Системы исполнения производства (MES): критически важное звено для соблюдения сроков поставки

Вы внедрили популярную ERP-систему. Ваша PLM-система гудит как хорошо настроенный спорткар. У вас есть CAD/CAM, TMS и ПО для симуляции траекторий инструментов, и все ваши люди обучены их использованию. Вы потратили кучу денег на ПО и консультантов, у вас есть все правильные системы, и все же вы сорвали важную дату поставки на прошлой неделе и все равно ходите в цех несколько раз в день, чтобы проверить заказы. В чем дело?

Скорее всего, пришло время сделать следующий большой шаг к производственному нирване, внедрив систему исполнения производства (MES). Думайте о ней как о пропавшем звене между ERP, цехом и всеми другими программными системами, используемыми для управления производственным бизнесом. MES обеспечивает более высокий уровень видимости производства и отслеживания заказов, чем ERP. Она делает планирование в реальном времени действительно реальным. Она дает ранее недоступный доступ к данным о производительности и качестве, вместе с аналитическими инструментами, необходимыми для улучшения обоих.

Давайте пересчитаем способы

MES делает всё это и больше, но то, чего она НЕ делает — это не вписывается в никакую аккуратную, легко определяемую категорию ПО. Фактически, поиск в Google по MES ПО выдает кучу результатов «Лучшее MES ПО», некоторые из которых ведут к поставщикам, которые, вероятно, могут только написать MES, но это всё. Поиск найдет длинные списки функций MES: сбор данных, мастер-планирование производства, отслеживание труда и так далее — функции, которые любая ERP-система, вероятно, уже выполняет. Даже для тех, кто разбирается в программных системах, MES может быть немного запутанной.

Кто хорошо оснащен, чтобы помочь навигировать в этой мутной воде — Эндрю Роблинг, старший менеджер по продукту в Epicor Software Corp. (Остин, Техас). Для него нет ничего запутанного в MES или в выгодах, которые она приносит компаниям большого и малого размера.

«MES неоспоримо означает разные вещи для разных людей, но в своем сердцевине это сбор данных непосредственно от оборудования и станков, чтобы вы могли принимать лучшие решения», — говорит он. «Эти данные могут быть такими базовыми, как статус станка или сколько деталей он произвел сегодня, и оттуда расширяться до настоящего мониторинга процесса, захвата значений вроде температуры и давления станка, или данных качества детали для целей SPC [статистического контроля процесса]».

Сбор данных может быть автоматическим, отмечает он, с интеграцией в PLC (программируемый логический контроллер), установленный на станке, например, или полностью ручным в виде цеховых сенсорных экранов и мобильных устройств. Эта гибкость может помочь объяснить, почему многие в отрасли борются, чтобы дать четкое определение MES, и почему ее возможности варьируются от вендора к вендору. Неопределенная или нет, однако, есть одна вещь, в которой все согласны — если цель повысить видимость внутренней работы производственного цеха и тем самым улучшить производственную эффективность, MES — отличный способ добиться этого.

Получите реальное (время)

Рассмотрите одну из самых важных деятельностей управления цехом — точное планирование заказов. Согласно Роблингу, MES позволяет держать колеса производственного автобуса на месте, а не узнавать, что он разбился вчера днем. «Цехам нужен механизм отображения информации о заказах в реальном времени, чтобы люди знали, что оборудование не работает так, как должно, или что режущий инструмент вот-вот выйдет из строя», — говорит он.

С MES это можно достичь разными способами. Это может быть панель управления уровнем менеджмента, которая краснеет при проблеме, или дисплеи в стиле Andon (визуальные устройства управления) на заводском полу, дающие информацию о текущем статусе станка, уровнях производства и предупреждениях о несоответствиях. Роблинг говорит, что некоторые цеха даже отправляют оповещения через систему громкой связи завода. «Какой бы подход ни использовался, эти системы дают людям возможность немедленно принять корректирующие меры, возможно, избежав часов неэффективной работы станка».

MES не только для объемов автомобильного производства. Роблинг согласен, что MES чаще встречается у крупных производителей, но отмечает, что даже небольшие цеха могут получить значительные выгоды — в действительности, именно они часто получают больше всего.

«Мы работали с цехом в Пенсильвании недавно, которые оценивали свой уровень OEE [общая эффективность оборудования] где-то в середине 60-х», — говорит он. «После внедрения MES они обнаружили, что горсть случаев простоя станков, которые они вручную записывали каждый день, в реальности были гораздо выше — на порядок пары сотен мелких прерываний за смену, которые оператор не стал сообщать. Результат? Их OEE был примерно на 15% ниже ожидаемого. MES не только обеспечила видимость этой проблемы, но и данные для ее решения».

А что насчет MOM?

Исследования MES часто находят смежный термин — управление производственными операциями (MOM). Субба Рао, المسؤول об инновациях в группе управления производственными операциями Siemens Digital Industries Software (Плано, Техас), объяснил, что MES можно считать меньшей, менее комплексной версией MOM, по крайней мере, с точки зрения Siemens Digital Industries Software.

«MOM шире», — говорит Рао. «Где MES фокусируется больше на сборе данных в реальном времени, MOM использует эти данные для управления качеством, обслуживанием, замкнутого цикла сотрудничества по инженерной информации для заводского пола и оркестрации различных процессов, необходимых для производства качественных продуктов. Мы любим называть это цифровым мозгом для производственных операций, который доставляет инсайты и прозрачность всем заинтересованным».

Он также объяснил, что по сравнению даже с пятью годами назад, MES и её старшая сестра MOM легче внедрять, во многом благодаря Индустрии 4.0 и ППИ (Промышленный интернет вещей). Это потому, что современные ЧПУ-станки и другие типы промышленного оборудования обычно набиты датчиками, обнаруживающими всё: от нагрузок по осям до вибрации шпинделя. Эти датчики легко подключаются и с удовольствием делятся данными с внешними программными системами, позволяя всевозможное предиктивное обслуживание, мониторинг процессов и улучшения.

Упрощенная связность — это отлично, отмечает Рао, но важно, что делается с данными. «Операторы, программисты станков, супервайзеры производственного контроля и все остальные заинтересованные хотят знать, что обрабатывается прямо сейчас, как цех работает и как процессы можно улучшить для текущих и будущих продуктовых инноваций», — говорит он. «Но это лишь малая часть того, что MOM приносит на стол. Все в компании ищут лучшие способы выполнения определенных задач, будь то команда контроля качества, желающая анализировать статистические тренды, или менеджер логистики, которому нужно стадировать материал. MOM, и в меньшей степени MES, помогает обеспечить координацию и оркестрацию, необходимые для достижения действительно эффективного производства».

Оптимизированные результаты

Подождите — а что, если показатели поставки и качества работали на уровне 98% или выше последние два года? Что, если времена наладки примерно такими же хорошими, как можно ожидать, особенно, скажем, в среде с малыми объемами и высоким миксом? И скажем также, что цеховое планирование и «оркестрация» хорошо в руках. Зачем переворачивать тележку?

Хороший вопрос. вполне возможно, что в этом примере станочный цех или бизнес по листовой металлообработке не нуждаются в передовой функциональности, обсуждаемой здесь, и что сбор данных и отслеживание заказов, идущие стандартной комплектацией большинства ERP-систем — то, что многие в отрасли на самом деле называют MES — это всё, что нужно, чтобы продолжать бить «хоум-раны» на текущем уровне.

Но рассмотрите эту информацию от ECI Software Solutions (Форт-Уорт, Техас), которая предполагает, что MES выводит производственную эффективность на совершенно новый уровень.

Многие ERP-системы делают достойную работу в планировании на макроуровне. Но что, когда цех гнет сталь 20-го калибра или режет щели в титане фрезой 1/2 дюйма [12,7 мм], и хочет знать все остальные доступные заказы, имеющие те же атрибуты, чтобы использовать ту же наладку и инструментарий? MES дает возможность оптимизировать рабочие центры на основе любых значений, которые хочет цех, а затем передать обновленное расписание обратно в ERP-систему, так что всё работает в гармоничном режиме, по словам компании.

Это то, что большинство ERP-систем не могут сделать сами по себе, по мнению ECI, потому что у них нет необходимого интерфейса к станкам или доступа к инженерной информации. MES же имеет, в результате — гораздо более высокое использование станков, меньше брака и более короткие времена наладки. И потому что правильно внедренный MES захватывает впроцессные данные вроде нагрузок на оборудование и результатов осмотров, существуют существенные возможности улучшения процессов, которые иначе были бы недостижимы. Главный вывод? MES — хорошее место для начала инициативы Индустрии 4.0.

Прощайте, племенные знания

Конечно, оптимизация станков предполагает, что инженерные данные фактически доступны, и что они чистые, хорошо организованные и все в одном месте. Для многих цехов, особенно тех, у которых нет формального инженерного отдела, однако, эта информация разбросана по технологическим картам и системам программирования, или находится в головах ветеранов-наладчиков и листовщиков, которые 30 лет творили магию на цеховом полу. Вопрос тогда в том, что произойдет, когда эти ценные сотрудники уйдут на пенсию или покинут компанию?

Во многих отношениях это и есть истинная ценность MES. Она выступает центральным репозиторием для всех документов, чертежей и инструкций, необходимых для наладки и эксплуатации производственного оборудования. Затем она мониторит производительность этого оборудования, управляет производственными и качественными данными, исходящими из него, передает эти данные обратно в другие программные системы компании и дает людям возможность выявлять способы улучшения процессов и использования станков.

Коротко: MES делает то, что люди делали, пока существуют кнопки для нажатия или рычаги для тяги. Она устраняет интуицию и «чутье», на которых слишком многие цехи полагаются каждый день, превращая то, что иначе было бы племенными знаниями, в корпоративный актив, по мнению ECI.

Большой Пока-Ёке

В своей основе MES — это контроль и способность сделать процессы защищенными от ошибок, и через эту защиту избежать производственных проблем, по словам Майка Харта, директора по продуктовой стратегии для производства и ППИ в Plex Systems Inc. (Трой, Мичиган). «Это о связывании точек».

Эти точки могут включать требования заказа к оснастке и сырью, говорит он, а также его ожидания планирования и контроля качества. Есть то, что работает сейчас, что будет работать сегодня днем, и что будет работать на следующей неделе, и какое влияние эти активности окажут на уровни запасов. MES связывает эти часто разрозненные источники информации, создавая связанную организацию. Она дает операторам легкий доступ к инструментам, необходимым для эффективности на их работе, в то время как менеджмент получает более связный взгляд на свои бизнес-системы вместе с информацией, необходимой для принятия умных решений.

Повышенная видимость — это отлично, но как MES помогает сделать процессы защищенными от ошибок? «Потому что если вы знаете, кто выполняет определенный процесс или управляет определенным станком, вы можете использовать эту информацию, чтобы узнать, какое обучение они получили, и квалифицированы ли они для выполнения работы», — говорит Харт. «Но даже больше, MES обеспечивает то, что все необходимые планы контроля на месте и что люди "отмечают галочки" в правильное время и в правильном месте. Если они не делают этого, красные флаги поднимаются немедленно — не завтра, не когда работа сделка, а прямо сейчас».

Переключение передач

Если MES так хороша, почему больше цехов не инвестировали в неё? Для того matter, почему так много отраслевого фокуса на ERP, когда кажется, что реальные выгоды приходят с внедрением MES? Рискуя сказать очевидное, ERP — требование практически для любой производственной компании, или по крайней мере для любой компании с более чем горстью сотрудников и глазом на рост.

