Опыт этого проекта показывает, что техническая реализация системы управления производством это лишь полдела.

Знакомство с заводом

Нас встречают завалы полуфабрикатов, неаккуратно разложенные в цеху. Планирование на заводе это когда коммерсанты верстают план из прогноза продаж на календарный месяц.
Производство контрактное, на одной производственной линии выпускается одновременно несколько разных брендов.

Производство — «черный ящик». На вход “черного ящика” передается материал, из него в течении месяца на склад отгружается продукция. Конечно же ведется учет, как без него! Учитываются только материалы на входе в цех и продукция, отгруженная на склад, без учета движения внутри «черного ящика». Норма расхода материалов завышена для покрытия неисправимого брака и поддержания запасов полуфабрикатов (НЗП) в цеху. В производстве нет возможности проследить сколько и какой поставки материал был использован в конкретной продукции. Да это и не требуется пока по бухгалтерии все сходится.

Мастер получает план на месяц в виде Excel-таблицы и превращает его в монономенклатурный план выпуска, внося корректировки вручную для каждого рабочего места. Производственный план представляет собой таблицу с указанием бренда и/или типоразмера и количества.

Работники карандашом отмечают то, что сделано и мастер сводит это вручную в общий отчет.
Планово-диспетчерскому отделу не нашлось места в этом бизнес-процессе.

Система работает, но картину портит брак.

На стенде гидроиспытаний часть продукции уходит на участок ручного исправления брака. Часть бракованной продукции удается исправить, остальное нет. Исправление занимает время, через которое поток исправленных полуфабрикатов, отставших от своего производственного задания вклинивается в следующее задание. Для покрытия выбывших на участке брака полуфабрикатов на линии приостанавливается текущее задание, линия перенастраивается, выпускается недостача, линия снова перенастраивается и продолжается текущее задание. В итоге, в лучшем случае, в каждом типоразмере выпускается некоторое количество сверх плана.

Элементы небережливого производства и возможности для хищения видны невооруженным глазом. Проверить практически невозможно. Сколько действительно было выпущено продукции и сколько потрачено материалов может догадываться только мастер. Пополнение запаса материалов и выпуск продукции разделяет месяц.

Руководство ставит задачу

Руководство ставит амбициозную задачу — перейти на выпуск строго под заказ покупателя, минимизировать количество хранящихся в цеху материалов и полуфабрикатов, сократить до минимума складские запасы, вести учет себестоимости в рамках заказа покупателя.

В общем, цифровая индустрия 4.0, бережливое производство, передовой опыт и «впереди планеты всей».

Понятно, что старыми методами задачу не решить. Но с каким объемом изменений бизнес процессов придется столкнуться при реализации этой задачи похоже не понимает никто.

Обобщенное ожидание выглядит примерно так — «большая синяя кнопка «СДЕЛАТЬ ХОРОШО»». Нажимаешь ее и все проблемы в прошлом!

Решаем вместе

Рассмотрено несколько программных продуктов, широко представленных на рынке MES. Все они позволяют планировать выпуск с точностью до заказа и, в общем имеют примерно одинаковый набор функций. Условно их можно разделить на три категории:

• Цель — корректное списание затрат на заказ в учете
• Цель — пооперационное планирование производства
• Цель — пооперационное управление производственным процессом в режиме «шаг-за-шагом»

Первые два варианта предполагают бумажный документооборот на рабочих местах — снова те же таблицы, но теперь проходящие через MES. Опять оперативность и достоверность данных зависит от скорости бумажного документооборота. Поэтому не подходит!

Для решения поставленной задачи выбираем третий вариант. Тут предусмотрено рабочее место для работника (терминал) и автоматический подсчет выпускаемой продукции и никакой бумаги.

В течении года искали, тестировали различные варианты и в итоге остановили свой выбор на Системе Комплексной Автоматизации Завода «СКАЗ», состоящей из связанных между собой SCADA и MES.

