней интеграции, обсуждению эффективности её внедрения, а также предположениям по подготовке и последовательности ее реализации. Наши рассуждения не претендуют на полноту освещения данной проблемы и однозначность предлагаемых решений, но мы надеемся на интерес и диалог со стороны руководителей предприятий и управленцев, принимающих решения о путях создания и развития систем информационной поддержки КИС, АСУ и АСУТП на своих предприятиях.

Об актуальности интеграции

В чем же причина такого горячего интереса к этой проблеме: разочарование в результатах внедрения АСУП или необходимость поиска дополнительных источников эффективного развития промышленного предприятий? Осмелимся предположить, что это следствие обеих причин, а также результат интенсивного развития инструментальных средств, предоставляющих техническую возможность для практической реализации решений по интеграции.

Действительно, использование стандартных систем планирования бизнес-ресурсов предприятия (ERP-системы) по принципу коробочного внедрения не принесли ожидаемого эффекта. Основной недостаток этих систем заключается в том, что они были изначально слишком сильно ориентированы на поддержку бизнес-процессов и не могли оперативно реагировать на реальные внутризаводские проблемы производства, которые обычно на предприятии непредсказуемы. Системы автоматизированного управления и планирования производством развивались из бухгалтерских систем, они хорошо выполняют учетную роль, регистрируя издержки, но не показывают пути совершенствования производства. А именно эта задача стоит перед большинством отечественных предприятий.

Поэтому стремление руководителей искать реальные дополнительные источники повышения экономической эффективности внутри своего предприятия стало второй причиной повышения интереса к интеграции верхнего и нижнего уровней автоматизации предприятия. На самом деле такие источники существуют на любом предприятии, необходимо их только обнаружить, а для этого требуется обеспечить сбор, обработку и анализ оперативных данных со всех технологических и производственных участков предприятия. Очень часто источники экономии и повышения эффективности лежат на поверхности, например расход электроэнергии включенным, но не задействованным в производственном цикле, станком. Эта оперативная информация имеется у рабочего, но она недоступна руководителям и тем, кто рассчитывает себестоимость продукции. И таких примеров можно привести множество.

Еще одним фактором повышения интереса к проблеме интеграции является появление и интенсивное развитие новых технологических возможностей и технических решений для ее практической реализации. Представление таких возможностей приводится в многочисленных современных публикациях и выносится за рамки данной статьи.

Об инструменте интеграции

Даже не совсем удачный опыт внедрения автоматизированных систем управления предприятием и планирования производства имел один положительный аспект. Он заключается в том, что руководители предприятий стали понимать наличие инструмента автоматизации само по себе не гарантирует нужного результата. Для достижения требуемого результата необходимо как минимум, чтобы:

инструмент был действительно специализирован на получение этого результата;
инструмент использовался по назначению.

Например, карандаш можно использовать как по прямому назначению, так и в качестве зубочистки. Им можно написать Я помню чудное мгновенье, а можно непечатное слово. Во всех трех случаях эффективность и результат будут разными. Этим примером мы подчеркиваем, что потенциальные возможности интеграции при правильной постановке дела могут быть использованы полностью, а могут принести лишь дополнительные расходы и головную боль.

Может быть, дело как раз в том, что мы тоже переоценили возможности ERP-систем и они не предназначены для решения проблем промышленного предприятия в целом не могут оперативно реагировать на изменения производственной и технологической информацию, учитывать в должной степени индивидуальные особенности конкретного завода. То есть использовался не совсем тот инструмент и не по прямому его назначению. И поэтому вряд ли случаен, тот факт, что практически во всех случаях пуска ERP-систем модули связи с производством (такие как планирование и управление производством, контроль и управление качеством, планово-предупредительный ремонт) внедряются в последнюю очередь или не используются вовсе. А оптимально решить вопросы всего предприятия в одиночку не может ни одна платформа, ни один поставщик и системный интегратор.

