Jakie są strategie dla skutecznego wdrożenia systemu MES?

Efektywne wdrożenie rozwiązań systemu realizacji produkcji (manufacturing execution system, MES) wymaga przeprowadzenia procedur planowania i testów w konkretnych aplikacjach, procesach. To z kolei wymaga zrozumienia zasad funkcjonowania tego systemu i współdziałania wszystkich pracowników fabryki w jego wdrażaniu.

Większość wielkich producentów wdrożyła już lub zastanawia się nad wdrożeniem rozwiązań systemu realizacji produkcji (MES). Istnieje też wielu producentów, którzy formalnie nie wdrożyli MES, ale codziennie implementują, wbudowują lub przechwytują funkcjonalność tego systemu. Wszystkie bowiem firmy przetwarzają zamówienia, zarządzają materiałami i śledzą działania personelu na wiele niestandardowych sposobów, korzystając z własnych systemów nadzoru oraz narzędzi wspierających monitorowanie procesów produkcji i akwizycji danych, SCADA/HMI (supervisory control and data acquisition/human-machine interface systems) lub nawet za pomocą zapisów ręcznych. 

Niestandardowa aplikacja MES może przynieść oczekiwane wyniki produkcji, ale nie wykorzystuje ona pełni funkcjonalności oferowanych przez ten system, takich jak: analiza produkcji, poprawa jakości wyrobów, zarządzanie zmianami, identyfikowalność materiałów, oraz stałe wprowadzanie ulepszeń.

Oprogramowanie klasy MES jest przeznaczone do wykorzystania jako rozwiązanie pośrednie pomiędzy systemem planowania zasobów przedsiębiorstwa (enterprise resource planning, ERP), a sterowaniem procesem technologicznym na hali fabrycznej. Wiele rozpowszechnionych modułów funkcjonalnych MES jest dedykowanych dla dobrze zdefiniowanego zarządzania operacjami realizowanymi w zakładach przemysłowych. Obejmuje to zarządzanie porządkiem produkcji w czasie rzeczywistym, walidację jakości oraz weryfikację kluczowych wskaźników efektywności (key performance indicators, KPI) dotyczących produkcji.

Ponieważ większość rozwiązań oprogramowania klasy MES jest zgodna z normą ISA S95, to mogą one być sprzęgane z większością dostępnego na rynku oprogramowania klasy ERP. Wdrażanie rozwiązań MES daje użytkownikom kompletny obraz realizacji produkcji i możliwość efektywnego harmonogramowania zamówień, poprzez współdziałanie z ERP i urządzeniami na hali fabrycznej, aby generować raport dotyczący historii pracy urządzeń.

Przyczyny braku sukcesu wielu rozwiązań MES

Wiele projektów branży IT nie sprawdza się w praktyce albo z powodu przekroczenia budżetu albo nie spełniania oczekiwań odbiorcy czy użytkownika. Przyczynami tego są: słabo zdefiniowany zakres projektu, złe zarządzanie zmianami oraz nieprzemyślany wybór technologii i oprogramowania.

Operacje realizowane na hali fabrycznej są złożone i odrębne w każdej branży przemysłowej. Ponadto w wielu gałęziach przemysłu sprzęt znajdujący się na hali fabrycznej może być niestandardowy, wyprodukowany na zamówienie, a zatem posiada ograniczone opcje sprzęgania go z systemami zewnętrznymi. Opracowanie nowego rozwiązania MES od zera może w takich aplikacjach doprowadzić do porażki, chyba że jest przygotowany jakiś systematyczny plan działań i prac implementacyjnych.

Przykład warstw i aplikacji struktury hierarchicznej, zgodnej z normą ISA S95.

Kilka zidentyfikowanych, często spotykanych przyczyn niepowodzeń przy wdrażaniu systemu MES to: 

  1. Brak zaangażowania się kierownictwa firmy w opracowanie systemu MES.
  2. Brak włączenia do programu wdrożenia MES właściwych ludzi, takich jak pracowników działu produkcji, analityków biznesowych oraz konsultantów funkcjonalnych.
  3. Brak dobrze zdefiniowanych procesów produkcyjnych realizowanych w fabryce.
  4. Złe oprogramowanie MES i/lub zły wybór dostawcy tego oprogramowania.
  5. Nierealne oczekiwania oraz koncentrowanie się na mniej znaczących sprawach kosmetycznych, zamiast na wdrożeniach funkcjonalnych.
  6. Rozpłynięcie projektu (ang. scope creep) i zarządzanie zmianą w ostatniej chwili.
  7. Brak istniejących wewnętrznych systemów IT.
  8. Zły wybór linii produkcyjnej/maszyny (urządzenia) do pilotażowego testu aplikacji MES.
  9. Brak szkoleń i opór ze strony pracowników fabryki.

Podejście do planowania i wdrażania rozwiązania MES

Dla skutecznego wdrożenia aplikacji MES wymagane jest systematyczne planowanie. Realizacja proponowanych 12 etapów pomoże kierownictwu firmy w rozwiązaniu potencjalnych problemów. Należy zatem: 

  1. Przeanalizować potrzebę wdrożenie systemu MES i zidentyfikować główne problemy, oraz zakres wymaganych ulepszeń do zrealizowania na hali fabrycznej. Innymi słowy – należy wykonać analizę biznesową.
  2. Przedyskutować i zdefiniować szczegółowy zakres projektu MES wraz z osobami zainteresowanymi, takimi jak kierownicy produkcji, pracownicy działu IT, specjaliści d/s automatyki i sterowania.
  3. Opracować szczegółowe wymagania dla użytkowników. Zaangażować zewnętrznych konsultantów, specjalistów od MES, którzy mogą nadzorować interfejsy zewnętrzne,  jeśli jest to wymagane.
  4. Zidentyfikować oprogramowanie klasy MES i jego dostawcę.
  5. Przygotować analizę rozbieżności (ang. gap analysis) pomiędzy istniejącymi, a nowymi interfejsami zewnętrznymi, plan rozwiązania oraz harmonogram realizacji projektu, obejmujący wprowadzenie pilotażowe oraz plan pełnego wprowadzenia systemu MES, plan dostępności zasobów, budżet na realizację projektu, ocenę ryzyka i plan szkoleń dla pracowników.
  6. Zdefiniować architekturę nowego systemu i jasno rozumieć dostępność interfejsu zewnętrznego w czasie.
  7. Zapewnić i zweryfikować z zespołem do spraw ERP, że następujące działania będą pokrywały:
a.     Mapowanie istniejących jednostek (maszyn i urządzeń) na hali fabrycznej, obejmujące lokalizacje inwentarzowe, zgodne z Modelem Sprzętowym ISA S95.
b.     Przechwyt danych dla wszystkich właściwości związanych z produktami/materiałami, które będą użyte w produkcji i wykonanie ich modelu, zgodnego z Modelem Materiałowym ISA 95

c.     Przechwyt danych z wszystkich etapów produkcji, procesów produkcyjnych, receptur i parametrów jakościowych oraz mapowanie ich w Modelu Produkcyjnym ISA 95

d.     Przechwyt informacji dotyczących wszystkich ról i całego personelu zaangażowanego w proces, oraz wykonanie ich mapowania w Modelu Personelu ISA 95

  1. Opracować aplikację pilotażową i określić wykonalność oczekiwanej funkcjonalności, oraz sprzężenia ze sprzętem na hali fabrycznej oraz systemem ERP.
  2. Opracować aplikację MES i przeprowadzić staranną walidację w środowisku testowym. Należy upewnić się, że weźmie w tym udział personel kierowniczy produkcji oraz zespół walidacji oprogramowania MES.
  3. Przeszkolić pracowników i uruchomić przetestowaną aplikację MES na pilotażowej linii produkcyjnej, zintegrować MES z systemami zewnętrznymi, monitorować działanie nowego systemu MES i rozwiązywać wszystkie potencjalne problemy.
  4. Po wykonaniu walidacji testu aplikacji MES na pilotażowej linii produkcyjnej, przeprowadzić szkolenia dla pracowników oraz wykonać plany wdrożenia MES w pozostałej części fabryki.
  5. Monitorować działanie rozwiązań MES i zapewnić wsparcie dla nich.

Autor: Sathiyanarayanan Ramanathan. Jest starszym deweloperem w firmie Maverick Technologies, będącej wiodącym dostawcą rozwiązań z automatyki, oferującym usługi z automatyki przemysłowej, produkcji strategicznej oraz integracji przedsiębiorstw. Firma Maverick wykonuje usługi doradcze i konsultingowe w szerokim zakresie branż, obejmującym automatykę i sterowanie w przemyśle, rozproszone systemy sterowania, systemy realizacji produkcji, strategię operacyjną, optymalizację procesów biznesowych i inne.