System MES – dlaczego warto go mieć?

Dawno minęły już czasy, kiedy wystarczyło „po prostu produkować” dobre produkty, aby zarabiać pieniądze i rozwijać firmę. Dziś, poza absolutnymi niszami, konkurencja rynkowa osiągnęła taki poziom, że nawet codzienna działalność dobrze prosperujących przedsiębiorstw może przypominać nieustającą walkę o przetrwanie.

2019-07-05 15:02:25

System MES – dlaczego warto go mieć?

Dawno minęły już czasy, kiedy wystarczyło „po prostu produkować” dobre produkty, aby zarabiać pieniądze i rozwijać firmę. Dziś, poza absolutnymi niszami, konkurencja rynkowa osiągnęła taki poziom, że nawet codzienna działalność dobrze prosperujących przedsiębiorstw może przypominać nieustającą walkę o przetrwanie. Efektywność i elastyczność produkcji, jakość wyrobu, poziom kosztów – wszystkie te wskaźniki muszą być nieustannie optymalizowane, a biorąc pod uwagę skalę działalności – znaczenie mają coraz dalsze liczby po przecinku. Krótko mówiąc, walczymy o każdą sekundę, każdy milimetr i każdą złotówkę. Nie da się tego robić bez sprawnie działających informatycznych systemów zarządzania produkcją.

Dziś na rynku dostępnych jest wiele klas takich systemów, oznaczanych różnymi skrótami. Mamy więc systemy ERP (Enterprise Resorce Planning), APS (Advanced Planning Systems), SCM (Supply Chain Management), CMMS (Computerised Maintenance Management Systems), EAM (Enterprise Asset Management) i wiele, wiele innych. Jedną z takich klas są systemy MES (Manufacturing Execution Systems) – systemy zarządzania produkcją. Kiedy ponad 20 lat temu zaczynałem pracę w branży automatyki przemysłowej, specjalizując się m.in. w tematyce zarządzania procesami produkcyjnymi, w powszechnej świadomości istniały przede wszystkim systemy ERP. Uważano je za rozwiązanie wszystkich problemów z zarządzaniem. Często spotykana była opinia: muszę wdrożyć ERP i nic innego nie jest mi potrzebne. Była to – i jest do dziś – błędna opinia. Najlepszy nawet system tej klasy nie poradzi sobie z zarządzaniem produkcją. Potrzebny jest MES.

Czym jest MES?

Czym zatem są systemy zarządzania procesami produkcyjnymi i jak należy je pozycjonować wśród różnych systemów informatycznych dla przemysłu? W literaturze często opisywane jest to za pomocą modeli, w których wyróżnia się trzy, cztery lub pięć poziomów. Na potrzeby tego tekstu posłużę się międzynarodowym standardem ANSI/ISA-95, który precyzuje pojęcia związane z systemami zarządczymi w przedsiębiorstwie i opisuje, w jaki sposób powinien być zorganizowany przepływ danych pomiędzy nimi. Standard ten wprowadza pięć poziomów przedsiębiorstwa, numerując je od 0 (najniższy) do 4 (najwyższy).

Poziom 0 to po prostu fizyczna warstwa produkcyjna: maszyny i urządzenia, a także czujniki. Poziomy 1 i 2 to warstwa sterowania – tutaj pracują sterowniki i kontrolery obiektowe (poziom 1), a także urządzenia i oprogramowanie do monitoringu (panele operatorskie, stacje HMI/SCADA – poziom 2).

Dwa najwyższe poziomy to warstwa zarządzania. Szczyt struktury (poziom 4) to systemy zarządzające całością produkcji, planowaniem i logistyką. To właśnie tu umiejscawiamy oprogramowanie ERP. Natomiast poziom 3 to zarządzanie procesem produkcyjnym, a więc harmonogramowanie, monitorowanie realizacji poszczególnych zadań oraz optymalizacja procesu produkcyjnego. To są właśnie zadania systemu MES. Jak widać, stanowi on swoisty pomost pomiędzy warstwą produkcyjną a biznesową. Systemy ERP wspomagają zarządzanie operacjami i logistyką na poziomie całego przedsiębiorstwa, płyną z nich m.in. zlecenia wykonawcze na konkretne produkty. System MES odpowiada za zrealizowanie tych zleceń, zarządzając bezpośrednio procesem produkcyjnym, odpowiadając za odpowiednie harmonogramowanie i nadzór nad realizacją zadań, a ostatecznie dostarczając do ERP informacji o efektach.

Zadania MES

Międzynarodowa organizacja MESA International opracowała już w 1997 roku model zwany „MES-11”, opisujący jedenaście głównych zadań realizowanych przez systemy zarządzania produkcją. W późniejszych latach publikowano nowsze, rozbudowane wersje tego modelu, ale na potrzeby tego tekstu pozostaniemy przy pierwotnej, prostszej liście. W myśl modelu „MES-11” system musi realizować następujące zadania:

  • harmonogramowanie produkcji (Operations/Detailed Scheduling),
  • zarządzanie zasobami produkcyjnymi i ich stanem (Resource Allocation and Status),
  • rozdział zadań produkcyjnych (Dispatching Production Units),
  • śledzenie produkcji i tworzenie jej genealogii (Production Tracking and Genealogy),
  • analizowanie wydajności (Performance Analysis),
  • zarządzanie przebiegiem procesu produkcyjnego (Process Management),
  • zarządzanie utrzymaniem ruchu (Maintenance Management),
  • zarządzanie pracownikami i ich pracą (Labour Management)
  • zarządzanie jakością (Quality Management),
  • akwizycja i gromadzenie danych (Data Collection and Aquisition),
  • zarządzanie obiegiem dokumentów (Document Control).

Oczywiście poszczególne rozwiązania MES realizują powyższe zadania w różnym zakresie. Niektóre z tych zadań zostały obecnie przejęte przez inne specjalistyczne systemy (np. zarządzanie utrzymaniem ruchu to dziś domena specjalizowanych systemów CMMS). Można jednak pokusić się o wyszczególnienie kilku obszarów funkcjonalnych, charakterystycznych dla MES.

Harmonogramowanie produkcji

To bodaj najważniejsze zadanie realizowane przez systemy zarządzania produkcją. Plany produkcyjne stworzone w ERP muszą być przekształcone w konkretne zlecenia wyprodukowania określonego asortymentu wyrobów w zadanej ilości i czasie. Takie zlecenia są harmonogramowane w systemie MES – tworzona jest sekwencja konkretnych czynności produkcyjnych. MES musi przy tym uwzględnić dostępność maszyn, urządzeń i ludzi, a przede wszystkim odpowiednio skoordynować przebieg produkcji, z uwzględnieniem priorytetów i terminów poszczególnych zleceń.

Po utworzeniu harmonogramu MES bezpośrednio zarządza jego realizacją, nadzorując rozdział poszczególnych zadań na odpowiednie linie produkcyjne lub urządzenia, rezerwując dostępność zasobów na określony czas, a w przypadku konieczności zaangażowania pracowników – dostarczając im odpowiednich instrukcji i informacji.

System MES musi na bieżąco śledzić stan wszystkich urządzeń (jakie zadania realizują, ile one jeszcze potrwają, czy są wyłączone, czy oczekują na przydział pracy), a także stan surowców i półproduktów niezbędnych do produkcji.

Dodatkowym efektem wdrożenia MES jest również usprawnienie zarządzania obiegiem dokumentów, szczególnie tych bezpośrednio związanych z produkcją. Chodzi o dokumenty takie, jak np. instrukcje operatorskie, receptury technologiczne, dokumentacja techniczna i schematy, opisy procedur i wytycznych, czy programy sterujące do maszyn. System MES może je gromadzić i kontrolować ich udostępnianie uprawnionym osobom lub działom.

Śledzenie produkcji i tworzenie jej genealogii

Śledzenie procesu produkcyjnego to drugie z kluczowych zadań systemów zarządzania produkcją. Jest ono istotne z dwóch powodów. Po pierwsze, do skutecznego harmonogramowania potrzebna jest bardzo precyzyjna wiedza o aktualnym stanie systemu. Konieczne jest śledzenie działania wszystkich urządzeń, stanu zapasów surowców, dostępności operatorów, a także czasów trwania poszczególnych operacji. Po drugie, wszystkie informacje o przebiegu procesu powinny być rejestrowane w bazie danych, tworząc tzw. genealogię produkcji, czyli dokładną historię przebiegu wszystkich operacji i realizowania poszczególnych zleceń.

Kompletna genealogia produkcji jest niezbędna z kilku powodów. Jednym z nich jest oczywiście jej kluczowe znaczenie dla analizy jakości produkcji. System MES potrafi zebrać kompleksowe informacje o przebiegu wytwarzania nawet konkretnej sztuki produktu. Dzięki temu na podstawie jego numeru seryjnego możemy uzyskać dokładną wiedzę:

  • kiedy i przez jakie konkretnie urządzenia i maszyny produkt został wytworzony,
  • jacy operatorzy obsługiwali urządzenia,
  • z których półproduktów został wytworzony,
  • z jakich partii pochodziły surowce,
  • jakie ewentualnie wystąpiły problemy,
  • czy operatorzy prawidłowo wykonali swoje zadania,
  • jakie były wyniki pomiarów jakości przeprowadzanych w czasie procesu,
  • jakie były warunki produkcji (temperatura lub inne parametry – jeżeli są mierzone).

Posiadanie takich informacji i łatwy do nich dostęp (w postaci odpowiednich raportów) pozwala znajdować przyczyny obniżania się jakości produktów (np. w przypadku pojawiania się zgłoszeń reklamacyjnych) oraz odpowiednio reagować w celu usunięcia tych przyczyn.

Na potrzeby śledzenia produkcji systemy MES wyposażane są w moduły akwizycji i gromadzenia danych. Nieodzownym elementem każdego takiego systemu jest baza danych, która gromadzi nie tylko informacje o przebiegu procesu, ale może również zbierać wiele innych parametrów udostępnianych przez warstwy sterowania i wizualizacji (sterowniki i stacje SCADA). Wszystkie te dane mogą być potem udostępniane systemom pracującym na wyższym poziomie (ERP) lub bezpośrednio odpowiednim osobom w postaci raportów.

Analizowanie efektywności produkcji

System zarządzania produkcją odgrywa fundamentalną rolę w analizowaniu, a następnie podnoszeniu efektywności produkcji. Bez danych gromadzonych przez MES w ramach śledzenia procesów nie można byłoby w ogóle mówić o analizowaniu czegokolwiek. Genealogia produkcji zawiera komplet niezbędnych informacji pozwalających na mierzenie wydajności pojedynczych urządzeń oraz całych linii produkcyjnych. Dzięki MES możemy wiedzieć wszystko o czasie trwania poszczególnych operacji, uzyskiwanych parametrach jakościowych, a także o stopniu wykorzystania poszczególnych zasobów, w tym liczbie i czasie trwania przestojów.

Efektywność produkcji można mierzyć, wykorzystując różne wskaźniki. Można analizować po prostu czasy realizacji zleceń, wielkość uzyskanej produkcji (liczbę sztuk), liczbę odpadów i reklamacji. Istnieją również bardziej złożone, a jednocześnie ustandaryzowane wskaźniki. Jednym z najpopularniejszych jest z pewnością wskaźnik OEE (Overall Equipment Effectiveness), który wykorzystywany jest do mierzenia całościowej efektywności parku maszynowego.

Wskaźnik OEE wyliczany jest jako iloczyn trzech wskaźników podstawowych: dostępności, stopnia wykorzystania (wydajności) oraz jakości produktów.

Dostępność oznacza, przez jaką część czasu niezbędne urządzenia są rzeczywiście dostępne dla procesu wytwarzania. Wartość 100% oznaczałaby, że maszyna może produkować bez jakiejkolwiek przerwy. Dostępność obniżana jest przez czasy usunięcia awarii, przezbrojeń i czynności przygotowawczo-zakończeniowych.

Wydajność informuje po prostu o tym, ile produktów udało się wyprodukować w stosunku do założeń. Wartość 100% oznacza, że wyprodukowano dokładnie tyle, ile zaplanowano. Wskaźnik ten jest obniżany przez wszelkie przestoje i spowolnienia wykonywania operacji (przez maszynę, albo przez człowieka)

Jakość oznacza stosunek liczby produktów jakościowo dobrych do wszystkich wyprodukowanych. Zadaniem systemu MES jest zebranie, a następnie udostępnienie wszystkich danych niezbędnych do wyliczenia tych trzech wskaźników, a w efekcie – wartości wskaźnika OEE.

Dlaczego warto inwestować w systemy MES?

System MES z jednej strony potrafi skutecznie zarządzać realizacją procesu produkcyjnego (harmonogramując poszczególne zadania i nadzorując ich realizację), z drugiej natomiast strony zbiera wszystkie informacje o jego przebiegu, udostępniając je nawet w czasie rzeczywistym. Umożliwia to zarówno szybkie reagowanie na występujące problemy, jak również ogólną optymalizację działania całego systemu.

Najważniejsze korzyści płynące z wdrożenia systemu MES to:

  • skuteczne i zautomatyzowane harmonogramowanie zadań produkcyjnym, z uwzględnieniem terminów i priorytetów zleceń, a także dostępności zasobów,
  • ciągłe monitorowanie przebiegu produkcji i wykorzystania zasobów produkcyjnych (urządzeń i maszyn, a także surowców i półproduktów), co umożliwia reagowanie na powstające problemy lub braki w odpowiednim czasie,
  • zwiększanie efektywności produkcji, dzięki łatwemu identyfikowaniu „wąskich gardeł” oraz nadzorowaniu dostępności niezbędnych zasobów,
  • podnoszenie jakości produkcji dzięki wsparciu dla znajdowania przyczyn powstawania braków (poprzez identyfikowanie miejsc i przyczyn spadków jakości),
  • usprawnienie obiegu dokumentów produkcyjnych i skuteczne udostępnianie ich operatorom,
  • tworzenie kompletnej genealogii produkcji, zawierającej wszystkie informacje o przebiegu wytwarzania nawet każdego pojedynczego produktu,
  • udostępnianie kompletnych informacji produkcyjnych upoważnionym osobom (w postaci raportów), a także zautomatyzowane dostarczanie ich do systemów wyższego poziomu (ERP).

Wszystko to przekłada się bezpośrednio lub pośrednio na wymierne korzyści biznesowe dla firmy produkcyjnej, takie jak:

  • zwiększenie jakości wyrobów, a tym samym satysfakcji klientów,
  • obniżenie kosztów poprzez usprawnienie procesu i zmniejszenie liczby braków i reklamacji,
  • zwiększenie zysków poprzez podniesienie wydajności produkcji i efektywności poszczególnych urządzeń.

Autor: Mateusz Pierzchała

partnerzy
  • Elesa Ganter
  • Berendsen
  • MADevice
  • Cantoni
  • Amargo
  • BTC AG
  • Colt International
  • ABUS
  • Albeco
  • Schmersal
  • HF Inverter
  • SSI Schaefer
  • Expo Silesia
  • Pruftechnik Wibrem
  • NTN SNR
  • Elmodis
  • EURO Pro Group
  • VIMS
  • BalticBerg
  • CC JENSEN
  • Finder
  • EMTSystems
  • Conrad
  • IGUS
  • ZETO
  • Exxon Mobil
  • Lobo Solutions
  • Ecol
  • Heico
  • Staubli
  • AS Instrument
  • Tribotec
  • Orlen Oil
  • Parker Hanifin
  • Sternet
  • Cold Jet
  • Hansford Sesnsors
  • Hormann
  • Protekt
  • ISL
  • TQM Soft
  • Ingersoll Rand
  • GT85
  • Nowimex
  • NSK
  • FESTO
  • HI VIB
  • Cert Partner
  • Lean Action Plan
  • Karcher
  • Elokon
  • Rittal
  • Lotos Oil
  • Pilz
  • SEW Eurodrive
  • Queris
  • Optibelt
  • Apator
  • Efaflex
  • Tubes
  • Flir
  • Tsubaki
  • Habasit
  • TEST Systemy Uszczelniajace
ZNAJDŹ NAS: