Układ naczyń po(d)łączonych

Smart Fabryka - dedykowane IT w erze Industry 4.0

Agnieszka Hyla

Branża produkcyjna, jak każda, ulega wpływom mody. Jednak w jej przypadku o tym, co staje się modne decyduje głównie czynnik praktyczny. Dedykowane systemy informatyczne stanowią mocny nurt w rozwoju Industry 4.0.

Narzędzia i metody zarządzania czy planowania produkcji, systemy bezpieczeństwa i pozyskiwania danych o stanie maszyn, które rzeczywiście mają szanse na poprawę efektywności linii lub całego zakładu, prędzej czy później stają się popularne. Aktualnie uwagę wielu menedżerów przyciągają parametry wynikowe maszyn jako układu naczyń połączonych. To, jak dobrze rozplanujemy cały proces produkcyjny, biorąc pod uwagę przestoje, naprawy, stan maszyn, aktualizacje oprogramowania, dostępność surowców i harmonogram pracowników, wpłynie na zysk czerpany z jednego produkowanego elementu. Aby osiągnąć optymalne wyniki, ważny jest wybór i  wdrożenie narzędzia informatycznego wspierającego proces decyzyjny. Od systemów zamkniętych po otwarte, ERP (ang. enterprise resource planning – przyp. autora) podbijają rynek produkcyjny, zamieniając rozczłonkowane działy zakładu w jeden skomunikowany organizm.

Po co produkcji IT

Zanim przejdziemy do różnic pomiędzy systemami otwartymi a zamkniętymi oraz ich pośrednimi wersjami, warto wspomnieć o tym, w jakim celu wdrażamy system ERP. Sposób zarządzania zasobami w firmie może występować w formie zinformatyzowanej lub tradycyjnej. W przypadku małego zakładu z jedną linią produkcyjną (niewielka powierzchnia, kilku pracowników, parę maszyn, jeden rodzaj wytwarzanych elementów, ograniczona pula zamawianych materiałów wyjściowych), możliwe jest utrzymanie porządku i efektywne planowanie za pomocą tradycyjnych sposobów. Dla osoby o wysoko rozwiniętych zdolnościach matematycznych i organizacyjnych, rozplanowanie pracy przedsiębiorstwa stanowi wyzwanie, jednak jest zdecydowanie osiągalne. Kiedy jednak poszerzymy ten hipotetyczny przykład o choćby jedną dodatkową, realizującą odrębny proces linię, dochodzi do interakcji i konfliktów. Należy ponownie określić parametry niezbędnego zasilania, liczbę dodatkowych pracowników obsługujących i programujących maszyny, konieczne zasoby. Możliwe, że obie linie wykorzystują to samo urządzenie, którego pracę należy od tej pory odpowiednio delegować w czasie. Im wyższy stopień skomplikowania układu i większa liczba zmiennych współgrających, tym trudniej zarządzać bez narzędzi wspomagających. W sytuacji, kiedy pracujemy z wykorzystaniem wielu maszyn, nie sposób w czasie rzeczywistym ręcznie pozyskiwać istotnych informacji o ich parametrach. Zmniejsza to szanse skutecznego wykrywania usterek i zapobiegania przestojom. Ogólnofirmowy system ERP pomaga w dobrym rozplanowaniu pracy i rejestrowaniu, czy przewidziane akcje rzeczywiście są realizowane. Jednak dopiero systemy zarządzania produkcją i utrzymaniem ruchu decydują o efektywności tych dwóch działów.

Systemy ERP posiadają zazwyczaj kilka różnych modułów, dedykowanych m.in.: zakupom, dystrybucji, finansom, sprzedaży i marketingowi, zasobom ludzkim czy magazynowaniu. W firmie produkcyjnej najistotniejsze są moduły produkcyjny oraz utrzymania ruchu.

System klasy CMMS (ang. computerised maintenance management system – przyp. autora), służy do zarządzania procesami w utrzymaniu ruchu. Jego podstawowe zadanie to wspieranie pracowników działu w ich codziennej pracy, głównie dzięki zarządzaniu [1]:

  • rejestrem wyposażenia przedsiębiorstwa,
  • zakupami, sprzedażą, rozliczeniami,
  • przeglądami i innymi czynnościami obsługowymi,
  • procedurami nadzoru,
  • wszelkimi zdarzeniami na linii produkcyjnej,
  • personelem służb utrzymania ruchu,
  • wsparciem realizacji projektów,
  • magazynem części zamiennych,
  • budżetem utrzymania ruchu.

Dodatkowo system odpowiedzialny jest za analizowanie i ocenę efektywności działań służb utrzymania ruchu oraz sugerowanie zmian. Niejednokrotnie moduł CMMS posiada także funkcję planowania zapotrzebowania na surowce [1].

System MES (ang. manufacturing execution system – przyp. autora) to narzędzie wspomagające cały proces planowania i realizacji produkcji, łączące w sobie elementy informatyczne, elektroniczne i automatyczne. Jego podstawowe zadanie to rejestrowanie i analizowanie w czasie rzeczywistym parametrów poszczególnych maszyn w celu odpowiedniego sterowania nimi oraz zapobiegania ewentualnym usterkom. Dzięki systemom MES możliwe jest zapisanie i wyciągnięcie wniosków z każdego wydarzenia na produkcji: rosnącej temperatury procesu, zaburzonej wydajności, itp.

Systemy otwarte, systemy zamknięte

Każdy system może być otwarty, zamknięty lub autonomiczny. Systemy zamknięte rozumie się zazwyczaj jako coś abstrakcyjnego, ponieważ w podstawowym założeniu nie działają na nie żadne czynniki zewnętrzne, co oczywiście jest nierealne. Systemu takiego po prostu nie da się modyfikować z zewnątrz (np. systemy operacyjne OS firmy Apple oraz Windows Microsoft). Pozwalają jedynie na z góry określoną, bardzo niewielką ingerencję użytkownika w sposób ich funkcjonowania. Ponadto tylko wybrane programy mogą zostać z nimi zintegrowane, spełniając przy tym szereg wymagań. Nie inaczej jest w przypadku systemów zarządzania przedsiębiorstwem, produkcją czy utrzymaniem ruchu. Niektóre – zwane otwartymi – pozwalają na dowolną ingerencję w ich strukturę i funkcjonalność. Oznacza to m.in.: dowolny wybór modułów systemu, możliwość komunikacji dwustronnej z systemami i programami zewnętrznymi oraz maszynami poza systemem, umożliwienie naprawy systemu przez programistę lub informatyka niekoniecznie będącego przedstawicielem producenta oprogramowania. Wiąże się z tym podstawowa wada – systemy otwarte znacznie łatwiej zepsuć. Z uwagi na rozliczne możliwości ich dostosowywania i modyfikowania, wymagane jest wsparcie eksperta nie tylko w okresie wdrożenia, lecz także później, w trakcie bieżącego użytkowania systemu.

Systemy zamknięte posiadają bardzo wiele ograniczeń, dlatego dostawcy dają możliwość zakupienia wersji bazowej, rozszerzonej i profesjonalnej, w różnych cenach oraz z różnymi dostępnymi funkcjami. Przykładowo, wersja bazowa posiada dostęp do wszystkich parametrów produkcyjnych wyłącznie z jednego stanowiska PC, wersja rozszerzona z dziesięciu, a profesjonalna – z dowolnej liczby. Możliwość dopasowania systemu do organizacji jest wówczas mocno  ograniczone, istnieje także znacznie mniej zmiennych wpływających na jego funkcjonowanie, tym samym zazwyczaj jest on sprawniejszy i szybszy od otwartego. Coraz popularniejszą praktyką jest jednak pisanie dedykowanych modułów CMMS i MES oraz integrowanie ich z nadrzędnymi systemami, w porozumieniu z producentem oprogramowania. Model ten jest szczególnie korzystny dla firm korzystających ze specyficznych rozwiązań produkcyjnych. Im rzadziej spotykane maszyny i ich układy, tym większe prawdopodobieństwo, że daleko idące dopasowanie systemu będzie konieczne. Możliwe jest oczywiście zlecenie zaprojektowania i napisania całego systemu od zera. I choć to rozwiązanie umożliwiające najlepsze dopasowanie do trybu pracy zakładu, to jest wiele droższe. Przystosowanie go wymaga również poświęcenia większej ilości czasu, niż zakup i modyfikowanie istniejącego szkieletu, co nie wpływa korzystnie na kondycję finansową przedsiębiorstwa[3].

Optymalne podejście do inwestycji

Podczas wdrażania systemu informatycznego kluczowe jest planowanie. Osoby zajmujące się tą kwestią powinny zwrócić uwagę na tendencje rozwojowe przedsiębiorstwa. Dobór oprogramowania to niezwykle istotny etap prac. Zanim osiągniemy[2]: zwiększoną produktywność, krótszy czas cyklu produkcyjnego, niższe koszty pracy, wyższą jakość produkcji, skrócenie i wyeliminowanie przestojów, zwiększony stopień wykorzystania zasobów – czeka nas niezwykle trudny, pełen wytężonej pracy i niepewności okres. Wdrożenie systemu informatycznego w firmie wymaga skupienia i skrupulatności. Obliczenia wykonywane przed jego doborem powinny zostać wielokrotnie zweryfikowane przy uwzględnieniu wszystkich potencjalnych czynników wpływających na funkcjonowanie firmy (w tym tendencji rynkowych). Jeśli zdecydujemy się na zakup systemu o poważnych ograniczeniach np. w przepustowości (ponieważ w danej chwili jest optymalna dla naszej firmy), a po dwóch latach zakład znacznie się rozwinie, co zakup lepszej wersji, inwestycja nie będzie miała szansy się zwrócić. Z kolei kupując system „na wyrost”, bez wyraźnych przesłanek co do takiej konieczności, może okazać się, że na skutek tendencji rynkowych zakład ogranicza zdolności produkcyjne, a system zakupiony za ogromne pieniądze jest zupełnie zbędny.

Pełna informatyzacja i automatyzacja jest nieuniknioną przyszłością produkcji. Tym bardziej w sytuacji, z którą obecnie mamy do czynienia nie tylko na zachodzie Europy czy w Stanach Zjednoczonych, lecz także w naszym kraju. Mowa o luce kompetencyjnej na rynku pracowników najniższego i średniego szczebla. Skoro brakuje osób do sprawnej obsługi linii produkcyjnej, logicznym jest, iż konieczny staje się alternatywny sposób ich zastąpienia. Inteligentne systemy zapewniają nie tylko znacznie szybszy proces decyzyjny, lecz także dużo wyższy poziom wiedzy o tym, co właściwie dzieje się na linii 24 godziny na dobę. Ta, niemożliwa do osiągnięcia wcześniejszymi metodami, wiedza to skarb dla menedżera. Ograniczenie kosztów to przecież zwiększenie zysków, a więc spełnione jest podstawowe kryterium przedsiębiorcy – opłacalność.

Źródła:

[1] https://pl.wikipedia.org/wiki/Computerised_Maintenance_Management_System dostęp z dnia 18.07.2016 r.

[2] https://pl.wikipedia.org/wiki/Manufacturing_Execution_System dostęp z dnia 18.07.2016

[3] Hyla A.: Optymalizacja działania z wykorzystaniem systemów CMMS, Inżynieria & Utrzymanie Ruchu Zakładów Przemysłowych nr 1 (106) ROK XII, ISSN 1734-056X, Trade Media Polska, Warszawa 2015

Agnieszka Hyla

Konsultant ds. optymalizacji produkcji w EMT-Systems sp. z o. o., Assistant Manager w 314 Apps Ltd, Doktorantka Wydziału Mechanicznego Technologicznego Politechniki Śląskiej