Основные функции MES

Системы MES определяются как совокупность программных функций, отличающихся от функций систем планирования ресурсов предприятия (ERP), автоматизированного проектирования и программирования (CAD/CAM) и автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУТП).

1. Контроль состояния и распределение ресурсов

2. Оперативное/Детальное планирование

3. Диспетчеризация производства

4. Управление документами

5. Сбор и хранение данных

6. Управление персоналом

7. Управление качеством продукции

8. Управление производственными процессами

9. Управление производственными фондами (техобслуживание)

10. Отслеживание истории продукта

11. Анализ производительности.

Основное отличие MES от других систем.

Одно из главных отличий MES от ERP – это управление производственными процессами в реальном времени, т.е. осуществление «ежеминутного» контроля состояния производственного процесса.

Информационная деятельность производственного предприятия заключается главным образом в переработке информации больших объемов, которая, как правило, не является критической ни с точки зрения времени обработки, ни с точки зрения техники безопасности. Десятиминутное опоздание обработки заказа для бизнеса существенной роли не играет.

Однако существует весьма ощутимая разница между требованиями к управлению информацией предприятия и требованиями к оперативному управлению производственными процессами. Очень часто время реакции на событие характеризуется жесткими временными соотношениями (задержка в 10 мс может послужить причиной поломки оборудования и сбоя процесса) и требованиями к технике безопасности.

Кроме того, MES заполняет и другие пробелы, свойственные ERP-системам на производственном уровне.

Таким образом, MES-система – это связующее звено между ориентированными на финансово-хозяйственные операции ERP-системами и оперативной производственной деятельностью предприятия на уровне цеха, участка или производственной линии.

Следовательно, интегрированную автоматизированную систему управления промышленным предприятием можно представить в виде трех взаимосвязанных уровней управления (рис. 8):

Рис. 7 – Три уровня управления интегрированным предприятием.

При этом каждый уровень выполняет свою основную управленческую функцию:

• верхний уровень управления предприятием (административно-хозяйственный) решает стратегические задачи, а соответствующая ERP-система обеспечивает управление ресурсами в масштабе предприятия в целом, включая часть функций поддержки производства (долгосрочное планирование и стратегическое управление в масштабе: годовое, квартальное, месячное);

• средний уровень управления (производственный) решает задачи оперативного управления процессом производства, а соответствующая автоматизированная система обеспечивает эффективное использование ресурсов (сырья, энергоносителей, производственных средств, персонала), а также оптимальное исполнение плановых заданий (сменное, суточное, декадное, месячное) на уровне участка, цеха, предприятия;

• низшие уровни технологического управления решают классические задачи управления технологическими процессами.

Надо отметить, что при передаче части функций управления от систем ERP в MES-системы на производственный уровень (руководству производства, цеха, производственного участка, технологу, начальнику службы эксплуатации, и т.д.), происходит рациональная сегментация контуров управления предприятием в целом (рис.9).

Рис. 8 – Сегментация контуров управления предприятием.

При этом каждый контур управления характеризуется своим уровнем интенсивности циркулирующей в нем информации, своим масштабом времени и своим набором функций:

• контур управления уровня АСУТП (технологический) является самым интенсивным по объему информации и самым жестким по времени реакции, которое может составлять секунды и даже миллисекунды. В верхнем уровне слоя АСУТП - в SCADA-системах происходит накопление и обработка большого числа технологических параметров и создается информационная база исходных данных для MES-уровня.

• контур управления уровня MES (оперативно-производственный) использует отфильтрованную и обработанную информацию, поступающую как от АСУТП, так и от других служб производства (снабжения, технической поддержки, технологических, планово-производственных и т.д.). Интенсивность информационных потоков здесь существенно ниже и связана с задачами оптимизации заданных производственных показателей (качество продукции, производительность, энергосбережение, себестоимость и т.д.). Типовые времена циклов управления составляют минуты, часы, смены, сутки. Оперативное управление производством в этом контуре управления осуществляется специалистами, которые более детально, чем высший менеджмент, владеют производственной ситуацией (руководители производственных цехов, участков, главные технологи, энергетики, механики и др.). В связи с этим должно повышаться качество и эффективность принимаемых решений в пределах делегированных сверху полномочий.