Просто скажем, ERP платит счета. Буквально. Бухгалтерские функции вроде платежей, дебиторской задолженности, налоговой отчетности и многое другое были бы чрезвычайно сложны без ERP ПО, как и контроль запасов, отгрузка и приемка, управление заказами на продажу, закупки и все важное MRP. ERP-системы также хвастаются некоторым уровнем функциональности планирования и контроля цеха, даже если большинство не дотягивают до управления его внутренностями. Отсюда необходимость в MES.

«Мы видели, как это шло в обе стороны, но да, некоторые цехи выбирают стратегию MES первой», — говорит Харт. «Это действительно зависит от того, какие болевые точки они испытывают. Если есть проблемы, например, с прослеживаемостью материала, или цех сталкивается с вызовами качества и хочет посветить на то, что происходит там в любой данный момент, они обычно начинают с MES. Сказано это, одно из ключевых преимуществ MES — потенциальная интеграция с ERP и другими производственными системами, поэтому важно держать это в прицеле, пока вы движетесь вперед».

Поздоровайтесь с Императором

Имейте в виду, что внедрение MES поднимает многие те же соображения и потенциальные подводные камни, что и ERP. «Нет смысла делать это, если ваши данные неверны», — говорит Джим Эррингтон, исполнительный вице-президент по продажам и сервису Fujitsu Glovia Inc. (Эль-Сегундо, Калифорния). «Я говорю это и ERP, и MES клиентам одинаково: неважно, насколько велика система или насколько супер её инструменты, заполнение её плохими данными даст только плохие ответы».

Эррингтон делится историей клиента, с которым он работал недавно. После месяцев очистки своих спецификаций материалов и маршрутов, они включили сторону заводского планирования своего MES ПО, только чтобы перегрузить критический рабочий центр. Проблема? Никто не заметил неточные времена перемещения. «Как многие цехи, у них никогда не было настоящей системы планирования, поэтому эти значения никогда не рассматривались», — говорит Эррингтон. «Все знали, что нельзя мгновенно переместить двухтонную ливку, но в этом случае именно это они сказали системе сделать».

Упущение в итоге отбросило их в расписании на несколько дней, добавляет он, и потребовалось неделям восстановиться от простой ошибки. Именно поэтому так важно вовлекать инженеров, планировщиков и людей по себестоимости в любое внедрение — MES или иное — чтобы избежать таких ситуаций. «Многие говорят, что данные — король; возможно, так, но это делает точность данных императором», — говорит Эррингтон.

Его пример с планированием иллюстрирует еще один важный момент о MES. В отличие от ERP, MES — это слон, которого можно съесть маленькими укусами. Например, вполне возможно внедрить только функцию планирования, как сделал клиент Glovia, или интегрировать MES с ПО технического обслуживания цеха для отслеживания OEE, или использовать её для сбора производственных данных на только что установленном автоматическом лазерном резаке, или обеспечить лучшую информацию для сборочной линии… список продолжается. Да, целостность данных и хороший домострой равно важны, но усилие почти наверняка будет меньше, а ROI — гораздо быстрее.

Послание очевидно: низко висящие плоды обильно есть даже в лучших компаниях, и MES — это стремянка, нужная, чтобы их сорвать. «Это станет все более ясным, по мере того как мы двинемся в Индустрию 4.0 и больше компаний захотят собирать и анализировать данные, исходящие от их станков», — говорит Эррингтон. «MES дает нам способность соединить завод с остальной частью бизнеса, предоставляя данные в реальном времени, более точное планирование, более высокое использование станков и улучшенный контроль над каждым аспектом заводского пола. Для нас MES — это не "хорошо бы иметь" — это "необходимо иметь", по крайней мере для любого производителя, желающего оставаться конкурентоспособным».