Главная Пресс-центр Статьи и публикации Производственные исполнительные системы (MES) - путь к эффективному предприятию, Мир Компьютерной Автоматизации: ВКС, 2002/1

Производственные исполнительные системы (MES) - путь к эффективному предприятию, Мир Компьютерной Автоматизации: ВКС, 2002/1

В.Н Леньшин., В.В.Куминов, ЗАО «РТСофт»

Среди множества проблем, возникающих при создании АСУП на промышленных предприятиях, волнуют неудачи с внедрением. ERP-систем, которые обусловлены явным креном при внедрении АСУП в сторону автоматизации и информатизации бизнес-процессов и откладыванием на потом (или игнорированием) автоматизации основных, производственных процессов и задач управления ресурсами производственного уровня. Однако при серьезном ( «целевом») подходе к созданию действительно интегрированной АСУП промышленного предприятия без решения проблем Производства уже не обойтись.

 

Рынок промышленных предприятий не успевает за динамикой информационных технологий

  Как показывает опыт, процент успешного внедрения систем класса ERP в финансовых, административных и торговых организациях несравненно выше, чем в промышленности. Например, по словам финансового руководителя одного из таких промышленных предприятий, где 3 года внедрялась SAP R/3 (для чего была создана корпоративная сеть и приобретены мощный сервер и 100 высокопроизводительных ПК) наиболее ощутимым результатом этого проекта стал постоянный рост платежей за Internet-услуги. Да и на предприятиях, где внедрение признано успешным, для получения полной картины необходимо сопоставить полученные результаты с теми целями и задачами, которые ставились на старте (хорошо, если таковые вообще определялись).

 
  Однако это вовсе не означает, что в стратегическом плане цель (достижение эффективного производства в условиях быстро меняющегося рынка) и выбранный курс к этой цели через информатизацию и компьютерную автоматизацию выбран неправильно. По-видимому, причина неудач — неадекватность темпов, методов и средств достижения этой цели реальному состоянию и уровню готовности промышленных предприятий. Похоже, что динамика развития современных информационных технологий оказалась не по зубам консервативному производственному рынку.

 
  Действительно, за короткий промежуток времени сама цель внедрения АСУП менялась с калейдоскопической быстротой: вначале была ориентация на повышение эффективности административно-финансового управления предприятием, затем на управление ресурсами предприятия, а в последнее время — на внедрение технологий электронного бизнеса и создание «интеллектуального предприятия».

 
  В это же время на рынке АСУП практически одновременно появилось большое число продуктов, уследить за которыми было сложно не только потенциальным потребителям, но и специалистам. Не успевал «управленческий класс» выучить и запомнить название еще одного «чудо-продукта», как ему на смену приходил другой.

 
  При этом в одном ряду фигурировали средства и системы автоматизации управления ресурсами предприятия (ERP, MRP II), управления информационными системами (Open View), управления знаниями (Knowledge Management), управления жизненным циклом продукта (CALS, PDM) и т.п. Руководители предприятий были не в состоянии разобраться во всем этом многообразии названий и предложений и выяснить, для чего предназначена та или иная система и насколько решаемые ею задачи актуальны для его организации.

 
  Положение еще больше усложняли длительные, сопровождающиеся серьезными проблемами процессы внедрения этих продуктов, вызывая накопление отрицательных эмоций, связанных с такими новыми терминами, как B2B (Business to Business), e-Manufacturing, e-Business, SCM (управление цепочкой поставок) и др.

 
  Однако, несмотря на такие разочаровывающие результаты этого этапа, время было потрачено не напрасно. Скорее всего, это был объективный и необходимый этап развития, положительным итогом которого стали накопленный опыт, осознание необходимости уточнения целей и способов их достижения. Теперь важно всем участникам процесса сделать паузу в этой гонке, оглядеться, провести анализ и самоопределиться на ближайшее будущее. А оно потребует, судя по всему, и более четкой постановки задач, чтобы не двигаться на ощупь, и ревизии пройденного пути для более точного определения вектора будущего движения, и отступления назад, которое позволит сделать скачок вперед.

 
  Если оценивать пройденный и грядущий периоды в целом, то коротко их можно охарактеризовать так: позади осталась «стрельба по площадям» (автоматизируем что можно, потом оценим результат), впереди — «стрельба» по четко обозначенным целям (автоматизируем то, что надежно обеспечивает достижение запланированной цели). Иначе говоря, нас ждет переход от валовой, «объектовой» автоматизации к автоматизации «целевой».

 
  Авторы настоящей статьи не претендуют на всеобъемлющий и глубокий анализ причин скромных результатов процесса «АСУПизации всей страны» при избытке на рынке решений, средств и продуктов, но пытаются обозначить одну из проблем внедрения ERP-систем на промышленных предприятиях, а именно интеграцию процесса управления производством в единую систему управления предприятием.

 

Почему не оправдывают надежд ERP-системы?

  Совсем не случаен тот факт, что на промышленных предприятиях внедрение модулей ERP-систем, отвечающих за производство, осуществляется в последнюю очередь (если до этого вообще доходит дело). Связано это прежде всего с тем, что офисные системы необходимо интегрировать с другим миром — миром других технологий, реального времени, физических процессов и параметров. Здесь вместо обычных компьютеров и ручного ввода данных нужно иметь дело с автоматическими источниками информации: датчиками, контроллерами, SCADA-пакетами, — которые должны фиксировать и обрабатывать информацию в реальном времени, иначе она будет безвозвратно потеряна. Кроме того, информация передается по специальным промышленным шинам типа Modbus, PROFIBUS и др., требующим сопряжения с офисными сетями Ethernet. Смысловое значение циркулирующей здесь информации, казалось бы, тоже не имеет никакого отношения к делу. Это, как правило, данные по давлению, температуре, расходу физических ресурсов (пар, тепло, топливо, электроэнергия и т.д.), но не по финансовым средствам или товарам. Да и руководство предприятия, внедряющего ERP, проще убедить в том, что для успеха внедрения гораздо важнее учитывать и считать живые деньги в бухгалтерии, сырье и комплектующие, а также готовую продукцию на складе.

 
  И все же существует прямая логическая взаимосвязь ряда ключевых технологических параметров производственного процесса с показателями материально-хозяйственной и финансовой деятельности. Например, потребление электрической мощности и других энергоресурсов (газ, вода, тепло) в процессе производства напрямую влияют на себестоимость. Текущий расход сырья или простои оборудования могут определять оптимальное время подачи в цех новой партии сырья. А своевременное выявление нарушения технологии позволяет сократить или исключить вовсе дополнительные затраты, связанные с исправлением брака.

 
  Проблема промышленных предприятий сегодня — это явный крен при внедрении АСУП в сторону автоматизации и информатизации таких бизнес-процессов как Поставки, Сбыт и Административно-Финансовое Управление и откладывание на потом (или игнорирование) проблем автоматизации основных, производственных процессов и задач управления ресурсами производственного уровня.

 
  Как известно, на производственном уровне в настоящее время доминирует «лоскутная», «островная» автоматизация. Здесь отсутствует единая информационная среда, которая смогла бы стать основой системы оперативного учета и управления ресурсами производства на уровне участка, цеха, да и предприятия в целом.

 
  В то время как на административно-хозяйственном уровне в рамках ERP-системы осуществляется учет каждой финансовой операции и каждого документа, на уровне производства подобного детального контроля не обеспечивается. А ведь именно на этом уровне рождается прибавочная стоимость, осуществляются основные затраты и скрыты главные источники экономии, обеспечивается производственный план и требуемое качество продукции, а также работают многие другие факторы, определяющие эффективность и рентабельность предприятия в целом. Таким образом, из контура автоматизированного контроля и управления предприятием выпадает основное звено — Производственный блок.

 
  В кибернетике известен постулат: «управлять можно только тем, что подвергается измерению». Очевидно, что именно этот принцип и нарушен в случае управления производством со стороны ERP. Производство в этом случае представляет собой непрозрачный точки зрения контроля и мониторинга, а значит и управления) «черный ящик». Его внутренние процессы информационно и логически не взаимосвязаны и не синхронизированы по времени с процессами административно-хозяйственной и финансовой деятельности предприятия в целом. Получается так, что применительно к Производству основная задача АСУП — своевременно обеспечить поставки сырья и комплектующих, задать производственный план, подготовить склад и отдел сбыта к отгрузке и затем пассивно ждать появления готовой продукции.

