Основной закон производства
В идеале каждая операция на производстве и каждое применяемое комплектующее изделие (а также материалы, приспособления и т. п.) необходимо проверять на соответствие документации. Когда мы говорим о производственном процессе, это означает, что следует контролировать (для каждого изделия!):
- соответствие рабочей документации изготавливаемому изделию;
- правильность применения документации на каждом рабочем месте;
- соответствие всех составляющих изделие деталей и сборочных единиц установленным требованиям, правильность их применения, выполнение сроков и условий хранения;
- соблюдение режимов каждой технологической операции;
- результаты промежуточных и приемочных испытаний и многое другое.
В реальной жизни решительно все проверить невозможно и приходится ограничиваться некоторым набором проверок, который зависит от ответственности изделия. Программа этих проверок закладывается (должна быть заложена) на этапе разработки технической документации. Уменьшение количества проверок оставляет больше возможностей для выпуска некачественной продукции. Следовательно, чем больше информации об изделии будет собрано, тем более высокое качество производства будет обеспечено.
Для построения системы контроля на каждом производстве разрабатывается ряд организационных и технических (включая приобретение дорогостоящего оборудования) мер. Но жизнь показывает, что они малоэффективны при отсутствии жесткого и объективного контроля их применения.
Результаты такого неполноценного подхода мы видим в реальной жизни чуть ли не ежедневно. Это аварии техники, репутационные потери, снижение конкурентоспособности продукции и т. п. Причем масштабы потерь порой на несколько порядков превышают затраты, которые требуются для устранения их причин. Каков выход?
Все передовые производства в мире оснащаются широкой системой идентификации и прослеживаемо-сти в производстве. Это автоматизированная система, в которой проводится слежение за всеми объектами, участвующими в производстве, путем считывания присвоенных им уникальных кодов при каждом перемещении или изменении объекта. Это могут быть комплектующие изделия, материалы, полуфабрикаты и сами конечные изделия. Каждый раз на номер объекта фиксируются все изменения, которые произошли с момента последнего считывания кода. При этом сама фиксация проводится практически без участия человека, что ускоряет процесс и исключает возможность случайного или намеренного искажения данных. Разумеется, чем больше степень автоматизации, тем выше качество прослеживания. При массовом внедрении автоматического обрабатывающего, сборочного и контрольного оборудования эта задача становится реально выполнимой.
Сама идея прослеживаемости появилась не на пустом месте, ей предшествовал целый ряд эволюционных изменений в организации производственного процесса. Это последовательное движение представлено на рис. 1. Основное его направление связано с постепенным переносом всего документального обеспечения производства в электронную форму. Параллельно происходило и развитие автоматизации выполнения операций. Поскольку задача является очень сложной и капиталоемкой, на весь путь потребовался не один десяток лет. На Западе это произошло несколько раньше. В нашей стране, хоть и с опозданием, аналогичные решения также начинают воплощаться в жизнь. Это неизбежное веление времени.
Создание системы прослеживаемости на ответственных производствах происходило и в середине XX века — это сопроводительные бумажные документы (рис. 2), которые перемещались вместе с изготавливаемым изделием по всему производственному циклу. В них фиксировались все выполняемые операции с отметками о времени и исполнителе работ, а также использование в составе других изделий с подключением в общий комплект их сопроводительных документов. Так собиралась информация обо всем изделии, которая позволяла судить об истории изготовления самого изделия и составляющих его узлов и агрегатов. Еще раз следует отметить, что все эти данные регистрировались, из-за отсутствия технических средств, в виде ручных записей на заранее напечатанных в типографии бланках. Соответственно, такая система имела множество недостатков, главные из которых — высокая трудоемкость и человеческий фактор.
Современное определение прослеживаемости (по стандартам международной организации ISO) — это «способность проследить предысторию, использование или местонахождение объекта с помощью идентификации, которая регистрируется». Таким образом, ключевым моментом является процесс идентификации. Вернемся к нему чуть позже.