• контур управления уровня ERP (стратегический) освобождается в этом случае от решения оперативных задач производства и обеспечивает поддержку бизнес-процессов предприятия в целом. Поток информации от производственного блока становится минимальным и включает в себя агрегированную управляющую и отчетную информацию по стандартам ERP с типовыми временами контроля (декада, месяц, квартал), а также " алармовые" сигналы, требующие немедленного вмешательства высшего менеджмента предприятия.

Очевидно, что при комплексной автоматизации практически любого предприятия есть потребности в покрытии того или иного набора MES-функций средствами автоматизации. Какими продуктами это реализуется - вопрос другой, здесь возможны разные варианты. В некоторых случаях могут применяться интегрированные MES-системы, иногда эти функции могут быть реализованы в рамках той или иной функциональности ERP, возможно использование автономных продуктов, реализующих ту или иную MES-функцию. Возможно также и сочетание этих вариантов. Конкретный набор MES-продуктов для данного предприятия, с учетом его специфики и возможностей, обычно предлагают фирмы по MES-консалтингу и системные интеграторы (www.mesa.org, www.mesa.ru) в рамках предлагаемого MES-проекта. Пример технической реализации MES-проекта приведен на рис. 10.

Рис.9 – Вариант реализации MES-проекта на производстве

Автоматизация всех уровней управления сразу и везде не является обязательной - возможна поэтапная автоматизация предприятия, а в некоторых случаях можно ограничиться управлением на уровне MES-системы, дополнив ее учетными средствами автоматизации административно-хозяйственной деятельности предприятия.

ПРИМЕРЫ MES – систем:

Wonderware Factelligence (USA); Simatic IT (Siemens, Germany); T-Factory (AdAstra, РФ); PI System (OSI); Business FLEX (Honeywell); MES-T2 2007 (РФ) – для управления электростанциями.

№6

Автоматизированные системы управления предприятием (и производственным объединением).

АСУП предназначена для регулярного решения основных задач управления производственно-хозяйственной деятельностью промышленного предприятия в целом и (или) его самостоятельных частей на основе применения экономико-математических методов и вычислительной техники.

Т.е. под АСУП понимается система, которая осуществляет автоматизированное управление только верхним уровнем предприятия, решает задачи, связанные с деятельностью функциональных отделов и не охватывает управление технологическими и производственными процессами и поэтому относится к системам управления организационного типа.

В системах организационного типа, к которым относится и АСУП, необходима организация, координация и согласование поведения коллективов людей. Поэтому основной задачей АСУП является автоматизация процесса труда этих людей (коллективов), их организационной и управленческой деятельности.

При рассмотрении множества задач АСУП выделяют четыре группы задач, совокупность которых образует замкнутый цикл управления тем или иным объектом: это планирование, управление, учет и анализ.

Планирование – это определение показателей, характеризующих деятельность объекта за тот или иной последующий отрезок времени, на достижение которых должна быть направлена деятельность данного объекта. Эти показатели должны быть по возможности близки к оптимальным.

Управление – это реализация плановых заданий, включающая в себя весь комплекс необходимых операций по выработке конкретных управляющих воздействий и их реализаций на объекте.

Учет – это определение как количественных, так и качественных показателей результатов деятельности отдельных подразделений и всего предприятия в целом.

Анализ – это сопоставление полученных данных учета с плановыми показателями. В процессе анализа выявляются причины возможных отклонений от плана, и при необходимости осуществляется коррекция на следующий цикл планирования.

Большинство задач АСУП решается не в режиме реального времени с производственным процессом, а в определенные, заранее известные отрезки времени. Так, задачи планирования, учета, анализа, как правило, имеют свой заданный временной цикл.

Характерной особенностью АСУП, отличающей их от рассмотренных ранее классов систем оперативного управления, являются специфические формы хранения и движения информации (электронный документооборот), которая вводится с определенным образом оформленных документов и выводится на документы, форма которых заранее установлена и согласована.

Состав АСУП:

- техническое обеспечение включает ЭВМ и различные, общие для ряда подсистем устройства сбора, подготовки и представления информации;

- информационное и программное обеспечение, включая общую базу данных АСУП, СУБД и собственно ПО ЭВМ;

- организационное обеспечение, под которым понимается не только формализованное в условиях АСУП взаимодействие определенных должностных лиц, но и соответствующие инструкции, утвержденный регламент работы средств вычислительной техники, формы организации процесса обработки информации и другие организационные мероприятия, обеспечивающие нормальное функционирование АСУП.

Функциональные подсистемы в составе АСУ химического предприятия.

Возможны различные подходы к классификации подсистем.

В соответствии с ОРММ все существующие на предприятиях химии подсистемы можно разделить на три группы с учетом функционального назначения, характера решаемых задач, а, следовательно, алгоритмического и программного обеспечения подсистем.

К группе один относятся подсистемы управления, обслуживающие основное производство, т.е. обеспечивающие его сырьем, материалами, кадрами, финансами и т.д. Ко второй группе – подсистемы планирования и управления основным производством. В третью группу выделены подсистемы, связывающие вместе разные стороны деятельности предприятия по соответствующим фазам управления.

Кроме того, по масштабам внедрения все множество подсистем целесообразно разделить на две группы: к группе А отнести наиболее часто встречающиеся подсистемы, являющиеся необходимыми для АСУП всеми химическими предприятиями, а к группе Б – специальные, редко встречающиеся. Группа А – наиболее распространенные подсистемы: материально-технического снабжения, сбыт и реализация готовой продукции, финансовый отдел, энергетический отдел, ремонтно-механическая служба, транспорт, технико-экономическое планирование, текущее планирование, оперативно-календарное планирование.

Рассмотрим общие характеристики подсистем каждой группы.

Группа один. ОУ в каждой из этих подсистем является та или иная сфера деятельности предприятия, например, материально-техническое снабжение, сбыт готовой продукции, обеспечение предприятия необходимыми кадрами и финансами.

Группа два. К данной группе следует отнести подсистемы, которые непосредственно связана с производственной деятельностью предприятия, затрагивают отдельные стороны производственного процесса и во многом определяются характером основного технологического оборудования и производственной структурой предприятия. Примером такой подсистемы может служить подсистема управления основным производством, в наиболее развитом виде решающая задачи текущего и оперативно-календарного планирования производства, а иногда задачи планирования состояния основного технологического оборудования.

Группа три. К данной группе отнесены те подсистемы, основным назначением которых является обеспечение совместного экономически эффективного функционирования разных сторон деятельности предприятия на соответствующих фазах управления. При этом ОУ является все предприятие, а каждая подсистема призвана обеспечивать согласованное функционирование отдельных его частей и сфер деятельности соответственно на стадии планирования, учета или анализа. К этой группе могут быть отнесены подсистемы технико-экономического планирования, статистического и бухгалтерского учета, анализа производственно-хозяйственной деятельности предприятия и др.

№7

ERP – системы.

Определение. Системы планирования ресурсов предприятия - ERP (ERP, Enterprise Resource Planning) - служат для интеграции всех данных и процессов организации в единую систему. Для этого типичная ERP-система использует множество различных программных и аппаратных компонентов. Ключевым компонентом большинства ERP-систем является единая база данных, хранящая в себе данные различных системных модулей.

Внедрение ERP-системы заменяет два или более независимых приложения, устраняет необходимость во внешних интерфейсах между системами и дает дополнительные преимущества: от стандартизации бизнес-процессов и более дешевого обслуживания до упрощения и улучшения отчетности, поскольку все данные хранятся в единой базе данных. Некогда отдельные приложения стали модулями единой ERP-системы, управляющими производством, цепочками поставок, финансовыми потоками, взаимоотношениями с заказчиками, трудовыми ресурсами и складами.

https://erpnews.ru/doc861.html

ERP – системы можно рассматривать в двух плоскостях: как программные продукт определенной категории и как общая концепция организации автоматизированного учета.

https://www.iteam.ru/publications/project/section_40/article_2469/

https://www.avasystems.ru/

Основные функции ERP систем:

• ведение конструкторских и технологических спецификаций, определяющих состав производимых изделий, а также материальные ресурсы и операции, необходимые для его изготовления;
• формирование планов продаж и производства;
• планирование потребностей в материалах и комплектующих, сроков и объемов поставок для выполнения плана производства продукции;
• управление запасами и закупками: ведение договоров, реализация централизованных закупок, обеспечение учета и оптимизации складских и цеховых запасов;
• планирование производственных мощностей от укрупненного планирования до использования отдельных станков и оборудования;
• оперативное управление финансами, включая составление финансового плана и осуществление контроля его исполнения, финансовый и управленческий учет;
• управления проектами, включая планирование этапов и ресурсов, необходимых для их реализации.
• Бюджетирование расходов предприятия;

Перечень ERP-систем: SAP R/3, Oracle Applications, Baan IV, MFG/PRO, SyteLine ERP и т.д. [ erp-online.ru ]. Отечественные варианты: «Парус», «Галактика», «БОСС-Корпорация», «1С: Предприятие» и т.д.

Примеры внедрения ERP-систем. https://omegaplus.ru/decisions/production/

Среди недостатков ERP-систем как класса решений для автоматизации бизнеса можно выделить следующие:

· Излишняя прозрачность для внешних пользователей.
Из-за закрытых кодов западных разработок предприятия не могут внедрять в эти программы свою систему безопасности с собственной методикой кодирования. Таким образом, возникает возможность активного вмешательства государства в бизнес. Между государственными органами и разработчиками программ заключены соглашения, в соответствии с которыми разработчики предоставляют контролирующим органам ключи дешифровки баз данных клиентов, подозреваемых в экономических преступлениях. Подобный подход для многих российских предприятий совершенно неприемлем, особенно если учесть состояние дел с коррупцией и злоупотреблениями в правоохранительных органах.

· Типовой подход ко всем экономическим субъектам.
Механизмы построения ERP-систем едины. Сложность индивидуализации приводит к тому, что ряд не очень существенных конкурентных преимуществ конкретного предприятия просто отбрасывается, поскольку их невозможно вписать в шаблонное решение системы автоматизации без его глубокой доработки. Такой подход не позволяет управлять конкурентными преимуществами, а также развивать их, что, в конечном итоге, приводит к замедлению развития бизнеса и снижению его эффективности.

· Нарушение сложившихся эволюционных схем ведения бизнеса.
ERP-системы внедряются, как правило, для «наведения порядка» в компании, повышения ее прибыльности и улучшения управляемости. Во многих случаях это означает, что придется отказаться от устоявшихся схем организации бизнес-процессов, совершить организационные преобразования и кадровые перестановки. Однако очень немногие предприятия готовы к этому. В большинстве случаев компании даже после внедрения ERP-системы продолжают работать «по старинке», что практически сводит на нет эффект от внедрения.

Минусы ERP-систем как программных продуктов:

· Низкая интеграционная способность.
Далеко не всякая ERP-система предоставляет возможность переноса начальных остатков и других данных из программ, которые ранее использовались на предприятии.

· Низкая удельная функциональность.
На одну функцию приходится очень малое количество выполняемых полезных процессов. Только 5% европейских компаний в полном объеме используют возможности эксплуатируемых ERP-систем, о чем свидетельствуют результаты опроса, проведенного в 100 компаниях аналитической компанией PMP Research. Треть опрошенных предприятий заявили, что большая часть функционала внедренных систем не используется. 41% участников исследования сообщили, что не используют лишь малую часть ERP-системы.

· Высокие издержки пользования.
Стоимость внедрения и последующего сопровождения ERP-системы может доходить до 9000 долларов за одно рабочее место.

· Недостаточная гибкость.
Недостаток гибкости связан с шаблонностью структуры и набора функций ERP-систем. Дополнительные проблемы с гибкостью возникают из-за закрытости кода программ, предлагаемых западными разработчиками, что вызывает необходимость привлечения программистов для внесения даже незначительных изменений.

· Сложный пользовательский интерфейс.
Обилие функций и возможностей ERP-системы приводит к сложности интерфейса. Как следствие, требуются немалые временные и финансовые затраты на обучение пользователей работе именно с внешней оболочкой, а не с содержательной частью программы.

· Проблемы обмена данными.
Не только ввод начальных остатков, но и последующий экспорт/импорт данных в автоматическом режиме в ERP-системах, как правило, невозможен. Согласование и актуализация информации в «ручном» режиме занимает огромное количество времени.

Примеры: SAP R/3, Baan IV, Oracle Applications, MAX, Renaissance CS, Concorde, SyteLine, Exact.

Однако, создание интегрированной системы управления производством как основы управления всем предприятием, прежде всего, выгодно с позиций повышения эффективности предприятия. В общем информационном пространстве автоматизированной системы управления предприятием, где циркулируют единые электронные документы, производственные взаимосвязи основных, вспомогательных и управленческих служб становятся более четкими, исчезает проблема дублирования задач и документов. Тщательно выстроенные взаимосвязи проще контролировать. В них несложно установить точки контроля состояний финансовых, материальных и энергетических потоков или событий в технологических и функциональных процессах. Создание интегрированных систем эффективного управления производственными процессами, оборудованием и выпускаемой продукцией предприятий является новым этапом интеграции АСУ на основе единой информационно-измерительной сети и использования веб-порталов.

Существует два подхода к построению интегрированных автоматизированных систем управления (ИАСУ): от общего к частному («сверху вниз») и от частного к общему («снизу вверх»).

В 1-м случае вначале формулируется общая задача управления всем объектом, а затем осуществляется ее разбиение, или декомпозиция на соответствующие группы, образующие те или иные системы или подсистемы управления.

Такой подход может быть применен вновь создаваемым объектам, когда уже на стадии проектирования может быть разработана единая многоуровневая АСУ предприятием в целом.

Во 2-м случае осуществляется постепенное объединение действующих АСУ, т.е. по принципу от частного к общему (или «снизу вверх»).

Методические основы создания ИАСУ.

Рисунок – Упрощенная схема решения общей задачи управления (I – IV – этапы решения).

Основные направления интеграции.

При рассмотрении связей между различными АСУ, действующими на предприятии, необходимо учитывать качественные различия отдельных видов обеспечения этих систем.

Задача функциональной интеграции заключается в обеспечении единства целей отдельных частей общей системы, согласовании используемых критериев и ограничений (и необходимую взаимоувязку отдельных компонентов системы управления в целом). Возможность совместного функционирования человека (персонала) и технических средств в рамках общей задачи управления также обеспечивается в процессе функциональной интеграции.

Математическая интеграция (алгоритмическая) обеспечивает образование и функционирование комплекса взаимосвязанных математических моделей, алгоритмов и методов решения функциональных задач по отдельным компонентам.

Программная интеграция обеспечивает совместное функционирование комплекса взаимосвязанных программ.

Информационная интеграция означает единый комплексный подход к созданию, хранению, обновлению и накоплению информации, необходимой для функционирования ИАСУ на разных уровнях иерархии.

Техническая интеграция означает рациональное объединение разнообразных технических средств отдельных АСУ в единый комплекс технических средств интегрированной системы (например, локальная сеть предприятия и т.д.).

Организационная интеграция означает совместное функционирование существующей неавтоматизированной и вновь создаваемой автоматизированной частей системы управления промышленным предприятием.

Список литературы

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1. Голованов О.В. Системы оперативного управления химических производств. – М.: Химия, 1972. – 200с.
2. Шапиро Ю.З. АСУ химическими производствами. Унифицированные решения. М.: Химия, 1983. – 224 с.: ил.
3. Пиггот С.Г. Интегрированные АСУ химическими производствами. М.: Химия, 1985. – 120 с.: ил.
4. Ицкович Э.Л. Оперативное управление непрерывным производством: задачи, методы, модели /Э.Л. Ицкович, Л. Р. Соркин; Отв. ред. А. А. Первозванский; АН СССР, Ин-т пробл. управления. - М.: Недра, 1989. - 154, [3] с.: ил.
5. Муравьева Е.А. Интегрированные системы проектирования и управления: Учебное пособие. – Уфа: Издательство УГНТУ, 2008. – 337 с.
6. Харазов В.Г. Интегрированные системы управления технологическими процессами, 2009. – 550 с.

ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ИЗДАНИЯ:

1. Автоматизация в промышленности: ежемесячный научно-технический и производственный журнал: https://avtprom.ru/default.asp? page=3

2. Современные технологии автоматизации: https://www.cta.ru/

3. Промышленные АСУ и контроллеры: ежемесячный научно-технический производственный журнал: https://www.asucontrol.ru/index.shtml

Интернет – ресурсы:

1. https://erpnews.ru
2. https://mesa.ru
3. https://asutp.ru