Nowoczesne systemy MES

Źródło: ASTOR

 

Dziś bez systemów MES (Manufacturing Execution System) nie da się efektywnie prowadzić i zarządzać procesami produkcyjnymi. Tym bardziej w czasie, gdy trwa rewolucja w sposobach produkcji, jaką niesie ze sobą koncepcja „Przemysłu 4.0”. Coraz częściej nie chodzi nam już tylko o zbieranie w czasie rzeczywistym informacji ze stanowisk produkcyjnych i przekazywanie ich do miejsc dyspozycyjnych.

 

Systemy Realizacji Produkcji, czyli klasy MES, muszą wspierać podejmowanie decyzji związanych z produkcją, pokazywać alternatywne sposoby osiągnięcia celów i oceniać koszty podjętych decyzji. Standardowo systemy MES zbierają w czasie rzeczywistym ze stanowisk produkcyjnych (bezpośrednio z maszyn i linii produkcyjnych automatycznie oraz wprowadzane przez pracowników) informacje. Są one przekazywane na przykład do systemów klasy ERP (Enterprise Resource Planning), co pozwala na efektywne planowanie zasobów przedsiębiorstwa produkcyjnego. Uzyskane poprzez system MES dane pozwalają na analizowanie ważnych wskaźników efektywności. Kluczowy jest tu oczywiście czas, w jakim otrzymujemy ważne dla podjęcia decyzji biznesowych informacje. Specjaliści spierają się, czy i przy spełnieniu jakich warunków lepiej inwestować w wyspecjalizowane systemy MES lub może lepiej uzupełnić wykorzystywane systemy ERP o wyspecjalizowane moduły MES. Często są to rozważania „akademickie”.

Najczęściej argumentem za oddzielnymi systemami MES jest ich specjalizacja i koncentracja na wypełnianiu podstawowych zadań. Przy obecnej gotowości programów ERP do pobierania danych z dowolnych innych systemów, coraz mniejsze znaczenie ma argument o lepszej współpracy modułów pochodzących od jednego producenta systemu – w tym przypadku ERP. W praktyce wszystko zależy od tego, czy samodzielny system lub moduł MES ma funkcjonalności, na których nam dziś zależy i czy spełni nasze przewidywane przyszłe wymagania. Liczy się marka, jaką ma na rynku dostawca, popularność produktu wśród firm o podobnej specyfice produkcji, itp. To gwarancja, że w kolejnych latach utrzymany zostanie przez dostawcę poziom aktualności i nowoczesności produktu. Systemy MES są czasem uważane za rozwiązanie pośrednie pomiędzy systemami ERP i SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), czyli systemami informatycznymi nadzorującymi przebieg procesu technologicznego lub produkcyjnego.

 

Źródło: ASTOR

 

Rynek systemów MES

W opublikowanym przez firmę analityczną Markets and Markets raporcie ocenia się, że światowy rynek wdrożeń systemów MES osiągnie w 2020 roku wartość 12,6 mld USD przy rocznym średnim wskaźniku wzrostu (CAGR) w latach 2015–2020 na poziomie 10,85%. Oczekuje się, że w przetwórstwie żywności osiągnie on wzrost nawet 14,35%. Natomiast jeśli chodzi o rozwiązania wykorzystujące technologie chmurowe, to analitycy Markets and Markets przewidują wzrosty rok do roku na poziomie 15,54%. W raporcie zwrócono uwagę na rosnącą popularność systemów MES korzystających z chmury obliczeniowej, odchodzeniu od drukowania na papierze i coraz większym nacisku na zaawansowaną analizę danych w czasie rzeczywistym, oraz zgodność z przepisami.

W inwestycjach w systemy MES dominują kraje Ameryki Północnej z najwyższym udziałem w rynku wynoszącym w 2014 roku około 30%. Na tych rynkach oczekuje się rocznych wzrostów w latach 2015–2020 na poziomie 9,59%. Z kolei rynki krajów z regionu Azji i Pacyfiku oraz Europy osiągną w tym samym czasie roczne wzrosty na poziomie odpowiednio 12,93% i 10,65%.

Wśród głównych graczy zaangażowanych w rozwój rynku systemów MES, raport wymienia między innymi takie firmy jak: ABB (Szwajcaria), Andea solutions (Polska), Dassault Systemes (Francja), Emerson Electric (USA), General Electric (USA), Honeywell International (USA), Rockwell Automation (USA), SAP (Niemcy), Schneider Electric (Francja), Siemens (Niemcy) i Werum IT Solutions (Niemcy). Z kolei w raporcie firmy Global Industry Analysts dotyczącym światowego rynku systemów MES wymienia się łącznie 64 firmy znaczące na tym rynku, a wśród najważniejszych, poza już wymienionymi, takie jeszcze jak: Accenture, Fujitsu, HCL Technologies i Yokogawa Electric. Zdaniem analityków, czynnikami hamującymi rozwój rynku systemów MES jest złożoność procesu implementacji i użytkowania systemów w zakładach oraz stosunkowo wysokie koszty wdrożeń.

Systemy MES coraz częściej staja się ważnym elementem integracji maszyn zgodnie z koncepcją Fabryki 4.0. Jak informował w ubiegłym roku portal ERP-view.pl, firma Forcam opracowała dla specjalistów zainteresowanych optymalizacją produkcji dokument „White Paper – Success Factors for Machine Connection”. Zaprezentowano w nim sposoby rozwiązywania problemów związanych z integracją maszyn w trakcie implementacji lub restrukturyzacji systemu MES w zakładach produkcyjnych. Omówiono w nim trzy główne etapy integracji danych produkcyjnych: zbierania danych, importowania do systemu i analizy. Problemem w zbieraniu danych z produkcji jest różnorodność generacji wykorzystywanych w produkcji maszyn. Jak również systemów zbierania i przekazywania danych operacyjnych. Ważne jest, by do systemu wpływały wszystkie dane w czasie rzeczywistym. Firma Forcam przedstawiła w tym opracowaniu swoje rozwiązania zapewniające skuteczne zbieranie danych, importowanie ich przez poprzez tzw. DCU (Data Collection Unit), który może współpracować ze 100 różnymi sterownikami równocześnie, po analizę danych i wyliczenie rzeczywistego wskaźnika OEE (Overall Equipment Effectiveness), czyli Całkowitej Efektywności Wyposażenia oraz wizualizację procesów w czasie rzeczywistym.

 

Źródło: PROXIA

 

Wybór systemu MES

Serwis Capterra wymienia około stu systemów MES. Dlatego trudno wskazać, które systemy warto brać pod uwagę, zwłaszcza że te mniej znane są często wyspecjalizowane do obsługi konkretnych branż i zdają w nich egzamin bardzo dobrze. Od wszystkich można oczekiwać tworzenia wydajnych procesów produkcyjnych i informacji zwrotnej w czasie rzeczywistym. Dla producentów wdrożenie systemu to zmniejszenie liczby wadliwych produktów i półproduktów, szybsze przezbrajanie maszyn, dokładniejsze dane o kosztach (koszty pracy, przestoje, oprzyrządowanie itp.). Ogranicza się też dokumentację papierową związaną z produkcją i zapasy, na przykład poprzez likwidację zapasów typu just-in-case inventory.

Arkadiusz Rodak, specjalista ds. oprogramowania przemysłowego w firmie ASTOR radzi przy wyborze oprogramowania klasy MES, by decydować się na taki system, który wesprze optymalizację procesów zachodzących w hali produkcyjnej na wielu płaszczyznach. System, który nie tylko wykorzysta i przekaże zgromadzone informacje, ale „podpowie”, gdzie podnieść efektywność i zlokalizuje miejsca problemowe. Takie podejście pozwoli nie tylko na realizację wybranych funkcji systemu MES, ale będzie też doskonałą podstawą do późniejszego rozszerzenia jego funkcji, w zależności od oczekiwań użytkownika. Jego zdaniem, przy wyborze odpowiedniego oprogramowania należy przede wszystkim kierować się potrzebami przedsiębiorstwa i wyzwaniami związanymi z realizowanym procesem produkcyjnym. Należy sprecyzować, jakie zadania i procesy będą wspomagane przez system informatyczny. Każda firma wymaga indywidualnego podejścia, które będzie różniło się już na etapie samego planowania – od wyposażenia zakładu, stopnia automatyzacji produkcji po oczekiwania grup na różnych poziomach organizacji. Jak dodaje, Arkadiusz Rodak, wybierając oprogramowanie do sterowania produkcją, warto pamiętać, że decydujemy się na długotrwały kontakt z jego producentem lub dostawcą. Z tego powodu należy dobrze poznać firmę. Jak również warto wziąć pod uwagę doświadczenie, referencje od innych firm produkcyjnych i plany na przyszłość związane z rozwojem oprogramowania i dostępnym wsparciem technicznym w zakresie jego użytkowania.

 

Źródło: ASKOM

 

Na pytanie, czy lepiej wyposażyć się w specjalizowany system MES, czy tylko odpowiedni moduł systemu ERP, Arkadiusz Rodak dodaje, że kierownik projektu odpowiedzialny za wybór systemu informatycznego do gromadzenia i wizualizacji danych produkcyjnych lub monitorowania stanu realizacji zleceń produkcyjnych zada pytania: „Dlaczego powinienem zdecydować się na wybór systemu klasy MES?”, „Czy system ERP, który funkcjonuje w przedsiębiorstwie, nie może być wykorzystany do tego zadania?”. Otóż, jak twierdzi, system klasy MES pozwala na automatyzację procesu gromadzenia danych produkcyjnych poprzez integrację z maszynami. Dzięki temu możliwe jest rejestrowanie danych nie obarczonych błędem ludzkim – z dokładnością wystąpienia zdarzenia co do sekundy. Błąd ludzki podczas wprowadzania danych produkcyjnych najczęściej wynika z ręcznego wprowadzania danych. Dodatkowo zupełnie naturalnym ludzkim odruchem jest zaokrąglanie czasu wystąpienia jakiegoś zdarzenia. Przykładowo, gdy podczas realizacji prac produkcyjnych wystąpi awaria na stanowisku operatora, to operator wprowadzając do systemu zgłoszenie awarii, zaokrągli czas jego wystąpienia w najlepszym wypadku do pełnej minuty. W takiej sytuacji oczywiście trudno wymagać od operatora wprowadzenia informacji o czasie wystąpienia awarii z dokładnością co do sekundy lub jej dziesiątej części, ale system monitorowania pracy maszyn integrujący się z maszynami zarejestruje taką informację bez problemu, dodaje Arkadiusz Rodak.

W uzupełnieniu można dodać tylko sugestię, aby zwracać uwagę na technologię, w jakiej wykonano oprogramowanie. Obecnie coraz częściej korzysta się z zalet przetwarzania w chmurze. W praktyce użytkownik jest odciążony od części inwestycji (np. w serwery) oraz w ich utrzymanie. Eksperci zwracają uwagę, że klienci z zakładów przemysłowych coraz większy nacisk kładą na efektywność ekonomiczna inwestycji w rozwiązania IT oraz oczekują pomiarów efektywności na każdym poziomie funkcjonowania zakładu. W tym kontekście mówi się na przykład o wzroście zainteresowania alternatywnymi narzędziami informatycznymi takimi jak Shop Floor Control (SFC), czyli służącymi do sterowania produkcją, które umożliwia przekazywanie informacji o priorytetach między osobą planującą produkcję a stanowiskami roboczymi, jak też oferujących tylko część funkcjonalności typowych systemów MES. Dla użytkowników zaletą jest niższy koszt wdrożenia i krótki jego czas (podaje się, że implementacja systemu SFC trwa około czterech miesięcy). W wielu sytuacjach jest to rozwiązanie bardziej efektywne ekonomicznie zwłaszcza w mniejszych zakładach. Z reguły są to też programy bardziej intuicyjne dla użytkowników również włącznie z tworzeniem raportów.

Dziś trzeba mieć zawsze na uwadze, że w wielu dziedzinach produkcji tam, gdzie produkuje się krótkie serie wyrobów przygotowanych na zamówienie klientów, tylko nowoczesny system informatyczny klasy MES pozwala być konkurencyjnym na rynku. System musi być łatwy do konfigurowania zgodnie ze zmieniającymi się potrzebami i nie może spowalniać ani hamować producentów w inicjowaniu i wdrażaniu zmian. W starszych programach trudno osiągnąć taką elastyczność. Według informacji z rzeczywistych przypadków, nowoczesne oprogramowanie MES pozwala na dostosowanie się do zmian w procesie produkcyjnym do 20% szybciej i przy kosztach nawet o 90% niższych. Analitycy radzą przeprowadzić analizę, czy nawet nie opłaca się wymiana takiego oprogramowania na nowe.

 

Źródło: Tecnest

 

Gospodarka światowa zmienia się bardzo szybko, dlatego koszty dostosowywania systemów MES mogą z roku na rok rosnąć. Produkcja zgodna z filozofią Przemysłu 4.0 jest szczególnie uzależniona od wsparcia przez nowoczesne systemy klasy MES. Jeśli mówimy o systemach informatycznych wspierających procesy produkcyjne w przemyśle, to zawsze pada pytanie o przeciętne okresy zwrotu z inwestycji (ROI). Jak podają przedstawiciele firmy Astor, zastosowanie danych gromadzonych w systemach klasy MES pozwala na podniesienie efektywności istniejących zasobów przy jednoczesnym wzroście produkcji od kilku do kilkunastu procent. Astor na podstawie danych z około 50 inwestycji odnotował, że średni okres zwrotu ze wdrożenia systemów operacyjnych MES, wynosi około 12 miesięcy, co świadczy o dużej rentowności tego typu projektów.

W niektórych wypowiedziach osób zajmujących się rozwiązaniami MES można usłyszeć rady by sprawdzić, na przykład czy programy lub moduły MES mogą przetwarzać i analizować większe ilości danych choćby zbieranych z IIoT (Industrial Internet of Things), czyli przemysłowego internetu rzeczy. Czy dają sobie radę z bardziej zautomatyzowanymi procesami biznesowymi oraz zarządzaniem produktami, materiałami i centra produkcyjnymi w sposób zdecentralizowany? Ich zdaniem warto też, by wspierały nie tylko produkcję, ale również łańcuchy dostaw, usługi i innowacje. Oczywiście więcej funkcjonalności, to często również większe skomplikowanie programu MES i wyższy z reguły koszt wdrożenia oraz bardziej skomplikowana obsługa.

 

 

Arkadiusz Rodak, specjalista ds. oprogramowania przemysłowego w firmie ASTOR

Czy systemy MES obecne na naszym rynku są porównywalne?

Przodujący producenci oprogramowania klasy ERP oferują klientom wykorzystanie modułów produkcyjnych systemów ERP do bieżącego monitorowania i zarządzania produkcją, jednak przeważnie takie rozwiązanie nie pozwala na uzyskanie pełnej funkcjonalności systemów klasy MES. Tak naprawdę w przedsiębiorstwie, które posiada system ERP i planuje wdrożyć MES, zarówno moduł produkcyjny systemu ERP, jak i system MES znajdą zastosowanie, ale należy mieć świadomość, jakie są między nimi różnice i do jakich celów oraz dla kogo zostały one stworzone.

Zdecydowana większość systemów klasy ERP posiada moduły produkcyjne, które jednak nie mają typowych cech oprogramowania potrzebnego na produkcji. Częstość przetwarzania danych w systemach ERP jest stosunkowo niska (jak na warunki produkcyjne), a dane są wprowadzane do systemu w sposób ręczny, co jest odpowiednie i wystarczające dla biura, ale nieoptymalne i niedostatecznie wiarygodne dla produkcji.

System MES (np. Wonderware MES) jest dedykowany do monitorowania procesów produkcyjnych w czasie rzeczywistym. Na bieżąco przetwarza dane (z rozdzielczością co do minut czy sekund), umożliwiając sprawne zarządzanie produkcją dzięki informacjom dostarczanym na bieżąco użytkownikom z produkcji. W przeciwieństwie do systemu ERP, oprogramowanie MES umożliwia automatyczne gromadzenie danych wprost z maszyn oraz eliminuje możliwości pomyłek, które często mają miejsce podczas ręcznego wprowadzania danych.

 

Autor: Bohdan Szafrański

 

Artykuł pochodzi z czasopisma Główny Mechanik nr 6/2016

 

Authors

Related posts

Góra
English