С появлением первых компьютеров на производстве совершались многочисленные попытки автоматизировать сбор и хранение данных в производстве. Появилась возможность создавать электронные документы, но еще требовалось пройти большой путь до оснащения рабочих мест компьютерами, организовать быстрый обмен данными между ними, хранение больших объемов информации, стандартизацию форматов данных. Одновременно с этим вычислительная техника начала внедряться и в сам процесс производства, появилось понятие автоматизации технологических процессов.
Само по себе внедрение электронно-вычислительной техники не могло эффективно обеспечить весь комплекс необходимых для автоматического прослеживания мер. Принципиальное значение здесь имели два технических решения, приспособленных для применения в производстве.
Первое — создание единых автоматизированных систем управления в масштабе предприятия, которые охватывают все сферы его деятельности: управление кадрами и материально-техническим снабжением, планирование производства, ведение конструкторской и технологической документации, складской учет, обеспечение управленческого документооборота предприятия, использующего механизмы электронного согласования и утверждения документов. Применяемые в настоящее время автоматизированные системы на производстве (правильнее их называть «информационные системы») разделяются на группы по функциональному назначению и уровню управления. Для них существуют общепринятые аббревиатуры: ERP, APS, MES, CRM и т. п.
Второе — появление средств и способов кодовой маркировки и автоматического считывания нанесенных кодов. Это позволило автоматизировать физическую идентификацию (рис. 3). В качестве основных методов идентификации сейчас широко применяются следующие: нанесение кодов непосредственно на поверхность изделия (прямая маркировка по поверхности материала — DPM), приклеивание этикеток со штрих-кодами, использование радиочастотных меток (RFID) (рис. 4).
Идентификация объектов состоит из трех этапов:
- Автоматическая генерация уникального кода и связывание этого кода с описанием объекта в электронной базе данных.
- Связывание кода с физическим объектом или субъектом (например, приклеивание этикетки со штрих-кодом, регистрация магнитной карточки работника и т. п.).
- Считывание кода (рис. 5) и его сопоставление с имеющимся в памяти системы описанием объекта.
Решающим шагом в создании полномасштабной системы прослеживаемости стало объединение электронного документооборота с идентификацией всех объектов и субъектов, участвующих в производстве (объединение структур, представленных на рис. 1 и 3). При наличии эффективно работающей системы управления базой данных появилась возможность перерабатывать в реальном времени большие объемы информации, неизбежно сопровождающие этот процесс.
После того как объект идентифицирован, появляется связь между самим объектом и его представлением в памяти. Можно использовать эту связь для добавления информации об объекте в память или, наоборот, получения информации из памяти. Что нам это может дать применительно к производственному процессу? А это как раз и есть объективный механизм фиксации действий с выпускаемым изделием и источник эталонных данных (из памяти системы) для проведения проверок на соответствие.
Таким образом, для каждого объекта всегда имеется информация об истории его происхождения и пройденный им путь (прошлое), местонахождение в настоящий момент (настоящее), а также точка назначения его дальнейшего следования по производственной цепочке (будущее).
Имеющийся на настоящий момент набор данных позволяет управлять дальнейшим перемещением объекта. Так собранная информация становится основой для оперативного управления производством.
Рассмотрим кратко, как это должно происходить в реальном производстве.
Для объектов, которые поступают извне, на этапе их регистрации фиксируется поставщик, партия поставки, параметры, полученные при входном тестировании. Здесь же они сравниваются с требуемыми параметрами, и по результатам сравнения автоматически делается вывод о годности этих объектов к дальнейшему использованию.
При хранении на складе будет зафиксирована дата прихода и расхода, что при необходимости можно использовать для определения срока годности. Кроме того, если склад оборудован системой контроля критичных для хранения параметров окружающей среды, они также будут зарегистрированы с привязкой к каждому объекту хранения.
На операциях механической обработки система запомнит материал, режимы обработки, используемый инструмент и оборудование. Если обработка проводится по автоматической программе, ее версия также будет сохранена с привязкой к обрабатываемой детали.
На сборочных операциях в базу данных поступит информация о номерном составе составляющих сборочную единицу компонентов, комплектующих и материалов. Будут зафиксированы используемые приспособления и программы для сборочных автоматов.
На контрольных операциях измеренные параметры будут сравниваться с допустимыми границами, причем в памяти системы сохранятся и измеренные, и контрольные значения.
Специальное программное обеспечение не позволит принять несоответствующую продукцию работнику ОТК (или при проведении любой промежуточной контрольной операции), а если это по каким-либо причинам произойдет, виновники (и допустивший, и «пропустивший» брак) будут известны. Последний факт позволяет сделать вывод, что автоматизированная система обладает еще и дисциплинирующим воздействием на персонал.
В случае возникновения брака дальнейшее движение изделия запрещается до устранения ошибки. Тип и локализация дефекта фиксируются.
Система может быть оборудована программными средствами, останавливающими процессы, которые приводят к массовому браку, или предупреждающими его возникновение. Это возможно благодаря анализу событий и измеренным характеристикам изделий в реальном времени. Например, такое программное обеспечение может потребовать остановки технологического процесса при критическом снижении влажности воздуха в помещении или падении давления в пневмосистеме. В случае невыполнения этого требования вышестоящее руководство получит соответствующее оповещение, а измеренные критические параметры будут зафиксированы с привязкой к выпущенным в этот период изделиям.
В результате на каждое изделие собирается подробнейшее «досье» (рис. 6).
Как могут быть использованы полученные данные?
- Мониторинг производства для принятия оперативных решений. Как правило, на уровне производственных процессов (в цехе) объем, содержание и временные рамки работ уже определены. Основная задача оперативного планирования — отрегулировать эти процессы так, чтобы выполнить задание в срок. Коррекция распределения заданий по рабочим местам будет тем эффективней, чем более достоверной и своевременной текущей информацией будет обеспечена система планирования.
- Контроль соответствия требованиям документации. Задача решается c применением идентификации объекта (выпускаемого изделия) по следующим направлениям: выдача технической документации на рабочие места, выбор управляющих программ для оборудования, использование требуемых критериев контроля и наборов контролируемых параметров, проверка состава изделия по номерам составных частей. В частности, может быть сформирован электронный технологический паспорт (рис. 7) в соответствии с действующей на производстве системой качества.
- Анализ несоответствий и управление качеством. Накопленная статистика по дефектам позволяет оценивать качество соблюдения технологии и качество самой технологии — это основа для принятия корректирующих действий. Статистика по измеренным параметрам позволяет прогнозировать потенциальный брак.
- Управление закупками. Здесь важную роль играют два принципиальных момента. При ритмично организованном производстве и наличии полной информации о складских запасах можно оптимизировать объемы и сроки закупок. Зафиксированные данные по качеству покупных изделий (материалов) и связь с их происхождением позволяют проводить квалификацию поставщиков и исключить закупку контрафактной и просто некачественной продукции.
После завершения производства накопленную информацию можно использовать и на следующем этапе жизненного цикла изделия — при регламентных работах или для разрешения проблем при эксплуатации, гарантийном и послегарантийном обслуживании.
Все, что говорилось об индивидуальном объекте, можно применить к группе (партии) объектов, если идентификация каждого отдельного объекта представляется нерациональной или затруднительной.
В заключение еще раз обозначим основные преимущества автоматического сбора данных при прослеживании:
- Объективная фиксация данных (исключение человеческого фактора).
- Сбор данных осуществляется по каждому изделию (номеру) и каждой операции с ним.
- Объем собираемых данных в десятки раз выше, чем при заполнении вручную сопроводительной накладной.
- Данные хранятся в электронном виде, это обеспечивает неограниченный срок хранения, быстроту и удобство доступа к ним.
- Возможность автоматического принятия решения по принципу «годен/не годен» на основании сравнения требуемых и полученных свойств изделия.
- Результат проверок можно использовать в реальном времени (отчеты, диспетчеризация производства, управление качеством).
- Сигнализация о критических отклонениях непосредственно в момент их обнаружения.
Мировое развитие производства демонстрирует неуклонный рост решений для обеспечения высоких качественных показателей. Выпуск современной продукции с тенденцией ее постоянной миниатюризации и усложнения требует применения не только оборудования, соответствующего времени, но и современной организации управления производством. А задача остается во все времена неизменной: качественно произведенное изделие должно отвечать всем требованиям, которые были заложены в техническом задании и технической документации.