Особенности систем оперативного управления производством на промышленных предприятиях

Особенности систем оперативного управления производством на промышленных предприятиях Куликов Ю. А.

Куликов Юрий Александрович / Kulikov Yuriy Aleksandrovich - кандидат экономических наук, доцент,

кафедра менеджмента и маркетинга,

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, г. Москва

Аннотация: в статье показано, как при помощи применения систем классов Workflow, BPMS, MES можно решить проблему релевантности информации на промышленном предприятии. Рассмотрено, как в режиме реального времени подобные системы помогут зафиксировать отклонения от нормативов, скорректировать план, рассчитать оптимальную загрузку оборудования и время работы персонала. При грамотном отношении пользователя вышеупомянутые IT-решения помогут наладить процесс диспетчеризации, упростят документооборот, позволят оперативно собирать и обрабатывать данные с производственных линий, чтобы обеспечить качество выпускаемой продукции.

Abstract: the article shows how applying systems classes Workflow, BPMS, MES can solve the problem of relevancy of information in an industrial plant. Considered, as in real-time, such systems will help to fix the deviations from the standard, to adjust the plan to calculate the optimal utilization of equipment and staff time. With proper respect to the user of the above IT solutions will help to improve the dispatch process, simplifies workflow, will allow us to collect and process data from production lines to ensure the quality of manufactured products.

Ключевые слова: управление производством, автоматизированные системы управления, системы класса Workflow/BPMS/MES, диспетчирование.

Keywords: production management, automated control systems, systems Workflow/BPMS/MES, dispatching.

УДК 338.3

Во время производственного планирования менеджеры компании учитывают всю доступную информацию из внешней и внутренней сред предприятия. Эта информация собирается, подвергается обработке, хранится и сформировывается к моменту завершения планового периода, чтобы к новому периоду уже были готовы соответствующие плановые данные. От точности, надежности, достаточности и своевременности поступления информации в пункты ее сбора и обработки зависит качество разрабатываемых производственных планов. Кроме планирования полученные данные используются для контроля и регулирования производственных процессов, в частности, для проведения план-фактного анализа [1].

К сожалению, даже при грамотном планировании производственных программ и постановке оперативных заданий в ходе реализации планов неизбежно появляются несоответствия и отклонения, которые требуют пересмотра ранее составленных планов. К таким отклонениям можно отнести отсутствие или недостаточное количество сырья, материалов, заготовок и инструментов на складах; отсутствие необходимого количества сотрудников для работы на станках в плановом режиме; возникновение серийного брака, связанного с нарушением технологии и неправильной настройкой оборудования и т. д. Своевременное, достаточно точное и полное фиксирование таких отклонений позволяет оперативно регулировать процессы производства для достижения поставленных плановых показателей.

Значение информации о несоответствиях особенно возрастает при расширении ассортимента выпускаемых товаров, увеличении количества входящих в них деталей и усложнении связей между компонентами. Фактически, последнее относится к мелкосерийному и единичному производству с последовательным видом движения материальных потоков. Если же приходится изготавливать кроме основной продукции еще и экспериментальные образцы, то задача обеспечить бесперебойность работы при использовании машин в пределах физических возможностей заметно усложняется [2].

Современным методом разрешения проблемы своевременного поступления и систематизации информации из внутренней среды предприятия является применение автоматизированной системы оперативного учета и диспетчеризации. Подобные продукты, применяемые для сбора и систематизации информации и координации бизнес-процессов, относят к классу Workflow (от английского «рабочий / технологический процесс») и BPMS (от английского «система управления бизнес-процессами»).

По существу, BPMS-продукты - фактически наследники Workflow-систем. Workflow/BPM-решения поддерживают моделирование и осуществление управления бизнес-процессом при помощи программного обеспечения (ПО), способного считывать со схемы и воспроизводить описание такого потока работ, взаимодействовать с сотрудниками, задействованными в последовательности работ, интегрироваться с разными программами. Можно считать, что Workflow/BPM-решения являются предложением IT-рынка в ответ на потребности современных предприятий [3].

