Практика цифровизации промышленности. Выпуск 1

Сергей Чуранов

Сборник содержит материалы, характеризующие ряд аспектов происхо-дящих в настоящее время кардинальных изменений в промышленности, связан-ных с глубоким проникновением в реальное производство средств цифровой вы-числительной техники и высокоскоростной телекоммуникации.

ЦИФРОВИЗАЦИЯ

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ¹

В статье изложен сквозной взгляд на проблемы предприятий, теорию MES и практику реализации проектов внедрения от ГК «Цифра».

Сформулированы типовые проблемы автоматизации и цифровизации машиностроительных предприятий: почему зачастую проекты внедрения цифровых технологий не приводят к повышению эффективности бизнеса, какие ограничения присутствуют в системах организационного управления производственными предприятиями. Кратко приводится история развития MES. Рассматриваются конкретные примеры внедрения и использования MES «Диспетчер».

Ключевые слова: MES, автоматизация, цифровизация, машиностроительные предприятия.

Введение

Решение задач повышения эффективности производственных процессов является ключевым фактором роста экономики и развития страны в целом. Особенно важно обеспечить повышение эффективности в тех отраслях промышленного производства, которые непосредственно влияют на технологический суверенитет, обороноспособность страны и обеспечивают импортозамещение ключевых компонентов. Это станкостроение, авиастроение, производство робототехнических комплексов, компонентной базы, печатных плат, БПЛА, систем ПВО, а также ракетно-космическая отрасль и транспортное машиностроение. Объединяет все эти отрасли то, что все они относятся к дискретному позаказному производству сложных высокотехнологичных изделий. А соответственно проблемы развития и внедрения различных методов повышения эффективности на данных производствах схожи.

Существуют различные пути повышения эффективности производств, такие как:

— внедрение системы управления запасами (внедрение методологии управления запасами с синхронным развертыванием и настройкой под данную методологию систем класса ERP, SCM и WMS). Оптимизация уровня запасов сырья и готовой продукции поможет избежать дефицита или избыточных запасов;

— внедрение технологий Industry 4.0: Industrial Internet of Things (IIoT), аналитики данных, искусственного интеллекта, сервисов, основанных на машинном обучении, и др. Оптимизация процессов производства, выявление различных трендов, зависимостей, разработка и запуск предсказательных сервисов поможет увеличить прибыль и уменьшить издержки;

— применение методов Lean, Six Sigma: методологии, направленные на устранение излишков и повышение качества производимой продукции (бережливое производство);

— обучение и развитие персонала: повышение квалификации сотрудников и обучение новым методам и технологиям;

— внедрение PLM/PDM-систем и систем автоматизированного проектирования (CAD/CAM/CAE): ускорение и повышение эффективности конструкторско-технологической подготовки производства;

— внедрение систем производственного планирования (стратегического и объемно-календарного) и управления заказами (с применением APS-систем). Эффективное планирование производственных заказов и управление заказами помогут избежать простоев и задержек, повысить укомплектованность заказов с одновременной минимизацией запасов;

— использование управленческой идеологии Just-in-Time (JIT): минимизация запасов за счет точной поставки материалов и компонентов в нужное время;

— разработка идеологии и применение инструментов гибкой производственной системы: возможность быстро переключаться между различными заказами и изменять производственные линии под новые требования;

— автоматизация рутинных задач: применение роботизированных систем для выполнения монотонных и рутинных операций, повышение скорости и качества обработки предметов производства;

— постоянный контроль и анализ производственных данных с применением BI-систем, систем мониторинга и управления большими данными: сбор данных и мониторинг ключевых показателей эффективности производства помогают контролировать загрузку производства и персонала и принимать необходимые управленческие решения;

— внедрение системы управления качеством (TQM). Система управления качеством и система контроля качества продукции на всех этапах производства позволяют организовать производство с минимизацией дефектов и отклонений как производимых полуфабрикатов, так и конечной продукции;

— внедрение систем управления производственными процессами (MES). Системы MES повышают эффективность оперативного управления производственными процессами и создают единое информационное пространство управления и контроля от определения потребности до отгрузки продукции.

В данной статье рассматриваются варианты повышения эффективности производства, в том числе за счет применения систем управления производством, относящихся к классу MES.

Часто многие специалисты, в том числе с многолетним опытом и наличием успешно завершенных проектов в области ERP, PLM/PDM, а также CAD/CAM/CAE и прочих цифровых систем и сервисов, аргументированно утверждают, что именно на системах класса MES необходимо делать акцент при развертывании средств цифровизации производственных процессов. Основной приводимый ими аргумент: внедрение ERP (в части управления заказами, стратегического и объемно-календарного планирования, управления складским хозяйством и производственной логистикой), PLM (в части управления конструкторским и технологическим составом изделия) и САПР (в части проектирования электронного облика изделия и получения полного набора спецификаций изделия в реальном масштабе времени) создает необходимый фундамент для дальнейшего «правильного» внедрения систем управления производством. Это сильный аргумент, если бы у нас было время ждать, пока будут внедрены указанные системы и цифровизованы основные процессы.

Но, во-первых, такие внедрения на средних предприятиях могут длиться до 2 лет, на крупных же предприятиях со сложными изделиями и полным набором всех технологических переделов, с десятком-другим производственных цехов — 5…10 лет. Не нужно тратить сотни миллионов на внедрение ERP и/или PLM/САПР и ждать много лет, откладывая на потом непосредственно повышение эффективности производства, нужно повышать эффективность производства здесь и сейчас.

А во-вторых, не менее важный аспект, на который необходимо обращать внимание, это то, что раз за разом проявляется одна и та же системная ошибка в организации процессов внедрения ERP и PLM/САПР систем — забывается то, что внутренним целевым потребителем выхода данных систем как раз является MES. И именно под требования MES и процессов, которые MES цифровизирует, необходимо ориентировать внедрение и требования к созданию перечисленных систем и соответствующих процессов.

На практике же часто процессы организованы наоборот — отдельно определяют требования к ERP, к PLM и САПР и реализуют их, а потом пытаются «прикрутить» рядом MES. В результате получаются сценарии, когда необходимые для операционного планирования данные отсутствуют в электронных технологических процессах, не предусматривается оперативное резервирование на складах производственных партий, не указываются номера изделий в электронных извещениях о внедрении. Это происходит в силу естественных причин — процессы внедрения ERP/PLM/САПР начаты раньше, и они «заточены» под одного потребителя, например, бухгалтерский, финансовый блок или технологов, MES же считается «дополнительной нагрузкой».

Типовые проблемы систем организационного управления и ограничения существующих практик цифровизации предприятий

Современное промышленное предприятие — это сложная организационная структура, которая занимается преобразованием материалов, комплектующих и предметов собственного производства в готовую продукцию, удовлетворяющую потребности клиентов. Для обеспечения эффективности работы предприятия без значительных инвестиций в оборудование, персонал или технологии развивается система организационного управления.

Организации с позаказным типом управления производством — это предприятия дискретного производства, которые разрабатывают, проектируют и/или изготавливают продукцию на заказ. При этом может выпускаться как опытная единичная продукция, так и серийная. Как правило, опытное производство использует те же ресурсы, что и серийное без разделения мощностей. Это требует синхронного управления заказами на серийную продукцию и заказами на производство единичных образцов, а также управления технологической, инструментальной подготовкой производства, материальным обеспечением и выпуском изделий.

Еще одна важная характеристика предприятия — значительная доля задач осуществляется в рамках проектирования и освоения новых изделий, поэтому необходимо учитывать и контролировать ожидаемые сроки проектирования изделия и/или отдельных его элементов.

Конец ознакомительного фрагмента.

Примечания

1

Статья опубликована в журнале «Автоматизация в промышленности» №5, 2024 г.