 
  При этом руководители производства всех уровней вначале бодро рапортуют о том, что план будет выполнен, к середине планового срока начинают говорить о вдруг возникших проблемах, а в конце срока заявляют Директору, что план в принципе не мог быть выполнен, так как производственные фонды изношены, автоматизация слабая, главный конвейер встал на непредвиденный ремонт, прессовщик не вышел на работу и т.п.

 
  И происходит это вовсе не потому, что руководители производства — плохие организаторы и неумелые менеджеры. Дело в том, что для решения их проблем необходима система оперативного управления производственными процессами с учетом фактической ситуации, которая в настоящих условиях подвержена значительным и быстрым изменениям. Без такой системы управлять производством приходится интуитивно и с помощью голоса на фоне большого числа текущих проблем (рис.1).

 
 
 

Что же можно и нужно сделать?

  Чтобы процесс производства стал контролируемым и управляемым, нужно, по крайней мере, решить две задачи.

 
  Во-первых, необходимо создать систему «измерения», обеспечивающую объективный и оперативный контроль текущего состояния технологических и производственных процессов и имеющихся в распоряжении производственных ресурсов. Во-вторых, нужен адекватный инструмент управления производственными процессами и ресурсами.

 
  Для высокой эффективности управления производством необходимо обеспечить соответствующее качество выбранных средств измерения и управления, качество производственной информации, адекватность системы управления целевой функции управления и, конечно, качество управленческих решений. Игнорирование любого из этих факторов неизбежно приведет к потере эффективности управления. Естественно, все это справедливо и для других элементов АСУП, однако, для производственного уровня такой подход особенно актуален. Именно здесь можно получить действительно качественную информацию, необходимую и достаточную для принятия управленческих решений. Показателями качества этой информации являются ее оперативность и объективность.

 
  Оперативность позволяет:  
 
  • своевременно обнаруживать узкие и проблемные места производства, обеспечивая тем самым возможность оперативно влиять на процесс;
 
 
  • в реальном времени контролировать загрузку и техническое состояние производственного оборудования;
 
 
  • управлять ключевыми показателями производства не по нормативным параметрам, а по их реальному текущему состоянию.
 
  Достоверность обеспечивает:  
 
  • оптимизацию производственных процессов на основе их объективного анализа;
 
 
  • поддержку заданных производственных показателей: производительности, качества продукции, себестоимости;
 
 
  • исключение человеческого фактора при решении учетных задач.
 
  Решение всех перечисленных задач наиболее актуально для повышения эффективности производства, однако, требует ответов на следующие вопросы:

 
 
  • Целесообразно ли решать эти задачи с помощью имеющихся в ERP-системах средств поддержки производства и интеграции их с уровнем АСУТП?
 
 
  • Может быть, это задача нового класса продуктов, не таких дорогих, более «легких» во внедрении и ориентированных на решение специализированных задач управления производством?
 
 
  • На что лучше ориентироваться в этом случае: на готовые или заказные системы?
 
 
  • С чего начинать создание системы управления производством?
 
  Очевидно, что однозначных ответов здесь быть не может. Мы уверены лишь в том, что при серьезном ( «целевом») подходе к созданию действительно интегрированной АСУП промышленного предприятия без решения проблем Производства уже не обойтись.

 

Производственные исполнительные системы (MES) — необходимый элемент эффективного управления предприятием

  В большинстве реализованных проектов, связанных с созданием интегрированных систем управления промышленным предприятием (во всяком случае, в России) существует целый пласт функций, не покрываемых ни классом ERP, ни классом АСУТП. На условной модели предприятия (рис.2), можно показать, что ERP-системы не обеспечивают оперативного управления производством, ограничиваясь стратегическим планированием, что предопределяет существование значительного функционального разрыва между уровнем ERP и уровнем АСУТП. А именно в этом «неохваченном» информационными технологиями слое оперативного управления производством находится целый класс жизненно важных для предприятия производственных процессов, создающих прибавочную стоимость продукции, и оказывающих значимое влияние на эффективность предприятия в целом.

 
 
 
  Этот класс задач не нов и хорошо известен. Средства автоматизации этих процессов разрабатывались, в том числе и в нашей стране, более 20 лет назад и носили название АСУ производственных процессов (АСУПП).

 
  В настоящее время эти системы позиционированы в классе производственных исполнительных систем (MES — Manufacturing Execution Systems), ориентированных на информатизацию задач оперативного планирования и управления производством, оптимизации производственных процессов и производственных ресурсов, контроля и диспетчеризации выполнения планов производства с минимизацией затрат. Как и для ERP-систем, в настоящее время в классе MES-систем происходит этап интенсивной разработки формализованной методологии создания и внедрения данного класса производственных систем (см. статью А.Ю Нестеровой «MES-Системы управления производством. Воспользуйтесь очевидными преимуществами. Обзор» на стр.).

 
  На Западе использование MES систем считается очевидным, и при решении задач комплексной автоматизации предприятия одновременно ищутся решения для трех взаимосвязанных уровней управления: АСУТП, MES и ERP. В России же подобные системы практически неизвестны и игнорирование их необходимой роли, на наш взгляд, является причиной существенных проблем при создании комплексных систем автоматизации промышленных предприятий.

 
  Функции, реализуемые в MES-системах, аналогичны методам управления в ERP-системах, но только в других временных масштабах и с другими объектами контроля и управления. MES — это автоматизированная исполнительная система производственного уровня, предоставляющая ряд возможностей, которые дополняют и расширяют функции ERP-систем. Используя фактические технологические данные, MES-системы поддерживают всю производственную деятельность предприятия в режиме реального времени. Быстрый результативный отклик на изменяющиеся условия, в комбинации с ориентацией MES на снижение издержек, помогают эффективно управлять производственными операциями и процессами. Кроме того, MES-системы формируют данные о текущих производственных показателях, необходимые для функционирования ERP-систем. Таким образом, MES-система — это связующее звено между ориентированными на финансово-хозяйственные операции ERP-системами и оперативной производственной деятельностью предприятия на уровне цеха, участка или производственной линии.

 
  Отсюда следует, что интегрированную автоматизированную систему управления промышленным предприятием можно представить в виде трех взаимосвязанных уровней управления (рис.3):

 
 
 
  При этом каждый уровень выполняет свою основную управленческую функцию:

 
 
  • верхний уровень управления предприятием (административно-хозяйственный) решает стратегические задачи, а соответствующая ERP-система обеспечивает управление ресурсами в масштабе предприятия в целом, включая часть функций поддержки производства (долгосрочное планирование и стратегическое управление в масштабе: годовое, квартальное, месячное);
 
 
  • средний уровень управления (производственный) решает задачи оперативного управления процессом производства, а соответствующая автоматизированная система обеспечивает эффективное использование ресурсов (сырья, энергоносителей, производственных средств, персонала), а также оптимальное исполнение плановых заданий (сменное, суточное, декадное, месячное) на уровне участка, цеха, предприятия;
 
 
  • низшие уровни технологического управления решают классические задачи управления технологическими процессами.
 
  Надо отметить, что при передаче части функций управления от систем ERP в MES-системы на производственный уровень (руководству производства, цеха, производственного участка, технологу, начальнику службы эксплуатации, и т.д.), происходит рациональная сегментация контуров управления предприятием в целом (рис.4).

 
 
 
  При этом каждый контур управления характеризуется своим уровнем интенсивности циркулирующей в нем информации, своим масштабом времени и своим набором функций:

 
 
  • контур управления уровня АСУТП (технологический) является самым интенсивным по объему информации и самым жестким по времени реакции, которое может составлять секунды и даже миллисекунды. В верхнем уровне слоя АСУТП — в SCADA-системах происходит накопление и обработка большого числа технологических параметров и создается информационная база исходных данных для MES-уровняю.
 
 
  • контур управления уровня MES (оперативно-производственный) опирается на отфильтрованную и обработанную информацию, поступающую как от АСУТП, так и от других служб производства (снабжения, технической поддержки, технологических, планово-производственных и т.д.). Интенсивность информационных потоков здесь существенно ниже и связана с задачами оптимизации заданных производственных показателей (качество продукции, производительность, энергосбережение, себестоимость и т.д.). Типовые времена циклов управления составляют минуты, часы, смены, сутки. Оперативное управление производством в этом контуре управления осуществляется специалистами, которые более детально, чем высший менеджмент, владеют производственной ситуацией (руководители производственных цехов, участков, главные технологи, энергетики, механики и др.). В связи с этим должно повышаться качество и эффективность принимаемых решений в пределах делегированных сверху полномочий.
 
 
  • контур управления уровня ERP (стратегический) освобождается в этом случае от решения оперативных задач производства и обеспечивает поддержку бизнес-процессов предприятия в целом. Поток информации от производственного блока становится минимальным и включает в себя агрегированную управляющую и отчетную информацию по стандартам ERP с типовыми временами контроля (декада, месяц, квартал), а также «алармовые» сигналы, требующие немедленного вмешательства высшего менеджмента предприятия.
 
  Очевидно, что при комплексной автоматизации практически любого предприятия есть потребности в покрытии того или иного набора MES-функций средствами автоматизации. Какими продуктами это реализуется — вопрос другой, здесь возможны разные варианты. В некоторых случаях могут применяться интегрированные MES-системы, иногда эти функции могут быть реализованы в рамках той или иной функциональности ERP, возможно использование автономных продуктов, реализующих ту или иную MES-функцию. Возможно также и сочетание этих вариантов. Конкретный набор MES-продуктов для данного предприятия, с учетом его специфики и возможностей, обычно предлагают фирмы по MES-консалтингу и системные интеграторы (www.mesa.org, www.mesa.ru) в рамках предлагаемого MES-проекта. Пример технической реализации MES-проекта приведен на рис. 5.

 
 
 
  Заметим, что автоматизация всех уровней управления сразу и везде не является обязательной — возможна поэтапная автоматизация предприятия, а в некоторых случаях можно ограничится управлением на уровне MES-системы, дополнив ее учетными средствами автоматизации административно-хозяйственной деятельности предприятия.

 
  В заключение отметим, что усиление в последнее время внимания к MES-системам и к классу MES-продуктов не просто дань моде, а насущная потребность и дополнительная возможность повышения эффективности и рентабельности промышленных предприятий. Доказательствами этого утверждения служат следующие обстоятельства.

 
  1. Классификация MES-функций определяет их четкую ориентацию на достижение заданных реальных целей повышения эффективности производства с учетом организационной структуры промышленного предприятия. Широкий набор этих функций и наличие на рынке достаточного ассортимента систем и отдельных продуктов, реализующих эти функции для различных отраслей промышленности, позволяет создавать интегрированные системы, учитывающие конкретный тип, уровень и объем производства данного предприятия.

 
  2. MES-системы, как правило, уже интегрированы с источниками физических данных уровня АСУТП -программируемыми логическими контроллерами (ПЛК), SCADA-системами и базами данных реального времени, с одной стороны, и ERP-системами с другой стороны, что обеспечивает «бесшовную» интеграцию всех уровней управленческой и информационной вертикалей предприятия.

 
  3. Методология внедрения MES не требует серьезной реорганизации производственного предприятия и подстройки его под конкретный продукт, а основывается на выборе оптимального набора продуктов, решающих конкретные задачи повышения эффективности производства данного предприятия.

 
  По мнению западных экспертов, внедрение систем управления производством — жизненно важный этап реализации общей стратегии бизнеса как с организационно-хозяйственной, так и с технической точек зрения. Эти системы способны стать одним из основных элементов повышения конкурентоспособности производственного предприятия и устранить разрыв между производственными и административными уровнями управления. Внедрение систем управления производством может многократно возместить расходы на их разработку и дать весьма ощутимые результаты с точки зрения рентабельности и возможностей дальнейшего развития.

 
  По нашему мнению, и на российских предприятиях имеются неплохие предпосылки для внедрения MES-систем, важно только не повторить тех ошибок, которые сопровождали процессы внедрения ERP.

 
  Тел. (095) 742-68-28

 
  E-mail: 

21.04.2014