Системы класса Workflow/BPM позволяют наглядно представить последовательность действий сотрудников организации, в том числе при применении ими машин и механизмов. Подобные системы имеют много преимуществ перед учетом на бумаге, а именно:

1) обладают высокой скоростью сбора и обработки информации;

2) обеспечивают возможность систематизации собранной информации;

3) обеспечивают доступ пользователей к собранной статистической информации и базам знаний, в том числе доступ к действующим версиям рабочих инструкций и регламентов;

4) сокращают время передачи информации, время согласований, следовательно, и время процесса;

5) сводят к минимуму труд исполнителей при заполнении форм первичной учетной документации;

6) позволяют координировать действия исполнителей во времени при наличии выделенного бизнес-процесса с указанием нормативных временных параметров работ;

7) повышают прозрачность и управляемость процессов предприятия, тем самым экономя время руководителя.

Другими словами, системы класса Workflow/BPM позволяют выполнить автоматизацию бизнес-процессов, организовать электронный документооборот, создать электронный архив документации, а также позволяют внедрить эффективную программу мотивации персонала с использованием показателей KPI (от английского «ключевые показатели эффективности»). Системы класса Workflow обеспечивают выполнение задач, поставленных перед исполнителями в рамках процессного управления, фактически координируют выполнение операций, составляющих бизнес-процессы.

Подобные системы могут работать с теми бизнес-процессами организации, которые выделены, структурированы, и правила выполнения которых можно сформулировать (пример такого процесса приведен на рис. 1).

При этом экономически целесообразно выделять только периодически повторяющиеся процессы, т. е. выполняемые многократно. Система, как правило, не ограничивает степень детализации отображения подпроцессов и интегрирует применяемые в бизнес-процессе

Отдел Наименование процесса

Бухгалтерия Контроль остатков на складе

Рис. 1. Выделенный процесс в нотации eEPC

программные средства. Одни из самых популярных в России нотаций моделирования бизнес-процессов - это еЕРС (от английского Event-driven Process Chain - событийная цепочка процессов), семейство IDEF, BPMN. Для превращения в жизнь отображенной в блок-схеме модели процесса в программное решение, необходимо занести данные: задание, адресат, максимальный срок выполнения задания, формы отклика системы при начале и окончании операции, логические условия и события, сценарии. В зависимости от желания заказчика и возможностей программных решений указанные данные могут дополняться. При этом применение инструментальных средств описания бизнес-процессов в большинстве современных систем класса Workflow/BPM не требует от разработчика каких-либо знаний в области программирования или систем управления базами данных. Построение моделей проходит в режиме «drag-and-drop» (от английского «перетаскивать и отпускать»), что позволяет привлекать к моделированию и реинжинирингу процессов самих исполнителей. С помощью такого механизма построения моделей компания может изменять блок-схемы процессов без помощи консультантов, осуществлявших внедрение информационной системы [4, 5].

На одном уровне с системами класса BPMS стоят MES-системы (от английского Manufacturing Execution Systems - система оперативного управления производством). Они являются специализированными программами и приложениями для обеспечения мониторинга, диспетчеризации, регулирования, анализа и оптимизации производства продукции. MES-системы подходят как для диспетчеризации на уровне цеха, так и для комплексного управления производством. По определению международной ассоциации вендоров MES-решений, MES - это интегрированная информационно-вычислительная система, предоставляющая инструменты и методы управления производством в режиме реального времени. Такие решения по автоматизации позволяют получать оперативные уведомления о результатах работы производственных подразделений, помогая проводить контроль и регулирование технологических процессов в интерактивном режиме. С помощью сбора и обработки данных разных технологических линий, MES качественно улучшают организацию деятельности предприятия от получения заявки на производство до отгрузки готовой продукции. В конечном счете, они связывают в онлайн-режиме технологические процессы с бизнес-процессами [6, 8].