Поэтому понимание того, что ни одно приложение, система или платформа не в состоянии удовлетворить все требования любого производственного предприятия краеугольный камень понимания интеграции, как инструмента создания эффективно действующего предприятия. Здесь требуется сложение усилий разных специалистов и не удивительно, что интеграция различных приложений автоматизации предприятия становится одним из самых быстроразвивающихся сегментов рынка корпоративных систем.

О задачах интеграции

С точки зрения ориентированного на производство предприятия, выгодность или убыточность бизнеса определяется величиной добавочной стоимости, вносимой в продукт при его производстве. Данные, хранящиеся во внутрицеховых системах, по своей природе уже содержат все закономерности и взаимосвязи, которые можно использовать для оптимизации процесса повышения добавочной стоимости. Доступ к этим данным жизненно необходим всем структурам предприятия, ответственным за эффективное преобразование этой добавочной стоимости в прибыль.

Одной из основных задач, требующих интеграции всех систем предприятия, является необходимость создания, хранения и обеспечения доступа ко всем типовым моделям продукции и технологических процессов (например, рецептам или технологическим картам).

Создание в рамках предприятия единого хранилища сведений о продукции, процессах и прочих производственных данных снижает степень дублирования информации и обеспечивает стандартизацию всей деятельности предприятия. Вследствие чего снижается уровень издержек производства, повышается качество продукции и, как правило, ускоряется оборот капитала. Кроме того, достигнутая стандартизация обеспечивает возможность оперативного внедрения на предприятии всех современных технологических достижений.

Интеграция будет приобретать все большее значение как одно из средств объединения управляющих приложений с цеховыми системами. Она предоставляет верхнему звену управления предприятием возможности по обработке данных в таких задачах, как моделирование и проигрывание производственных процессов, а также выступая в роли средства планирования, контроля и оптимизации внутрицеховых операций.

Объединение офисных функций с внутрицеховыми операциями далеко не тривиальная задача, учитывая разнородность используемых систем на нижнем уровне. Офисные функции более ориентированы на обработку документов и исполняются с такими временными интервалами, как часы, дни, недели и даже месяцы, в то время как технологическое управление производством характеризуется большим числом параметров, получаемых от уникальных процессов, оборудования и систем, время реакции которых измеряется миллисекундами. Различие в типах данных и скорости их передачи у различных систем предприятия требует постоянного накопления, обработки и анализа этой информации. Приводит к необходимости создания между офисными приложениями и системами управления технологическими процессами промежуточных накопителей и преобразователей информации.

Причем с ростом уровня интеллекта устройств цеховой автоматики степень сложности задач интеграции будет только возрастать. Свою лепту внесут и распространяющиеся в промышленной среде встроенные системы на базе Internet-технологий. Накапливаемые такими устройствами объемы данных будут возрастать и одновременно иметь определяющее значение для принятия решений в самых различных задачах: оптимизация процессов, техническое обслуживание, повышение качества и т.д.

С другой стороны, на тех предприятиях, где системы автоматизации изначально создавались с учетом особенностей технологии процессов и представляли собой продуманный подход к выбору решений, базовая информационная инфраструктура для интеграции уже создана. И хотя эта база пока не оптимальна и не достаточно полна, для реализации открытого и упрощенного доступа к технологической информации она уже пригодна. В нее входят такие компоненты, как имеющиеся на предприятии сети Ethernet, технологии открытого доступа к информации, стандартные промышленные шины на уровне цеховой автоматики. Это те необходимые стартовые условия, с которых можно начинать горизонтальную и вертикальную интеграцию предприятия.

Горизонтальная и вертикальная интеграция

С технической точки зрения, горизонтальная интеграция предполагает объединение между собой всех автономных систем автоматизации технологических и производственных процессов, а также административных отделений цехового уровня в единую информационную сеть. Что обеспечивает необходимый обмен данными в реальном масштабе времени между всеми подразделениями основного и вспомогательного производства. С производственной точки зрения, это означает учет каждого шага производственного процесса от прибытия сырья, например железнодорожной цистерны с пивным солодом, до отъезжающего к заказчику грузовика с готовой продукцией ящиками с пивом. Что дает горизонтальная интеграция, проще всего понять на примере ее полного отсутствия, т.е. на примере предприятия с не связанными между собой технологическими и производственными процессами.

Предположим, что непрерывные и дискретные процессы рассматриваемого нами пивоваренного завода охвачены раздельными сетями передачи информации, которые управляются не связанными друг с другом контроллерами (хотя физически они находятся под одной и той же крышей). В этой широко распространенной ситуации левая рука не знает, что творит правая, и обе в результате страдают от последующей несогласованности действий. Например, в случае сравнительно длительной поломки укупорочной машины непрерывный процесс, как правило, продолжает упорно выдавать на-гора готовый продукт, большую часть которого через некоторое время приходится утилизировать, после чего останавливать оба процесса до устранения неисправности.

Горизонтальная интеграция позволяет устранять подобные изолированные действия путем объединения всего производственного цикла в единую согласованно действующую систему. Все устройства автоматики имеют между собой информационную связь и могут регулироваться и настраиваться без особых усилий. Однако это совсем не означает, что в каждый момент времени вся производственная система функционирует с максимальной эффективностью. Это задача вертикальной интеграции.

Вертикальная интеграция базируется на организации потоков информации от нижнего уровня (датчиков и контроллеров технологического оборудования) во внутренние и внешние компьютерные сети предприятия и через них в административные системы управления. Данная задача решается путем объединения промышленных и административных сетей. Основная цель вертикальной интеграции устранение препятствий на пути информационных потоков между уровнями АСУП и АСУТП с целью оперативного обмена данными.

Поскольку производственные мощности часто разобщены и из-за одновременного, как правило, использования разнородных систем, возникают различные промежуточные слои, тормозящие передачу информации. Вертикальная интеграция устраняет эти препятствия, передавая оперативные сведения технологическому и административному персоналу в различных подразделениях предприятия. Это значит, что оператор теперь может сидеть у компьютера, например, в диспетчерской и контролировать с его помощью загрузку тех или иных производственных линий.

Непосредственный доступ к оперативной информации представляет собой источник сведений теоретически с неограниченными возможностями. Можно немедленно получить ответы на такие вопросы, как: какие участки предприятия выбились из графика? у какой линии максимальная производительность? Более того, эти сведения можно использовать для улучшения параметров процесса, например: Для обеспечения постоянной работы линии пакетирования необходимо увеличить объем загрузки. Или: Необходимо отрегулировать линии В и С, чтобы они по производительности сравнялись с линией А.

Преимущества горизонтальной и вертикальной интеграции очевидны. В первую очередь повышение производительности. Благодаря объединению производственного оборудования и возможности получать любую интересующую информацию в любой момент времени, специалисты гораздо быстрее могут устранять узкие места, препятствующие эффективному производству. Во-вторых, появляется возможность производить больший объем готовой продукции. Если все оборудование работает более эффективно, можно достичь и более высокой производительности всего предприятия.

Что еще может дать интеграция

Инструмент интеграции, при правильном его использовании, предоставляет возможность доступа управленческого аппарата ко всей оперативной информации о текущей ситуации на заводе в целом и на каждом участке, в каждом подразделении в отдельности. Эту информацию могут получать и обрабатывать все задействованные в процессе управления предприятием, его отдельными подразделениями и участками лица, которые на основе этой информации могут выявить и контролировать все возможные источники повышения эффективности предприятия.

Что же еще, кроме повышения производительности, может дать использование на административном уровне цеховой информации с точки зрения снижения затрат, повышения эффективности производственного процесса и конкурентоспособности выпускаемой продукции?

1. Снижение себестоимости.

