Дата публикации: 06/05/2022

Программный комплекс MES, работающий совместно с ERP, дает предприятию четырехкратный рост прибыли. Об этом говорит исследование издания Industry Week, охватившее 106 производственных компаний. В этой статье разбираемся в «анатомии» MES и истоках роста прибыльности производства.

Содержание

1. Что такое MES
2. Какие преимущества дает MES предприятию
3. Что делает MES
4. Стандарт ISA-95
5. Как интегрировать MES с другими системами автоматизации
6. Примеры MES на российском рынке

Что такое MES

MES (англ. Manufacturing Execution System) – система управления производственными процессами. Основываясь на анализе данных о ресурсах, заказах, технологических процессах, она обеспечивает эффективность производственных операций на уровне цеха или мастерской, но иногда и всего предприятия. Она собирает и анализирует данные, синхронизирует и координирует работу оборудования и участков, оптимизирует производственные процессы, протоколирует работу. Часто это промежуточное звено между ERP и системами мониторинга и управления технологическими процессами.

Какие преимущества дает MES предприятию

Развертывание MES – это комплексный проект, включающий ревизию и оптимизацию подходов к ведению бизнеса, ресурсов, бизнес-процессов. При внимательном отношении к этим вопросам, в результате внедрения компания получает финансовую отдачу и массу других преимуществ. Как отмечает в исследовании журнал Industry Week, MES и ERP не только увеличивают продуктивность и технологичность предприятия, но также развивают производственную культуру и инициативность работников.

Рост экономических показателей

Помимо Industry Week и Gartner, изучением эффекта от внедрения MES занимались аналитические и консалтинговые агентства, а также разработчики и интеграторы систем автоматизации. Далее приводим средние показатели.

• Энергозатраты на 30% меньше
• Себестоимость продукции на 50% меньше
• Скорость обработки заказов в 2 раза выше
• Объемы незавершенного производства на 24% меньше
• Ввод данных на 75% быстрее
• Бумажной документации и отчетности на 50-60% меньше
• Внедрение новой продукции на 27% быстрее
• Брака на 18% меньше

Кастомизация продукции

Многие компании переходят на мелкосерийное производство по заказу или предлагают кастомизацию продукции. С MES предприятие быстро запускает новые виды продукции, при этом сохраняя уровень цен.

Точный подсчет себестоимости

MES детально учитывает ресурсы и затраты на производство каждой партии и передает эти данные в ERP.

Быстрый запуск новой продукции

В ответ на новый заказ MES перераспределяет ресурсы и корректирует расписания, учитывая срочность заказов, наличие материалов, загрузку оборудования.

Минимальные издержки при непредвиденных обстоятельствах

MES учитывает в планировании внешние и внутренние факторы, влияющие на производство: от сезонных колебаний спроса до срыва поставки сырья. За счет быстрой адаптации производства удается сохранить эффективность.

Что делает MES

Чтобы подразделение выполнило объем работ к сроку, с учетом соблюдения дедлайнов по выпуску каждого заказа, при экономичном распределении ресурсов, MES:

• формирует расписания работы оборудования на участке,
• выполняет диспетчеризацию производства.

Чтобы построить точные графики работы оборудования, MES использует общие планы работы подразделения, которые генерируют ERP и APS (система синхронного планирования производства). При этом учитываются заданные критерии, сведения о ресурсах, оперативные данные.

Функции MES

Контроль и распределение ресурсов. MES оценивает количество и состояние ресурсов, готовность к работе, распределяет ресурсы в зависимости от задач и планов, а также резервирует ресурсы и формирует архив событий.

Диспетчеризация производства. По мере выпуска продукции в цеху могут возникать события, и задача MES – оперативно внести соответствующие изменения в календарный план цеха, чтобы эффективно выполнить поставленные задачи. MES контролирует трудозатраты и другие параметры производственных процессов, управляет минимизацией брака и переработкой отходов.

Сбор и хранение данных. MES обеспечивает обмен технологическими и управляющими данными и параметрами между информационными подсистемами предприятия, а также отвечает за формирование документации по продукции.

Управление пользователями и персоналом. MES управляет персоналом и следит за отчетностью о сертификации, обучении, использовании рабочего времени. Ведет учет трудозатрат по видам работ, оптимизирует задания с учетом загрузки.

Управление качеством. Чтобы продукция соответствовала целевым показателям качества и отраслевым стандартам, MES анализирует показатели продукции, выявляет сложности, формирует предложения для специалистов. Чтобы выявить причины брака, система анализирует: отклонения параметров, действия персонала, результирующие изменения в производственных процессах.

Управление производственными процессами. В зависимости от текущих данных, MES корректирует производственный процесс автоматически или взаимодействует с оператором. Управление осуществляется на уровне одной операции или на уровне производственной цепочки внутри цеха. В норме оператор получает опорные данные и рекомендации, как оптимизировать процесс. При критическом отклонении параметров оператор получает тревожное уведомление.

Отслеживание и генеалогия продукции. Эта функция помогает получить полную информацию о единице продукции: серийный номер и номер лота, исполнитель, материалы и компоненты, поставщики и производители материалов, нештатные ситуации в течение производственного процесса. Чтобы восстановить историю продукта и происхождение компонентов, создается архивная запись.

Анализ производительности. На основе данных от разных функций и технологических процессов MES составляет отчет о текущем производственном процессе и сравнивает с ретроспективными и плановыми показателями. Анализу подвергаются длительность цикла выпуска единицы продукции, коэффициент использования и доступность ресурсов, соответствие стандартам и др.

