Развивай и властвуй

В настоящее время в мире в целом и в России в частности наблюдается устойчивая тенденция к росту объемов производства и потребления упаковки из гофрированного картона. Гофрокартон является удобным и одним из самых универсальных упаковочных материалов1, в т. ч. потому, что производится из возобновляемых видов сырья. В частности, очень активно он используется в пищевой промышленности, на долю которой в России приходится около 50% всего рынка упаковки в целом и около 70% рынка потребительской упаковки. 

Согласно отчету Европейской федерации производителей гофрокартона (FEFCO) рынок упаковки продолжает расти. В 2014 г. в Европе^2,3 он вырос на 1,7% и превысил 35 000 млн м². Спрос на гофропродукцию, как ожидается, будет увеличиваться в среднем более чем на 2% в год в течение следующих пяти лет4. 

В России в 2014 г. рынок продукции из гофрокартона вырос на 4,5 % по отношению к 2013 г., что в численном выражении составило 54860 млн м².

Вслед за ростом объемов производства гофрокартона у соответствующих предприятий растет потребность в решении задач, связанных с автоматизацией производственных и технологических процессов. Без этого невозможно качественное и эффективное исполнение производственных заказов, число которых составляет десятки тысяч в год. 

На большинстве предприятий внедрены учетные системы, но сравнительно редко встречаются комплексные системы управления с функциями планирования, план-фактного анализа, экономического анализа и др. Кроме того, растет актуальность снижения человеческого фактора в целях повышения детализации и качества учета, что может быть достигнуто путем интеграции информационных систем с технологическим оборудованием (гофроагрегаты и линии переработки). Относительно недавно наметился рост интереса к инструментам для удаленного принятия решений и мобильным приложениям с использованием технологии «облачных» вычислений.

Типовые проблемы при производстве гофротары

Анализ производственных и технологических процессов ряда предприятий отрасли в России и ближнем зарубежье позволил выделить ряд проблем, часто возникающих при автоматизации производства гофротары, среди которых следует отметить следующие:

♦    сложность планирования работы гофроагрегатов и перерабатывающих линий из-за большого числа производственных заказов;
♦    большие потери сырья и материалов вследствие недостаточно эффективного планирования раскроев, графиков работы оборудования и перерабатывающих линий;
♦    недостаточно эффективное использование производственных мощностей вследствие неэффективного планирования и отсутствия обратной связи между планированием и производством;
♦    большое количество заказов с небольшими объемами (менее 1000 шт.), что увеличивает количество переналадок гофроагрегатов и усложняет поиск раскроев гофрополотна;
♦    отсутствие единой базы при разработке конструкций ящиков, появление различных версий одних и тех же изделий;
♦    отсутствие оперативной обратной связи от производства к коммерческим службам;
♦    «затаривание» складов полуфабрикатов и готовой продукции вследствие неэффективной организации логистики;
♦    неправильный подход к планированию, снижение отходов по кромке, но большие отходы при переналадке, даже при автоматической смене ножей;
♦    неточность и недостоверность производственного учета.

Большинство из представленного, далеко не полного списка проблем могут быть решены организационными методами. Но в комплексе при больших объемах производства в настоящее время решение таких проблем невозможно без автоматизированной системы принятия решений и системы управления производством.

Место MES-системы в управлении производством

Традиционно в сфере автоматизации производственных предприятий выделяется четыре уровня управления: 

♦    уровень высшего менеджмента (стратегия и маркетинг);
♦    финансово-хозяйственное управление (финансы, бухгалтерия, кадры и др.);
♦    управление производством (руководители производства, технологи, мастера, складские службы и др.);
♦    производственные зоны (АСУТП).

На любом современном предприятии отрасли можно найти множество решений по автоматизации производственных процессов, прежде всего верхнего уровня (бухгалтерский и управленческий учет, управление закупками и поставками, управление взаимоотношениями с покупателями и заказчиками и др.). В то же время на нижнем производственном уровне полную картину управления производственными и технологическими процессами получить выходит не всегда. 

Развитие промышленного сектора в России привело к тому, что руководители-производственники точно усвоили, что IT-поддержка производства с помощью систем верхнего уровня (Enterprise Resource Planning – ERP) решает все их проблемы. Распространенным мифом является уверенность в том, что функционала этих систем достаточно для планирования и управления производством. Однако в большинстве случаев это не так, и при наличии внедренных ERP-систем проблемы остаются нерешенными, особенно на уровне производства (Manufacture). Злую шутку также сыграл наш великий и могучий русский язык. Близкие по смыслу слова «Enterprise» и «Manufacture» могут быть переведены как «предприятие». Хотя понятия «Enterprise planning» и «Manufacturing planning» отличаются значительно. При этом в английском языке разница между этими словами гораздо больше. 

MES (от англ. manufacturing execution system, «система управления производственными процессами») — специализированное прикладное программное обеспечение, предназначенное для решения задач синхронизации, координации, анализа и оптимизации выпуска продукции 

Типовые задачи менеджмента

Основное отличие систем управления производством или MES-систем (Manufacturing execution system) от систем верхнего уровня состоит в том, что MES-системы должны оперировать исключительно производственной информацией и позволяют корректировать либо полностью пересчитывать производственные планы в течение рабочей смены столько раз, сколько это необходимо. Ввиду большого объема данных административно-хозяйственной и учетной информации оперативное планирование и перепланирование может быть затруднено и выполняется не чаще одного раза в сутки.

Большинство финансово-хозяйственных систем, прежде всего ERP, предлагают решения для разных отраслей промышленности. Реализованный в них функционал позволяет решать типовые для большинства промышленных предприятий задачи, касающиеся стандартных бизнес-  и производственных процессов. 

Большая разница

Задачи, которые должны решать производственные MES-системы, отличаются от тех, которые решают ERP-системы. MES-система должна быстро реагировать на все происходящие в производстве изменения. Кроме того, модули планирования производства должны использовать специализированные алгоритмы и методы, позволяющие в конкретных условиях находить оптимальные с точки зрения производства решения. Находясь на среднем уровне управления, MES-системы должны собирать и анализировать данные, полученные от различных производственных систем нижнего уровня и технологических линий (гофроагрегатов, линий переработки, транспортных линий и др.), выводить полученные данные на более высокий уровень организации и связывать производство, начиная от формирования производственного заказа до сдачи готовой продукции на склад. В отличие от ERP-систем, MES-системы должны работать в реальном времени с производственными процессами, при этом решая и задачи, связанные с финансово-хозяйственной деятельностью предприятия: снижение себестоимости продукции, повышение доли прибыли и рентабельности производства, повышение производительности и отдачи основных фондов. 

Другими словами, MES-система на предприятии должна дополнить возможности ERP-систем и стать связующим звеном между финансово-хозяйственным управлением и оперативным производственным управлением на уровне цеха, гофроагрегатов и технологических линий.

MES-системы в гофропроизводстве    

Основанная в 1992 г. международная Ассоциация поставщиков, системных интеграторов, экспертов и пользователей решений для промышленных предприятий (MESA International) должна была донести до рядовых пользователей и промышленников современное видение о системах отслеживания выполнения заказов на производстве. Позднее ассоциация сменила свое название на Manufacturing Enterprise Solutions Association, чтобы показать, что область интересов ассоциации в настоящее время включает все программное обеспечение, используемое на производстве. 

Целью Ассоциации стал обмен передовым опытом и инновационными идеями для распространения знаний о решениях в области оперативного управления производственными предприятиями. Итогом работы Ассоциации стала модель MESA-11, которая дополняет модели и стандарты управления производством и производственной деятельностью, сформировавшиеся за последние десятилетия:

♦    Стандарт ISA-88 «Управление периодическим производством» (Batch Control), который определяет технологии управления периодическим производством, иерархию рецептур, производственные данные.
♦    Стандарт ISA-95 «Интеграция систем управления предприятием и технологическим процессом» (Enterprise-Control System Integration), который определяет единый интерфейс взаимодействия уровней управления производством и компанией и рабочие процессы производственной деятельности отдельного предприятия6.
♦    Модель процессов цепочки поставок (Supply-Chain Operations Reference, SCOR), представляющая  эталонную модель для процесса управления цепочками поставок, позволяющая пользователям взаимодействовать, улучшать и связывать практики управления цепочками поставок внутри и между всеми заинтересованными сторонами в рамках расширенного предприятия7. 
♦    Сообщество Открытых Приложений (Open Applications Group, OAG): некоммерческое промышленное сообщество, имеющее своей целью продвижение концепции функциональной совместимости между бизнес-приложениями и разработку стандартов бизнес-языков для достижения указанной цели8.

Функционал системы

Согласно разработанного стандарта MESA-11 в функции системы управления производством должны входить следующие основные функциональные возможности.
1.    Контроль состояния и распределение ресурсов: технологического оборудования, включая резервирование оборудования, контроль складских запасов готовой продукции и инвентаризацию складских запасов.
2.    Оперативное/детальное планирование: упорядочивание производственных заданий на гофро-
агрегатах, технологических линиях, транспортных линиях, основанное на очередности производственных заказов и характеристиках бумаги. При этом должны решаться задачи оптимального раскроя гофрополотна на основе портфеля заказов с целью минимизации обрезной кромки и сокращения производственных потерь, объемно-календарного планирования выпуска продукции по заказам, а также оптимальной загрузки всех линий предприятия.
3.    Диспетчеризация производства: управление потоком производственных заказов, включая оформление заказов на производство, получение в реальном времени информации о ходе выполнения заказа, информирование заказчиков и пользователей о состояниях заказа, регистрация продукции на этапе выработки и складирования.
4.    Управление документами: контроль содержания и прохождения документов, сопровождающих выпускаемое изделие, запись партий продукции, сообщения о технических изменениях, передача информации от смены к смене. Модуль должен отслеживать всю историю прохождения изделия по производственной цепочке.
5.    Сбор и хранение данных: обеспечивает взаимодействие с другими информационными и технологическими системами предприятия в целях получения, накопления и передачи технологических и управляющих данных.
6.    Управление персоналом: получение информации о состоянии персонала и управление им в требуемом масштабе времени, планирование состава производственных звеньев, формирование графиков работы звеньев, диспетчеризация работы звеньев.
7.    Управление качеством продукции: анализ измеряемых показателей качества гофропродукции, полученных от производства для эффективного управления качеством продукции и выявления проблем, требующих вмешательства обслуживающего персонала.
8.    Управление производственными процессами:  отслеживание производственного процесса, его автоматическая корректировка, обеспечение поддержки принятия решений оператором для выполнения корректирующих действий и усовершенствования производственной деятельности.
9.    Управление производственными фондами (техобслуживание): планирование и учет технического обслуживания производственного оборудования, регистрация и корректировка остановов и плановых ремонтов гофроагрегатов и линий переработки.
10.    Отслеживание истории продукта: получение информации о производственном заказе в каждый момент времени: состояние заказа, какие заготовки по нему произведены, состояние и местоположение заготовок и готовой продукции, отслеживание точного местонахождения всех складских запасов готовой продукции.
11.    Анализ производительности: формирование отчетов о фактических результатах производственной деятельности, сравнение их с историческими данными и ожидаемым коммерческим результатом.
Как видно, все представленные функциональные требования являются достаточно востребованными для любого промышленного предприятия, в том числе предприятий гофроиндустрии. 

Анализ эффективности системы

По анализу эффективности внедрения системы класса MES на любом производственном предприятии существует множество исследований9. Очевидно, главное, что внедрение MES-системы позволяет увеличить доходность бизнеса, когда работа производства ведется не в области ценообразования, а нередко ниже себестоимости. 

Впоследствии функции, относящиеся к составлению производственных расписаний, управлению ТО и ремонтами, а также цеховому документообороту, особенно востребованные на гофропроизводстве, были исключены из базовой модели MESA-11 применительно к процессным производствам. Специалисты ассоциации начали разработку новой модели  Collaborative Manufacturing Execution System (c-MES). Необходимость ее разработки была обусловлена тем, что при управлении процессным производством и цепочками поставок надежный обмен большим объемом данных между несколькими системами необходим чаще, чем обмен между несколькими уровнями одной системы. Стандарт MESA-11 большое внимание уделяет информационному обмену между такими пользователями производства, как диспетчеры, технологи, менеджеры, мастера производства. Обновленный стандарт MESA дает возможность получить полную информацию для принятия управленческих решений на уровне производства. При управлении цепочками поставок и принятии решений c MES предоставляет информацию о возможностях производства («что производить»), расписании («когда производить»), производительности («сколько производить») и качестве («каким образом производить»).

Исключенные в 2008 г. из стандарта MESA-11 функциональные опции впоследствии реализовались в виде самостоятельных информационных систем:

♦    Системы асинхронного планирования (Advanced Planning  &  Scheduling – APS): информационная система решения задачи составления производственных расписаний в рамках всего предприятия.
♦    Системы управления активами (Enterprise Asset Management – EAM): информационная система для управления технологическим оборудованием, техническим обслуживанием и ремонтом  оборудования.

Обязательные и дополнительные опции

Получить полную картину того, что происходит на гофропроизводстве, поможет также реализация и внедрение некоторых функции от систем CRM (учет взаимоотношений с покупателями и заказчиками), SCM (управление цепочками поставок), CAD/CAM (учет технологических карт по изготавливаемым изделиям, учет технологической оснастки).

Для обеспечения гибкости и мобильности на современном гофропроизводстве следует оптимизировать численность управленческого персонала. Таким образом, при небольшом количестве персонала, принимающего решения, приходится иметь дело с несколькими информационными системами. Кроме того, реализация и внедрение различных информационных систем на предприятии – дело достаточно затратное и может приводить к другим нежелательным последствиям: дополнительные затраты на поддержку, необходимость работать в нескольких системах, сложности при синхронизации данных и др.

Оптимальным при выборе автоматизированной системы управления производством видится следование разработчиками таких систем требованиям стандарта MESA-11 при выделении финансово-хозяйственных функций в отдельных информационных системах (EPR, бухгалтерские системы). Отчасти это связано с тем, что в России достаточно часто меняются правила игры в плане организации бухгалтерского и налогового учета. Вследствие этого приходится достаточно часто обновлять функционал ERP и бухгалтерских систем. В то же время MES-система может быть настроена подобно музыкальному инструменту: раз и надолго. При грамотной точной настройке всех процессов MES-системы при ее внедрении она сможет работать достаточно долгое время без изменений, при этом оперативно подстраиваясь под изменения производственных процессов.

Обязательным также видится наличие в MES-системе модулей оперативного планирования производства, использующих оптимизационные модели и алгоритмы. В условиях необходимости экономии сырья, времени работы производственного оборудования и персонала наличие таких модулей позволит существенно снизить себестоимость продукции по причинам уменьшения отходов по сырью, времени переналадки оборудования, времени простоя оборудования и рабочего персонала. Таким образом, окупаемость внедрения современной MES-системы для гофропредприятия может составить от нескольких месяцев до 2-3 лет за счет реального снижения прямых затрат, в то время как большинство методик расчета эффективности внедрения большинства ERP-систем основаны на основе снижении показателей косвенных затрат.

В одном из следующих номеров  «ГИ» мы дадим сравнительный анализ оте-чественных и зарубежных систем управления производством.

Будущее MES-систем в гофропроизводстве

В 2008 г. Ассоциация поставщиков провела соответствующие исследования в этом направлении, выделила пять стратегических направлений развития современного производства и опубликовала по ним руководящие указания, которые получили название «Стратегические инициативы». Модели разрабатывались в течение нескольких лет и собрали лучшие мировые практики многих промышленных предприятий. Нынешняя модель простирается от стратегических инициатив на уровне бизнес-операций предприятия до производственных операций и фактического производства. Она показывает взаимосвязь между стратегиями, операциями на уровне предприятия и производственными операциями. Модель представляет концептуальную иллюстрацию того, как события в производственных операциях информируют все другие события, и как совокупные взгляды предприятия могут быть переведены на  уровень предприятия реального времени.

Согласно концепции развития MESA включает 5 направлений.

1.    Бережливое производство или система 5S (сокращение всех видов отходов, оптимизация производства, сокращение производственного цикла, повышение эффективности оборудования и персонала).
2.    Качество и соответствие требованиям регулирующих органов (строгая нормативная база).
3.    Управление жизненным циклом продукта.
4.    Предприятие в реальном времени (нет бумаг между размещением заказа и его производством, оперативное выполнение заказов).
5.    Управление активами (повышение уровня эффективности использования ресурсов, внутрифирменная логистика, упреждающее обслуживание, эффективный учет и мониторинг оснастки).

Эти инициативы формируют механизм исполнительного уровня для бизнес-целей, которые должны быть оптимизированы под бизнес-операции производственного предприятия. Ассоциация разработала и опубликовала основные положения стратегических инициатив в руководствах по производству. Основные компоненты каждого руководства содержат определение проблемы, обоснование цены, расчет ROI, критические зависимости проекта, руководство по внедрению, оценку рисков, критерии успеха и метрики проекта10. По-видимому, MES-системы, изначально разработанные для дискретного производства, каким, несомненно, является гофроиндустрия, в ближайшее время будут более четко выделяться на производствах, беря на себя функции эффективного управления всем предприятием. 

1    Гофрокартон [электронный ресурс].Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Гофрокартон
2    FEFCO ANNUAL STATISTICS 2013 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.fefco.org/sites/default/files/documents/Annual Statistics 2013_0.pdf
3    A Monthly Monitor of the European Paper Packaging Markets. [электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.risiinfo.com/Marketing/Commentaries/ppme_com.pdf.
4    The Future of Paper and Board in Central and Eastern Europe: market forecasts to 2019. [электронный ресурс]. Режим доступа:  http://www.smitherspira.com/news/2015/january/latest-paper-board-market-central-eastern-europe.
5  Прогноз рынка гофроупаковки и особенности поведения участников рынка в адаптационный период. Национальная конфедерация упаковщиков. [электронный ресурс]. Режим доступа: http://ncpack.ru/analitika/asnkpack_gofro_2015.pdf.
6    ISA95, Enterprise-Control System Integration. [электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.isa.org/isa95
7    Supply-chain operations reference. [электронный ресурс]. Режим доступа: http://en.wikipedia.org/wiki/Supply-chain_operations_reference.
8    About the Open Applications Group. [электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.oagi.org/dnn2/Home/AboutUs.aspx
9    MESA Metrics Guidebook: ROI and Justification for MES. [электронный ресурс]. Режим доступа:  https://services.mesa.org/ResourceLibrary/ShowResource/e2c80c23-9421-46c9-9193-a18763155f27 
10    MESA Strategic Initiatives Program. [электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.mesa.org/en/modelstrategicinitiatives/MSIP.asp.