Начинаем внедрять

Первый шаг — готовим аппаратную платформу. Внимательно изучаем электросхемы станков и транспортеров. К нашему счастью, оборудование везде достаточно современное и установка датчиков подсчета продукции нигде не потребовалась — они везде уже есть, и к ним можно подключиться. Где-то это датчики, где-то пускатели исполнительных механизмов.

Каждое рабочее место оборудуется компьютерным терминалом и модулем подсчета продукции. Организуется сетевое подключения устройств ИТ службой завода.

В корпоративном сервере виртуальных машин разворачиваем сервера SCADA и MES.

Для подключения станочных датчиков используем, пожалуй самые распространенные в России, модули ADAM от Advantech.

Все станочные модули объединяем посредством сети в SCADA. Специальные скрипты SCADA СКАЗ подготавливают полученную информацию для отправки в MES СКАЗ.

Устанавливаем компьютерные станочные терминалы для доставки работникам рабочих заданий и электронной отчетности.

Первый этап завершен.

Пожалуй все готово чтобы начать! Всего каких то 9 месяцев. Можно ли было сделать быстрее — конечно же, но не в реальном мире.

Готовим MES

По традиции начинаем со справочника НСИ. Описываем структуру предприятия, рабочие графики, склады и мн.др. Тут все достаточно очевидно, любую недостающую информацию можно «пойти и посмотреть» в цеху.

Переходим к справочнику номенклатуры и тут же сталкиваемся с проблемами. Рекомендуемый механизм заполнения справочника — синхронизация с 1С через web json. Но в 1С номенклатура гораздо шире, хотя и не содержит полуфабрикатов и не использует «единый» классификатор. Итак, Номенклатура совсем не приспособлена для нужд MES.

Приступаем к разработке общего классификатора.

Материалы, покупные компоненты и продукты, используемые в производстве получают свои группировки. Наименование теперь формируется по единой для 1С и MES формуле.

Несложная внешняя обработка в 1С синхронизирует справочник MES «Продукты». И справочник заполнен. Вручную дополняем справочник полуфабрикатами, получаемыми на каждом рабочем месте.

Теперь «учим» MES управлять выдачей рабочих заданий. Рассмотрим действия в обратном порядке — запланировать, описать технологию производства каждого продукта, описать операции, выполняемые на каждом рабочем месте, подготовить технологическую документацию для каждого продукта.

Проблема появилась сразу же. Вместо технологических карт на предприятии используется карта состава продукта. Т.е., вместо действий в карте записана последовательность полуфабрикатов.
Для составления технологических карт спускаемся в цех с блокнотами и секундомерами.
Фиксируем время операций, объемы материалов и другие особенности. За одной строчкой текста скрывается масштабная работа, ведь полуфабрикатов тысячи! Ограничиваемся небольшой выборкой, остальное завод сделает сам по образу и подобию.

Рабочее место кладовщика

Теперь все готово к тому, чтобы кладовщик мог отразить в программе фактическое размещение материалов и полуфабрикатов в цеху и выполнять заказы на поставку новых материалов. Пока не запущен механизм автоматического движения товаров, кладовщику придется периодически актуализировать состояние складов вручную. Это не так сложно, да и приучит к порядку. Ведь до этого момента в цеху толком ничего не считалось.

Для удобства работы предусмотрен механизм отправки заказа на поставку в 1С, а прием, перемещение и отгрузка сопровождаются автоматическим формированием накладных.

Рабочее место технолога

Переходим к формированию дерева технологии, той структуры, которая, как метроном, будет диктовать последовательность действий работникам, станет основой планирования и формирования обеспеченности и управления движением материалов и полуфабрикатов в цеху. Технология это сердце MES.

Сразу оговорюсь, в технологии можно объединить несколько операций в одну, если нет необходимости или возможности учитывать полуфабрикаты между ними. Этот простой трюк поможет нам вести внедрение поэтапно, не вызывая сразу много изменений и потрясений в коллективе.

Говорят, что съесть динозавра целиком сложно, его надо порезать и начинать есть с хвоста. Мы поступим так же.

Создадим технологию из одной последней, хвостовой, операции. Возьмем операцию «Выпуск радиатора», укажем суммарные нормы времени всех предыдущих операций и запишем во входных продуктах все необходимые для производства радиатора материалы и компоненты. Это соответствует текущему уровню учета на предприятии.

Рабочее место инженера по планированию производства

Вот мы уже готовы перейти от работы на склад к работе под заказ, т.е., планировать и исполнять производственные заказы. Пока без учета брака и лома, но не все сразу!

Пока коммерсанты оперируют планом продаж на месяц, мы берем его за основу. В дальнейшем, в любой момент, можем заменить его на отдельный покупательский заказ.

Готовим внешнюю обработку в 1С для передачи в MES покупательского заказа который должен содержать уникальный номер, перечень товаров с количеством, дату начала, дату окончания и, конечно же, крайний срок.

Теперь покупательские заказы накапливаются во входном буфере MES.

На первом этапе планирования Планировщик сортирует заказы, например, по дате окончания и «нехитрыми» действиями формирует из них монономенклатурные производственные заказы, т.е. заказы на одно наименование номенклатуры. Созданные заказы попадают в буфер планирования. Эта процедура делается на день или два вперед.

На втором этапе планирования в буфере скапливаются производственные заказы из разных покупательских заказов и в общем могут содержать одинаковые позиции номенклатуры или типоразмера.

Поочередно фильтруя скопившиеся в буфере заказы по типоразмеру и/или номенклатуре планировщик перетягивает заказы на диаграмму Гантта, определяя таким образом очередь заказов.

В момент перетягивания MES автоматически производит расчёт времени исполнения заказа. По завершении формирования последовательности планировщик может вручную расставить заказы или воспользоваться функцией автоуплотнения, при этом заказы будут расставлены максимально плотно, но с учетом календаря рабочего времени.

На третьем этапе планирования формируется материальное требование для покрытия материалами запланированных заказов. Если в материальном требовании есть полуфабрикаты собственного производства, то будут созданы производственные заказы и для них. Из материального требования формируется заказ на поставку, о котором я упоминал выше.
По завершении планирования заказы переводятся в статус исполнения, формируются рабочие планы и назначения на смену. Документы могут быть распечатаны и розданы работникам, но лучше использовать рабочий терминал!

Рабочее место работника

Для работника предусмотрен максимально упрощенный интерфейс. Работнику предлагается ввести свой табельный номер и выбрать рабочий центр. Не сложно для сотрудника любого возраста.

Далее терминал предложит работнику приступить к выполнению следующего по плану задания. От работника требуется лишь нажать кнопку «принять задание».

Таким образом MES свяжет смену, работника, заказ и продукт для учета и создаст запись регистрации производства.

С этого момента начнется счет выпущенной продукции. SCADA читает показания датчиков счета продукции по данному рабочему месту и обновит значение в записи регистрации. В этот же момент система формирует и печатает этикетку персональной идентификации продукта, где укажет фамилию работника, дату и номер заказа.

По достижении запланированного количества система сама предложит работнику принять следующее задание и закроет завершенное.

Рабочее место мастера

Мастер видит перечень всех записей регистрации и, после проверки выполненной работы, принимает записи регистрации.

При этом выпущенная продукция перемещается на склад, а материалы списываются в производство, и автоматически формируются накладные.

Таким образом, в первом приближении, достигаются все поставленные руководством цели. Значит верной дорогой идем товарищи!

Уже на этом этапе четко видно, на каком основании выпускается каждая единица продукции. И тут же со стороны Заказчика появляется группа противодействия. Находится ряд обоснованных замечаний почему завод не должен использовать механизм персональной идентификации продукции. Во-первых, принтер жует бумагу. Во-вторых у нас корпоративный стандарт и мы покупаем только такие принтеры, а они все жуют. В-третьих, в линейке этого производителя нет принтеров для использования в цеху, потому мы используем офисный принтер в цеховых условиях и потому мы получаем и во-первых и во-вторых. И! Директор принимает решение — не использовать механизм прослеживания.

Ну что же, отключаем модуль и продолжаем дальше.

Следующие шаги, необходимые для полного достижения цели:

• Раз за разом детализировать технологию и для начала разделить ее по участкам: основное производство — детали прессового производства, затем в основном производстве выделить линию сварки, выделить процессы брендирования;
• Автоматизировать бизнес-процесс гидроиспытаний и передачу на участок устранения брака;
• Создать службу ППО и начать вести календарь ремонтов и учитывать затраты на ремонт.

Принимаемся за дело совместно. Благо, что рабочее место технолога уже создано, все метрики уже есть. Персонал обучен, хотя еще не понимает что делает.

Выделяем из единственной операции «выпуск радиатора» в технологии целый участок прессового оборудования. Основная продукция — кронштейны, которые используются при производстве любых типоразмеров продукции.

Также участок выпускает боковые и верхние крышки радиаторов. Эта продукция уже имеет деление и по брендам и по типоразмерам, следовательно, должна быть привязана к конкретному заказу.

У всей этой продукции есть одна общая особенность — она накапливается в месте производства и перемещается вручную к месту использования. т.е. это компоненты собственного производства. Каждый из них имеет свою технологию, которая не пересекается с «выпуском радиатора» — не имеет общих рабочих мест.

Для каждого продукта создаем персональную технологию.

Теперь при планировании заказа на «выпуск радиатора» MES на этапе формирования материального требования предложит создать связанные заказы на недостающие компоненты автоматически.

Да, у инженера по планированию прибавилось работы, теперь надо выполнить расчет времени производства для каждого заказа с суб-заказами. Вернее, MES сделает это в полуавтоматическом режиме сама, а инженеру надо лишь проверить и поправить при необходимости.

А необходимость такая возникает. Например, если крышка и кронштейн делаются на одном и том же оборудовании. Заказы для системы равнозначны и MES отметит красным потенциальную коллизию и предложит инженеру самому переместить один из заказов мышью.

Мы показали достаточно, чтобы работники сами проложили детализировать описание технологии. Следующий шаг, выделение процесса сварки, невозможен без формализации бизнес-процесса участка устранения брака. Завод снова оказывается не готов к изменению бизнес-процесса. Кадры решают все.

Как задел на будущее, в MES уже есть механизм формирование заказа на участок устранения брака с терминала работника и рабочее место мастера участка устранения брака, рабочее место инженера ППО. Осталось только начать работать по новому бизнес-процессу.

Завершение

Мы же завершаем свою миссию опытной эксплуатацией системы на ограниченной номенклатуре. В руках Заказчика оказался мощный инструмент преобразования своего предприятия в Предприятие, соответствующее самым современным требованиям «Впереди планеты всей». Хватит ли воли и административного ресурса завершить начатое и достигнуть поставленных амбициозных целей покажет время.

Опыт этого проекта показывает, что техническая реализация системы управления производством это лишь полдела.

Не менее сложна вторая половина — начать работать по новым правилам. Вместо большой синей кнопки «Сделать хорошо» предприятие получает необходимость заставить персонал работать по новому.

Самое сложное в подобных проектах — изменить текущий бизнес процесс. Люди привыкают к «простому» бумажному обороту и изменениям «без уведомления», и новое кажется им непостижимо. MES допускает отклонения от плана, но изменения должны быть проведены в системе. При необходимости изменений последовательности выпускаемой продукции — регистрируется изменение плана в MES. Рабочие на предприятиях с MES работают только через терминалы. Мастер не принимает «на слово» отчеты о выполнении, он лично проверяет выпуск, посчитанный машиной и принимает записи работников в MES. К сожалению, при внедрении далеко не всегда удается сохранить существующий коллектив. Люди очень болезненно относятся к тому, что за ними следят и еще хуже, если управляют на каждом шагу. Но на кону прибыль предприятия. И те, кто преодолевают упорство персонала, оказываются “в плюсе”. Главное — держать свою линию и идти к цели. Чего и желаем нашим руководителям!