Варианты реализации MES

В 1994 году ассоциация MESA International (Manufacturing Enterprise Solutions Association) представила MESA-11 – модель, включающую одиннадцать базовых функций MES. С течением времени эти функции изменялись: техническое обслуживание, документооборот производственного подразделения и объемно-календарное планирование производства перешли к другим системам автоматизации.

Например, в системе сбора, отображения и управления информацией о работе оборудования DPA, помимо мониторинга технологических процессов и состояния оборудования, реализован контроль за плановым техобслуживанием, предотвращением и устранением аварийных ситуаций. Это помогает увеличить наработку станков и эффективно использовать рабочее время. Оставшиеся восемь пунктов описаны в разделе «Функции MES».

В 2004 году разработана модель следующего поколения: c-MES (Collaborative Manufacturing Execution System), которая устанавливает стандарты обмена данными между несколькими системами и обеспечивает управление цепочками поставок и взаимодействием между подразделениями и компаниями. Другими словами, новая модель позволяет получить исчерпывающую картину производственного процесса не только диспетчерам и операторам, но и специалистам других подразделений, задействованным в производственном процессе или логистических цепочках.

Чтобы упростить интеграцию разноуровневых систем управления предприятием, был разработан стандарт ISA-95. Он устанавливает единые правила взаимодействия и обмена данными между управляющими системами.

Стандарт ISA-95

ISA-95 «Интеграция систем управления предприятием и технологическим процессом», или ANSI/ISA-95, разработан ISA – Международной ассоциацией специалистов в области автоматизации. Он регламентирует:

• процедуры функционирования отдельного участка,
• единый интерфейс взаимодействия информационных систем уровней ERP и MES,
• терминологию и модели программных функций, производственных и бизнес-процессов, производственных мощностей.

Цели внедрения стандарта ISA-95

• Определить правила взаимодействия информационных систем управления корпорацией и производством.
• Упростить составление требований со стороны заказчика и системных описаний со стороны поставщика решения.
• Сократить стоимость и требования к ресурсам при внедрении информационных систем для управления предприятием.
• Снизить количество ошибок при внедрении.
• Сократить стоимость внедрения новых видов продукции.

Модель MES в ISA-95

Стандарт описывает модель производства с общей структурой задач и информационных потоков. Это позволяет использовать аналогичные модели для разных областей производства и организационных структур предприятия. К уровню MES относится управление:

• производством,
• качеством,
• техобслуживанием и ремонтом,
• запасами.

Чтобы пользователь мог детально описать соответствующие этому уровню производственные и бизнес-процессы, стандарт также определяет и типовые задачи MES:

• Описать задание, или результат работы производства.
• Определить ресурсы, необходимые для выполнения задания.
• Спланировать работу производства.
• Проконтролировать результат.

Информационные системы управления производственного и корпоративного уровня, соответствующие ISA-95, при интеграции образуют единый контур управления компанией.

Как интегрировать MES с другими системами автоматизации

Интеграция автоматизированных систем управления создает единую информационную структуру, координирующую работу предприятия: от мониторинга станков (DPA) и управления работой цеха (MES) до руководства бизнес-процессами и создания сводных аналитических отчетов (ERP). Это проект, который затрагивает физический и организационный уровень ИТ-инфраструктуры предприятия.

Для физического объединения систем используют API, шины обмена данными, интерфейсы и интеграционные среды, которые преобразуют данные и передают их получателю.

Чтобы системы правильно взаимодействовали на организационном уровне, интегратор должен распределить функции между MES и ERP, согласно ISA-95. Эти системы могут «конфликтовать» в управлении информацией, производственном и складском учете, сбыте продукции. Ведение мастер-данных и управление справочниками обычно отдают ERP.

Когда функции MES и ERP определены, нужно:

• выбрать технологию интеграции,
• определить объекты миграции и правила сопоставления.

Системы работают автономно или взаимодействуют. Это свойство АСУ делает возможной поэтапную цифровизацию производства. Начав с внедрения системы мониторинга и управления производством, например DPA, можно затем расширить функционал автоматизации, установив MES. На этом этапе диспетчерам и операторам трудно обучаться работе с новой MES из-за непривычного интерфейса. Этот вопрос решен в MES Momentum: интерфейс оператора станков в ней аналогичен DPA.

Примеры MES на российском рынке

Название	Производитель	Краткое описание
Simatic IT	Siemens, Германия	Модульная MES, часть интегрированной платформы автоматизации Siemens. Система моделирует процессы производства на основе данных с уровней управления предприятием и ERP, независимо от функционирования систем управления. За счет плавного перехода от моделирования к выполнению решений система сокращает время проектирования и снижает количество ошибок.
SAP Manufacturing Execution	SAP, Германия	Модуль планирования техпроцессов и диспетчеризации с упрощенной интеграцией с SAP ERP. Входит в состав системы расширенного планирования и оптимизации SAP APO, на которую возложен ряд задач от планирования спроса до управления цепочками поставок и инвентаризацией.
Momentum	Brighteye, Бельгия, российская команда интеграции	Масштабируемая MES/MOM-система полного цикла с российской командой интеграции. Облачная программная платформа для управления предприятием, складом (WMS), расширенного планирования производства. Предназначена для дискретных, периодических и непрерывных производителей.