SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Интерактивный планировщик Proficy Scheduler для создания гибких производственных расписаний

На примере небольшого производственного машиностроительного участка рассмотрены основные функции программного продукта Proficy Scheduler от компании GE Digital, позволяющего формировать гибкое производственное расписание.

ЗАО «ТЕХНОЛИНК», г. Санкт-Петербург

Tehnolink.gif

Анализ тенденций, складывающихся в сфере автоматизации машиностроительного производства, показывает, что сегодня, несмотря на использование в технологическом процессе станков с ЧПУ, загрузочных, транспортных, складских систем управления и построение гибких производственных систем (ГПС), существует острая необходимость в создании и применении гибких производственных расписаний, позволяющих своевременно принимать управленческие решения как по всему предприятию, так и по отдельным цехам и производственным участкам [1].

Чтобы помочь предприятиям быть гибкими, прозрачными, способными быстро адаптироваться к изменениям номенклатуры производства и снижению цены в современных условиях постоянно изменяющегося рынка и спроса заказчиков, компания GE Digital разработала и выпустила интерактивный графический планировщик Proficy Scheduler.

Proficy Scheduler – это программный продукт, имеющий интуитивно понятный интерфейс, помогающий создавать и контролировать динамичные и эффективные планы производства на основе актуальной информации об имеющихся ресурсах, а также позволяющий быстро и эффективно выполнять конфигурацию и управление производственными заказами.

Рассмотрим, как основные функции и возможности системы Proficy Scheduler реализуются на небольшом производственном участке, где изготавливаются корпусные изделия.

Описание объекта автоматизации

На производственном участке механообработки выполняются работы по изготовлению корпусов взрывателей. Для выпуска указанных изделий используются три многофункциональных обрабатывающих центра MacTurn 250w с противошпинделем. Персонал, обслуживающий данное оборудование (сменный мастер, операторы и наладчики, обслуживающие станки с ЧПУ и ГПС), работает в две смены пять дней в неделю.

Многофункциональные горизонтальные обрабатывающие центры предназначены для комплексной обработки деталей из различных материалов. Совмещение в одной операции токарной, фрезерной и сверлильно-расточных работ позволяет резко сократить объемы необходимой оснастки и трудоемкость изготовления деталей, имеющих цилиндрическую форму.

Полное время, которое занимает обработка одного изделия, складывается из основного времени рабочих ходов, вспомогательного времени с учетом холостых ходов, а также времени на переналадку оборудования и переустановку детали [2, 3] (табл. 1).

Таблица 1. Время, необходимое для выполнения отдельных операций и готового изделия

tabl1.jpg

Технологическая схема производства включает:

  • доставку исходного материала в виде штамповок. Исходный материал (заготовки) поступает на центральный автоматизированный склад участка механообработки. Заготовки доставляются заводским электротранспортом;
  • изготовление изделий в многофункциональных обрабатывающих центрах. Заготовки доставляются в рабочую зону загрузки/выгрузки станка автоматизированной тележкой по монорельсовым путям. После механической обработки изделия также доставляются на центральный автоматизированный склад. Затем робот-штабелер отгружает складские ящики с готовыми изделиями на автоматизированную тележку, далее продукция покидает участок механической обработки;
  • вывоз готовых изделий (осуществляется внутризаводским автотранспортом).

Для реализации логистических операций (поступление и хранение материала, доставка заготовок в рабочую зону станка, хранение и вывоз готовой продукции) необходимо использовать складские системы. Общая площадь склада в нашем примере составляет 35,6 м², рабочая площадь – 12 м².


Построение плана производства

Разработка плана в Proficy Sche­duler подразумевает оптимизацию утвержденного плана производства с учетом месячных, годовых, прогнозных потребностей. Планирование позволяет гибко принимать решения в интересах производственного процесса.

Целью планирования является составление точных планов производства на следующий месяц, квартал, год. Осуществляются ежемесячные прогнозы на 2, 6, 9 месяцев. Такое планирование необходимо для того, чтобы равномерно распределять загрузку производственных мощностей предприятия.

Производство металлических корпусов взрывателей на участке механообработки осуществляется последовательно, в несколько этапов.

Этап 1. Получение из внешней ERP-системы квартального плана производственных заказов от цехов‑заказчиков; согласование плановых сроков выполнения заказов.
Этап 2. Планирование производства корпусов взрывателей на 3 месяца; выдача нарядов‑заказов на производство.
Этап 3. Изготовление деталей; проверка ОТК и регистрация фактически изготовленных изделий.
Этап 4. Упаковка и доставка изготовленной партии изделий к сборочному цеху; передача в информационную систему предприятия данных о фактическом выполнении заказа.

Структура данных

План производства (рис. 1) представляет собой диаграмму Гантта, на которой визуально отображены: сроки, ресурсы, производственные заказы, инструменты планирования, график загрузки оборудования, расходные материалы и изготавливаемая продукция.

Структурно производственный заказ в системе Proficy Scheduler является перечнем связанных между собой параметров, таких как ресурсы, календарь, операции, маршруты и материалы. В качестве первых могут выступать человеческие ресурсы и различного рода оборудование. Календарь назначается на каждый ресурс согласно полученным нормам эффективного годового фонда рабочего времени оборудования и персонала с указанием рабочего графика, обедов, выходных и праздников. Операции и маршруты фактически определяют процесс последовательно выполняемых операций. Маршруты устанавливаются один раз для каждого типа изготавливаемых изделий. В ведомости материалов содержится перечень потребляемых при выполнении операции материалов, а также изготавливаемый во время этой операции продукт.

Гибкость производственных расписаний

Инструменты планирования в системе Proficy Scheduler позволяют строить гибкие производственные расписания (рис. 2) с использованием множественных зависимостей, допустимых пересечений, времени на переналадку и транспортировку и др. Операции позволяют визуально отображать и отслеживать исполнение заказа (операция: завершена, начата и идет процесс выполнения, готова к старту и запланирована).

Ris_1.jpg

Рис. 1. Главное окно Proficy Scheduler

Также в функциональность системы входит онлайн-веб-клиент, помогающий планировщику наладить обратную связь с операторами. Операторы могут увидеть план, получить ежедневный наряд-заказ на изготовление изделий и вносить сведения о начале, процессе выполнения и завершении операции.

При внесении изменений в процесс выполнения операции план производства динамически обновляется и синхронизируется между оператором и планировщиком. Это позволяет сравнивать планируемое и фактическое время выполнения производственного заказа. Таким образом, при построении отчетов, опираясь на полученные данные, можно провести детальный анализ, сравнивая план производства с фактом, а также учесть полученные результаты при дальнейшем планировании.

Ris_2_.jpg

Рис. 2. Гибкость производства

Система позволяет выдавать отчеты как по всему производству в целом, так и по отдельным ресурсам, производственной нагрузке, изготавливаемой продукции, ведомости материалов, складским запасам и др. Отчеты формируются циклично в заданном промежутке времени и сохраняются в интегрируемой БД.

Возможности интеграции с другими системами

Конфигурация данных производственных заказов в Proficy Sche­duler осуществляется как вручную, так и автоматически с помощью интеграции с другими системами, для чего имеются широкие возможности. Интеграция Proficy Scheduler с ERP-системой (рис. 3) позволяет импортировать в последнюю файлы конфигурации данных производственного участка (ресурсы, календарь ресурсов, продукты и исходные материалы, проекты, производственные заказы, операции, связи между производственными заказами и др.).

Ris_3.jpg

Рис. 3. Интеграция с ERP-системой

В рассматриваемом примере проведен импорт файлов конфигурации плана производства, а также производственных заказов с помощью Excel, что позволило быстро и оперативно внести всю необходимую информацию в систему Proficy Scheduler.

Импорт и экспорт осуществлялись с помощью текстовых файлов CSV с разделителями-запятыми, для этих операций использовались следующие модули:

  • CSV integration MPS 1 (поддерживает импорт данных производственного заказа в целях автоматического сопоставления маршрута производственного заказа с маршрутом-шаблоном);
  • CSV integration MPS 2 + 3 (поддерживает импорт и экспорт материалов, ресурсов, календари ресурсов, маршрутов, операций, материалов, транзакций)

Построение модели производственного участка

Построение плана производства на диаграмме Гантта осуществляется системой автоматически согласно установленным правилам, а также вручную. Функциональность Proficy Scheduler позволят установить множественные стратегии планирования:
  • вперед от даты доступности материалов: устанавливается время начала первой операции каждого заказа, когда материал будет готов для выполнения;
  • вперед от выбранной даты: позволяет задать время начала первой операции каждого заказа на пользовательскую дату в поле Сustom Date;
  • назад от выбранной даты: планирует назад от последней операции производственного заказа (при установке даты окончания последней операции в поле Сustom Date);
  • назад от даты завершения заказа: устанавливает дату окончания последней операции в соответствии с датой завершения заказа.
При этом к выбранной стратегии можно применить дополнительные параметры, например: операции, потребляющие материалы, не будут запланированы, если на складе недостаточно материала; операции по производству готового продукта не будут запланированы, если на складе недостаточно свободного места. Алгоритм планирования «вперед» запустится в тот момент, когда будет доступен материал или появится свободное место на складе.

Таким образом, система автоматически строит план производства на диаграмме Гантта (рис. 1), учитывая при планировании равномерную загрузку по ресурсам и доступным материалам на складе.

Возникновение узких мест и способы их устранения

При составлении производственного плана, а также в ходе самого производственного процесса можно столкнуться с рядом проблем: недостаточной или избыточной производственной загруженностью (например, в связи с поломкой оборудования), срывами сроков, медленным обменом информацией между предприятием-исполнителем и заказчиком, нехваткой материалов.

Система Proficy Scheduler позволяет оперативно выявить проблему, принять обоснованные решения и изменить план действий, избежав таким образом ошибок, задержек выполнения новых заказов и дополнительных расходов. Так, например, при последней отметке оператора (рис. 4) о ходе выполнения операции и автоматическом планировании нового срочного производственного заказа система отображает конфликт производственной мощности, нехватку материалов и срыв сроков выполнения заказа.

Помимо автоматического планирования предусмотрена ручная корректировка плана, с помощью которой также можно ликвидировать возникающие узкие места.

Ris_4.jpg

Рис. 4. Узкие места

В приведенном примере, чтобы уладить возникшие проблемы, было принято решение открыть производственный календарь для всех ресурсов в субботу на первую смену, а кроме того, операцию по изготовлению изделий последнего производственного заказа равномерно разделить между двумя другими станками, работающими параллельно, в конечном итоге распределив нагрузку между ресурсами. Расход материалов динамически отображается в системе Proficy Scheduler по мере выполнения операций, что позволило спрогнозировать нехватку материалов и заранее подготовить заказ на закупку дополнительных материалов.

Таким образом, при добавлении в уже имеющийся план срочного производственного заказа в кратчайшие сроки удалось выявить возникшие узкие места и своевременно их устранить.

Выводы

Система Proficy Scheduler применяется в различных отраслях промышленности: в металлообработке, металлургии, деревообработке, текстильной промышленности, производстве пластиков, пищевой промышленности, фармацевтике, химии, электронике. Она концентрирует опыт наиболее подготовленных плановиков для быстрого составления и корректировки производственных расписаний и позволяет:
  • автоматически получать заказы и накладные на материалы из ERP-систем;
  • прогнозировать сроки выполнения заказов на основе фактических данных о производительности;
  • приводить производственные планы в соответствие с ресурсами;
  • отслеживать фактический выпуск продукции, потребление ресурсов, отходы, автоматически обновлять данные в системах ERP;
  • создавать отчеты и проводить анализ.
Мировой опыт внедрений системы управления производственными заказами Proficy Scheduler от GE Digital показывает, что, используя данное решение, можно достичь значительных показателей эффективности:
  • сократить время на выполнение и планирование новых заказов на 30 %;
  • сократить простои на 5…10 %;
  • сократить потери времени на планирование на 50 %.

____________________________________________________

Список литературы
  1. Киселев Е. С. Методики расчета механосборочных и вспомогательных цехов, участков и малых предприятий машиностроительного производства. Уч. пособие. Ульяновск : УлГТУ, 2012.
  2. Серебреницкий П. П. Краткий справочник технолога-машиностроителя. СПб.: Политехника, 2007.
  3. Косилова А. Г., Мещеряков Р. П. Справочник технолога-машиностроителя. Т. 1, 2. М.: Машиностроение, 1986.

Статья опубликована в журнале "ИСУП" № 3(69)2017



Н.Д. Родыгин, студент БГТУ ВОЕНМЕХ им. Д.Ф. Устинова,
Д.В. Лежнин, начальник технического отдела,
ЗАО «ТЕХНОЛИНК», г. Санкт-Петербург,
тел.: +7 (812) 331-5830,
e‑mail: info@technolink.spb.ru,
сайт: technolink.spb.ru