MES-системы используют данные двух уровней - предварительно вводимые (введенные ранее исполнителем как плановые) и полученные в результате контроля (моментально считываемые и передаваемые с датчиков на оборудовании). При помощи этих данных системой самостоятельно формируется план работ и загрузки оборудования с учетом поступающих заказов и характеристик оборудования. Также во внимание принимаются требования конструкторской и технологической документации. Все это необходимо для того, чтобы добиться максимальной эффективности работы оборудования и персонала при минимальной стоимости выполнения заказов. Это становится возможным благодаря своевременной корректировке и пересмотру производственных планов столько раз в течение рабочей смены, сколько необходимо [7].

Ассоциация MESA, объединяющая вендоров MES-решений и консультантов, выделила функции подобных систем [9]:

1. Отслеживание состояния и распределение ресурсов. Эта функция позволяет управлять ресурсами производства - оборудованием, инструментами, сырьем и материалами, заготовками, а также методиками работ, документами и персоналом.

2. Оперативное планирование. Эта функция помогает рассчитать производственное расписание, определяет наилучший вариант загрузки оборудования. (Пример управления загрузкой оборудования приведен на рис. 2).

3. Диспетчеризация производства. MES обеспечивает оперативный мониторинг и диспетчеризацию производственных процессов, отслеживает выполнение заданий, загрузку оборудования и исполнителей, степень выполнения заказа, проверяет фактическое

выполнение работ на соответствие программе, в случае изменений корректирует план цеха.

4. Управление документацией. MES-

система контролирует наличие и содержание документации, сопровождающей

производимое изделие (нормативные документы, чертежи, процедуры стандартных операций, программы по обработке заготовок, уведомления о технических изменениях и т. д.). Система обеспечивает передачу информации между сменами и возможность поддерживать документооборот между цехами.

5. Считывание и систематизация данных (вводимых исполнителями и собираемых с датчиков на оборудовании автоматически).

6. Менеджмент исполнителей (учет использования времени рабочей смены, наличие исполнителя на рабочем месте, виды выполняемых заданий).

7. Контроль качества продукции и

Рис. 2. Пример планирования загрузки оборудования с учетом ремонта в системе «Фобос» [9]

предложение мер по предотвращению отклонений. Система обрабатывает данные измерений о качестве продукции в интерактивном режиме (выходной контроль после завершения операции), предлагает действия по корректировке в критических точках на основе статистического анализа.

8. Управление технологическими процессами. MES является системой поддержки принятия решений оператором, что позволяет выполнять исправления и повышать качество текущих работ.

9. Администрирование ремонтных работ (поддержка процесса техобслуживания, планового и внепланового ремонта производственного оборудования и инструментов в течение всего технологического процесса).

10. Отображение истории изменений продукта (отчеты о технологических маршрутах, участвовавших сотрудниках, использованных материалах, выявленных несоответствиях и т. д.).

11. Анализ производительности. MES сравнивает запланированные и фактические результаты за несколько периодов, показывает изменения в количестве затраченных материалов, затратах труда и т. д.

В литературе, посвященной проблемам автоматизации, часто сравниваются ERP- (от английского Enterprize Resource Planning Systems - системы планирования ресурсов предприятия) и MES-системы, даже несмотря на то, что они находятся на разных уровнях информационной структуры. Так, ERP-системы, как правило, направлены на финансово-хозяйственное управление, отвечают на вопрос: «Сколько продукции и к какому сроку нужно произвести?» и предназначены для подразделений, занимающихся планированием, финансами, бухгалтерией, кадрами и т. д. А вот на вопрос: «Какие технологические операции и как нужно произвести, чтобы выпустить продукцию в указанном количестве и к указанному моменту?» отвечают MES-системы, предназначенные для управления производством и используемые руководителями производства, механиками, технологами и т. д. Эти два класса систем нельзя противопоставлять, так как они обладают различающимся набором инструментов, решающих различающиеся задачи [8].

Можно с уверенностью сказать, что MES-системы могут даже компенсировать некоторые недостатки продуктов ERP. Последние собирают огромные объемы административно-хозяйственной и учетно-финансовой информации, которая непосредственно не влияет на производственный процесс. В силу этого обстоятельства перепланирование в них может осуществляться не чаще одного раза в сутки. А MES-системы, напротив, обладают быстрой реакцией на происходящие события и позволяют применять математические и статистические методы для компенсации отклонений. Системы подобного класса могут своевременно формировать данные об изменении важных показателей, например, о реальной себестоимости продукции на данный момент. Эти данные могут использоваться для функционирования ERP-систем, а MES могут стать связующим звеном между ERP-системами и оперативной производственной деятельностью предприятия [7].

