HYDRA
Система оперативного планирования и диспетчеризации производства

В данной статье пойдет речь о MES-системе HYDRA (компания MPDV, Германия), обеспечивающей выполнение функциональных задач оперативного планирования и оптимизации производства, диспетчеризации производственных процессов, контроля и анализа использования всех ресурсов предприятия (оборудование, персонал, инструмент и т.д.) и позволяющей максимально эффективно организовать производство.

Особенностью данной системы является наиболее полное покрытие функций MES и нацеленность на решение функциональных задач на предприятиях с дискретным или периодическим типом производства.

Система оперативного планирования и диспетчеризации производства на базе HYDRA учитывает в режиме реального времени данные о работе машин и оборудования, информацию о ресурсах и инструментах, поставках сырья и наличии материалов на производственных складах, а также данные о количестве готовой продукции и ее качестве, нагрузки на персонал и его доступности и т.д. (см. рис. 1). Собирая оперативные данные о производстве, становится возможным оптимальное оперативное планирование работы предприятия в целом.

Полная интеграция в среду производства является основополагающим принципом для обеспечения эффективной и адекватной работы систем управления на базе HYDRA. При этом предоставляется возможность ввода данных вручную с производственных терминалов или же автоматический сбор информации с промышленных установок, оборудования, контроллеров, весов и прочей периферийной техники. Система комплектуется различными аппаратными средствами сбора данных и вывода необходимой информации (датчики, контроллеры, сканеры, принтеры, штрих-кодовое оборудование, переносные терминалы и др.).

Система обеспечивает управление детальными спецификациями продукции и позволяет вести учет и хранение информации по истории производства каждого изделия/партии, включая данные по использованному сырью, ресурсам, параметрам технологического процесса изготовления изделия / партии.

Вся информация о производстве сохраняется в едином производственном архиве, что позволяет проводить анализ работы предприятия за любые промежутки времени в различных разрезах, и автоматизирует создание производственных отчетов.

Структура системы

Система оперативного планирования и диспетчеризации производства на базе HYDRA состоит из набора функциональных программных модулей, реализующих соответствующие функции по решению задач, связанных с управлением производством, контролем качества продукции и управлением персоналом. Система имеет традиционную клиент-серверную архитектуру (см. рис.2).

Клиентскими приложениями являются так называемые консоли, которые необходимы для организации АРМ главных специалистов предприятия, а также терминальное программное обеспечение, предназначенное для организации динамического интерактивного диалога с оперативным и обслуживающим персоналом в цехах, ручного и автоматического сбора данных о выполнении производственных заказов, состоянии оборудования, ходе технологического процесса, присутствии и деятельности сотрудников, движении материалов, полуфабрикатов и готовой продукции и т.д. (см. Рис. 3).

Перечень стандартных модулей системы HYDRA представлен в таблице №1.

Таблица №1. Модули MES HYDRA

HYDRA работает со стандартизированными конфигурируемыми интерфейсами, что позволяет легко интегрировать ее в существующую IT-среду. Неотъемлемой частью системы являются проработанные интерфейсы к ERP-системам, которые обеспечивают получение производственных заказов из ERP, передачу в ERP уточненных заказов, предоставление данных о выполнении заказов, загрузку из ERP статических данных (мастер-данных) о персонале, оборудовании, материалах и др., обмен информацией о текущей стоимости заказа и затратах с центрами затрат (cost-центрами) и много другое.

Рассмотрим кратко основные функциональные модули системы.

Мониторинг работы оборудования

Стандартный модуль HYDRA MDE (машинные данные) отвечает за сбор информации об оборудовании и дальнейший её анализ. При этом выполняются:

• регистрация и классификация простоев оборудования, их причин и длительности;
• регистрация и классификация потерь продукции;
• расчет наработки оборудования;
• расчет общей эффективности работы оборудования и других ключевых показателей производства (KPI).

Данные об оборудовании могут собираться автоматически (с использованием ОРС, E63, Modbus и т.д.) или посредством ручного ввода.

В рамках решения задачи средствами модуля HYDRA ADE можно осуществлять:

Мониторинг оборудования

• Отслеживание «статуса» машины (состояние, количество, время).
• Графическое отображение парка оборудования.
• Время цикла или такт в зависимости от типа станка.
• Интерактивный график ТОиР с возможностью настройки видов работ и цветовым оповещением.

Анализ работы оборудования и просмотр статистики

• Детализированная оценка простоев, производительности и времени простоев и их соотношения для каждой машины.
• Отчеты по эффективности с привязкой по времени и производительности.
• Определение различных ключевых показателей, таких как OEE (Общая Эффективность работы Оборудования), TPI (Индикатор общей производительности) и MCE (Эффективность операционного цикла).

Организация и планирование работы оборудования:

• Составление графика работы оборудования.
• Определение состояния оборудования, учет производительности и степени надежности.

Модуль позволяет управлять загрузкой оборудования путем планирования производственных заданий по выполнению заказов для каждого ресурса, а также формирует график ремонтов, оптимизацию и прогнозирующее обслуживание, заказы на соответствующие работы и приобретение необходимых запасных частей.

Сбор данных о заказах и оперативное планирование

Модуль HYDRA ADE выполняет сбор, предоставление и анализ данных, касающихся заказов на изготовление продукции, и обеспечивает их выполнение точно в срок с необходимым качеством.

Модуль обеспечивает проверку выполнимости заказов (на основании доступности оборудования, персонала и материалов), уточнение (изменение) заказов, объединение или разделение заказов, оптимизацию их размещения, приоритезацию и детальное планирование заказов, контроль их выполнения, регистрацию и представление причин нарушений при выполнении заказов, оперативное планирование, а также управление специальными, срочными и тестовыми заказами, формирование последовательности их выполнения и потребности в материалах и многое другое.

Данные для контроля и анализа могут быть получены, как автоматически (из систем верхнего уровня ERP), так и введены вручную (в случае отсутствия таких систем или при отсутствии таких данных). В модуле выполняется автоматическая регистрация и долговременное хранение информации обо всех заказах (как о выполненных, так и о запланированных на будущее).

Используя оперативную информацию о состоянии оборудования, становится возможным осуществлять цеховой контроль и детализированное планирование заказов на основе фактической готовности оборудования.

Управление материалами и логистика

Модуль HYDRA MPL (управление материалами и логистика) отвечает за сбор данных по материалам, сырью и полуфабрикатам и обеспечивает :

• регистрацию информации о партии: начиная с получения сырья и материалов, далее - процесс производства и отгрузка;
• регистрацию приема и выдачи материала со складов;
• ввод используемого сырья, полуфабрикатов и вспомогательных материалов;
• подсчет количества продукции и времени производства партии.

Располагая информацией о наличии сырья, полуфабрикатов, материалов на складах и производственных участках, данный модуль контролирует и анализирует эти запасы и позволяет своевременно их пополнять (для поддержания и увеличения производительности) или уменьшать (для уменьшения издержек) (см. рис.9).

Функция управления движением материалов включает в себя контроль наличия и доступности их на внутрицеховых складах и в буферных зонах, контроль качества и сроков годности материалов, блокирование их по качеству, формирование транспортных заказов на перемещение материалов и готовой продукции и др. (рис. 10).

В рамках решения задачи планирования и прогнозирования потребления материалов средствами модуля HYDRA MPL осуществляются:

• расчет запасов на основе плана производства;
• оценка оставшихся запасов в процессе производства;
• отслеживание срока пребывания полуфабрикатов на складе;
• отслеживание текущего статуса партии (в производстве, закончена, проверка качества, погрузка и т.д.);
• анализ истории производства отдельных партий;
• печать сопроводительных документов и ярлыков для маркировки (штрих-код, RFID и т.д.).

Модуль MPL представляет данные о генеалогии продукта. Подробная информация о применяемом сырье, материалах, технологических режимах при производстве, результатах контроля качества и персонале, принимавшем участие в изготовлении, доступна для анализа за любой период по всей выпущенной продукции или по конкретному заказу. Данные могут применяться при работе с рекламациями по поставляемой продукции, а также помогать выявить нарушения технологических процессов на определенных участках производства.

Управление производственным персоналом

Модули управления производственным персоналом включают в себя задачи учета времени работы, контроля доступа, планирования работы производственного персонала с учетом квалификаций и автоматизированный расчет стимулирующей (сдельной) оплаты труда.

В базовые функции HYDRA входит учет работы производственного персонала в разрезе выполняемых заказов и операций, количества произведенной продукции и брака. В систему заносится информация по персоналу, который работает на предприятии, а также календарь работы персонала, типы и продолжительности смен, модели дня и т.д. Таким образом, в любой момент времени можно получить оперативную информацию и отчет по действиям персонала на производстве.

Модули по управлению персоналом предоставляют функции по управлению, учету и планированию человеческих ресурсов. С одной стороны, это контроль доступа и учет реально проведенного времени на предприятии или в производственных цехах (у станка), с другой – планирование и оптимизация рабочего времени персонала, проводимого на производственных участках по отношению к производственным ресурсам (например, планирование времени работы за определенными установками или по доставке сырья из склада на производственный участок).

В системе возможно автоматическое составление различных табелей, расписаний, графиков работы с учетом разнообразных моделей рабочего времени и систем оплаты труда. Предварительно подготовленные данные по использованию рабочего времени могут быть переданы как для отдельных систем расчета заработной платы верхнего уровня, так и в отдельный модуль MES-системы, который сам выполнит такой расчет с учетом данных об эффективности участка производства, на котором работал данный специалист.

Контроль качества продукции

Модуль HYDRA CAQ позволяет проводить анализ данных измерений качества продукции и производить расчеты по заданным моделям в режиме реального времени на основе информации, поступающей с производственного уровня. Возможно создание и индивидуальная настройка графиков проверок продукции по качеству и контроль их выполнения с сохранением результатов таких проверок.

Для контроля качества также используется метод обеспечения качества, базирующийся на непрерывном контроле ключевых параметров процесса производства, сырья и полуфабрикатов, а не только на проверке готовых изделий.

Оптимальное оперативное планирование производства

Одной из главных задач, связанных с обработкой оперативной информации, является оптимальное оперативное планирование работы оборудования в зависимости от различных критериев оптимизации.

Данная задача решается применением модуля HYDRA HLS, которая позволяет автоматически распределить заказы по машинам, группам машин или по рабочим местам. В пределах определенных временных рамок специалист по планированию производственного процесса может установить идеальную последовательность производственных операций в соответствии с заданными критериями и алгоритмами оптимизации, установленными вручную или автоматически. После начала производственного процесса его течение может быть проверено в режиме реального времени.

Формирование планов производства реализуется в табличном или в графическом виде (диаграмма Гантта).

При оптимизации производственного плана выбираются стратегии оптимизации – готовый набор ключевых правил и ограничений, по которым будет пересчитано распределение заказов (максимальный выпуск продукции, максимальное качество, минимальные издержки, минимальное время исполнения заказа и др.). После этого имеется возможность оптимизации по различным критериям и с дополнительными ограничениями (по времени, ресурсам, персоналу и др.).

Таким образом, MES HYDRA обеспечивает полную вертикальную интеграцию между уровнями производства и управления. Она устраняет промежуток между технически-ориентированными системами управления технологическими процессами, парком машин и оборудованием (АСУТП) и более коммерчески-ориентированным миром систем управления предприятием и ресурсами (ERP). Внедрение системы оперативного планирования и диспетчеризации на базе HYDRA позволяет:

• увеличить прозрачность всех ресурсов в производственной цепочке;
• проводить анализ доступности производственных ресурсов;
• осуществлять более точное планирование срока выполнения заказа;
• осуществлять оптимальное оперативное планирование по различным стратегиям и критериям (время переналадки, минимизация отходов и т.д.);
• уменьшить время простоя оборудования;
• сократить сроки выполнения заказов;
• осуществить оптимальную нагрузку на персонал;
• обеспечить быстрое реагирование на внештатные ситуации.

Эффективное управление производством – задача каждого руководителя. Ориентированная на этот процесс HYDRA учитывает как машины и оборудование, на которых создается готовая продукция, так и все, что связано непосредственно с производством: ресурсы и их планирование, поставки сырья и наличие материалов, количество готовой продукции и ее качество, наличие необходимого инструмента и оснастки, нагрузку на персонал и его доступность и т.д.

Сегодня в мире насчитывается около 800 комплексных инсталляций системы. HYDRA успешно используется, как производственными компаниями средней величины, так и крупными транснациональными корпорациями. Среди пользователей HYDRA такие известные предприятия, как Siemens, Thyssen Krupp, Egger, Bomag, Dunlop, Pirelli, Bosch, Zeiss, Adidas, L’oreal, Unilever, Hero, Knorr, Alcan, Legrand, Coroplast и др.

HYDRA позволяет учитывать скрытый потенциал предприятия, оптимально планировать процесс производства и рационально распределять ресурсы, что приводит к существенным сокращениям затрат, снижению себестоимости готовой продукции и, как результат, к увеличению дохода предприятия.