You are currently viewing Умное производство

Умное производство

Содержание

«Умное производство» представляет собой конвергенцию, где сходятся возможности сразу нескольких составляющих.

Его главная цель — повышение производительности и эффективности.

В статье рассматривается «умное» производство, в котором интеллектуальные бизнес-процессы соединяются в одно целое благодаря использованию «умных» операционных процессов и технологического оборудования, а результатом становится выпуск «умных» продуктов.

Интеллектуальное производство (в англ. терминологии — smart manufacturing) обретает все большую популярность, хотя само понятие еще до конца не определено:

  • Для одних «умное» производство — это применение современных «умных» технологий при выпуске такой продукции, как смартфоны, «умные» автомобили и производственное оборудование.
  • Для других — применение современных продвинутых информационных технологий в цепи поставок и разработки продукта или создание интеллектуальных продуктов.

Существует много определений для «умного» производства, поскольку здесь нельзя выделить лишь одну конкретную характеристику или область — здесь происходит конвергенция, или сближение возможностей, из нескольких областей производственной сферы.

По мере того как традиционное производство постепенно эволюционирует в «умное», подобное сближение элементов имеет большой потенциал, позволяющий значительно увеличить его эффективность.

Само производство является центром, или точкой сходимости (конвергенции), жизненных циклов самых разнообразных внутренних и смежных бизнесов.

Есть ряд жизненных циклов разработки продукции, технологического оборудования (производственных активов), в частности:

  • Управления заказами.
  • управления цепочками поставок.
  • Управления безопасностью производства

Каждый из этих жизненных циклов активности содержит элементы производства продукции или эксплуатации.

Жизненные циклы современного производства

Жизненный цикл управления цепочками поставок

Существует несколько определений жизненного цикла цепочки поставок, но обычно используется толкование, данное в виде SCOR-модели (англ. SCOR — Supply Chain Operations Reference model, референтная модель операций в цепях поставок).

Эта модель была разработана известной международной организацией — Советом по цепям поставок (Supply Chain Council) для более эффективного анализа, планирования и проектирования цепей поставок [1].

В SCOR-модели центр активности — это «производство» (англ. Make).

Под этим термином подразумевается все, что превращает продукты в нечто готовое, завершенное для достижения плановых показателей или состояния удовлетворения фактического спроса.

Данная модель не пытается описать все бизнес-процессы или виды деятельности, а лишь те, что связаны с со следующими процессами:

  • Осуществление доставки продукта заказчику.
  • Получение сырья и превращением его в готовую продукцию.
  • Отслеживание всех исходных материалов и самого конечного продукта, на всех этапах.

Функционирование модели разработанной Советом по цепям поставок представлена на рисунке 1:

Рисунок 1 - Пример цепочки поставок с использованием SCOR-модели
Рисунок 1 - Пример цепочки поставок с использованием SCOR-модели

Управление жизненным циклом активов

Управление жизненным циклом активов (англ. — Asset lifecycle management) определяет действия, связанные с приобретением производственного оборудования (собственно активов), его использованием и выводом из эксплуатации.

Есть несколько моделей управления жизненным циклом активов, но все они соответствуют общей структуре, приведенной на рисунке 2:

Рисунок 2 - Базовая структура модели управления жизненным циклом производственных активов
Рисунок 2 - Базовая структура модели управления жизненным циклом производственных активов

Управление жизненным циклом продукта

Управление жизненным циклом продукта (англ. — Product lifecycle management, PLM) включает процесс управления всей информацией о продукте, в том числе его концепцией и проектированием, производством и последующей утилизацией.

Управление жизненным циклом продукта используется для повышения качества процесса разработки, его производства и технического обслуживания в течение срока эксплуатации до 25 лет.

Последняя адаптация данного цикла — это интеллектуальное управление жизненным циклом продукции, с акцентом именно на «умные» продукты, представлена на рисунке 3:

Рисунок 3 - Базовая структура модели управления жизненным циклом продукта
Рисунок 3 - Базовая структура модели управления жизненным циклом продукта

Управление жизненным циклом в системе «от заказа до получения оплаты» (OTC)

Жизненный цикл в системе «от заказа до получения оплаты» (англ. — order-to-cash; OTC — полный цикл выполнения заказа).

Данный цикл идет в следующей последовательности:

  • Начинается с заказов клиентов.
  • Планирования производства продукта.
  • Планируется доставка продукта.
  • Производится выставление счетов на оплату продукции (инвойс).
  • Заканчивается получением платежа от клиента.

Процессы в системе «от заказа до получения оплаты» касаются нескольких ключевых областей, определяющих эффективность бизнеса, в частности:

  • Управление заявками (заказами) на продажу (покупку).
  • Выполнение заказов.
  • Выставление счетов.
  • Кредитный менеджмент.
  • Контроль за поступлением денежных средств

В виде инфографики данная модель представлена на рисунке 4:

Рисунок 4 - Структура модели управления жизненным циклом в системе «от заказа до получения оплаты»
Рисунок 4 - Структура модели управления жизненным циклом в системе «от заказа до получения оплаты»

Менеджмент безопасности промышленных систем автоматизации управления (IACS)

С появлением интеллектуальных устройств, подключенных предприятий, а также с повышением степени автоматизации появился дополнительный жизненный цикл в промышленности.

Это менеджмент безопасности промышленных систем автоматизации управления (англ. — Industrial automation control systems, IACS).

Как и многие другие жизненные циклы предприятия, жизненный цикл безопасности представляет собой непрерывный процесс, который должен оперативно реагировать на использование:

  • Прогрессивного оборудования.
  • Нового программного обеспечения.
  • Возможное появление угроз и рисков для производства.

Структура модели представлена на рисунке 5:

Рисунок 5 - Структура модели управления жизненным циклом системы менеджмента безопасности промышленных систем автоматизации управления
Рисунок 5 - Структура модели управления жизненным циклом системы менеджмента безопасности промышленных систем автоматизации управления

Что такое умное производство в современных условиях

Все описанные жизненные циклы представляют собой относительно независимые множества мероприятий, которые держатся на трех китах «умного» производства:

  • «Работать».
  • «Производить».
  • «Поддерживать».

Поэтому «умное» производство является интеграцией различных производственных и управленческих систем.

Интеллектуальное управление цепочками поставок

Здесь подразумевается, что материалы отслеживаются на протяжении всей цепочки поставок, включая не только их поступление на предприятие, но и движение в ходе изготовления продукта.

На производстве предусматривается сбор и хранение информации, необходимой для отслеживания поступлений:

  • Сырья.
  • Готовых изделий.
  • Оборудования и персонала.

В данном случае речь идет о всем, что используется в виде деятельности для осуществления важной функции предприятия — «производить».

Эта идентификационная информация необходима для оптимизации цепочки поставок и для решения проблем, связанных с возвратами и отзывом материала или продукции.

Оптимизация цепочки поставок означает, что продукт запущен в серию и его выпуск согласовывается с материальными поставками, а также, что его производство заканчивается столь же согласованно с завершением материальных поставок.

В итоге производственная система обеспечивает полное информационное отслеживание и контроль прохождения всех ресурсов на каждом этапе их движения:

  • Испытание.
  • Производство.
  • Передача сведений в корпоративную и в расширенную цепь поставок.

Интеллектуальное управление активами

Производственные активы предприятия включают в себя:

  • Продукцию.
  • Квалификацию персонала.
  • Движение товарно-материальных запасов.
  • Складское и производственное оборудование.

Данные ресурсы предназначены для обеспечения конечной стадии при адаптации к специфическим потребностям.

В свою очередь программное обеспечение позволяет выполнять такую реконфигурацию возможностей производства, что позволяет изготавливать различные продукты, используя одно и то же производственное оборудование.

Элементы такой возможности очевидны в следующем:

  • Третье поколение линий упаковки и розлива, которые представляют собой наборы программно-связанного с процессом оборудования, что дает возможность их быстрой перенастройки.
  • Использование промышленной сборки, манипуляторов для захвата, подъема и перемещения деталей и пакетирующих роботов дает возможность переконфигурировать процесс в диалоговом режиме (on-line) для изменения выпуска продуктов без остановки производственных линий.
  • Технологические отрасли, где для того, чтобы изготовлять различные продукты, используются одни и те же производственные линии, а для управления оборудованием применяются наборы параметров или, как они определяются в стандартах, — «рецепты», а само такое производство считается рецептурным.

Такая производственная система состоит из «умных» производственных активов, которые могут быть реконфигурированы программным обеспечением и способны контролировать набор параметров рабочего процесса (рецептов) или непосредственно сам рабочий процесс.

В такой производственной среде оборудование, обеспечивающее гибкость производства, не предназначено для конкретных видов продуктов, оно более напоминает интеграцию набора параметров или оборудования.

Данный подход определен в нормативном документе — «ISA 88 Стандарт управления рецептурным производством».

Интеллектуальное управление жизненным циклом продукта

В данном случае, речь идет о том, как сделать продукт не привязанным непосредственно к конкретному производственному технологическому оборудованию.

Управление жизненным циклом продукта предоставляет возможность быстро перемещать производство на различные объекты и даже может иметь различные схемы размещения оборудования и применения его возможностей.

Для того чтобы сделать продукт необходимо:

  • Исходные технические данные которым должен соответствовать продукт.
  • Определить технологию производства.
  • Осуществить оптимальный подбор технологического и вспомогательного оборудования.
  • Эмпирическим путем выявить оптимальные технологические режимы производственных процессов и операций.

В данном случае «умная» система производства обеспечивает возможность конвертировать определения и понятия из базовых дисциплин:

  • Физики.
  • Химии.
  • Биологии.
  • Технологии машиностроения.

На основании данных знаний получаются конкретные инструкции, необходимые для должного функционирования производственного оборудования.

Эта система будет использовать наборы параметров (технологические карты) или рабочие процессы для координации и контроля за перемещением материалов на этапах производства, что позволяет осуществлять быстрые изменения продукта.

Данный подход позволяет предприятию следующее:

  • Иметь гибкий график производства.
  • Выполнять адаптацию к специфическим потребностям на последних стадиях.

Интеллектуальное управление жизненным циклом в системе «от заказа до получения оплаты»

Это понятие предусматривает, что везде, где имеется количественная информация о ресурсах, используемых в производстве, она идентифицируется, и при этом определяется ее ценность для целей данного бизнеса.

Здесь имеется в виду информация об использовании активов, управление расходами по видам деятельности, данные о прямых и косвенных затратах, а также точная система показателей.

Интеллектуальное управление в системе «от заказа до получения оплаты» позволяет компании детерминировать рентабельность отдельных видов продукции и объектов и надлежащим образом сфокусироваться на корпоративных ресурсах.

Данная система выполняет следующие производственные задачи:

  • Поддерживает работоспособность системы.
  • Сбор информации от Клиентов и производственных подразделений.
  • Производит интеллектуальное управление ресурсами в системе «от заказа до получения оплаты».
  • Делает доступной количественную информацию о производственных ресурсах (связанных с конкретными заказами), необходимую для изготовления продукта.

Она предполагает обеспечение информацией в режиме реального времени по мере использования материалов и производственных активов, а также изготовления продукции.

Интеллектуальный менеджмент безопасности промышленных систем автоматизации управления (IACS)

Данный термин используется там, где отдельные производственные активы имеют встроенные средства безопасности и контролируемый выход в сеть, которые используют управление правами доступа и внесением исправлений (патч-менеджмент).

«Умная» производственная система содержит специальные устройства (инструментарии), обеспечивающие безопасность, а по мере появления новых угроз в работу сети могут быть легко внесены изменения и обновления, повышающие ее надежность.

При этом интеллектуальные устройства могут автоматически загружать утвержденные исправления и применять их в офлайн-режиме (как виртуальная машина) по отношению к окружающей среде.

Подобный подход позволяет:

  • Убедиться, что такие изменения ничего не нарушили в функционировании системы.
  • Проверить новые методологии на эксплуатационную пригодность для предприятия.
  • Далее после утверждения, выполняется применение новой методологии в производственной среде.

Данная производственная система имеет возможность управлять десятками тысяч интеллектуальных устройств, с обновлением при минимальном ручном вмешательстве, рисунок 6:

Рисунок 6 - Умное производство как конвергенция интеллектуальных бизнес-процессов предприятия
Рисунок 6 - Умное производство как конвергенция интеллектуальных бизнес-процессов предприятия

«Умное производство» объединяет все вышеперечисленные возможности, что позволяет обеспечить гибкую и адаптивную производственную среду, которая включает в себя всю операционную активность, связанную с:

  • Изготовлением.
  • Обеспечением качества продукции.
  • Управлением инвентаризацией складов.
  • Техническим обслуживанием основного и вспомогательного оборудования.

Список литературы

Добавить комментарий

Gekoms LLC

Коллектив экспертов большая часть опыта и знаний которых востребованы в области промышленной автоматизации, разработке технически сложного оборудования, программировании АСУТП, управлении электроприводом. Телефон: +7(812) 317-00-87 Email: info@gekoms.com Сайт: https://gekoms.org