Информационные системы управления в промышленности

Информационные системы  в промышленности 

 

Информационные системы в промышленности — общие понятия, определения, термины

(LIMS & MES: Сборник статей, 2008)

 

В современном мире мы наблюдаем стремительное  развитие информационных технологий, проникающих в различные сферы  деятельности. Развитие промышленных предприятий, достижение успехов в  бизнесе, связанных с созданием  и реализацией продукции и  услуг, в наш век невозможны без  использования информационных технологий. Далее мы приведем основные понятия  и термины, используемые для описания информационных систем в производственных процессах.

Типы производственных процессов

Принято разделение по типу производственных процессов на: дискретное и непрерывное, или процессное.

Непрерывное производство (Process-Costing) / процессное - это совокупность непрерывных технологических процессов, организованных в виде производственной линии, участка, цеха или предприятия в целом; диктуется характером технологии. К ним относятся предприятия пищевой, химической, фармацевтической, целлюлозно-бумажной, металлургической промышленности, энергетика, и др. Непрерывное производство характеризуется тем, что продукция в этом случае воспринимается как единой целое, и не имеет смысла раскладывать его на составные единицы в процессе производства.

Дискретное производство — тип производства, в котором исходный материал (сырье) при переработке в исходный продукт претерпевает более одного передела с прерыванием технологического процесса. К этому типу относится и позаказное (Job-Order-Costing) производство, характеризующееся тем, что предприятие изготавливает различные виды продуктов, которые могут быть выражены в количестве штук или подразделены на более или менее мелкие серии. Каждый продукт или серия продукции может быть выделена по свойственным им признакам. Дискретный тип производства превалирует в машиностроении, приборостроении, легкой промышленности, на предприятиях по выпуску мебели, упаковок.

Причина классификации производственных процессов  по признаку позаказное-непрерывное заключается в том, что это предопределяет технику измерения производственных издержек, применяемую предприятием. При позаказном производстве можно измерять количество материала и рабочего времени, затраченных на изготовление отдельного продукта или серии. При непрерывном производстве невозможно измерить затраты на отдельные продукты, и потому расчет направлен на исчисление затрат за период.

Под автоматизацией управления понимается применение программных средств, которые  используются для решения задач  управления на всех этапах и во всех сферах деятельности компании. 

 

Информационно-управляющая структура  производственного предприятия 

 

На  рис. приведена информационно-управляющая  структура производственного предприятия (по данным MESA International, Manufacturing Enterprise Solutions Association — Международная ассоциация производителей систем управления производством, www.mesa.org). Представленная выше пирамида дает схематическое представление о структуре информационной системы автоматизации промышленного предприятия, разделенной на четыре уровня:

• на первом уровне находятся АСУТП;
• на втором уровне MES-системы;
• на третьем уровне — ERP-системы;
• на верхнем уровне находятся OLAP-системы.

АСУТП — автоматизированные системы управления технологическими процессами;

MES — (Manufacturing Execution System) — исполнительная система производства, автоматизированная система управления производства, информационно-вычислительная система. Системы такого класса решают задачи синхронизации, координируют, анализируют и оптимизируют выпуск продукции в рамках какого-либо производства в режиме реального времени.

ERP - (Enterprise Resource Planning) — Система планирования ресурсов предприятия. Основное назначение ERP — управление финансовой и хозяйственное деятельностью предприятия. ERP-система работает на самом верхнем уровне в иерархической лестнице систем управления, она затрагивает основные аспекты всех элементов производственной и торговой деятельности предприятия.

OLAP — (On-Line Analytic Processing) — Оперативный многомерный анализ данных. Аналитическая обработка в реальном времени, технология обработки информации, включающая составление и динамическую публикацию отчетов и документов. Используется аналитиками для быстрой обработки сложных запросов к базе данных. Служит для подготовки бизнес-отчетов по продажам, маркетингу, в целях управления, т.н. — data mining — добыча данных (способ анализа информации в базе данных целью отыскивания аномалий и трендов без выявления смыслового значения записей).

Рассматривая  данную пирамиду, можно представить  себе передачу информации по всем ступеням иерархи системы. Из производственной зоны (АСУТП) информация поступает к MES-системам, проходит стадию обработки, а затем уже обработанная информация поступает к MES-системам, проходит стадию обработки, а затем уже обработанная информация поступает в ERP-системы, и далее — на уровень высшего менеджмента предприятия (OLAP). 

 

O ERP-системах 

 

ERP-системы  имеют модульное устройство. Существующие в настоящее время ERP-системы можно разделить на два класса:

• системы, предназначенные для управления бизнесом (то есть процессами, в которые вовлечен продукт, уже прошедший производственную фазу);
• системы, рассчитанные на управление производством.

 

 

Модель  управления предприятием может базироваться на различных концепциях в зависимости  от специфики деятельности организации  и принятой стратегии:

 

EAM (Enterprise Asset Management) — система, предназначенная для управления основными фондами. Когда производственные средства эксплуатируются в течение достаточно продолжительного срока и регулярно подвергаются ремонту, определяющим становится прогнозирование производственной загрузки и амортизации. Оба названных фактора непосредственно влияют на техническое оснащение производства и затраты, необходимые для осуществления технического обслуживания и проведения капитального ремонта;

BSC (Balanced Scorecard) — так называемая сбалансированная система показателей. Позволяет оценивать деятельность подразделений корпорации одновременно в нескольких измерениях;

ABC (Activity Based Costing) - процессно-ориентированные метод распределения накладных издержек. Основой данной технологии является то, что накладные издержки включаются в себестоимость продукции по мере их возникновения, а не локализуются после завершения производства или реализации по видам продуктов. Крайне важным процессом является отслеживание физического переноса накладных издержек, при котором внимание акцентируется на источниках возникновения затрат и их обоснованности;

EVA (Economic Valued Added) - система управления, основанная на определении и учете экономической добавленной стоимости. Ориентирована на сравнение экономического эффекта от вложения средств в тот или иной перспективный проект с отдаче от альтернативных вложений. 

 

O MES-системах 

 

MES-системы  много моложе ERP-систем.

Организация ISA определила стандарты, определяющие структуру MES-приложений и их интеграцию в IT-архитектуру компании, независимо от поставщика MES-системы. Стандарт ISA S95 «Enterprise-Control System Integration» определяет уровни модели, описывающей взаимодействия между ERP, MES и уровнем автоматизации  производства. Стандарт поддерживают ведущие поставщики MES-систем. Стандарт ISA S88 «General and Site Recipe Models and Representation» определяет модели для batch (рецептурных) задач в  таких отраслях промышленности, как  пищевая, фармацевтическая, химическая.

Положения работы MES-систем включают в себя:

• Активация производственных мощностей.
• Отслеживание производственных мощностей.
• Сбор информации, связанной с производством, от:
• Систем автоматизации производственного процесса,
• Сенсоров,
• Персонала,
• Программных систем.
• Отслеживание и контроль параметров качества.
• Обеспечение персонала и оборудования информацией, необходимой для начала процесса производства.
• Установление связей между персоналом и оборудованием в рамках производства.
• Установление связей между производством и поставщиками, потребителями, инженерным отделом, отделом продаж и менеджментом.
• Реагирование на:
• Требования по номенклатуре производства,
• Изменение компонентов, сырья и полуфабрикатов, применяемых в процессе производства,
• Изменение спецификации продуктов,
• Доступность персонала и производственных мощностей.
• Гарантирование соответствия применимым юридическим актам, например, нормам Food and Drug Administration (FDA) США.

 

 

Функции MES-систем  

 

Наряду  с приведенным выше определением системы MES приведем следующие: Согласно определению AMR Research — термин MES (Manufacturing ExecutionSystem) — это высокоавтоматизированная система контроля производственных процессов и управления ими. По определению APICS (American Production and Inventory Control Society) MES — это информационная и коммуникационная система производственной среды предприятия.

 

Международная ассоциация производителей систем управления производством (MESA International) определила 11 типовых обобщенных функций MES-систем:

 

1. RAS — (англ. Resource Allocation and Status) — Контроль состояния и распределения ресурсов: управление ресурсами производства, технологическим оборудованием, материалами, персоналом, документацией, инструментами, методиками работ.

2. ODS - (Operations / Detail Scheduling) — Оперативное / Детальное планирование: расчет производственных расписаний, основанный на приоритетах, атрибутах, характеристиках и способах, связанных со спецификой изделий и технологией производства.

3. DPU - (Dispatching Production Units) — Диспетчеризация производства: управление потоком изготавливаемых деталей по операциям, заказам, партиям, сериям, посредством рабочих нарядов.

4. DOC - (Document Control) — Управление документами: контроль содержания и прохождения документов, сопровождающих изготовление продукции, ведение плановой и отчетной цеховой документации.

5. DCA - (Data Collection / Acquisition) — Сбор и хранение данных: взаимодействие информационных подсистем в целях получения, накопления и передачи технологических и управляющих данных, циркулирующих в производственной среде предприятия.

6. LM - (Labor Management) — Управление персоналом: обеспечение возможности управления персоналом в ежеминутном режиме.

7. QM - (Quality Management) — Управление качеством продукции: анализ данных измерений качества продукции в режиме реального времени на основе информации, поступающей с производственного уровня, обеспечение должного контроля качества, выявление критических точек и проблем, требующих особого внимания.

8. MM - (Maintenance Management )- Управление производственными процессами: мониторинг производственных процессов, автоматическая корректировка либо диалоговая поддержка решений оператора.

9. PM - (Process Management) — Управление техобслуживанием и ремонтом: управление техническим обслуживанием, плановым м оперативным ремонтом оборудования и инструментов для обеспечения их эксплуатационной готовности.

10. PTG - (Product Tracking and Genealogy) - Отслеживание истории продукта: визуализация информации о месте и времени выполнения работ по каждому изделию. Информация может включать отчеты: от исполнителях, технологических маршрутах, комплектующих, материалах, номерах партий и серий, производственных переделках, текущих условиях производства и т.п.

11. PA - (Performance Analysis) — Анализ производительности: предоставление подробных отчетов о реальных результатах производственных операций. Сравнение плановых и фактических показателей.

По  состоянию на 2004 год функции, относящиеся  к составлению производственных расписаний (ODS), управлению TO и ремонтами (MM), а также цеховому документообороту (DOC), были исключены из базовой модели MESA-11. Разработка новой модели Collaborative Manufacturing Execution System (c-MES) была вызвана тем фактом, что за прошедшее время (с 1994 по 2004 гг.) появились информационные системы, находящиеся на грани MES и ERP, реализующие данный функционал: 

 

Функции c-MES-систем  

 

1. RAS (англ. Resource Allocationand Status) — Контроль состояния и распределение ресурсов.

2. DPU (англ. Dispatching Production Units) — Диспетчеризация производства (Координация изготовления продукции).

3. DCA (англ. Data Collection/Acquisition) — Сбор и хранение данных.

4. LUM (англ. Labor/User Management)- Управление людскими ресурсами.

5. QM (англ. Quality Management) — Управление качеством.

6. PM (англ. Process Management) — Управление процессами производства.

7. PTG (англ. Product Tracking & Genealogy) — Отслеживание и генеалогия продукции.

8. PA (англ. Performance Analysis) — Анализ эффективности. 

 

 

   

 

 

 

SSTD — Единая система решения корпоративных задач. 

 

1. APS — Advanced Planning & Scheduling — Расширенное планирование производственных задач. Решает задачи составления оптимизированных производственных расписаний. Некоторые специалисты не склонны отделять APS от MES, считая, что встроенный в MES APS-модуль является ядром MES-системы.

2. EAM - Enterprise Asset Management — Отвечает за управление ТОиР (Техническое обслуживание и ремонт).

3. Docflow — Система электронного документооборота.  

 

Отличие MES-систем от ERP-систем, интеграция этих систем 

 

Как показано выше, MES-системы и ERP-системы  находятся на различных уровнях  информационной структуры. Это связано  со следующим различием в их основных функциях:

• MES-системы реализует оперативное планирование, т.е.решают вопросы о том, как в заданный срок и в заданном количестве выпускается продукция.
• ERP-системы реализуют объемное планирование, т.е. решают вопросы о том, когда и сколько продукции должно быть изготовлено.

Следует заметить, что в ERP-системах слишком  велик объем информации административного  и финансового плана, поэтому  перепланирование не может производиться  часто, это возможно не чаще одного раза в сутки. Многие ведущие производители ERP-систем уже ввели в свои продукты модули планирования производства, тем  не менее, скорость их реакции на изменение  требований производства все же мала, и не позволяет оптимизировать планы  по большому количеству параметров.