«Умное» производство: конвергенция различных составляющих

Опубликовано в номере:
PDF версия
«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.

«Умное», или, как его еще называют, 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. Так, есть бизнесы жизненных циклов разработки продукции, технологического оборудования (производственных активов), управления заказами, управления цепочками поставок и управления безопасностью. Каждый из этих жизненных циклов активности содержит элементы производства продукции или эксплуатации.

 

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 (www.apics.org/sites/apics-supply-chain-council). 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. SCOR-модель не пытается описать все бизнес-процессы или виды деятельности, а лишь те, что связаны с получением сырья, превращением его в готовую продукцию, доставкой ее заказчику и отслеживанием всех исходных материалов и самого конечного продукта (рис. 1).

Рис. 1. Пример цепочки поставок с использованием SCOR-модели, разработанной Советом по цепям поставок

Рис. 1. Пример цепочки поставок с использованием SCOR-модели, разработанной Советом по цепям поставок

 

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 рис. 2.

Рис. 2. Базовая структура модели управления жизненным циклом производственных активов

Рис. 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 (рис. 3).

Рис. 3. Базовая структура модели управления жизненным циклом продукта

Рис. 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) начинается с заказов клиентов, планирования производства продукта, доставки продукта, выставления счетов на оплату продукции (инвойсов) и заканчивается получением платежа от клиента. Процессы в системе «от заказа до получения оплаты» касаются нескольких ключевых областей, определяющих эффективность бизнеса, — это управление заявками (заказами) на продажу (покупку), выполнение заказов, выставление счетов, кредитный менеджмент и контроль за поступлением денежных средств (рис. 4).

Рис. 4. Структура модели управления жизненным циклом в системе «от заказа до получения оплаты»

Рис. 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 — 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 нового оборудования, нового программного обеспечения, а также на новые угрозы (рис. 5).

Рис. 5. Структура модели управления жизненным циклом системы менеджмента безопасности промышленных систем автоматизации управления

Рис. 5. Структура модели управления жизненным циклом системы менеджмента безопасности промышленных систем автоматизации управления

 

«Умное» производство

Все описанные жизненные циклы представляют собой относительно независимые множества мероприятий, которые держатся на трех китах «умного» производства — «производить», «работать» и «поддерживать». Поэтому «умное» производство является конвергенцией следующих понятий.

 

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. «Умное» производство предусматривает сбор и хранение информации, необходимой для отслеживания поступлений сырья, готовых изделий, оборудования и персонала — то есть всего, что используется в виде деятельности — «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.

«Умная» производственная система обеспечивает полное информационное отслеживание и контроль прохождения всех ресурсов на каждом этапе их движения, испытания, производства и передает сведения в корпоративную и в расширенную цепь поставок.

 

Интеллектуальное управление активами

Производственные активы (включая продукцию, квалификацию персонала, движение товарно-материальных запасов и складское оборудование) предназначены для обеспечения конечной стадии при адаптации к специфическим потребностям, а программное обеспечение позволяет выполнять такую реконфигурацию возможностей. Этот подход включает возможность 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.

«Умная» 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, как это определено в стандарте ISA 88 (Стандарт управления рецептурным производством).

 

Интеллектуальное управление жизненным циклом продукта

Речь идет о том, как сделать продукт не привязанным непосредственно к конкретному производственному технологическому оборудованию. «Умное» 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, исходя из того, каким путем используется специальное оборудование, требуется разделить определения того, что должно быть сделано и в каком порядке.

«Умная» система производства обеспечивает возможность конвертировать определения и понятия из физики, химии, биологии и обработки материалов в конкретные инструкции, необходимые для должного функционирования производственного оборудования. Эта система будет использовать наборы параметров (рецепты) или рабочие процессы для координации и контроля за перемещением материалов на этапах производства, что позволяет осуществлять быстрые изменения продукта, иметь гибкий график производства и 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. «Умная» производственная система собирает, поддерживает и делает доступной количественную информацию
о производственных ресурсах (связанных с конкретными заказами), необходимую для интеллектуального управления в системе «от заказа до получения оплаты». 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, 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. Это позволяет убедиться, что такие изменения ничего не нарушили в функционировании системы, проверить их на эксплуатационную пригодность, а затем, после утверждения, применить их непосредственно в производственной среде. «Умная» производственная система имеет возможность управлять десятками тысяч интеллектуальных устройств, с обновлением при минимальном ручном вмешательстве (рис. 6).

Рис. 6. Умное производство — это конвергенция интеллектуальных бизнес-процессов

Рис. 6. Умное производство — это конвергенция интеллектуальных бизнес-процессов

«Умное» производство объединяет все вышеперечисленные возможности, что позволяет обеспечить гибкую и адаптивную производственную среду, которая включает в себя всю операционную активность, связанную с изготовлением и обеспечением качества продукции, управлением инвентаризацией и техническим обслуживанием.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *