Автоматизация производства изделий из пластмассы
Пластмасса — один из самых распространённых материалов в современном производстве. Без изделий из пластмассы не обходятся ни производители бытовой техники и электроники, ни производители автомобилей и предметов обихода и не только. А это значит, что предприятие, занимающееся производством пластмассовых изделий, как правило имеет очень широкую номенклатуру выпускаемой продукции и большое количество самых разных заказчиков.
Перед руководителями производства часто возникают задачи, состоящие в том, чтобы вовремя выполнить все клиентские заказы, максимально использовать имеющиеся людские ресурсы и оборудование, планировать производство с учётом необходимости периодического обслуживания термопластавтоматов и литьевых форм... Естественно, что важнейшая составляющая решения всех этих задач — правильная организация производства. Однако, если речь идёт о достаточно крупном преддприятии (от 10-15 термопластавтоматов) обеспечить решение без использования современных информационных систем не так легко.
Для того, чтобы информационная система оказалась полезной при организации производства изделий из пластмассы, она должна помогать ответить, как минимум, на следующие вопросы.
- Что мы можем произвести?
- Какое оборудование имеется в цеху и в каком состоянии оно находится в данный момент времени?
- Какие материалы доступны для использования в производстве в настоящий момент?
- Кто из сотрудников может быть задействован для выполнения того или иного заказа?
- Какие заказы выполняются в настоящий момент и когда ожидать завершения конкретного заказа?
- Когда в следующий раз необходимо провести обслуживание литьевой машины или литьевой формы?
- Насколько эффективно используется каждый конкретный термопластавтомат?
- Как лучше всего распределить производственные заказы по оборудованию?
MES-система PHARIS, разработанная чешской компанией UNIS, позволяет ответить на все эти вопросы, и не только на них.
PHARIS даёт возможность описать все изделия, которые мы можем произвести в виде так называемых определений продукции. Для каждого изделия кроме всего прочего вводится информация о необходимых материалах, оборудовании и пресс-формах, а также о производственных операциях. Если все эти данные уже имеются в ERP-системе, PHARIS использовать и их, причём в оперативном режиме — то есть как только вы определяете в ERP новое изделие, PHARISу сразу же становится известно о нём. PHARIS позволяет обмениваться данными с большинством распространённых ERP-систем — SAP R/3, 1С:Предприятие, Navision, Entry и т.д.
Данные об используемом на производстве оборудовании также могут как вводиться непосредственно в PHARIS, так и оперативно импортироваться из ERP-системы. Для каждого термопластавтомата в PHARIS можно указать используемые пресс-формы или другие автоматы и машины, которые функционируют с ним совместно (например, промышленные роботы или системы автоматического контроля качества). После того, как система узнаёт о новом оборудовании, она начинает контролировать его использование, то есть автоматически ведёт подсчёт циклов, времени наработки, времени простоев. Все эти данные в дальнейшем используются при определении эффективности использования оборудования. Кроме того, в системе имеются средства визуализации производства, которые позволяют на графическом экране (подобном экранам в SCADA) наблюдать за ходом производства и текущим состоянием каждой единицы оборудования.
Для совсем старых машин информация о количестве циклов и текущем состоянии может вводиться и вручную, однако более удобно, конечно, организовать обмен данными между PHARIS и термопластавтоматом или вспомогательным оборудованием, и система поддерживает несколько вариантов такого обмена. PHARIS имеет средства для обмена данными по протоколу EUROMAP63 что позволяет легко наладить обмен с современными термопластавтоматами. Если же оборудование не поддерживает EUROMAP63, для связи с системой управления можно использовать технологию OPC или специализированные драйверы для обмена данными с использованием закрытых протоколов производителей оборудования. Существует несколько способов получения данных и с оборудования, не оснащённого нужными коммуникационными интерфейсами. Первый состоит в использовании специального устройства — DNC-терминала, использующегося для связи с устаревшим оборудованием. Второй способ состоит в оснащении оборудования дополнительными датчиками, сигнализирующими о работе или простое станка. Например, если установить термопластавтомат датчиком, замыкающимся при заднем положении шнека, то по числу размыканий датчика можно будет судить о количестве циклов станка. И, наконец, можно подключиться к клеммам системы управления станком и использовать управляющие и информационные сигналы. Следует отметить, что последние два способа также требуют использования специального оборудования — устройств сбора данных. Однако стоят такие устройства очень недорого (от 2 до 7 тысяч рублей).
Ещё одна проблема, которую позволяет решить PHARIS – проблема идентификации оборудования и пресс-форм. Для этого каждому термопластавтомату, пресс-форме, роботу и т. д. присваивается собственный уникальный штрих-код или RFID-метка. Считать их можно с помощью специальных переносных терминалов, сделанных на основе наладонных компьютеров. В результате любой обладающий таким терминалом сотрудник предприятия (в первую очередь ремонтник) может быстро получить исчерпывающую информацию об использовании оборудования или формы, а также все дополнительные данные в электронном виде — чертежи, настроечные таблицы, справочные руководства — всё то, что так необходимо при ремонте, обслуживании или настройке и именно то, что так трудно обычно найти в случае необходимости.
Оборудование не станет работать само по себе, поэтому в PHARIS имеются мощные средства управления данными о персонале. Для каждого сотрудника (а общие сведения о сотрудниках опять же могут как вводиться в системе, так и импортироваться из ERP) можно определить уровень квалификации и возможность выполнения той или иной операции. Для работы с системой операторы, непосредственно занятые в производственном процессе, используют специальные терминалы — панельные компьютеры, оснащённые сенсорным экраном.
Вход в систему может выполняться как с помощью имени пользователя и пароля, так и с помощью личного штрих-кода или RFID-метки. Система контролирует время подключения пользователя и все выполняемые им операции. Собранные данные хранятся и используются в дальнейшем для расчёта эффективности каждого сотрудника. В ходе производства система информирует пользователя о параметрах очередной производственной операции и даёт ему возможность просматривать документацию, непосредственно связанную с этой операцией (например, фотографии образцов годных и негодных изделий). Пользователь также получает доступ к централизованной базе управляющих программ. Программа для изготовления того или иного изделия может загружаться как по требованию пользователя, так и автоматически — система позволяет привязывать управляющие программы к производственным операциям или их этапам.
И, конечно, PHARIS хранит и активно использует данные о материалах, используемых в производстве. Данные о материалах вводятся непосредственно в PHARIS или берутся из ERP-системы, в процессе производства ведётся подсчёт фактически использованного материала. Таким образом, в PHARIS имеется информация обо всех составляющих производства — об оборудовании, работниках, материалах и производственных операциях, что позволяет вести подробную историю производства и формировать так называемые электронные записи о партии изделий или электронные паспорта (Electronic Batch Record, EBR). Электронные паспорта могут очень пригодиться в разных ситуациях. Во-первых, используя их можно доказать заказчику, что производственный процесс соответствовал определённым требованиям, предъявляемым, например, автопроизводителями. Во-вторых, электронные паспорта содержат достаточно данных для определения кто, когда, на каком оборудовании и из каких материалов выпустил изделие, не прошедшее контроль качества или отвергнутое заказчиком по причине несоответствия.
Совместно с ERP PHARIS управляет и производственными заказами. PHARIS может забирать из ERP-системы данные о клиентских заказах, после чего пользователь должен сам сформировать на их основе производственные заказы и распределить их по рабочим местам или воспользоваться модулем планирования. Данные о производственных заказах также могут импортироваться из ERP. Так как PHARIS знает о том, какая операция выполняется на конкретном оборудовании в каждый момент времени, пользователь системы может в любое время сказать, сколько ещё будет выполняться тот или иной заказ. ERP обычно не обладает нужной информацией и поэтому может дать ответ на этот вопрос лишь приблизительно. Данные о выполненных заказах, фактическом количестве годных изделий и брака, потреблённых материалах и использованном оборудовании может передаваться обратно в ERP.
Как уже говорилось, пользователь может самостоятельно распределять производственные заказы по конкретным рабочим местам или использовать модуль планирования. Планировщик в PHARIS составляет производственное расписание с учётом свойств оборудования и другой имеющейся в системе информации. При этом могут использоваться различные способы планирования — от простого распределения с контролем загруженности ресурсов до методов, основанных на генетических алгоритмах. Готовое расписание отображается в виде календарного графика или диаграммы Гантта. Пользователь может менять расписание по своему усмотрению просто перетаскивая заказы с одной машины на другую или на другое время.
Однако в процессе производства нельзя забывать и о том, что любое оборудование, будь то термопластавтомат, промышленный робот, станок для конечной обработки изделия или пресс-форма должно проходить периодическое обслуживание, а ещё и ремонтироваться время от времени. Средства управления техническим обслуживанием — одна из самых мощных составляющих PHARIS. В системе предполагается, что обслуживание или ремонт оборудования выполняются в соответствии с заявками на обслуживание. Заявки могут формироваться либо по требованию пользователя, либо автоматически при достижении заданной наработки или при выполнении какого-либо условия. Последний способ даёт возможность организовать упреждающий ремонт оборудования. Например, если время хода шнека превышает некоторый заданный предел, это говорит о наличии неисправности в гидравлической или механической части. Пока автомат ещё работает, однако, скорее всего, довольно скоро он сломается снова. При описании оборудования пользователь может задавать контрольные условия, при выполнении которых заявка на техническое обслуживание будет формироваться автоматически. Для контроля описанной неисправности мы можем задать допустимые границы времени хода шнека. Можно создавать и более сложные условия, включающие проверку значений нескольких параметров.
Полезно знать не только о том, исправен ли какой-либо автомат или нет, но и о том, насколько эффективно он используется. Для анализа эффективности работы оборудования в PHARIS используется подход OEE (Overall Equipment Effectiveness, общая эффективность использования оборудования).
На основе данных, считываемых с оборудования и вводимых оператором система определяет четыре основных показателя: доступность, коэффициент загруженности, производительность и качество работы. Полученные значения используются для расчёта более сложных показателей. Полученные данные отображаются в виде таблиц или специальной временной диаграммы (timeline), на которой разными цветами показаны состояния оборудования в каждый момент времени. Пользователи системы легко могут найти недозагруженные или, наоборот, перегруженные термопластавтоматы, обнаружить, что большинство простоев связаны с ожиданием материалов и много другой информации. Коэффициенты, используемые в OEE довольно легко рассчитываются и имеют ясный смысл, поэтому они очень полезны при поиске «узких мест» в производстве или принятии решения о покупке новой техники.
PHARIS имеет множество функций, однако было бы ошибкой думать, что система является монолитной и требует внедрения «за один раз». PHARIS построен по модульному принципу, поэтому на каждом предприятии можно использовать только те функции, которые нужны в данный момент. Более того, при росте потребностей пользователя дополнительные модули могут быть включены в состав работающей системы в любой момент. Например, на первом этапе можно создать на базе PHARIS систему мониторинга оборудования, которая будет собирать данные с оборудования, контролтировать значения важнейших параметров и отображать состояние станков. Затем, по мере появления заявок от пользователей, можно усилить систему модулем управления техническим обслуживанием и производственными заказами, планировщиком, создать единое хранилище управляющих технологических программ и т.д.
В Российской Федерации официальным представителем разработчиков PHARIS является ООО "Компания "Терсис". Специалисты компании готовы предложить решения для управления производством, отвечающие Вашим текущим и будущим потребностям.
Где найти дополнительную информацию
Контактная информация
Алексей Козлецов, к.т.н.
Руководитель сектора автоматизации производственных процессов
e-mail: a.kozletsov@tersys.ru
моб. тел. +7 916 671-19-74
