17 июня 2024 г.

Дмитрий Владимиров

Сегодня промышленность находится под серьезным давлением геополитических и внутриэкономических факторов. Также на курс развития компаний влияет всеобщая цифровизация и требования по импортозамещению. В этих условиях организации активно ищут инструменты для оптимизации бизнеса, внедряя как проверенные временем методы автоматизации производственных процессов, так и передовые технологии для максимальной эффективности и точности выполнения задач. О том, какие преимущества обеспечивает внедрение комплексных автоматизированных систем управления производственными процессами (MES) в сочетании с системами усовершенствованного планирования (APS), рассказывает директор продуктового офиса BIA Technologies Дмитрий Владимиров.

Почему спрос на APS растет

Доля промышленного производства в России активно растет. Связанные с ним процессы и цепи поставок становятся сложнее как в силу технологического развития, так и под влиянием ограничений: в частности, найти подходящее оборудование или квалифицированных работников сегодня — непростая задача. В связи с этим растет и потребность в автоматизированных системах управления производственными процессами МЕS (Manufacturing Execution System) и усовершенствованного планирования APS (Advanced Planning & Scheduling). Последние особенно актуальны для предприятий, которые имеют дело со сложными сборками и широкой номенклатурой продукции (например, из отрасли машиностроения), а также с выраженной сезонностью и скоропортящимся сырьем (например, из химической или пищевой промышленности).

На эффективность систем APS влияют:

  • скорость обработки информации при построении плана;
  • вариативность специальных математических алгоритмов для расчетов — например, они позволяют учитывать влияние «узких мест» оборудования на производство;
  • возможность масштабирования, которая позволяет системе быстро обрабатывать увеличившееся количество параметров для расчета.

Оценивать же эффективность таких систем позволяет сравнение плана с фактическими результатами — чем последняя меньше, тем первая выше (при этом важно, чтобы исходные данные для расчета были максимально корректными).

Чем APS отличается от MES

MES и APS имеют схожую цель — повысить производительность и эффективность использования ресурсов предприятия. Однако на деле они выполняют разные функции, и области их применения отличаются.

MES — это система управления производственными процессами, которая помогает в режиме реального времени отслеживать информацию о производстве на уровне цеха и осуществлять оперативное управление им. Она решает задачи в области сбора данных с оборудования, датчиков и из других источников, синхронизации, координации, анализа и оптимизации выпуска продукции в рамках конкретного цеха.

APS — это система усовершенствованного планирования. Выполняет несколько ключевых функций:

  • осуществляет создание исполнимого плана производства с учетом параметров и взаимосвязей всех звеньев цепей поставок, включая данные о закупках, продажах и состоянии производства;
  • помогает формировать расписания производственных операций так, чтобы они были взаимоувязаны по времени для всех подразделений промышленного предприятия;
  • обеспечивает возможность за кратчайшее время определить по тому или иному заказу срок его изготовления.

APS используется для построения производственного расписания для всех подразделений, а MES применяется для учета и контроля состояния конкретной единицы производства (цеха, участка, подразделения), в том числе сбора фактических показателей (то есть целевая функция этой системы — учет).

Благодаря встроенным математическим алгоритмам APS при формировании плана обрабатывает сложные логические связи. Например, система позволяет планировать оптимальное выполнение производственных операций как в параллели, так и в комплексе, учитывая движение деталей по одной, по всему заказу или партиями.

В первую очередь APS актуальна для тех компаний, чьи производственные процессы вариативны и нелинейны: например, когда появляется сложная схема миграции заготовки по цеху — это верный признак того, что предприятие нуждается в системе усовершенствованного планирования.

APS и MES как составляющие целостной архитектуры управления производством

В настоящее время в России все больше компаний осознает необходимость полной архитектуры управления производственными процессами, однако пока многие связанные с ней потребности закрываются с помощью временных решений, а также опыта и изобретательности специалистов. Чаще всего подобная ситуация наблюдается на малых развивающихся предприятиях.

Тем не менее те, кто инвестирует в полную архитектуру управления производством, достигают значительно более быстрого роста производственных и экономических показателей — и обеспечить эту архитектуру можно с помощью синергии APS и MES.

В частности, при использовании обеих систем APS формирует исходное расписание работ, учитывая рыночный спрос, прогноз продаж и другие значимые факторы, а MES, получая этот предварительный план, уже на этапе исполнения оптимизирует его с учетом множества критериев, связанных с оборудованием, спецификой продукции и технологией производства.

Как APS помогает планировать производство: пример практического использования

Чтобы разобраться, как APS на практике помогает оптимизировать планирование, давайте разберем пример машиностроительного завода, который производит сложное технологическое оборудование с несколькими уровнями сборки и широкой номенклатурой.

Планирование такого производства само по себе длительно и трудоемко, так как требует учета множества параметров, а когда необходимо корректировать планы при поступлении новых заказов, ситуация осложняется.

Вот как в данном случае предприятию способна помочь APS:

  • В нее можно добавить справочники со всей номенклатурой и оперативно вносить в них изменения — это позволит сократить число ошибок в учете номенклатуры при планировании.
  • Система автоматически формирует график производства продукции с учетом каждого шага многосоставной сборки и осуществляет перепланирование при появлении новых заказов. В результате планирование и перепланирование становятся проще и быстрее, а планы — исполнимее.
  • В некоторых APS есть встроенный анализ чувствительности — математический алгоритм, который позволяет выявлять степень влияния разных типов оборудования на выполнимость расписания для конкретного набора заказов и прогнозировать производство в формате «что-если». Например, в ситуации, когда на уровне цеха на одной из производственных линий завода применяется оборудование, каждый запуск которого значительно увеличивает издержки, связанные с потреблением электроэнергии, APS сможет оценить влияние различных режимов работы на выполнимость плана изготовления конкретного набора заказов, что в результате поможет создать оптимальный график запуска оборудования и снизить производственные затраты.

Система помогает учитывать сезонность спроса, сокращать время простоя оборудования, увеличивать коэффициент его загрузки, а также снижать простой производственных площадей и помещений.

Таким образом, использование APS повышает прозрачность производственных процессов, снижает объем незавершенного производства и способствует соблюдению баланса заказов и производственных мощностей.

Ключевые тренды в области APS

Кейс машиностроительного завода был приведен не случайно: именно в этой отрасли, где сложные сборки и широкая номенклатура продукции требуют тщательного планирования, в настоящее время наблюдается растущий спрос на решения для автоматизации связанных с ним процессов.

Однако не только машиностроение испытывает потребность в инновационных подходах — производства, где присутствует выраженная сезонность и используется скоропортящееся сырье, также нуждаются в оптимизации планирования. Например, химическая или пищевая промышленность часто сталкиваются с большим количеством срочных заказов, что требует гибкости и оперативности в планировании.

Еще одна тенденция — это совершенствование самих систем APS, которое обусловлено следующими трендами, которые наблюдаются на глобальном рынке:

· развитие и распространение искусственного интеллекта (ИИ) — разработчики применяют его для реализации более сложных алгоритмов планирования, кастомизации решений и увеличения их быстродействия;

· запрос рынка на системы с интуитивно понятной визуализацией — производители систем APS с помощью простых интерфейсов, интерактивных инструментов визуализации и настраиваемых информационных панелей стремятся сделать свои продукты более удобными для планировщиков и лиц, принимающих решения на всех уровнях организации;

· спрос на повышение прозрачности производства — чтобы удовлетворить его, создаются цифровые системы и сервисы на основе данных реального времени, происходит интеграция APS с цифровыми двойниками. Она обеспечивается за счет конвергенции интернета вещей (IoT), искусственного интеллекта и анализа больших данных: в частности, в решения APS интегрируются ИИ-алгоритмы и инструменты расширенной аналитики, которые позволяют обрабатывать и анализировать данные, собираемые в режиме реального времени устройствами и датчиками IoT с различных точек производства. Это обеспечивает прозрачность производства, позволяет гибко и оперативно управлять им, легко адаптируясь под изменения обстановки, а также помогает прогнозировать различные ситуации и тестировать гипотезы.

Источник: Дмитрий Владимиров, директор продуктового офиса BIA Technologies