Опыт положительных изменений в результате внедрения и использования MES-систем уже отметили такие российские предприятия, как: СИБУР [10], Балтика [11], Красцветмет [12], Самараволгомаш [13], Протон-ПМ [14]. Об успешных внедрениях заявляют зарубежные компании: EMS из Бразилии (химия, фармацевтика, продукты переработки нефти) [15]; Hercules Electric Motors (машиностроение и производство оборудования) [16], HENN (деревообработка и производство мебели) [17]. Менеджеры этих предприятий отметили повышение производительности труда, увеличение загрузки оборудования за счет грамотного планирования и уменьшения простоев, снижение объемов незавершенного производства, снижение брака в производстве, повышение дисциплины относительно сроков выполнения заказов. При этом справедливости ради надо заметить, что, например, на заводе Балтика для определения экономических выгод применялся метод экспертной оценки, и эксперты весь положительный результат списали на применение новой информационной системы, хотя этому могли способствовать и другие факторы.

При всех вышеуказанных возможностях MES-систем, положительном опыте многих предприятий нужно отметить, что стоимость такого программно-аппаратного решения довольно высока, а сроки внедрения и обучения персонала весьма продолжительны. Сама по себе система не решит все проблемы производства без должного уровня подготовки руководства, менеджеров и исполнителей. Корректность работы таких систем во многом зависит от точности, полноты и достоверности вводимых данных, от адекватности выделенных процессов, а также от правильных решений исполнителей. Например, одним из руководителей проектов по установке MES-решений приводится такой пример: некое крупное промышленное предприятие из России установило на станках датчики, позволяющие регистрировать сотни их состояний. Несмотря на это обстоятельство, для каждого станка учитывалось только два состояния (включено и выключено), что можно было делать и без дорогой системы. Однако применение MES отмечено как успешное, а аффилированная организация, запустившая экспериментальный проект, приняла заявку на его дальнейшее распространение. Это весьма наглядный пример формального внедрения системы [18].

Кроме того, рассчитывая стоимость внедрения MES, надо не забыть включить стоимость интеграции с уже существующими на предприятии системами и оборудованием. Тем предприятиям, кто все же отважился на внедрение MES-систем, профессионалы советуют [18]:

1) тщательно проанализировать необходимость внедрения системы, поставить цели, рассчитать риски и срок окупаемости проекта;

2) для проведения изменений найти единомышленников и союзников среди сотрудников;

3) определить характеристики проекта, источники материальных и информационных ресурсов, список систем, с которыми нужно будет провести интеграцию;

4) приобретать и использовать унифицированное оборудование с возможностью подключения в сеть на базе стандартного протокола;

5) использовать стандартные для предприятия продукты с опробованными на практике процессами;

6) внедрить новую систему и интегрировать ее с уже существующими для создания полноценной IT-инфраструктуры.

Таким образом, с помощью применения систем классов Workflow, BPMS, MES можно решить проблему своевременного поступления и обработки информации из производственных подразделений. В режиме реального времени подобные системы помогут зафиксировать отклонения от нормативов, скорректировать план цеха, рассчитать оптимальную загрузку оборудования и время работы персонала. При грамотном отношении пользователя вышеупомянутые IT-решения помогут наладить процесс диспетчеризации, упростят документооборот, позволят оперативно собирать и обрабатывать данные с производственных линий, чтобы обеспечить качество выпускаемой предприятием продукции. Однако из-за высокой стоимости и продолжительности внедрения систем, трудоемкости обучения персонала руководству предприятия нужно с особой тщательностью соотнести возможные затраты и предполагаемый полезный эффект.

Литература

1. Фатхутдинов Р. А. Производственный менеджмент: учебник для вузов по экономическим специальностям и направлениям. - 6-е изд. - СПб.: Питер, 2011. - 496 с.

2. Големенцев Б. Многоуровневая система диспетчеризации мелкосерийного и индивидуального производства. // Умное производство [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.umpro.ru/index.php?page_id=17&art_id_1=54&group_id_4=26 (Дата обращения: 10.03.2015).

3. Коптелов А. Выбор информационной системы для управления бизнес-процессами. // CRM Daily. [Электронный ресурс]. - Режим

доступа: http://www.crmdaily.ru/sovety-po-vyboru-crm/460-vybor-informacionnoj-sistemy-dlya-upravleniya-biznes-procesami.html (Дата

обращения: 11.03.2015).

4. ВРМ (управленческая концепция). Материал из Википедии - свободной энциклопедии [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/ BPM (управленческая концепция) (Дата обращения: 12.03.2015).

5. Громов А., Каменнова М., Старыгин А. Управление бизнес-процессами на основе технологии Workflow // Открытые системы [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.osp.ru/os/1997/01/179063/ (Дата обращения: 13.03.2015).

6. MES. Материал из Википедии - свободной энциклопедии [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/MES (Дата обращения: 14.03.2015).

7. Что такое диспетчеризация производства? // Генон [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.genon.ru/GetAnswer.aspx?qid=9bcd6271-2656-475c-9b72-d604d629bb6e (Дата обращения: 15.03.2015).

8. MES или ERP. // Логист.ру [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://logist.ru/articles/mes-ili-erp-starye-mechty-novye-realii (Дата обращения: 16.03.2015).

9. Куминов В. MES-системы в дискретном производстве. // PCWEEK [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

http://www.pcweek.ru/industrial/artide/detail.php?ro=66228 (Дата обращения: 16.03.2015).

10. Соколов Е., Дроздова А., Метан Г. Все вMESте (внедрение MES в Сибуре). // Управление производством [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.up-pro.ru/library/information_systems/production/mes-sibur.html (Дата обращения: 17.03.2015).

11. Беляков К. Внедрение MES-систем в пивоваренной промышленности. [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

http://mescenter.ru/mesaconf/presentations/mesa2009_123_belyakov_ baltika.pdf (Дата обращения: 17.03.2015).

12. Компания «МЕС Инжиниринг» завершила внедрение MES-системы в ОАО «Красцветмет». - 2014г. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.mes-eng.ru/news/?ID=451 (Дата обращения: 17.03.2015).

13. Внедрение системы планирования в «Самараволгомаш» с применением пакета «preactor» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.mesa.ru/ (Дата обращения: 17.03.2015).

14. «Протон-ПМ» внедряет MES-систему MCIS от Siemens: завершен первый этап. // CNews [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.cnews.ru/news/line/index.shtml? 2011/02/28/429758 (Дата обращения: 17.03.2015).

15. EMS implements ACCERA’s S&OP solution with Preactor 400 APS and GMPS. // Preactor [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.preactor.com/Case-Study/Case-Studies/EMS#.VRLT1o5nZZQ (Дата обращения: 17.03.2015).

16. Hercules Motors Improves Delivery Performance by 63 %. // Preactor [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

http://www.preador.com/Case-Study/Case-Studies/Hercules-Motors#.VRLV1I5nZZQ_(Дата обращения: 17.03.2015).

17. HENN improves its planning process and productivity with Preactor // Preactor [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.preador.com/Case-Study/Case-Studies/HENN#.VRLV-o5nZZQ_(дата обращения: 17.03.2015).

18. Дильман А. Внедрение MES-систем [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www. osp.ru/cio /2012/01/13012614/_(дата обращения: 18.03.2015).

19. Островерх А. И., Сычев В. Н., Лобов Е. Д., Костюков В. Д.. Типовая отраслевая автоматизированная система управления цехового уровня участками станков с ЧПУ [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://lab18.ipu.ru/projects/conf2006/2/23.htm (дата обращения: 18.03.2015).

20. Трубицын А.. На стыке экономики и технологии // PCWEEK [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

http://www.rtsoft.ru/press/artides/detail.php?ro=1001 (дата обращения: 18.03.2015).