Категорія: Case Study

Пупена О.М.
Клименко О.М.
Міркевич Р.М.

Повернутись на початок

Діяльності календарного детального планування не включають в себе роботи по керуванню ресурсами, вони тільки передбачають їх використання в певні моменти часу. Для виконання запланованих завдань необхідно їх направити на робочі центри, в яких виділити необхідні ресурси та забезпечити запуск та завершення усіх робіт, передбачених і не передбачених в означенні роботи. Згідно стандарту IEC 62264-3 це включає дві взаємопов’язані діяльності: диспетчерування та керування виконанням.      

Диспетчерування виробництва (координація, Production dispatching) означується як сукупність видів діяльностей, що керують виробничим потоком шляхом координування устатковання та персоналу для виробництва. Така координація конкретно визначає хто, що і коли робить, з ким і як взаємодіє і в якому порядку.

Ця діяльність як правило включає відправлення завдань до робочих центрів або/та видачу завдань на виконання ручних операцій (наприклад налаштування машини, ручна мийка, переключення). Хоч диспетчерування не запускає і не забезпечує виконання завдань, вона передбачає контроль їх статусу (наприклад, схвалено, виправлено, обробляється або скасовується). Крім того, після детального календарного планування ще до його виконання необхідно передбачити контроль дотримання технологічних обмежень, які можуть бути не означені в плані.

Слід зазначити, що деякі системи керування робочими центрами можуть мати власні системи календарного планування. Тому диспетчерування також може включати наступні діяльності:     

• календарне планування запуску партій в системі керування порційним виробництвом (робочий центр порційного типу виробництва);
• календарне планування запусків виготовлення у виробничій лінії (робочий центр дискретного типу виробництва);
• відправка завдання стандартних умов функціонування для виробничого вузлу (робочий центр неперервного типу);

Завдання диспетчерування основного виробництва можуть включати назначення необхідних місцевих ресурсів, якщо вони не були передбачені в календарному плані. Наприклад, може бути задіяння додаткового устаткування чи персоналу при певній нештатній ситуації.

При необхідності переключення виконання одного завдання на інше на певному ресурсі (наприклад робочому центрі) необхідне його звільнення. Наприклад, надання устатковання, що було на мийці, для виконання іншого завдання, та відповідна зміна завдання для персоналу.

Диспетчерування виробництва передбачає інформування діяльності детального календарного планування виробництва про  неможливості виконати вимоги плану, коли до цього призводять непередбачені події. Це у свою чергу повинно запустити процес перепланування. З іншого боку, диспетчерування може враховувати  непередбачені умови щодо якості матеріалів, майбутню відсутність матеріалів, отримавши інформацію від відповідних підсистем. Воно також включає координування з операціями по технічному обслуговуванню, керування якістю, керування запасами та/або операції з керування виробничими ресурсами.

Диспетчерування виробництвом взаємодіє з іншими діяльностями через різні інтерфейси (див.рис.30).

Як видно з рис.30 диспетчерування передбачає відправлення виробництву на виконання списку завдань (Job List). Завдання визначають конкретні елементи роботи, які слід виконувати в робочих центрах та робочих вузлах. Кожен пункт списку завдань повинен включати час або подію для початку діяльності.

Список завдань може приймати різні форми, зокрема списки партій (Batch List, для порційного виробництва), настанови експлуатації (для неперервного виробництва), календарні плани для ліній (для дискретного виробництва), часи налаштування (для обслуговування) або специфікації технологічного процесу (для керування якістю). Список завдань співвідносить устатковання з детальними виробничими елементами та робить цю інформацію доступною для діяльностей збору виробничих даних та стеження за виробництвом.

На рисунку 31 показаний приклад календарного плану робіт та списку завдань, представлених у форматі діаграми Ганта. Список завдань тут показаний у вигляді набору завдань для цеху у певний відрізок часу. У той же час список завдань може бути означений для певної групи ресурсів на певний відрізок часу, наприклад на рис.30 показаний у вигляді детального календарного плану робочого центру.

Диспетчерування може налаштовувати роботу в змішаному об’єкті з безперервним, порційним та дискретним виробничими сегментами. На рис.32 показаний приклад, у якому списки завдань специфікують налаштування для неперервної операції попереднього змішування, послідовність виробництва партій для порційного виробництва, та настройка системи пакування (дискретне виробництво).

У той час як диспетчерування передбачає тільки формування в конкретний момент часу списку завдань для робочих центрів та виділення необхідних ресурсів для цього, керування їх виконанням відповідно до OEC 62264 виконують інші діяльності. Керування виконанням виробництва (Production execution management) означується як сукупність видів діяльностей, що спрямовують на виконання роботи, що вказані в списку завдань. Це включає вибір, запуск цих робіт та переміщення (наприклад, партій матеріалу, підпартій матеріалу або партій) за допомогою відповідної послідовності дій з метою фізичного виготовлення продукту. Фактичне виконання роботи (ручне або автоматичне) є частиною функцій рівня 2.

Виконання виробництва – це транзакція окремих одиниць роботи від однієї операції або етапу до другого, збирання та облік таких речей, як фактично витрачені матеріали, витрачені години праці та брак на кожному етапі чи операції. Це забезпечує видимість стану та місця розташування кожної партії чи одиниці роботи чи виробничого замовлення в будь-який момент на заводі та пропонує спосіб для забезпечення зовнішнім клієнтам видимості стану замовлення на заводі.

На рисунку 33 показані як керування виконанням виробництва взаємодіє з іншими підсистемами.

Діяльності з керування виробництвом включає координацію ручних та автоматизованих процесів на виробничому майданчику, цеху або робочому центрі. Тому для цього  потрібно означити зв’язок з системою АСКТП. Це може відбуватися в різні способи, зокрема через стандартизовані інтерфейси типу OPC, OPC UA, або інші.

Завдання керування виробництвом включають в себе керування та контроль виконанням робіт та ініціювання діяльності рівня 2 (АСКТП) відповідно до означеного завдання. Зокрема це передбачає створення настанов для роботи на основі шаблонів означення робіт, що є частиною завдання, та координування виконання.

Для прикладу, у системі Momentum для кожного робочого центру передбачене вікно керування (рис. 34). Воно дає змогу запускати, зупиняти і завершувати операції на конкретному робочому центрі, переглядати прогрес та проводити контроль якості. Оператор робочого центру отримує список завдань у послідовності, відповідно до їх часу виконання. Він запускає одну з них на виконання і контролює кількість виробленого матеріалу. За необхідності можна зробити ручну реєстрацію продукту. Отримуючи завдання, оператор через вікно інформації може отримати усі необхідні деталі його виконання, необхідне устатковання та ресурси. У випадку порційного виробництва, оператор запускає керівний рецепт на виготовлення партії продукту, що у свою чергу вміщує усю послідовність етапів, яка також контролюється через вікно даного робочого центру.         

Читати далі

Пупена О.М.
Клименко О.М.
Міркевич Р.М.

Повернутись на початок

Слід розрізняти поняття «Планування» (Planning) та «Календарне планування» (Scheduling). Планування означується як діяльність з уточнення дій або операцій для досягнення поставленої мети та резервування достатньої кількості ресурсних потужностей для досягнення мінімальних цілей. Календарне планування означується як діяльність з розподілу дій та операцій на конкретні ресурси в конкретний час з урахуванням різних фактичних обмежень та оптимізації декількох параметрів оцінки.

Рисунок 16 ілюструє, що з точки зору ієрархії, планування знаходиться вище за календарне планування, оскільки календарне планування складається на основі результатів планування. Планування означує цілі для календарного планування. Результати календарного планування показують, чи є результат планування досяжним та ефективним. Якщо ні, планування зазвичай дає інші цілі для календарного планування. Доцільність та ефективність календарного планування – це види обмежень для планування.

Відмінності між плануванням (об’ємним) та календарним плануванням у видах результатів, які пов’язані з різними аспектами концепцій часу. При плануванні (Planning) основними результатами будуть цільові кількості, які застосовуються протягом певного періоду часу. Результати планування представлені в дискретному масштабі часу як періоди. Прикладами результатів планування можуть бути “50 000 одиниць товару цього місяця”, “продажі на $480 000 наступного місяця”, “підсумок понаднормових годин на наступний тиждень” тощо. Результати календарного планування (Scheduling) представляють конкретні строки дій, наприклад, час початку та час завершення операції, час видачі запасів, час доставки тощо. Результати інформації про послідовність операцій представлені у безперервній шкалі відносного або абсолютного часу. Прикладами результатів календарного планування можуть бути “9:00 понеділка виконання робочого замовлення 2345”, “9:00 в середу виконуйте профілактичне обслуговування на E887e”.

У результаті календарного планування на 4-му рівні (ERP) формується виробничий календарний план (Operations schedule) для конкретного виробничого майданчику (див.рис.17). Цей план складається з виробничих замовлень (Operation request) на певний продукт чи інші операції (може включати кілька операцій різної категорії, наприклад обслуговування).

Виробничі замовлення  можуть включати:

• запланований час початку операції, зазвичай використовується, якщо план керується системою календарного планування;
• запланований час завершення операції, зазвичай використовується, якщо MOM контролює дотримання термінів виконання;
• пріоритет замовлення, зазвичай використовується, якщо точна почерговість виробництва не запланована ззовні.

Виробничий календарний план може включати змішані типи операцій. Виробниче замовлення у виробничому календарному плані та вимога до сегменту можуть бути спеціалізованими або змішаними:

• “змішаний” виробничий календарний план може містити змішані або спеціалізовані виробничі замовлення,
• “змішане” виробниче замовлення може містити змішані або спеціалізовані вимоги до сегмента,
• “змішані” вимоги до сегмента можуть обробляти декілька специфікацій ресурсів, які зазвичай з’являються в спеціалізованому сегменті.

На рисунку 18 показані вимоги до сегмента:

• рухи матеріалу, необхідні для виконання відповідної операції (категорія операцій з виробничими запасами);
• ресурси для основного виробництва; інформація про матеріал повинна містити відпущений матеріал та інші матеріали, перенесення яких не потрібно було б уточнювати (рідина, наявна у нерухомих трубах);
• ресурси, пов’язані з якістю, які залучаються під час або в кінці виробничої операції.

У системі Momentum, виробничі замовлення (називаються Customer Order) можна отримати з системи ERP або добавляти вручну. При цьому вибирається кінцевий продукт,  необхідна його кількість, очікуваний та максимальний час завершення виготовлення (рис.19).

Згідно стандарту, кожне виробниче замовлення відправляються у вигляді набору робочих замовлень (Work request) на певний цех (див. рис.20).

Робочі замовлення  можуть включати:

• запланований час початку роботи, зазвичай використовується, якщо план керується системою календарного планування;
• запланований час завершення роботи, зазвичай використовується, якщо MOM контролює дотримання термінів виконання;
• пріоритет замовлення, зазвичай використовується, якщо точна почерговість виробництва не запланована ззовні.

Робочі замовлення складаються з завдань на виконання (job order), кожне з яких реалізується на конкретному робочому центрі. Кожне завдання пов’язане шаблоном означення роботи, яке задається в означенні продукту, що розглянуто в попередньому розділі. Календарний план робіт означує розподіл ресурсів під виробничі завдання більш детально, ніж сегменти процесу, які орієнтовані на бізнес-процеси.

За розподіл робочих замовлень і відповідно завдань у часі відповідає календарний план виконання робіт (Work schedule), що може означуватись для будь-якої діяльності або для їх комбінації.

Таким чином, календарний план робіт для основного виробництва означується як набір завдань на виробництво та їх послідовності, що беруть участь у виробництві одного чи декількох виробів (в об’ємах робочих замовлень), на рівні деталізації, необхідної для виготовлення.

Завдання націлені на конкретний робочий центр. Якщо цей робочий центр є порційного типу (технологічна комірка), то завдання відповідає конкретній партії продукту (Batch), як це означено в IEC 61512 [8].  

Календарний план робіт пов’язує фізичну та/або хімічну обробку (процеси) з конкретним виробничим устаткованням або класами виробничого устатковання, з конкретними стартами або початковими подіями. Зазвичай цей зв’язок виконується через завдання (job order). Календарний план робіт може посилатися на конкретний персонал або класи персоналу. Завдання має наступні атрибути:

Ідентифікатор та версію шаблонного означення роботи	Ідентифікує пов’язане шаблонне означення роботи для використання, якщо воно застосовується.
Час запуску	запланований час початку роботи
Час завершення	запланований час завершення роботи
Пріоритетність	Пріоритетність замовлення, якщо застосовується.
Межі ієрархії	Ідентифікує, де застосовується обмінювана інформація в межах ієрархії устатковання на основі ролей.
Команда	Визначає які дії має виконати діяльність керування виконанням над завданням, наприклад: Запустити, Утримувати, Скасувати, Перервати, Зупинити
Статус диспетчеризації	Визначає статус запису з точки зору діяльності диспетчерування. Цей статус схожий на те, що планувальники писали б на своїх дошках для стеження за завданням. Наприклад: Відправлено на виконання, Очікує на розгляд, Утримано, Скасовано, Відкладено, Завершено
Командна інструкція	Інструкція для діяльності керування виконанням, що визначає умови для виконання команд. Наприклад: Устатковання чисте, Після завершення замовлення WED89

Для прикладу, в Momentum, при плануванні, виробничі замовлення спочатку діляться на робочі замовлення (Work Order) відповідно до сегментів продуктів. Це процес відбувається автоматично. Далі робочі замовлення плануються на певні робочі центри, відповідно до процесів, які вони можуть виконувати (рис.21). Це може відбуватися як автоматично так і вручну. Примітка: у попередній версії стандарту IEC 62264 «Job Order» мало назву «Work Order».

Кожне робоче замовлення має певний стан, розміщення на робочому центрі, заплановані часи початку, виконання та завершення (рис.22). У системі Momentum робочі замовлення, що вже заплановані на робочих центрах,  називаються операціями. 

Детальне календарне планування виробництва – це сукупність видів діяльностей, що по отриманому календарному плану основного виробництва визначають оптимальне використання місцевих ресурсів для задоволення потреб. На рисунку 23 наведені інтерфейси моделі діяльності. Оптимальне використання місцевих ресурсів може включати в себе замовлення запитів на мінімальне число запусків чи очищення устатковання, об’єднання запитів на оптимальне використання устатковання та розбиття запитів, коли це потрібно через розміри партії або обмежені виробничі норми.

Системи планування на рівні підприємств часто не мають детальної інформації, необхідної для календарного планування конкретних робочих центрів, робочих підрозділів або персоналу. Детальне календарне планування виробництва враховує місцеві ситуації та наявність ресурсів.

Задачі детального календарного планування виробництва можуть включати:

• створення та ведення календарного планування роботи;
• порівняння фактичного виробництва з плановим;
• визначення планової потужності кожного ресурсу для використання функцією керування виробничими ресурсами;
• отримання інформації з керування операціями технічного обслуговування, керування операціями контролю якості та контролю виробничих запасів;
• моделювання виконання «що-якщо». Це завдання може включати в себе такі дії:
•  обчислення часу виробництва або остаточного часу завершення для кожного запиту виробництва, передбаченого функціями рівня 4;
• визначення ресурсів вузьких місць для кожного періоду;
• забезпечення часу доступності майбутнього виробництва для конкретного продукту.

Календарний план виконання робіт ґрунтується на вимогах, означених у календарному плані рівня 4, означенні продукту та продуктивності ресурсу. Він враховує обмеження та доступність та використовує інформацію від діяльності стеження за виробництом для обліку фактичної незавершеної роботи. Він може надаватися або на вимогу, або за визначеним графіком. Також може перероблятись на основі непередбачених подій, таких як відключення устатковання, зміна робочої сили та / або зміна доступності сировини. Він може надаватися людям, додаткам або іншим видам діяльностей.

Детальне календарне планування виробництва може застосовувати стратегію планування, таку як вибір вперед (forward) або назад (backward), призначення пріоритету для кожного завдання, застосування конкретних обмежень для заводу, розподіл буфера часу на ресурсі вузького місця та інше.

Детальне календарне планування виробництва може мати форму планування виробничих потужностей. Планування виробничих потужностей – методологія планування, яка передбачає розроблення календарних планів роботи виробничого технологічного устатковання таким чином, щоб жодна з вимог до потужності виробничого технологічного устатковання не перевищувала його доступну потужність. Для цього планування необхідна інформація про поточні та майбутні продуктивності та потужність ресурсів, означені в частині 1 IEC 62264. Вона надається в рамках діяльності керування виробничими ресурсами.

Підсистема календарного планування одна з найскладніших, оскільки може використовувати різні обчислювальні алгоритми та нерідко включають методи «ноу-хау». Сьогодні ряд компаній використовують методи APS-планування, які передбачають багаторівневе календарне планування на усіх рівнях керування з перерахунком. Така підсистема присутня також в вітчизняній ERP/MES ITenterprise, яка успішно використовується на багатьох підприємствах.

У системі Momentum автоматичне планування створює робочі замовлення і розподіляє їх по робочих центрам (називаються операціями). Коли розрахунок замовлення йде автоматично  відкривається вікно Schedule automatically, де ви можете переглядати робочі завдання і маніпулювати критеріями планування (рис.24). Автоматичне планування дозволяє встановити критерії оптимізації і угруповування. Планувальник оптимізує рішення на основі обраних критеріїв і їх важливості.

Процес планування виглядає наступним чином:

• вибирається один або кілька виробничих замовлень для планування, вибирається автоматичне планування;
• вказується за необхідності обмеження на робочі центри;
• встановлюються опції та налаштування планування, запускається алгоритм;
• через певний час знаходиться перше рішення, після чого можна вибрати «Запланувати зараз», або спочатку почекати додатковий час для пошуку найкращого рішення;
• після того, як користувач натисне кнопку «Запланувати зараз», почнеться процес створення операцій, який буде також включати дії:
  • планування переміщення матеріалів (якщо вони повинні бути створені відповідно до конфігурації),
  • планування дій по обслуговуванню між операціями (якщо дії по обслуговуванню сконфігуровані в матриці),
  • планування операцій для розподілу рухомого устатковання (в разі, якщо рухоме устатковання налаштоване),
  • виконувати існуючий програмний скрипт (якщо є скрипти, які виконуються при оновленні стану дії операції),
  • розміщувати операції на діаграмі Ганта.

Поточний крок планування і всі інші кроки можна побачити в файлі журналу під час проведення  планування (рис.25).

Календарний план виробництва може бути поділений або об’єднаний для відправлення на диспетчерування. Ліва частина рисунку 26 ілюструє, як один календарний план поділяється на декілька, а права – як кілька календарних планів виробництва з різних джерел можуть бути об’єднані в один. Як приклад, декілька денних календарних планів робіт можна отримати з календарного плану на тиждень. Так само можливе об’єднання декількох  календарних планів для зменшення кількості запусків чи очищення устатковання.

Рисунок 27 показує приклад календарного плану робіт устатковання, представленого у форматі діаграми Ганта. Така форма є досить зручною для представлення календарного плану і використовується у більшості MES/MOM, зокрема в Momentum (див.рис.21). У даному випадку на рис.27 кожен прямокутник (завдання) на рисунку має певне забарвлення, відповідно до робочого замовлення, в якому воно приймає участь.

Слід чітко означити взаємозв’язки між детальним календарним плануванням виробництва, виробничих запасів, технічного обслуговування та керування якістю. Для взаємодії з виробництвом слід визначити наступні три взаємодії, як показано на рисунку 28.

Взаємодія між детальним календарним плануванням виробництва та детальним календарним плануванням виробничих запасів означується як узгодження інформації про початок або завершення виробництва, кількість матеріалів та їх переміщення. Однак планування переміщення може бути означено або в детальному плануванні виробництва, або в детальному плануванні виробничих запасів. Наприклад, планування початку виробництва не відбувається до планування передачі відповідних матеріалів. Іншим прикладом може бути ситуація, коли завершення запланованого виробництва запускає заплановану операцію з керування виробничими запасами.

Взаємодія між детальним календарним плануванням виробництва та детальним календарним плануванням технічного обслуговування означується як узгодження інформації про устатковання, яке забезпечує виробництво та потребує резервування для обслуговування. Таким чином не можна одночасно планувати ремонт та виробництво на одному і тому ж устаткованні. Планування технічного обслуговування відбувається на основі планового використання устатковання для виробництва.

Взаємодія між детальним календарним плануванням виробництва та детальним календарним плануванням контролю якості означується як узгодження інформації про якість виготовлених та споживаних матеріалів, які необхідно перевірити залежно від вимог до якості та останніх показників виробництва.

З точки зору діяльності детального календарного планування, ресурси, такі  як персонал, устатковання та/або матеріал, можна розділити на дві різні групи:

• витратні ресурси, що зазвичай відповідають відпрацьованим годинам персоналу, матеріалам (включаючи енергію);
• невитратні ресурси, що зазвичай відповідають навичкам персоналу та використанню  устатковання.

Витратні ресурси та невитратні ресурси, як правило, по-різному обробляються в діяльності календарного планування. Витратний ресурс виробляється або споживається виробничими процесами. Цей тип ресурсів зазвичай включає сировину (включно з енергію), кінцеву продукцію інвентаризації WIP, а також може включати відпрацьовані години персоналу або час напрацювання устатковання. Кількість ресурсу вимірюється до або після виробництва і зазвичай змінюється в процесі. Кількість використаного ресурсу – це пряма витрата на процеси виробництва продукції. Невитратний ресурс не вичерпується виробничими процесами, а планується на основі продуктивності. Кількість ресурсу зазвичай не змінюється до чи після виробництва.

Читати далі

Клименко О.М.
Пупена О.М.
Міркевич Р.М.

Повернутись на початок

Керування означенням продукту – це набір діяльностей, які керують інформацією рівня 3, що потребується для виготовлення продукту, включаючи виробничі інструкції. Вона повинна бути відомою як на рівні 4 для потреб планування так і на рівні 3 для детального календарного планування, диспетчерування та керування виконанням (рис.10).

Завдання керування означеннями продукту можуть включати:

• керування документами, такими як шаблонне означення роботи, виробнича інструкція, рецепт, структурні діаграми продукту та інших;
• керування новими означеннями продуктів;
• керування змінами у означеннях продукту;
• надання виробничої інструкції персоналу чи іншим видам діяльності;
• підтримання можливих детальних виробничих маршрутів для продукції;
• забезпечення маршруту до виробничих операцій на рівні деталізації, що вимагається
  виробничими операціями;
• керування обміном інформацією про означення продукту з функціями рівня 4;
• оптимізація правил виробництва продукції на основі аналізу технологічних процесів та результатів виробництва;
• створення та підтримання правил місцевого виробництва пов’язаних з продукцією, таких як очищення, пуск та відключення;
• керування означеннями ключових показників ефективності (KPI), пов’язаних з продукцією та виробництвом.

Існує три основні області інформації, необхідні для виробництва конкретного продукту, які мають кілька точок перетину (див. рис.11). Виробнича інструкція для продукту (Product production rules) – це інформація, яка містить вказівки на те, яким чином виготовити продукт. Прикладами виробничої інструкції є загальний, місцевий або майстер рецепт (означені в МЕК 61512-1), дані про продукт ПП (прикладний протокол), означений в ISO 10303-1, стандартна операційна процедура (SOP), стандартні умови експлуатації (SOC), маршрутизація або складання кроків на основі виробничої стратегії. Відомість матеріалів (Bill of material) – це список усіх матеріальних ресурсів, необхідних для виготовлення продукту із зазначенням кількості. До списку можуть входити сировина, проміжні матеріали, вузли, деталі та витратні матеріали. У відомості матеріалів не вказується місце та час використання матеріалів, проте цей документ може бути організований ієрархічно, що відображає деякі етапи виготовлення продукту. До складу відомості матеріалів часто входить матеріал, який не пов’язаний з виробництвом продукту, наприклад, допоміжні матеріали для відвантаження або включена документація. Відомість матеріалів – це частина відомості ресурсів. Виробнича відомість – це підмножина відомості матеріалів, яка пов’язана з виробництвом. Відомість ресурсів (Bill of resources) – це перелік усіх ресурсів, необхідних для виробництва продукту. До ресурсів можуть входити матеріальні ресурси, персонал, технологічне устатковання, енергетичні ресурси та витратні матеріали. Відомість ресурсів не містить конкретних етапів виробництва, проте цей документ також може бути організований ієрархічно, що відображає деякі етапи виробництва.

Сегмент продукту (Product Segment) – це інформація, яка відображає точки перетину між виробничою інструкцією продукту та відомістю ресурсів. Сегмент продукту описує завдання та задачі, що складаються з одного або декількох робочих елементів, які зазвичай виконуються в одному місці. Сегмент продукту – це найбільш детальний вигляд процесу керування матеріальними ресурсами, трудовими ресурсами, використанням ресурсів, затратами та якістю з метою керування виробництвом з точки зору бізнес систем. Сегмент продукту ідентифікує, посилається або відповідає сегменту процесу. Цей взаємозв’язок проілюстрований на рисунку 12.

Сегмент продукту пов’язаний з конкретним продуктом, тоді як сегмент процесу не залежить від продукту. Сегмент процесу включає в себе певну сукупність взаємопов’язаних ресурсів (персонал, устатковання, матеріали). Сегменти продукту і процесу відображають виробничі процеси з точки зору бізнесу і не призначені для подання детального огляду, необхідного для керування виробничими операціями в межах Рівня 3.

Сегменти продукту можуть відповідати:

• стадіям технологічного процесу МЕК 61512-1, технологічні операції, процедури апарата або операції з виробництва партії;
• виробничим операціям для неперервного виробництва;
• етапам збірки та дій збірки для дискретного виробництва;
• іншим типам ідентифікованих часових інтервалів для інших видів виробництва.

Сегменти продукту можуть включати в себе інші сегменти, як це показано на рис.13. Кожен прямокутник відповідає окремому сегменту продукту.

Набір сегментів продукту складає упорядковану послідовність сегментів, необхідних для виготовлення продукту, достатньо детальну для можливості планування та календарного планування виробництва. Сегмент продукту може містити значення необхідних параметрів (наприклад уставок) для відповідного сегменту процесу. Сегмент продукту за необхідності більшої деталізації може також мати посилання на виробничу інструкцію, яка відповідає правилам, необхідним для його реалізації на нижніх рівнях керування.

Таким чином, сегменти продукту формують означення ланцюга послідовностей сегментів процесу для створення конкретного продукту. Ці сегменти процесу можуть, наприклад, включати в себе  робочі центри, в яких буде вироблятися продукт, задіяний персонал та матеріали. У свою чергу, сегменти продуктів посилаються на шаблони означення роботи (Work master) та за необхідності на виробничу інструкцію, необхідну для реалізації.     Для прикладу, у середовищі Momentum сегменти продуктів діляться на типи, в залежності від їх особливостей (див.рис.14). Так, сегмент типу Consumer Unit (споживча одиниця) потребує матеріали, що виробляються в сегменті типу Intermediate (напівпродукт) та матеріли з сегменту Packaging material.

Кожен сегмент продукту має велику кількість параметрів, які вказують на правила та ресурси його створення (рис.15), зокрема:

• Recipe – сегменти продукту і відповідно матеріали, які необхідні для виробництва відповідного продукту, тобто інгредієнти.
• Inventory – зони зберігання, де зберігається продукт і всі партії матеріалу цього продукту для обраної зони зберігання.
• <Process Name> – крок процесу, з яким пов’язано означення продукту. Тут ви визначаєте, які робочі центри використовуються і які параметри застосовуються для визначення продукту.
• Equipment requirements – нижньорівневе устатковання, необхідне для виробництва цієї версії.

Для кожного сегменту продукту (див. рис. 10) отримуються шаблонні означення роботи (як майстер-рецепти для порційного виробництва), що стосується конкретного робочого центра. Вони використовуються для створення керівного означення роботи (керівного рецепту) в діяльності керування виконанням виробництва.

Керування означенням продукту може також включати керування іншою інформацією про продукт спільно з виробничою інформацією:

• вимоги замовника, дизайн продукту та технічні характеристики;
• проектування та моделювання процесу;
• технічні публікації та сервісні матеріали;
• інформація про вимоги щодо подання заявок.

Читати далі

Клименко О.М.
Пупена О.М.
Міркевич Р.М.

Повернутись на початок

Наведені вище діяльності виконуються з прив’язкою до різних виробничих ресурсів. Для основного виробництва потрібні матеріали (з чого і що виготовляється), устатковання (на чому відбувається виробництво) та персонал. Для стандартів IEC 61512 та IEC 62264 спільним є представлення моделі рольової ієрархії устатковання (рис.3). Відповідно до цієї ієрархії кожне устатковання (equipment, обладнання) виконує певну роль у процесі виготовлення продукції. Ієрархія устатковання є однією із наскрізних моделей для інтегрування усіх рівнів керування. Вона дає можливість зробити декомпозицію (розбивку на менші елементи) усіх діяльностей, та зосереджуватися на них при реалізації. У цьому розділі зосередимося на цьому типі ресурсів.

Термін «рольова» застосовується до моделі устатковання з метою позначення того, що ієрархія означена з точки зору функцій та діяльностей, які можуть виконувати ці об’єкти. Якщо на місце одного устатковання ставиться інший екземпляр, але при цьому воно виконує ту саму роль, то в цій моделі це вважатиметься тим самим устаткованням. Якщо ж це устатковання розглядається з точки зору конкретного активу з певним ідентифікаційним номером (з метою технічного обслуговування), то для нього використовується інша модель – ієрархія фізичних активів (Asset).

Принципи виділення устатковання для нижніх рівнів описано у роботі [8]. Функції рівня MOM оперують, як правило на рівнях від робочих вузлів до цехів, або виробничих майданчиків. У той же час діяльність 4-го рівня керування (ERP) зосереджена навколо підприємства та виробничих майданчиків. Підприємство (Enterprise) займає найвищий рівень в ієрархії устатковання, функції якого зосереджені на організаційних та фінансових питаннях. Виробниче підприємство також відповідає за означення повного переліку того, які продукти, як і на яких виробничих майданчиках можуть і будуть виготовлятися. Виробничий майданчик (Site) – це фізичне, географічне або логічне об’єднання виробничих потужностей в межах одного підприємства. Підприємство може мати кілька виробничих майданчиків, які можуть знаходитися в різних локаціях, що об’єднані територіально і організаційно. Як правило, об’ємне ERP-планування проводиться для завантаження виробничих майданчиків, або цехів. Але на рівні 4 може відбуватися також оперативне календарне планування з використанням устатковання нижчого рівня. Тобто, як правило, календарний графік-план виконання операцій (наприклад, виготовлення конкретної продукції) рівня ERP спускається на виконання для виробничого майданчика.               

Цех (Area) – є частиною виробничого майданчику, який може виготовляти певний набір продуктів, напівпродуктів або серівісів. Цеха, як правило, мають чітко означені виробничі потужності, які використовуються для оперативно-календарного планування рівня 3 (MOM) та рівня 4 (ERP). Операції виробничого майданчика при детальному плануванні формують робочі замовлення, які виконуються в конкретних цехах.      

Робочі центри (Work Centers) – це елементи ієрархії технологічного устатковання в межах цеху, які роблять або зберігають певний напівпродукт. Робочі центри мають чітко означені продуктивності та потужності, і вони використовуються для функцій рівня 3. Потужність та продуктивність робочих центрів також часто використовуються як вхід для бізнес-процесів рівня 4. Саме в робочих центрах проводяться необхідні заплановані завдання, для яких означуються роботи, які треба проводити. У свою чергу, робочі центри мають устатковання для виконання завдань, які називають робочими вузлами (Work Unit). Планування та виконання операцій повинно враховувати тип виробництва, яке використовується в конкретному робочому центрі. Стандарт передбачає використання конкретних термінів для робочих центрів та робочих вузлів, які застосовуються до порційного, неперервного чи дискретного виробництва, а також для зберігання та переміщення матеріалів. Загальні терміни «робочий центр» та «робочий вузол» використовуються в стандарті лише в тих випадках, коли його тип для цілі обговорення не має значення.

У стандарті передбачені наступні типи робочих центрів і робочих вузлів (див.рис.3):

• Виробничий вузол (Production Unit) і технологічний вузол (Unit) для неперервного виробництва;
• Виробнича лінія (Production Line) та робоча комірка (Work Cell) для операцій дискретного виробництва;
• Технологічна комірка (Process Cell) та технологічний вузол (Unit) для операцій порційного виробництва;
• Зона зберігання (Storage Zone) та вузол зберігання (Storage Unit) для операцій збереження та переміщення матеріалів.

Виробничий вузол, як правило, включає все технологічне устатковання, що необхідне для сегменту неперервного виробництва, яке працює відносно автономно. Він, як правило, перетворює, відокремлює або реагує на один або кілька вхідних матеріалів для виготовлення проміжних або кінцевих продуктів. Виробничий вузол часто виділяють за основним технологічним процесом або сімейством напівпродуктів, що виготовлюються на ньому. Приклад налаштування виробничого вузла для MOM Momentum (BrightEye) показаний на рис.4. Для нього вказуються технологічні процеси, які можуть виконуватися, виробнича продуктивність (задається двома параметрами Capacity та Time period), buffer Duration, що вказує на додаткове ємнісне запізнення між подачею матеріалу на вхід та формування виходу. Ці параметри враховуються при детальному календарному плануванні. Зокрема технологічний процес дає можливість вибрати робочий центр, який забезпечує його проходження на певному етапі виготовлення конкретного продукту, а часові налаштування  – максимальну продуктивність та затримки.

Виробничі лінії та робочі комірки використовуються для дискретних виробничих процесів. Робочі комірки зазвичай виділяються лише тоді, коли є гнучкість у маршрутизації матеріальних потоків всередині виробничої лінії. Виробничу лінію часто виділяють за ознакою основного технологічного процесу. Виробнича лінія та робочі комірки мають чітко означені виробничі продуктивності та пропускну спроможність, і вони використовуються для функцій рівня 3. Приклад налаштувань виробничої лінії для дискретних процесів фасування показаний на рис.5

Технологічні комірки та технологічні вузли використовуються для проведення технологічних процесів порційного виробництва. Якщо існує достатня гнучкість для маршрутизації продукту в межах технологічної комірки, тоді для рівня MOM також означуються і технологічні вузли. Означення технологічних комірок та технологічних вузлів наводяться в МЕК-61512-1. Технологічну комірку часто виділяють за основним технологічним процесом або сімейством напівпродуктів, що виготовлюються на ньому. Технологічні комірки та технологічні вузли мають чітко означені виробничі продуктивності та потужності порційного виробництва, які використовуються функціями Рівня 3. На рис.6 показаний приклад налаштування технологічної комірки, для якої означуються мінімальні і максимальні розміри партій та тривалість партії (Batch Time). Ці налаштування використовуються при детальному календарному плануванні для розрахунку необхідного часу для виробництва партії, і кількість необхідних партій.

Зони зберігання та вузли зберігання належать до технологічного устаткування найнижчого рівня, що відповідає за зберігання та рух матеріалів. Зона зберігання зазвичай забезпечує отримання, зберігання, повернення, рух та відвантаження матеріалів. Функції зони зберігання можуть включати рух матеріалів від одного робочого центру до іншого в межах одного підприємства або між підприємствами. Вузли зберігання, як правило, знаходяться на більш низькому рівні ієрархії, ніж зона зберігання. Фізичне розташування вузла зберігання може змінюватися з часом; наприклад, у зв’язку з переміщенням продукції. Вузли зберігання можуть бути прив’язні до певного матеріалу, групи матеріалів або способу зберігання.

Таблиця 1 – Приклади зони зберігання та вузла зберігання

Зона зберігання	Вузол зберігання
Склад	Стійка/стелаж /слот
Парк причепів	Причіп, контейнер
Група танків	Танк, секція труби, колектор, буфер
Група силосів	Силос, секція труби, колектор, буфер
Причал, пристань	Корабель, корабельний трюм, контейнер, бочка, танк
грузова станція, депо	Залізничний вагон
Зона тимчасового зберігання	Піддон, бочка

На рис.7 наведений приклад налаштування зони та вузла зберігання. Для вузла зберігання вказується місткість а також правила зберігання (фіксації руху речовини): Storage Rule = FIFO/LIFO/Proportional. Це дасть змогу правильно проводити планування та фіксацію переміщення речовини.

Стандарт передбачає можливість розширення, тобто наявності в ієрархії устатковання інших типів робочих центрів, наприклад  лабораторія (використовується в операціях з контролю якості), парк мобільного технологічного устатковання, склад невикористаного технологічного устатковання (використовується в операціях з технічного обслуговування), транспортний центр. Коли додається новий тип, він повинен підтримувати ті ж зв’язки в ієрархії, що і означені типи робочих центрів (у межах цеху та містять робочі вузли). Набір взаємопов’язаного устатковання в рольовій ієрархії покажемо на прикладі молочного підприємства «Happy Milk», який виготовляє різноманітну молочну продукцію. Виробнича частина підприємства складається з різних виробничих і обслуговуючих виробництво цехів (рис.8). Бордовим кольором виділені назви процесів, що проробляються з матеріалами, чорним – використовуване устатковання.

Сировина (сире молоко з ферм) надходить на підприємство в молоковозах на RECEPTION. Перед відвантаженням сировина перевіряється в лабораторіях, після чого надходить на пост відвантаження в танки сирого молока RAW Tank1 і RAW Tank2, які є вузлами зберігання. Молоко як сировина використовується для різних типів молочної продукції. В цеху RECEPTION & STORAGE проводиться його попередня очистка, термізація (виробничий вузол PAST), нормалізація і обробка для тимчасового зберігання в танках. Оброблене молоко різної жирності зберігається в танках зберігання (holding tanks), які є вузлами зберігання, звідки подається в інші цехи заводу. Цех включає в себе станцію CIP (технологічна комірка) для очищення устатковання цеху а також молоковозів. Цех MILKPROD призначений для виробництва продуктів з незбираного молока: молока і йогуртів різної жирності. Продукція розфасовується в різні види упаковок (у робочих комірках – фасувальних автоматах), після чого укладається в коробки (у робочих комірках – палетайзери), які передаються на склад. Крім цього цеху на підприємстві є і інші виробничі цехи, наприклад з виробництва сиру, масла, сухого молока. У зоні зберігання SHIPMENT (склад) упакована продукція вантажиться на палети і зберігається до моменту відвантаження. На рис.9 показаний фрагмент ієрархії устатковання з наведеного прикладу, реалізований у MOM-системі Momentum. Верхні три рівні (від підприємства до цеху) використовуються в основному для навігації, означення місцезнаходження, календарів та робочих годин. Інші рівні обмежуються в Momentum як правило робочими центрами та нижньорівневим устаткованням. Останні використовуються для зв’язку робочих центрів з рівнем АСКТП (на рис.9 «EQ_PAST1»). Параметри устатковання можуть мати за джерело даних змінні з Серверів OPC UA (на рис.9 FIQ1).

Продовження…