За счет постоянного контроля ключевых технологических и производственных параметров, определяющих себестоимость продукции, могут быть обнаружены и устранены, например: источники непроизводственных потерь энергетических и трудовых ресурсов, простои оборудования, перерасход сырья, завышение нормативов трудозатрат и т.п. На каждом предприятии эти источники в принципе известны, но их количественные оценки, которые при их обнаружении легко считаются, могут оказаться настоящим откровением для руководителей и могут с лихвой покрыть создание автоматизированной информационной системы, призванной их ликвидировать.

2. Повышение качества продукции.

Обеспечение текущего контроля качества на всем цикле производства продукции позволит избежать таких ситуаций, когда брак выявляется только на завершающей стадии производства или еще хуже на складе готовой продукции. И чем раньше лица, принимающие решения, будут знать о нарушении качественных показателей, тем меньше будут возможные издержки от потери качества. Кроме того, наличие такого оперативного контроля позволяет в течение длительного времени поддерживать стабильно заданное качество, т.е. обеспечивать регулируемый выпуск однородной продукции.

3. Оперативный переход на новый вид продукции.

В ряде случаев важно в соответствии с текущей конъюнктурой рынка обеспечить оперативный переход от одного вида продукции к другому. Например, выпуск бензина А-80 вместо бензина А-93. Ключевым моментом здесь становится время перенастройки оборудования на другие технологические циклы и режимы. Здесь поможет электронный доступ к базам данных, где хранятся технологические карты и рецепты для каждого вида выпускаемой продукции, а также алгоритмы их адаптации на конкретный тип имеющегося технологического оборудования.

4. Формирование технологического паспорта изделия

Выполнение требования по предоставлению производителем индивидуального технологического паспорта на поставляемое изделие становится все более актуальным, особенно при экспорте продукции. В этом случае подразумевается, что все циклы, этапы, условия и режимы переработки исходного сырья и материалов до конкретного продукта должны накапливаться и прикладываться при отгрузке именно к данному изделию, а не другому. Для этого наряду с информацией о технологических процессах необходимо в темпе с производством получать данные с автоматизированных систем маркирования, взвешивания, контроля качества, транспортирования, складирования и отгрузки продукции.

5. Предупреждение аварийных ситуаций

Эту задачу можно решить с помощью создания средств диагностики и мониторинга основного технологического оборудования как наиболее подверженного аварийным ситуациям и горизонтальной интеграции этих средств в единую информационную систему предприятия. Экономический эффект от прогнозирования и предупреждения или даже снижения последствий серьезных поломок оборудования и аварий невозможно оценить в деньгах. К сожалению, прямые убытки можно подсчитать только после того, как эта авария произойдет. Вторая составляющая эффекта, достигаемого внедрением диагностических систем, это экономия средств на ремонт и эксплуатацию технологического парка за счет перехода от системы планово-предупредительного ремонта оборудования к обслуживанию по его фактическому состоянию.

Думаем, что нет необходимости уточнять, что выявление этих источников экономии, а также других подобных может быть осуществлено лишь при активном и заинтересованном участии работников предприятия и серьезной поддержке со стороны руководителей. А если эти источники для конкретного предприятия определены, то специалистам по экономике не составит большого труда провести количественную оценку экономической эффективности внедрения решений по интеграции.

Этапы интеграции предприятия

Вероятно, самое неожиданное в процессе интеграции то, что на первых этапах приходится иметь дело в основном не с техническими и программными средствами, а с людьми. Это определяется тем, что успех интеграции основывается на точных и всеохватывающих требованиях, которые определяются не формальными расчетами, а обычным и старомодным образом: в процессе контактов с работниками предприятия. Прежде чем начинать процесс интеграции, специалисты всех основных производственных подразделений и участков должны составить специальный перечень требований (рис. 1), состоящий из следующих четырех основных компонентов:

Описание технологического процесса простое последовательное описание способа выпуска продукции производственными мощностями;

Описание функций оператора описание характера участия технологического персонала в производственном процессе. Для каких систем нужны операторы? Сколько? Какие действия они выполняют?

Описание функций обслуживания руководство по ремонту и поддержанию оборудования в рабочем состоянии. Кого необходимо уведомить в случае поломки оборудования? Каким образом? Какие ресурсы необходимо иметь в наличии для своевременного проведения ремонта?

Описание информационных потоков перечень требуемых сведений и описание пользовательских интерфейсов, необходимых для сбора и предоставления информации.

Рис.1 Основой успешной интеграции предприятия является перечень требований, включающий такие элементы, как описание технологического процесса, описание функций оператора, описание функций обслуживания и описание информационных потоков


После описания, анализа и определения всех этих параметров данный перечень требований превратится в фундамент для реализации последующих этапов процесса интеграции.

Проектировщики будут пользоваться им для разработки технической и рабочей документации и спецификаций оборудования, заводскому начальству он будет нужен как исходный документ для последующих ревизий, контроля изменений и оценки стоимости системы. На его основе могут быть определены легко идентифицируемые задачи моделирования и тестирования. Но самое главное, что он позволит наглядно сформулировать ожидания руководства, поставить четкую цель, определить пути ее достижения и разработать план прохождения этого пути. Работа по плану означает отсутствие неприятных сюрпризов. Хотя на данном этапе не рассматриваются конкретные технические и программные решения, необходимо учитывать, что наступит момент, когда в интеграционные требования надо будет включать и технические вопросы. Непосредственно перед этим руководители предприятия вновь должны свериться со своими целями. Как уже было сказано вначале, мало кто может позволить себе начать все с нуля и заново перестроить свое предприятие. Всем остальным нужен подробный технический план-график (рис. 2). В значительной мере этот плен-график, как и перечень требований, определяет цели и сроки выполнения процесса интеграции. Если в соответствии с бюджетом все работы должны быть выполнены в течение, скажем, трех лет, то производитель должен определить их приоритеты. В плен-график технических мероприятий должны быть дополнительно включены этапы техническая реализация и опытная эксплуатация.

Рис. 2 Технический план-график способствует соблюдению дисциплины, направленной на своевременное выполнение всех запланированных мероприятий, от понимания отдельными исполнителями своих задач до ограничений на реализацию различных усовершенствований


В целом, существуют всего три основных элемента, жизненно необходимых для органично интегрированной архитектуры предприятия: информационные серверы, сети и средства визуализации. Информационные серверы это те устройства, которые являются концентраторами, объединяющими между собой различные системы предприятия и обеспечивающими тем самым горизонтальную интеграцию. Сети необходимы для вертикальной интеграции, так как именно они обеспечивают распространение информации по всему предприятию. А средства визуализации это тот инструмент, посредством которого операторы, диспетчеры и руководители предприятия и получают представление о том, что происходит на контролируемых и руководимых ими участках.

Заключение

После выбора информационных компонентов, систем телекоммуникации и средств визуализации начинается последний этап: интеграция в физическом смысле. Развертыванием, тестированием и опытной эксплуатацией займутся инженеры и программисты. По завершении этого этапа и окончании процесса интеграции начинается работа по оптимизации производственных и технологических операций, повышению производительности и улучшению хозяйственных показателей организации.

И хотя абсолютно все элементы процесса интеграции играют важную роль, составление перечня требований и разработка технологического плана наиболее трудные в формулировании и осуществлении шаги. Поскольку цели интеграции у каждого предприятия не похожи друг на друга, аналогичным образом будут различаться и требования, формулируемые к задачам интеграции. Это делает почти невозможным унификацию и стандартизацию предлагаемых технических решений при практическом создании интегрированной системы АСУП/АСУТП. Все, что можно здесь посоветовать, это применять современные, открытые и тиражируемые технологии и работать совместно со своими партнерами по автоматизации, у которых есть достаточный опыт в интеграции предприятий и знания по применению этих технологий.

E-mail: lenshin@rtsoft.msk.ru

20.04.2014