Přínosy a úskalí nasazení MES

Miroslav Zahradník
Informační systém je tak kvalitní, jak kvalitní jsou data, která do něj vstupují
7.12.2010
ČEZ a Peugeot otestují v ČR elektromobily
8.12.2010

Základem každého zlepšování je definice procesů, jejich měření a následné vyhodnocování. Přesná data v reálném čase jsou základem pro zviditelnění vašeho výrobního provozu. Zaznamenání dat a jejich poskytnutí do správných rukou se správnými analytickými nástroji je úkolem MES (Manufacturing Execution System) systému.

Pan Keiji Fujii, jednatel společnosti dodávající systém pro pokročilé plánování (APS), hovořil na červnové mezinárodni konferenci Trendy automobilové logistiky o MES jako o nervovém systému podniku. Z toho vyplývá, že je rozhodně tou nejdůležitější součástí podnikové IT infrastruktury. Je rovněž nutné integrovat ho s dalšími částmi nervové soustavy. Právě v integraci MES nalézáme největší úskalí všech implementací.

INTEGRACE DO IT INFRASTRUKTURY

Bez integrace můžete mít perfektní plán, ale bez zpětné vazby o tom, co se děje v reálném provozu. Můžete mít přesný přehled o tom, co se děje v reálném provozu, ale bez integrace nemáte žádnou vazbu na původní plán. Výsledek jednoho či druhého si asi dokážete představit na základě vlastních zkušeností. Integrování je také důležité pro ověření dat jak těch, co vstupují do MES, tak těch, co z MES vystupují. Jedině využíváním dat z MES systému v následných procesech zajistíte jejich přesnost a zároveň kontrolu. Pokud budete například informace o vyrobených kusech používat pro plnění konkrétních balení, získáte automatickou kontrolu počtu shodných kusů a zároveň máte kontrolu, že operátor daného stroje skutečně potvrdil počty vyrobených kusů.

Jaké informace či procesy je tedy nutné integrovat a s jakými systémy? Podle mého názoru je nejideálnější spojení MES systému s ERP, APS a případně speciálním WMS řešením.

Integrace s ERP

  • Kmenová data – informace o produktech, zaměstnancích a strojích, včetně kvalifikační matice, kdo je oprávněn vyrábět daný produkt, a kdo je oprávněn obsluhovat daný stroj.
  • Odvedení výroby – je nutné pro zajištění správného účtování pohybu materiálu, polotovarů, finálních výrobků a zmetků a v neposlední řadě mzdových podkladů v ERP systému.

Integrace s APS

  • Výrobní plán – základní vstupní data pro MES. Určuje, co se má vyrábět, na jakém pracovišti, a v jakém množství.
  • Odvedení výroby – je důležité z pohledu sledování plnění plánu v APS a využití všech plánovaných zdrojů – pracoviště, materiál, nástroje, formy, obsluha, atd.
  • Poruchy a prostoje – dostupnost aktuálních prostojů a poruch v APS je základem pro pružné reagování na změny ve výrobě. Následné přeplánování výroby je pro APS otázkou několika sekund.

Integrace s WMS

  • Integrace transakcí – příjem z výroby – shodné kusy a zmetky, odvedení souběžné výroby, zadržení pro kontrolu kvality, potvrzení naplnění balení.
  • Spotřeba materiálu – pro zajištění zpětné sledovatelnosti je možné při potvrzení příjmu výrobku zadat šarži materiálu. 

SBĚR DAT ZE STROJŮ

Přímé napojení a sběr dat ze strojů představuje smyslové orgány poskytující informace nervové soustavě. Podle typu stroje je možné aplikovat různé způsoby napojení – od standardního rozhraní až po využití externích senzorů.

  • Standardní rozhraní
  • Signálové linky
  • Montáž senzorů

Moderní stroje jsou obvykle vybaveny komunikačním rozhraním založeným na celosvětových standardech (Ethernet a jeho průmyslové varianty pro lokální sítě, sériové sběrnice RS-232/422/485, USB, bezdrátové moduly IEEE 802.15.4, apod.). Častým případem je nutnost připojení širokého spektra starších strojů, které vhodným komunikačním rozhraním přímo nedisponují, a možnost rozšíření formou instalace doplňkových karet bývá minimálně problematická, ne-li nemožná. Tuto situaci lze vyřešit napojením na vhodné signálové linky (relé, snímače), případně dodatečnou neinvazivní montáží senzorů, a výsledné sekvence analogových nebo digitálních signálů vyhodnotit PLC, jehož výstupy již přímou integraci dovolují.

OEE

Otázky, na které hledají odpověď všichni manažeři výrobních podniků:

  • Jaká je aktuální výkonnost?
  • Jak efektivně využíváme naše zdroje?
  • Proč je výrobní linka málo produktivní?
  • Co způsobuje rozdíly v kvalitě výstupů na dvou shodných linkách?

Měření celkové efektivity zařízení (Overall Equipment Effectiveness – OEE) se ve stále větší míře používá k vyhodnocení klíčových parametrů výrobních procesů. Jedním z hlavních cílů OEE je snížení a případná eliminace nejčastějších příčin ztráty efektivity ve výrobě, známých jako „Šest velkých ztrát“:

  • Poruchy
  • Nastavování, zahřívání
  • Krátkodobé výpadky
  • Snížená rychlost
  • Rozběhová zmetkovost
  • Produkční zmetkovost

Pro úspěšnou optimalizaci výroby a zvyšování využití dostupných výrobních prostředků je třeba najít příčiny vzniku těchto ztrát. Toho lze jen velmi těžko dosáhnout bez nutnosti získání aktuálních a úplných informací o událostech, které ve výrobě nastaly, a zvolením vhodných metrik, jejichž výpočet je dostatečně jednoduchý a přesný.

OEE = Availability × Performance × Quality

Tento vzorec, definovaný organizací JIPM (Japan Institute of Plant Maintenance), je v současné době celosvětově uznávaným klíčovým indikátorem výkonnosti (KPI) nejen v oblasti průmyslové výroby.

Základem pro výpočet OEE jsou informace o dostupnosti (Availability), výkonnosti (Performance) a kvalitě (Quality) jednotlivých výrobních zařízení, linek nebo i celých závodů. Výsledné údaje pak umožňují jednoznačně hodnotit a srovnávat jejich využití, a to nejen v krátkodobých intervalech, ale i v delších časových úsecích. Pozdější analýzy pomohou odhalit příčiny výše uvedených výrobních ztrát, což dovoluje řídícím pracovníkům výrobního závodu realizovat účinnější strategie pro řešení aktuálních problémů a celkového zlepšování výrobního procesu.

ÚSKALÍ NASAZENÍ MES

Přestože systémy MES nejsou žádnou žhavou novinkou, jejich implementace není zcela běžná. Můžete se potkat se standardním řešením, ale i s podomácky zhotoveným sběrem dat. Z každé takové implementace je možné se poučit. Jak tedy čelit největším úskalím nasazení MES?

Údržba kmenových dat

  • Zamezte přepisování kmenových dat z ERP do MES.
  • Zajistěte jedinečný zdroj dat.

Spolehlivost pořízených dat

  • Uvědomte si, že data o počtech vyrobených kusů z MES často neodpovídají datům ve WMS případně v ERP.
  • Využijte pořízená data v následných procesech – skladový přesun, zaúčtování v ERP.
  • Vyhněte se tomu, aby MES byl samostatně stojící odříznutý systém.

Složitost aplikace

  • Nenuťte operátora, aby zadával zbytečně mnoho údajů. Neměl by ani hodně „klikat“, aby se dostal ke správnému údaji.
  • Nezapomeňte, že v jednoduchosti je síla. Jednoduché věci fungují. To platí i v tomto případě.

Procesní organizace

  • Nastavte odepisování z výroby jako automatickou součást procesu operátora daného stroje.
  • Nebojte se nainstalovat terminál MES i k pracovištím, kde není možná plná integrace se stroji, například montážní pracoviště, opracování výlisků nebo odlitků.

Online monitoring a Reporting

Zajistěte online vyhodnocování KPI a automatické upozornění na chybové stavy pro zajištění rychlých servisních zásahů na samotných strojích.

PŘÍNOSY

Jak již bylo řečeno v úvodu článku, základem každého zlepšování je existence měřitelných procesů. Když máme přesné informace z měření, můžeme začít vyhodnocovat a následně zlepšovat. Bylo by zavádějící myslet si, že implementace MES přinese podniku okamžité kvantifikovatelné přínosy. V prvé řadě se musí začít pracovat s OEE, zaměřit se na největší ztráty, definovat změny, implementovat je a následně opět vyhodnotit OEE a postupně tak zlepšovat výrobní proces jako jeden ucelený komplex.

Cílem toho kontinuálního zlepšování pak mohou být následující konkrétní přínosy:

  • Snížení TCO (Total Cost of Ownership)
  • Zvýšení produktivity
  • Snížení zmetkovitost