Частое заблуждение пользователей систем управления предприятием в том, что ERP закрывает все потребности производственной компании. На деле ERP, это лишь одна составляющая ИТ-ландшафта: она содержит только часть функций управления и не покрывает весь спектр задач производства.
В этом материале разберём, как устроены процессы управления производством, от подготовки и планирования до исполнения и сопровождения, и какие классы систем (PDM, APS, MES, ERP, PLM) их автоматизируют и как взаимодействуют между собой. Объясним ключевые термины, подходы и типичные ошибки внедрения. Материал полезен начинающим аналитикам для входа в тему и поможет систематизировать опыт практикам.
Иерархия систем управления производственной компанией
ИТ-ландшафт производственной компании удобно представить как несколько уровней управления, каждый со своим горизонтом и логикой работы.
Около 15–20 лет назад стало понятно, что прямое взаимодействие SCADA и ERP не работает. Если поднимать «сырые» данные с датчиков и интерпретировать их на уровне ERP или, наоборот, управлять оборудованием из ERP, эффективности не будет: слишком велики различия в логике работы систем. Так и выделился отдельный класс, системы управления производством: PDM, APS, MES и PLM.
Классификация и назначение систем управления производством
| Класс | Расшифровка | Назначение |
|---|---|---|
| PDM | Product Data Management | Управление данными о продукции: состав, структура, средства и принципы производства |
| APS | Advanced Planning and Scheduling | Детальное планирование производства с учётом загрузки рабочих мест и проверкой исполнимости плана |
| MES | Manufacturing Execution System | Оперативное управление цехами и обеспечение исполнения производства |
| PLM | Product Lifecycle Management | Управление жизненным циклом продукции от выпуска до ликвидации |
Отдельно про APS: часто говорят, что её ключевой атрибут, это автоматическое построение плана. На самом деле главное другое, это возможность детального планирования с учётом загрузки каждого рабочего места и проверка исполнимости такого плана. Подробнее об этом классе мы писали в материале про APS-системы.
Процессы управления производством
Для стабильного выпуска продукции и обеспечения качества в компании нужно организовать пять групп процессов.
Бывают ли ситуации, когда каких-то процессов нет? Да. Например, если продукция простая и не требует сопровождения, этот процесс может отсутствовать. Важно учитывать и принципиальную разницу между разделительным и сборочным производством: требования к функциям информационных систем у них совершенно разные.
Этапы подготовки производства
Подготовка регламентируется ГОСТами: ГОСТ Р 2.ХХХ (Единая система конструкторской документации, ЕСКД) и ГОСТ Р 3.ХХХ (Единая система технологической документации, ЕСТД). Современные редакции не строго регламентируют работу с документацией, оставляя место для гибких внутренних стандартов. Подготовка проходит четыре этапа.
На практике последовательность этапов часто нарушают: начинают выпуск без опытного образца и потом удивляются браку и остановкам. Или есть конструкция, но нет описанной технологии, и всё держится на конкретных людях. Если такой человек уходит, производство встаёт. Это критическая уязвимость для менеджмента и владельцев бизнеса.
Процессы конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП) и планирования контроля качества автоматизирует система класса PDM. Ключевые участники и заказчики: главный инженер, главный конструктор, главный технолог, отдел контроля качества. Конструктор отвечает за чертежи, технолог, за то, как по ним изготовить изделие, ОКК, что, когда и чем проверять.
Система класса PDM должна включать функции: управление чертежами и конструкцией (хранение, параметризация, версионирование, управление изменениями); управление технологией (перечень операций, потребляемые полуфабрикаты и детали, чем выполняются операции, их трудоёмкость, требования к ресурсам, оснастке, инструменту, персоналу); формирование плана контроля качества с привязкой контрольных процедур к технологии; управление самими процессами подготовки.
При передаче информации на рабочее место нужна максимальная детализация: «в смесь №1 загрузить такие-то компоненты в таком-то количестве, перемешивать столько минут». Неважно, придёт это в системе или на бумаге (операционная карта), но без этой информации велик риск ошибки. Исторически PDM создавались только для управления конструкцией (хранение и версионирование чертежей), поэтому большинство таких систем не содержат данных о технологии, планах контроля качества и функций управления процессами, критичных для полноценной автоматизации КТПП.
Планирование производства и горизонты
Планирование делят по горизонтам согласно целям формируемых планов. Деление условное и варьируется по отраслям, и далеко не на каждом предприятии нужны все уровни.
| Горизонт | Срок | Цель |
|---|---|---|
| Долгосрочное | от года и более | Формирование бизнес-планов и бюджетов компании |
| Среднесрочное | до года | План потребности в ресурсах, оценка исполнимости заказов и загрузки мощностей |
| Краткосрочное | до месяца | Оптимизация внутрицехового взаимодействия и контроль обеспеченности ресурсами |
| Оперативное | до 10 дней | Обеспечение оперативного управления производством |
Существует всего два принципа планирования: объёмно-календарный план (какой объём продукции выполнить за фиксированный интервал, например 10 000 тонн за месяц) и план-расписание (какие операции с изделиями и когда кто должен выполнять). Если на предприятии нет существенных ограничений по мощностям, один цех и быстрое обеспечение ресурсами, среднесрочное планирование может быть не нужно.
Среднесрочное и краткосрочное планирование
Планирование начинается с управления заказами на производство. Частая проблема, это отсутствие процедуры акцепта заказов и разрыв между продажами и производством. Если продавец говорит «я продал, теперь производите», производство должно иметь возможность ответить «сейчас заняты другим заказом, мощности освободятся через год». Если обязательства уже зафиксированы без согласования, их исполнение вызывает проблемы. Управлять формированием заказов может не только отдел продаж, а при заказной продукции, когда подготовка ещё не выполнена, подразделения подготовки тоже становятся субъектами планирования.
Среднесрочный план строят на 3–12 месяцев, и здесь работает только объёмно-календарный принцип: детальное расписание на полгода вперёд постоянно пришлось бы перепланировать. Краткосрочный план на горизонт до месяца строят с оценкой реальных возможностей: проверяют все конфликты, есть ли оснастка, достаточно ли людей, не запланирован ли ремонт, есть ли сырьё. При отсутствии оснастки производительность может отличаться в десятки раз: в практике встречался случай, когда вместо 5000 упаковок в час выпускали 100, потому что вместо автоматической подачи продукцию раскладывали вручную.
Отдельная группа процессов, тесно связанная с планированием, это управление производственными мощностями (оборудование, оснастка, их конфигурация, режимы, производительность, доступность), а также управление контрольно-измерительной аппаратурой (КТА, КПА, КИП). Если в техдокументации сказано проверить толщину детали, у работника должен быть проверенный измерительный инструмент, иначе контроль качества не обеспечить.
Управление производственным планированием реализуется в системах класса APS. Процессами владеет производственная служба, в идеале выделенный отдел планирования (одни формируют среднесрочный план, другие краткосрочный). Второй важный участник, это служба главного механика, отвечающая за работоспособность техники. Для планов нужна информация о конструкции и технологии, а также интеграция с ERP в части персонала и материально-технического обеспечения.
Объёмный среднесрочный план, это раскладка по продукции и объёмам с привязкой к загрузке мощностей по месяцам: видно, где перегруз, а где недозагрузка. План-расписание выглядит как сложная диаграмма Ганта, учитывающая последовательность техпроцессов. Он позволяет проверить достаточность мощностей, увидеть «окна» и простои и, главное, синхронизировать производство компонентов, чтобы заготовка не оказалась запланирована позже, чем нужна. Без инструментария APS эффективная синхронизация планирования невозможна.
Ключевой аспект внедрения APS. Чтобы что-то спланировать, нужно знать нормативное время операций, а оно приходит как результат КТПП. Если не выпустили опытную партию, неизвестно, сколько реально занимает операция, и на вопрос «сколько времени это займёт?» отвечают «как получится». Детальное планирование при этом становится невозможным.
Обеспечение производства
Обеспечение производства напрямую не относится к управлению производством: здесь производственные подразделения выступают заказчиками. Контур реализован в системах класса ERP (материально-техническое обеспечение и персонал) и ТОиР (работоспособность оборудования), которые не относятся к «производственным». Но планирование обеспечения напрямую связано с планированием производства, поэтому важна тесная двусторонняя интеграция. О связи с управлением закупками мы писали в материале про управление поставками.
Оперативное планирование и исполнение: MES
Часто на предприятиях либо нет диспетчерской, либо непонятно, чем она занимается. На деле это ключевая функция. Входные данные для неё, это план производства с более высокого уровня, который диспетчерская превращает в конкретные задания «здесь и сейчас». Поскольку реальность всегда отличается от плана (токарь не вышел, крановщик отсутствует), задачи оперативно перераспределяют, чтобы производство не встало.
Далее, контроль достаточности сырья и комплектующих: у каждого цеха есть прицеховой склад, нужно учитывать всё движение ТМЦ, чтобы к началу работы у сотрудника было всё необходимое и он не ждал, а работал. Совокупность всех оперативных заданий и есть оперативный производственный план. Следующий элемент, это фактический учёт и корректировка плана: что произведено, какие операции и с какими параметрами выполнены (для хлеба важны влажность и температура, для токарного цеха, геометрия деталей).
Оперативное управление производством автоматизируют системы класса MES. Функциональные заказчики: производственная диспетчерская, мастера цехов и смен, цеховые технологи, отдел контроля качества, материально ответственные лица цеховых складов. Эти сотрудники получают данные из смежных систем: МТО (складские запасы), КТПП (конструкция, технология, процедуры контроля), управление персоналом (кто когда выходит и кем заменить), планирование (что когда произвести), АСУ ТП (объективный контроль оборудования).
Интерфейсы MES отличаются от «классических» учётных систем: вместо «Документов» и «Справочников», крупные кнопки для работы в перчатках на планшетах. Идеальный сценарий, это принцип «Старт-Стоп»: работник нажимает «Старт» и начинает операцию, и если процесс остановился (запущен, но активности нет, например станок не потребляет энергию), это видно диспетчеру как отклонение, на которое нужно отреагировать.
Универсальных MES не существует и существовать не может. Каждая система привязана к конкретному цеху и процессам и требует доработки при их изменении: поставили новый станок, чуть отличающийся от прежних, нужна доработка; добавили проверки контроля качества, снова доработка. Максимум при выборе «базового» продукта, это не разрабатывать 40–60% функций с нуля. Даже если «на соседнем заводе с такой же продукцией стоит эта система», из-за различий в организации процессов системы могут понадобиться принципиально разные.
Управление жизненным циклом продукции: PLM
Если нужно контролировать работу продукции в течение эксплуатации, организуют процессы управления жизненным циклом. Их автоматизируют системы класса PLM. С точки зрения информатизации жизненный цикл удобно считать от момента выпуска и до вывода из эксплуатации. Общепринято включать в него и стадию идеи, но если не разделять процессы сопровождения после выпуска и процессы производства, требования к «единой» системе управления жизненным циклом превратятся в требования ко всем классам систем, включая ERP.
Сопровождение, это специфическая задача: нужно не только взаимодействовать с конечным пользователем, но и собирать и верифицировать информацию об условиях эксплуатации, а это проблема, ведь не каждый эксплуатирует продукцию по требованиям производителя и не горит желанием делиться нарушениями. Поэтому разработка PLM чаще всего заказная: система должна учитывать параметрическое описание условий эксплуатации и обслуживания и связываться с системами объективного контроля внутри продукции.
Корректнее не включать в PLM функции PDM, APS и MES. Информация о том, как должна была быть произведена продукция и как, кем и при каких условиях она произведена, это лишь входные данные для PLM, которые в ней сохраняются для анализа. Тогда требования к PLM в части производства упрощаются до организации хранилища данных из смежных систем. Чаще всего PLM встречаются при эксплуатации автомобилей, и они нередко дают сбой (по VIN находится не та запчасть, в бортовом компьютере другое ПО), а причина в некорректном проектировании, то есть в неверно сформированных требованиях к общему контуру систем управления производством.
Как системы связаны между собой
Если свести всё вместе, каждый класс систем закрывает свою группу процессов и обменивается данными с соседними.
| Класс | Какие процессы закрывает | Заказчики |
|---|---|---|
| PDM | Конструкторско-технологическая подготовка, план контроля качества | Главный инженер, конструктор, технолог, ОКК |
| APS | Среднесрочное и краткосрочное планирование, проверка исполнимости | Отдел планирования, служба главного механика |
| MES | Оперативное планирование (диспетчеризация), учёт исполнения | Диспетчерская, мастера, технологи, ОКК, МОЛ складов |
| ERP / ТОиР | Обеспечение производства: МТО, персонал, работоспособность техники | Снабжение, HR, служба главного механика |
| PLM | Сопровождение продукции после выпуска (хранилище данных смежных систем) | Сервисная служба, производитель |
На схеме представлены не все системы производственного предприятия: есть ещё ТОиР, CAD/CAM, EAM, управление метрологической службой, промышленной безопасностью, лабораторией и другие, и все они не входят в контур ERP. Системы управления производством, это отдельный мир со своими взаимосвязями и правилами, который нельзя реализовать в концепции «всё в одном». Именно поэтому такие проекты чаще всего идут как заказная разработка под конкретное предприятие.
Часто задаваемые вопросы
