W niektórych firmach produkcyjnych przekazanie instrukcji pracy do hali produkcyjnej nie jest zadaniem trudnym, ale nie w Rolls-Royce, w którego fabryce w Indianapolis budowane są silniki odrzutowców pasażerskich i helikopterów.
„Każda firma mająca zintegrowane systemy PLM i MES wyprzedza inne pod względem korzyści, jakie może odnieść dzięki tym systemom”
Jim Brown, kierownik badań
w zakresie innowacji
technicznych w Aberdeen
Group
– Składanie silnika helikoptera to proces dość skomplikowany, ale staje się jeszcze bardziej złożony, jeżeli towarzyszą mu częste zmiany list materiałowych (BOM), wynikające z faktu, że w trosce o wydajność i bezpieczeństwo produktów stosuje się coraz nowsze podzespoły – mówi Matt Thomas, kierownik ds. wdrożeń systemów IT w dziale produkcji w zakładach w Indianapolis. – Za zmianami w projektach muszą nadążać uaktualnienia instrukcji pracy.
Ciągłe zmiany projektów zmusiły kierownictwo Rolls-Royce’a do przeanalizowania procesów biorących udział w powstawaniu produktu. Obecnie w zakładzie w Indianapolis jest prowadzony pierwszy w całym przedsiębiorstwie program integracji systemów zarządzania cyklem życia produktu (Produkt Life-cycle Management – PLM) z aplikacjami produkcyjnymi.
Tego rodzaju integracje nie są w przemyśle zjawiskiem powszechnym, ale wielu ekspertów uważa, że tę koncepcję powinno się rozważyć w większej liczbie przedsiębiorstw. – Każda firma posiadająca zintegrowane systemy PLM i produkcji wyprzedza inne pod względem korzyści, jakie może odnieść dzięki tym systemom – twierdzi Jim Brown, kierownik badań w zakresie innowacji technicznych w Aberdeen Group. – Integracja tych systemów wydaje się bardzo obiecująca.
Logiczne połączenie
Zdaniem Browna połączenie systemu PLM i aplikacji produkcyjnych umożliwia znaczne ograniczenie kosztów produkcji i poprawę jakości wyrobów. – Przystępując do pracy nad kolejnym produktem, nikt nie chciałby zaczynać od wynalezienia koła – mówi Brown. – Przedsiębiorstwa chcą wielokrotnie wykorzystywać posiadane projekty i procesy, aby skrócić czas wytwarzania nowych produktów. Zależy im także na zastosowaniu doświadczeń z produkcji w celu podniesienia jakości swoich wyrobów. Do realizacji obu tych celów może posłużyć zintegrowanie oprogramowania PLM i systemów produkcyjnych.
W zakładzie Rolls-Royce’a połączenie pakietu PLM o nazwie Teamcenter firmy UGS z systemem MES firmy Visiprise umożliwiło twórczą współpracę między projektantami, inżynierami procesu, specjalistami ds. jakości i technikami produkcji. – Wiedza i doświadczenie tych specjalistów to bezcenne zasoby – uważa Matt Thomas i dodaje, że na początku stałej współpracy udało się przyspieszyć dostarczanie instrukcji pracy do hali produkcyjnej. – Obecnie operatorzy maszyn i urządzeń otrzymują instrukcje oparte na pracy zespołów projektantów, inżynierów procesu i specjalistów ds. jakości. Aktualne informacje docierają do terminali operatorskich na czas.
Trudno oszacować liczbę firm, które w praktyce łączą systemy PLM i produkcji, ale Jim Brown z Aberdeen Group spodziewa się znacznego wzrostu inwestycji w zakresie systemów produkcyjnych, w czym znaczny udział będą miały wydatki na integrację aplikacji produkcyjnych z oprogramowaniem PLM.
W firmie Wonderware oferującej rozwiązania automatyki przemysłowej prowadzone są obecnie projekty dla branży kosmicznej i obronnej oraz dóbr konsumpcyjnych – mówi kierownik marketingu Claus Abildgren. – Przedsiębiorstwa koncentrują siły na automatyzowaniu procesów produkcyjnych, aby eliminować odchylenia w jakości produktów oraz inne czynniki ograniczające wydajność łańcucha dostaw. Decyzja o integracji oprogramowania PLM i np. systemu MES zależy od złożoności produkowanych wyrobów.
Wypełnić lukę
Alex Mackenzie, kierownik produktu w firmie PTC, dostarczającej rozwiązania PLM, dostrzega ogromne zainteresowanie integracją systemów PLM i MES w dwóch przypadkach. Pierwszy dotyczy przedsiębiorstw produkcyjnych wytwarzających kosztowne, złożone produkty, wymagające sporo pracy konstruktorów, np. w branży lotniczej czy samochodowej. Natomiast drugi odnosi się do producentów, którzy często modyfikują projekty swoich wyrobów, np. w branży high-tech.
Uważa się, że w wymienionych grupach przedsiębiorstw połączenie oprogramowania PLM z systemami odpowiedzialnymi za produkcję umożliwi – jeszcze przed rozpoczęciem produkcji – wykrywanie wad projektów, które prowadziłyby do opóźnień w produkcji. Zdaniem Mackenziego takie podejście się opłaca, ponieważ łatwiej i przede wszystkim taniej eliminuje się wady projektów, zanim na ich podstawie zostanie uruchomiona produkcja.
– Dawniej odpowiedzialność za wady projektu, które ujawniły się podczas produkcji, spoczywała na pracownikach hal produkcyjnych a nie biur projektowych – mówi Mackenze. – Firmy zorientowały się jednak, że można zweryfikować procesy produkcyjne podczas projektowania wyrobu. Dzięki temu oszczędza się na kosztach produkcji, skraca czas realizacji zamówień i zmniejsza całkowity koszt produktu.
Firma PTC proponuje podejście do zagadnienia integracji od strony aplikacji PLM, natomiast inni pro
ducenci oprogramowania – od strony systemów produkcyjnych. Przykładem jest firma Apriso, oferująca rozwiązania do zarządzania produkcją. Obecnie trwają w niej prace nad projektem zintegrowanej infrastruktury informatycznej, w której systemy MES i PLM będą uzupełniać się nawzajem w koordynowaniu projektowania i produkcji.
W zakładzie produkcji silników lotniczych Rolls-Royce’a zintegrowano systemy PLM z MES, zapewniając terminowe przekazywanie instrukcji pracy na halę produkcyjną
– Wysoka konkurencja w przemyśle produkcyjnym powoduje, że nikogo nie stać na luksus długich cyklów projektowych, w których nie wykorzystuje się informacji gromadzonych w cyklu produkcyjnym – mówi Fred Thomas, w firmie Apriso odpowiedzialny za rynek motoryzacyjny. – Firmy powinny przyjąć podejście zorientowane na produkt, wykorzystując w jednakowym stopniu systemy zarządzania cyklem życia produktu i produkcyjne. Oprogramowanie PLM odpowiada wówczas za obsługę danych projektowych, natomiast MES jest odpowiedzialny za dane z rzeczywistego procesu produkcyjnego, dostarczając informacje o możliwościach maszyn i urządzeń oraz o przebiegu produkcji.
Zdaniem specjalistów Apriso zintegrowanie obu systemów umożliwia analizowanie wydajności produkcji i na tej podstawie poprawianie projektów. Analiza może np. wykazać, jak zachowują się określone surowce czy podzespoły w procesie produkcyjnym. W rezultacie działy projektowe mogą podejmować decyzje, które w dłuższej perspektywie okażą się najtrafniejsze właśnie dzięki informacjom zebranym w trakcie produkcji.
Jeśli trzeba przezbrajać
Łączeniem systemów PLM i produkcji są również zainteresowane przedsiębiorstwa stosujące maszyny wymagające częstego przezbrajania – twierdzi Alain Iung, kierownik marketingu w dziale rozwiązań dla produkcji w firmie UGS.
W oprogramowaniu UGS Tecnomatix przewidziano aplikacje do projektowania zarówno zespołów maszyn i urządzeń, jak i procesów produkcyjnych. Obecnie producent systemu chce umożliwić uwzględnianie podczas projektowania produktu informacji ze wszystkich stanowisk produkcji – także danych dotyczących konfiguracji maszyn i urządzeń. W tym celu w najnowszej wersji systemu Tecnomatix zacieśniono integrację z PLM, a także rozszerzono funkcje planowania i symulacji procesów.
Jak zapewnia Iung, dzięki nowym możliwościom nabywcy pakietu Tecnomatix będą projektowali wyroby nie tylko łatwiejsze w produkcji, ale i charakteryzujące się wyższą jakością. – Wśród przedsiębiorstw coraz silniejszy jest trend gromadzenia i wykorzystywania danych z produkcji już na etapie projektowania. Firmy zmierzają do opracowywania instrukcji pracy za pomocą oprogramowania PLM, którego integracja z systemem MES sprawi, że gotowy wyrób będzie w pełni zgodny z projektem – tłumaczy Iung. – Można się również spodziewać innych korzyści, np. projektowania produktów z nastawieniem na optymalizację procesów produkcyjnych. Znając procesy produkcyjne i kolejność prac, można projektować produkty, koncentrując się nie tylko na ogólnym parametrze czasu realizacji, ale i biorąc pod uwagę czas, jakiego określone maszyny potrzebują na wykonanie niezbędnych prac.
W tym właśnie kierunku zmierzają wysiłki specjalistów Rolls-Royce’a. Pod koniec bieżącego roku zostanie zakończony pierwszy etap integracji systemów PLM i MES, a po zakończeniu wszystkich planowanych prac projektowanie produktów będzie się opierać na przebiegu procesów produkcyjnych.
– Oprogramowanie Teamcenter zapewnia „teorię”, czyli dane o podzespołach, projektach, procesach, maszynach i wykonaniach wyrobu – tłumaczy Matt Thomas z zakładu w Indianapolis. – Natomiast system MES firmy Visiprise to „praktyka”, czyli gromadzenie danych z rzeczywistej produkcji. Integrując oba rozwiązania zbliżamy się do metody produkcji, w której obróbka materiałów jest oparta na wymaganych cechach wyrobów, czyli zakres cech zależy od rzeczywistych możliwości maszyn. Chcemy, aby projekty tworzono w oparciu o możliwości posiadanych maszyn, dzięki czemu koszt zmian wykonań przesunie się z hali produkcyjnej do biur projektowych.
Przede wszystkim jakość
Ruch w kierunku integracji systemów PLM i MES dopiero się rozpoczyna, ale zarówno wśród dostawców oprogramowania, jak i przedsiębiorstw decydujących się na to rozwiązanie, nie traktuje się go jako celu ostatecznego. Zarządzanie cyklem życia produktu to bardzo rozległa dziedzina, wobec czego nowe korzyści upatruje się także w integracji systemów PLM i ERP.
– Efektywną platformą do tworzenia procesów umożliwiających ciągłe podnoszenie jakości produktów byłaby trójwarstwowa infrastruktura zapewniająca przenoszenie danych z systemów produkcyjnych do oprogramowania PLM – uważa Marc Lind z firmy Aras (oferuje ona rozwiązanie PLM typu open source, oparte na Microsoft .NET).
Po uruchomieniu produkcji ujawniają się wady projektów, np. w trakcie inspekcji pierwszego wyrobu, udokumentowanej w systemie zarządzania jakością. Z tego względu integracja danych dotyczących jakości, produkcji i projektu zapoczątkowuje zamkniętą pętlę udoskonalania produktu.
– Odpowiedzialność za produkcję spoczywa w głównej mierze na oprogramowaniu MES i systemach sterowania, wobec czego projektowanie powinno być w dużym stopniu powiązane z danymi z tych systemów – twierdzi Lind. – W procesie udoskonalania produktu muszą być również uwzględnione dane z kontroli jakości. Zamknięty charakter procesu oznacza, że dane dotyczące jakości wyrobów i samego przebiegu produkcji są wykorzystywane na etapie projektowania. W ten sposób można wychwytywać niezgodność produktu z projektem i błyskawicznie poprawiać projekt lub nawet przygotowywać ulepszony projekt produktu nowej generacji.
Ogihara America (Howell, stan Michigan) to producent elementów karoserii, któremu udało się skrócić czas reakcji na wady jakościowe dzięki połączeniu pakietu Aras Innovator z oprogramowaniem ERP firmy QAD.
Pakiet Aras Innovator zarządza procesem zaawansowanego planowania jakości produktów (Advanced Product Quality Planning). Metodę tę stosują niemal wszyscy producenci z sektora motoryzacyjnego w celu zapewnienia zgodności z przepisami oraz wymogami odbiorców w zakresie jakości produktów.
Jeżeli w zakładzie odbiorcy zostanie wykryta wada w produkcie dostarczonym przez Ogihara America, pracownik dostawcy loguje się do pakietu Aras Innovator za pośrednictwem przeglądarki internetowej i wysyła informację do systemu ERP.
– Po otrzymaniu alertu możemy błyskawicznie zająć się problemem – zapewnia Dennis Henning, dyrektor informatyczny w firmie Ogihara America. – Tego rodzaju problem nie dotyczy jednak wyłącznie etapu produkcji, ponieważ informacja o wadzie jakościowej odbija się echem w wielu działach. Musimy natychmiast wstrzymać wysyłkę kwestionowanego wyrobu gotowego, a także jego aktualną i planowaną produkcję, do momentu wykrycia źródła wady.
Informacja o wykrytej wadzie podawana jest do systemu przez pracownika, trwają jednak prace nad automatyzacją procesu reagowania. Plany zakładają m.in. wykorzystanie danych dotyczących kwestionowanych wyrobów na etapie projektowania. – Zamierzamy usprawnić przesyłanie informacji między pakietem Aras Innovator i systemem ERP – tłumaczy Henning. – W tym celu automatyzujemy kolejne czynności, np. opracowujemy automatyczne alerty, które wyeliminują konieczność ręcznego wprowadzania danych.
Podobną trójetapową integrację przewiduje kierownictwo Rolls-Royce’a. Szczegółowe dane dotyczące metod produkcji są gromadzone w systemie Teamcenter PLM, natomiast docelowo instrukcje pracy, uwzględniające np. czas wykonywania poszczególnych prac, zostaną przekazane do systemu SAP. – Dzięki temu użytkownicy systemu SAP będą mogli zarządzać zdolnością produkcyjną, planowaniem produkcji i generowaniem zleceń produkcji – wyjaśnia Thomas. W rezultacie kierownictwo Rolls-Royce’a zyska pewność, że wyroby będą produkowane terminowo i całkowicie zgodnie z projektem.
Autor: Jim Fulcher, MBT USA