MES: от устройства до решения

Системы оперативного управления производством были очень популярны в конце 90-х годов двадцатого века до тех пор, пока не потеряли привлекательность во время негативной реакции на системы планирования ресурсов предприятий (ERP) в начале нового тысячелетия. Сейчас, когда доступ к производственным данным все чаще рассматривается как ключ к оптимизации принятия решений, повышению конкурентоспособности и снижению эксплуатационных расходов, мы предлагаем информацию о том, что необходимо знать сегодня о MES.
Инженер следит за операциями обработки, используя MES завода Arla Foods

Рис. Инженер следит за операциями обработки, используя MES завода Arla Foods

Руководители производства начинают всерьез рассматривать производственный участок как не раскрытый на данный момент источник благосостояния. Его ценность заключается в обильном потоке данных, проходящих через системы автоматического управления. Эти данные необходимы для совершенствования основных показателей производства. Это означает поддержку глобальных операций и эффективность канала поставки, координацию сотрудничества партнеров и поставщиков, рост рыночной активности и доходности, а также соблюдение (экономически эффективное) положений.

Обе стороны – руководство предприятия и инженерно-технический персонал – сходятся во взглядах на получаемые при этом выгоды. Проблема состоит в том, чтобы рациональнее извлечь производственные данные с максимальной выгодой. Вот почему инженер, как сторона, занимающаяся информационными технологиями, все чаще оказывается в центре дискуссий по проблемам внедрения автоматизации на предприятии. После всплеска сильного интереса к системам оперативного управления производством (MES) в конце 90-х годов ХХ века эти системы снова расматриваются как привлекательный способ формирования эффективного информационного потока от устройства до предприятия. Как показали исследования AMR Research (Бостон), за последний год рынок MES впервые за свою 20-летнюю историю вырос до 1 млрд. долларов. Сближение ведущих игроков на рынке и шквал поручений от регулирующих органов (Sarbanes-Oxley, WEEE – в электронике, TREAD – в автомобильной отрасли, Закон о биотерроризме – для пищевой промышленности и 21 CFR Part 11 – в фармацевтической промышленности) стали причиной того, что AMR сравнивает с «настоящей бурей» спроса на MES. Первостепенное значение заключается в не имеющей равных наглядности, которую обеспечивает MES для использования данных с производственного участка. Такая наглядность не характерна для систем высокого уровня. «В течение длительного времени бизнес-системы не зависели от использования информации от производственных систем, – говорит Мэтт Бауэр, руководитель подразделения MES в Rockwell Automation. – Сейчас они стремятся получить ее и способны использовать ее наилучшим образом. Руководство хочет получить более широкий обзор, чтобы повысить общую эффективность предприятия». Бауэр известен тем, что сравнил передачу данных MES бизнес-системам высокого уровня с «кормлением зверя».

 

Степень детализации контекста данных

побудительные причины покупать MES в 2005 годуВ то время как некоторые данные о состоянии автоматизированного оборудования (такие, как указание на то, что резервуар пуст и доступен) могут иметь прямое отношение к ERP, и существует возможность направить такие данные непосредственно на уровень предприятия, обычно через программы записи исторических данных, MES выполняет более значимую посредническую функцию между системами управления и предприятия, особенно в сложных производственных условиях «Есть люди, выполняющие прямую интеграцию ERP и систем управления, но большинство производителей все же боятся этого варианта, – говорит Франсуа Леклерк, коммерческий директор Business.Flex PKS в Honeywell. – Проблема связана с информационной безопасностью. И если они делают это напрямую, то им самим нужно создать некоторый вид функций MES, которые для того, чтобы представлять интерес для ERP, стирают и преобразуют данные». Этот промежуточный шаг преобразования технологических показателей очень важен, поскольку «бизнес-системы не рассчитаны на обработку каждого события и тревоги, поступающих от автоматизированного оборудования, – отмечает Клаус Мэдсен Эбильдгрен, менеджер по вопросам управления производством в Wonderware. – MES обеспечивает данным формат, зависящий от контекста. Она группирует и производит высокоуровневую детализацию данных реального времени, представляя их в форме, которая легче понимается бизнес-системами». MES обычно предлагает модульную функциональность для управления ресурсами и их распределения, управления выдачей нарядов на изготовление продукции, накопления/сбора данных, отслеживания и поиска неисправностей, качества, управленческой деятельности, анализа эксплуатационных показателей и календарного планирования. Она собирает данные с уровня управления (такие, как использование оборудования и расход материалов) и обеспечивает контекстное значение для систем ERP, используя данные ERP (такие, как счета на материалы и еженедельные календарные графики) для того, чтобы определить приоритеты и направить работу каждой смены. По словам Джули Фрейзер, главы Industry Directions, компании по изучению рынка, находящейся в городе Ньюберипорт, штат Массачусетс, убедительным качеством MES для многих производителей является ее способность «видеть взаимозависимость производственных линий». Производители могут оптимизировать каждый участок и получить еще близкое к оптимальности целое. Она разъясняет, что информация о взаимозависимости между процессами – это то, чем MES заполняет пробел.

 

Tyson испытывает MES

Операции, находящиеся в центре MES В течение долгого времени MES рассматривали как инструмент, в основном, для отслеживания и трассирования производства. Сейчас MES находится в центре всего производственного процесса, благодаря своей способности проникать в суть производства

Рис. Операции, находящиеся в центре MES В течение долгого времени MES рассматривали как инструмент, в основном, для отслеживания и трассирования производства. Сейчас MES находится в центре всего производственного процесса, благодаря своей способности проникать в суть производства

В компании Tyson Foods, находящейся в Спрингдейл, штат Арканзас, пилотная MES установлена на одной линии одного участка для того, чтобы убедить сомневающееся руководство дать «зеленый свет» массовому применению MES на многих участках. Чэд Коуч, вице-президент по производственным системам, запросил 2 миллиона долларов для внедрения MES на всем экспериментальном участке по переработке птицы, но получил только 100 000 долларов на то, чтобы реализовать план по установке MES на одной линии. Целью Коуча было выстроить все производственные и бизнес-процессы, чтобы дать клиентам самое высокое качество продукта по самой низкой цене. Для того чтобы сделать это, компании необходим был более быстрый доступ к производственной информации для принятия решений, влияющих на эффективность, качество и цену. Tyson выбрала в качестве решения MES Simatic IT от Siemens, отчасти вследствие ее тесной интеграции с SAP – корпоративной ERP системой Tyson. С использованием Simatic IT, связанной с SAP, скорость процесса, т.е. время получения информации ответственным лицом, заметно увеличилась, отмечает Коуч. «Мы сделали полный поворот от медленного к очень быстрому перемещению информации». Согласно Коучу:

  • произошел резкий скачок от 0 до 37,7% в доступе для анализа информации в реальном времени;
  • с 3,7% до 15,8% вырос объем поминутной информации;
  • использование почасовой информации опустилось с 56,7% до 39,3%;
  • использование ежедневной информации упало с 37,7% до 6.9%;
  • использование еженедельной информации уменьшилось с 2% до 0.2%.

Комбинации Siemens/SAP главным образом привлекла Tyson тем, что обе они соответствуют стандарту ISA 95. «У нас была одна ERP система и одна MES. И тысячи ПЛК и SCADA систем, – отмечает Коуч. – Следуйте стандарту ISA 95. Он избавит вас от лишней работы».

 

Стандарты

Стандарты интеграции значительно облегчают совместную эксплуатацию несхожих систем от разных поставщиков как за счет отделения прикладных функций процесса от транспортных и коммуникационных функций, так и за счет предоставления моделей, терминов и определений. Такие стандарты, как промышленные сети для связи автоматических устройств, OPC для связывающих устройств, SCADA, DCS, и ISA 88 для управления рецептом партии эффективно переносят тяжесть интеграции с пользователя на производителя и существенно ускоряют внедрение в производство новой технологии. «Возможность взаимодействия между уровнем управления MES и ERP долгое время была проблемой для потребителей, – говорит Каррстен Ньюбери, главный управляющий Process Automation and MES Solutions в Siemens. – Стандарт ISA 95 постепенно превращается в движущую силу развития взаимодействия ERP и цеха завода, такую же, какой является стандарт ISA 88 для сферы серийного производства». ISA 95 – это быстрый путь к ускорению интеграции между MES и ERP. Образцом для него является длительный успех ISA 88. В то время как на повсеместное признание ISA 88 потребовались годы, признание ISA 95 быстро получило импульс с помощью поддержки таких IT поставщиков, как SAP и Microsoft.

 

Экспертиза в реальном времени

Ведущие поставщики средств автоматизации рекомендуют ISA 95, особенно тем, кто настойчиво продвигается в сторону MES, приобретая их у лучших в своем классе производителей. По сравнению с поставщиками ERP, поставщики автоматизации MES заняли уверенное место на рынке благодаря тому, что они уходят корнями в управление данными в реальном времени и, кроме того, благодаря долговременным контактам с руководством предприятий. «Поставщики ERP испытывают некий кризис доверия. Когда они говорят о реальном времени, они имеют в виду просто сегодняшний день, – говорит Крис Бутройд, менеджер продукта в компании Honeywell. – У нас есть наследие, которое позволяет нам разрабатывать приложения и поддерживать решения близкие к режиму реального времени». Некоторые поставщики средств автоматизации используют определенную систему рычагов для совершенствования MES, в частности, развивая инфраструктуры платформ на основе стандартов. Это обеспечивает такие общие сервисы, как автоматизация документооборота, безопасность и тревоги. С приобретением ORSI, ключевой продукт которой разработан в рамках ISA 95, Siemens получил базу в этой области. В разработку структуры Simatic IT, которая предусматривает общее моделирование предприятия, конфигурацию технологического процесса и другие сервисы, Siemens вложил уже 250 млн долларов. С целью разработки своих предложений Proficy и Integrated Architecture GE Fanuc и Rockwell также наращивают приобретения путем инвестирования в архитектуры платформ. Если говорить о внутренних разработках, то Honeywell продолжает совершенствование своей платформы Experion, ABB также расширяет свою платформу 800xA, а Wonderware определила ArchestrA от Invensys как платформу инфраструктуры связи между участками. Самая большая в Европе молочная компания Arla Foods использует MES Plant Intelligence от Wonderware в ее Christiansfeld Dairy Centre в Дании для связи всех ее автоматизированных устройств с целью улучшения управления и возможностей отслеживания. ArchestrA была установлена здесь с MES для того, чтобы связать все молочные заводы компании в одну всеобщую систему обмена информацией. Этот технологический прием стал ключевым для стратегического развития компании Arla, которая значительно расширилась, благодаря этому приобретению, и сейчас поддерживает 70 перерабатывающих предприятий в Европе. Система «Arla One» на основе ArchestrA дает возможность им проводить последовательные измерения эффективности оборудования и характеристик развития на всех 70 точках. В результате руководители могут принимать стратегические решения, опираясь на возможности каждой установки. «Прежние системы молочных заводов не были даже автоматизированы, – говорит Эрик Веслов, руководитель производства завода Christiansfeld. – ПЛК не были соединены, не было отчетности и отслеживания. Сейчас мы можем предоставить необходимую информацию о процессе производства людям, которым она необходима для принятия важных решений. В дополнение к более короткому времени отклика этот новый уровень отслеживания на самом деле снижает риск отзыва большого количества продукции, поскольку мы имеем детальную информацию по каждой партии, что дает нам возможность предоставлять отчеты об эффективности, качестве и показателях производительности в унифицированной форме».

 

Преимущества, которые можно определить количественно

По словам Фрейзер из Industry Directions «анализ лучшего производственного опыта показывает, что те предприятия, где использовалась MES, добивались более быстрого повышения производительности и большего объема доходов при заметном уменьшении издержек». MES также приносит вчетверо большую рентабельность. Фрейзер отмечает, что часть этой огромной прибыли можно объяснить тем, что «там, где используется MES, в той же мере применяются и другие технологии и передовой опыт. Однако только некоторые из ведущих производителей используют информационную систему интегрированного производства, способную объединять информацию, которая поступает от систем управления и автоматизации и делать ее «удобоваримой» для IT систем». Исследование AMR основывается на утверждениях Фрейзер. Аналитическая компания сообщает, что срок самоокупаемости MES при традиционных показателях снижения издержек составляет от 6 до 24 месяцев. Нараставшая в течение долгого времени прибыль, конечно, намного превысила исходные обоснования рентабельности, так как некоторые производители на практике добились таких показателей, как шести – десятикратный рост в год. Важно иметь в виду, что MES как таковая представляет собой широкий поток информации на уровне автоматизации, где находятся неиспользованные ресурсы. MES – это просто способ их эффективного извлечения и представления инженерам и руководству, принимающим решения, т.е. тем, кто может использовать их для извлечения выгоды. 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *