eng
В статье на основе опыта разработки и внедрения системы управления производственными процессами (MES, Manufacturing Execution System) на одном из приборостроительных предприятий г. Санкт-Петербурга рассмотрен первый этап этого процесса – аудит производства, которое планируется автоматизировать.
УДК 658.51
ВАК 05.13.00
10.22184/1992-4178.2017.171.10.120.126
УДК 658.51
ВАК 05.13.00
10.22184/1992-4178.2017.171.10.120.126
Теги: audit of production mes mis process automation production management автоматизация технологических процессов асуп аудит производства управление производством
В предыдущей статье цикла [1] были обсуждены общие вопросы, связанные с разработкой и внедрением системы управления производственными процессами или, в общепринятом обозначении, MES – Manufacturing Execution System: основные функции системы, компоненты обрабатываемого в ней информационного потока, особенности выбора объектов контроля и управления, ключевые проблемы разработки системы. В настоящей статье на основе опыта построения MES на одном из приборостроительных предприятий г. Санкт-Петербурга рассмотрен первый этап процесса создания MES – аудит производства, которое планируется автоматизировать.
В качестве примера, на базе которого будут рассмотрены основные принципы построения модели MES, в данной статье взят производственный комплекс монтажа печатных плат (ПКМ[1]ПП) предприятия, выпускающего радиотехническую продукцию. ПКМ ПП, административно оформленный как подразделение предприятия – цех либо участок, устанавливает радиоэлементы на печатную плату, выполняет их пайку, производит визуальный контроль и устраняет обнаруженные в его ходе замечания. Далее, в соответствии с технологическим маршрутом, передает собранные изделия на тестирование и в отдел технического контроля и после полного устранения выявленных на этих этапах дефектов направляет изделия либо на склад, либо в сборочный цех. Специфика рассматриваемого предприятия – это опытное, мелкосерийное, а также среднесерийное многономенклатурное производство изделий с высокими требованиями к надежности, так что при разработке MES необходимо будет учесть связанные с этой особенностью различия в технологических и организационных подходах.
Задача первого этапа создания MES – аудит, то есть системная оценка производства, управление которым предполагается автоматизировать, по состоянию "как есть". Полученные данные сводятся в отчет о проведенном аудите.
Начнем с анализа производственных мощностей. Составим перечень оборудования, непосредственно занятого в производственном процессе, укажем количество установок каждого типа и их фактическую производительность. Выясним возможность объединения оборудования в локальную сеть, присвоив каждой его единице одну из трех характеристик: "возможно", "возможно после доработки", "невозможно". Результаты оформим в виде табл.1.
Также должен быть составлен полный перечень технологической оснастки и измерительных инструментов – как минимум тех из них, для которых обязательно проведение периодических поверок.
И, наконец, трудовые ресурсы. Сгруппируем сотрудников по их специализации:
• инженер-технолог – 2;
• инженер-конструктор – 5;
• техник-оператор – 3;
• монтажник – 3;
• оператор отдела технического контроля – 1.
Теперь установим границу и область автоматизации. В статье [1] мы отметили, что граница автоматизации – это перечень производственных процессов, подлежащих автоматизации, а область автоматизации – это перечень подразделений, выполняющих эти процессы, и логика их взаимодействия.
Для определения границы автоматизации составим перечень всех технологических операций, которые освоены на данный момент времени в автоматизируемом подразделении (табл.2). Определимся с нормами затрат труда персонала, машинного времени и расходуемых материалов; поскольку на предприятии внедрена автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУТП[2]), отметим, какие технологические операции включены в ее систему учета.
В подразделении, которое взято для примера, на момент проведения аудита была вся необходимая КТД, и учетом АСУТП были охвачены все технологические операции – что и отразилось в таблице. Но в других случаях – в частности, при внедрении нового оборудования, – ситуация может быть иной, поэтому необходим контроль этих позиций в ходе аудита и, соответственно, их отображение в результирующей таблице.
Что касается области автоматизации, то перечень подразделений, участвующих в автоматизируемых процессах, не является важным по сути – ведь состав и наименования этих подразделений будут различаться от предприятия к предприятию. Существенно важна логика их взаимодействия, то есть точки генерации всех типов информации – КТД[3], сменных заданий, данных о работе оборудования и т. п. – и маршрутов ее движения между этими точками. Поэтому область автоматизации целесообразно отобразить в виде схемы рис.1. Внешняя пунктирная линия фактически соответствует границе автоматизации, так как охватывает производственные процессы, которые мы намерены автоматизировать.
Схема, подобная представленной на рис.1, позволяет систематизировать поиск "узких мест" в организации производства, информационном обеспечении всех его процессов. Одной из важнейших составляющих здесь является полнота и своевременность поступления конструкторской и технологической документации в производственное подразделение. Недостатки и ошибки в этой области значительно, порой критически сказываются на соблюдении плановых сроков, оптимальности использования оборудования и труда персонала, поддержании качества продукции и интегрально – на эффективности производства в целом.
Также следует отметить этап подготовки производства; проектируемая MES обязательно должна распространяться на него, в противном случае эффект от ее внедрения резко падает. Этот аспект особенно важен для многономенклатурных производств с широким диапазоном серийности продукции, в которых этап подготовки производства составляет значительную часть общих затрат труда и времени и к тому же не всегда поддается автоматизации по отработанным схемам.
Ниже, по опыту практического внедрения MES, приведены некоторые значимые проблемы, встречающиеся при анализе корректности поступающей в производство КТД, а также обусловленные трудностями снабженческого характера и особенностями пожеланий заказчика:
• отсутствие полного комплекта КД, в частности исходных файлов на печатные платы, и файлов для генерации программ для автоматов дозирования и установки компонентов;
• отсутствие либо неверное расположение и форма реперных знаков на печатных платах;
• отсутствие либо неверная ширина технологических полей;
• неверное расположение и несоответствующие размеры контактных площадок компонентов;
• отсутствие в КД указания об ориентации полярных компонентов;
• отсутствие в КД указания о наличии/отсутствии бессвинцовых компонентов и соответствующего оформления допустимых отклонений при замене покрытий выводов. Данные требования являются определяющими при выборе профиля пайки;
• поставка компонентов не в заводской упаковке (россыпь или обрезки лент);
• необходимость сборки устройств на малоразмерных платах, при изготовлении которых не использовалось мультиплицирование.
Разумеется, приведенный перечень включает далеко не все затруднения, с которыми может столкнуться производитель при подготовке к запуску нового изделия. Имеющиеся проблемы такого рода должны быть выявлены при аудите производства, а в лучшем случае к ним следует добавить и те осложнения, которые можно предвидеть в будущих заказах. Далее, в рамках составления исходной документации на проектирование MES, должны быть определены и формализованы пути разрешения этих проблем, которые затем оформляются в виде разработки или доработки соответствующих нормативных документов предприятия, таких как СТП, технические указания и др.
В ходе аудита "узкие места" выявляются не только на различных направлениях подготовки и обеспечения, но и собственно в организации производственного процесса. К ним относятся, например:
• отсутствие полноценного контроля монтажа конкретного поверхностно-монтируемого изделия в части количества нагревов в ходе устранения дефектов, выявленных как на самом монтажном производстве, так и в ОТК. Как правило, производители в ТУ на компонент допускают не более трех нагревов; понятно, что без строгого учета возможно нарушение данного требования;
• отсутствие информации, на каком оборудовании, при каком температурном профиле и кем произведен монтаж. Такое упущение особенно характерно для производств, значительную долю заказов которых составляют опытные образцы изделий;
• отсутствие электронных версий маршрутных карт и паспортов на каждую сборочную единицу;
• отсутствие полного контроля движения детали (сборочной единицы) в процессе производства;
• несвоевременное поступление и отработка в производственном процессе извещений об изменениях в КТД;
• отсутствие актуальной информации о загрузке сотрудников;
• отсутствие актуальной информации о техническом состоянии оборудования и его загрузке.
После того как ревизия производства выполнена, наступает время подумать о том, что же мы хотим улучшить и какой мы хотим видеть систему управления производством – MES. Можно приступать к наиболее ответственной части проекта, а именно – к разработке регламента работы "как будет" с учетом "узких мест", выявленных на стадии аудита производственных процессов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Хомченко В. Автоматизация управления производством: зачем нужна MES и как к ней подступиться // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2017. № 4. С. 158–160.
2. Втюрин В. А. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Основы АСУТП. – СПб.: ЛТУ, 2006. 124 с.
В качестве примера, на базе которого будут рассмотрены основные принципы построения модели MES, в данной статье взят производственный комплекс монтажа печатных плат (ПКМ[1]ПП) предприятия, выпускающего радиотехническую продукцию. ПКМ ПП, административно оформленный как подразделение предприятия – цех либо участок, устанавливает радиоэлементы на печатную плату, выполняет их пайку, производит визуальный контроль и устраняет обнаруженные в его ходе замечания. Далее, в соответствии с технологическим маршрутом, передает собранные изделия на тестирование и в отдел технического контроля и после полного устранения выявленных на этих этапах дефектов направляет изделия либо на склад, либо в сборочный цех. Специфика рассматриваемого предприятия – это опытное, мелкосерийное, а также среднесерийное многономенклатурное производство изделий с высокими требованиями к надежности, так что при разработке MES необходимо будет учесть связанные с этой особенностью различия в технологических и организационных подходах.
Задача первого этапа создания MES – аудит, то есть системная оценка производства, управление которым предполагается автоматизировать, по состоянию "как есть". Полученные данные сводятся в отчет о проведенном аудите.
Начнем с анализа производственных мощностей. Составим перечень оборудования, непосредственно занятого в производственном процессе, укажем количество установок каждого типа и их фактическую производительность. Выясним возможность объединения оборудования в локальную сеть, присвоив каждой его единице одну из трех характеристик: "возможно", "возможно после доработки", "невозможно". Результаты оформим в виде табл.1.
Также должен быть составлен полный перечень технологической оснастки и измерительных инструментов – как минимум тех из них, для которых обязательно проведение периодических поверок.
И, наконец, трудовые ресурсы. Сгруппируем сотрудников по их специализации:
• инженер-технолог – 2;
• инженер-конструктор – 5;
• техник-оператор – 3;
• монтажник – 3;
• оператор отдела технического контроля – 1.
Теперь установим границу и область автоматизации. В статье [1] мы отметили, что граница автоматизации – это перечень производственных процессов, подлежащих автоматизации, а область автоматизации – это перечень подразделений, выполняющих эти процессы, и логика их взаимодействия.
Для определения границы автоматизации составим перечень всех технологических операций, которые освоены на данный момент времени в автоматизируемом подразделении (табл.2). Определимся с нормами затрат труда персонала, машинного времени и расходуемых материалов; поскольку на предприятии внедрена автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУТП[2]), отметим, какие технологические операции включены в ее систему учета.
В подразделении, которое взято для примера, на момент проведения аудита была вся необходимая КТД, и учетом АСУТП были охвачены все технологические операции – что и отразилось в таблице. Но в других случаях – в частности, при внедрении нового оборудования, – ситуация может быть иной, поэтому необходим контроль этих позиций в ходе аудита и, соответственно, их отображение в результирующей таблице.
Что касается области автоматизации, то перечень подразделений, участвующих в автоматизируемых процессах, не является важным по сути – ведь состав и наименования этих подразделений будут различаться от предприятия к предприятию. Существенно важна логика их взаимодействия, то есть точки генерации всех типов информации – КТД[3], сменных заданий, данных о работе оборудования и т. п. – и маршрутов ее движения между этими точками. Поэтому область автоматизации целесообразно отобразить в виде схемы рис.1. Внешняя пунктирная линия фактически соответствует границе автоматизации, так как охватывает производственные процессы, которые мы намерены автоматизировать.
Схема, подобная представленной на рис.1, позволяет систематизировать поиск "узких мест" в организации производства, информационном обеспечении всех его процессов. Одной из важнейших составляющих здесь является полнота и своевременность поступления конструкторской и технологической документации в производственное подразделение. Недостатки и ошибки в этой области значительно, порой критически сказываются на соблюдении плановых сроков, оптимальности использования оборудования и труда персонала, поддержании качества продукции и интегрально – на эффективности производства в целом.
Также следует отметить этап подготовки производства; проектируемая MES обязательно должна распространяться на него, в противном случае эффект от ее внедрения резко падает. Этот аспект особенно важен для многономенклатурных производств с широким диапазоном серийности продукции, в которых этап подготовки производства составляет значительную часть общих затрат труда и времени и к тому же не всегда поддается автоматизации по отработанным схемам.
Ниже, по опыту практического внедрения MES, приведены некоторые значимые проблемы, встречающиеся при анализе корректности поступающей в производство КТД, а также обусловленные трудностями снабженческого характера и особенностями пожеланий заказчика:
• отсутствие полного комплекта КД, в частности исходных файлов на печатные платы, и файлов для генерации программ для автоматов дозирования и установки компонентов;
• отсутствие либо неверное расположение и форма реперных знаков на печатных платах;
• отсутствие либо неверная ширина технологических полей;
• неверное расположение и несоответствующие размеры контактных площадок компонентов;
• отсутствие в КД указания об ориентации полярных компонентов;
• отсутствие в КД указания о наличии/отсутствии бессвинцовых компонентов и соответствующего оформления допустимых отклонений при замене покрытий выводов. Данные требования являются определяющими при выборе профиля пайки;
• поставка компонентов не в заводской упаковке (россыпь или обрезки лент);
• необходимость сборки устройств на малоразмерных платах, при изготовлении которых не использовалось мультиплицирование.
Разумеется, приведенный перечень включает далеко не все затруднения, с которыми может столкнуться производитель при подготовке к запуску нового изделия. Имеющиеся проблемы такого рода должны быть выявлены при аудите производства, а в лучшем случае к ним следует добавить и те осложнения, которые можно предвидеть в будущих заказах. Далее, в рамках составления исходной документации на проектирование MES, должны быть определены и формализованы пути разрешения этих проблем, которые затем оформляются в виде разработки или доработки соответствующих нормативных документов предприятия, таких как СТП, технические указания и др.
В ходе аудита "узкие места" выявляются не только на различных направлениях подготовки и обеспечения, но и собственно в организации производственного процесса. К ним относятся, например:
• отсутствие полноценного контроля монтажа конкретного поверхностно-монтируемого изделия в части количества нагревов в ходе устранения дефектов, выявленных как на самом монтажном производстве, так и в ОТК. Как правило, производители в ТУ на компонент допускают не более трех нагревов; понятно, что без строгого учета возможно нарушение данного требования;
• отсутствие информации, на каком оборудовании, при каком температурном профиле и кем произведен монтаж. Такое упущение особенно характерно для производств, значительную долю заказов которых составляют опытные образцы изделий;
• отсутствие электронных версий маршрутных карт и паспортов на каждую сборочную единицу;
• отсутствие полного контроля движения детали (сборочной единицы) в процессе производства;
• несвоевременное поступление и отработка в производственном процессе извещений об изменениях в КТД;
• отсутствие актуальной информации о загрузке сотрудников;
• отсутствие актуальной информации о техническом состоянии оборудования и его загрузке.
После того как ревизия производства выполнена, наступает время подумать о том, что же мы хотим улучшить и какой мы хотим видеть систему управления производством – MES. Можно приступать к наиболее ответственной части проекта, а именно – к разработке регламента работы "как будет" с учетом "узких мест", выявленных на стадии аудита производственных процессов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Хомченко В. Автоматизация управления производством: зачем нужна MES и как к ней подступиться // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2017. № 4. С. 158–160.
2. Втюрин В. А. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Основы АСУТП. – СПб.: ЛТУ, 2006. 124 с.
Отзывы читателей
