Построение современной цифровой системы управления технологическими процессами. Цеховой уровень управления

Введение

Мечта любого руководителя — чтобы производство работало «само» как четко отлаженный механизм. При этом большинство руководителей понимают, что в такой четко отлаженной или отлаживаемой системе нельзя допускать отклонений от установленных и утвержденных правил. Нельзя ни при каких обстоятельствах. Но… все-таки можно. Характерный пример: наряд-заказ не может быть запущен в производство при дефиците комплектующих. Для современного электронного производства это правило должно быть незыблемо, но часто нарушается, чтобы не допустить вынужденного простоя рабочих и оборудования. Простоев, конечно, можно избежать, но принятие таких управленческих решений способно привести к отклонению от установленной и утвержденной технологии. Обычно предлагается собрать печатный узел, а недостающие компоненты доустановить вручную после их поставки. А отклонение от утвержденной технологии вызывает:

• снижение качества и надежности выпускаемой продукции;
• увеличение трудоемкости;
• повышение себестоимости;
• снижение прибыли.

Иными словами, «мягкое» управленческое решение выливается в злую и грубую шутку: вы получаете худший продукт за большие деньги. И это только прямые затраты. Представьте, что вы дали разрешение на запуск в производство «с дефицитом» печатного узла, который будет установлен в изделие ответственного применения, например в космический аппарат. Последствия такого решения могут быть весьма ощутимыми, если изделие не полетит или полетит, но не туда. К сожалению, в последнее время такие примеры наблюдаются часто.

Еще один реальный пример. На рубеже веков, в начале двухтысячных годов в течение одного квартала резко (приблизительно на 300%) выросли цены на палладий — материал, который широко используется при выпуске многослойных керамических конденсаторов. Большинство известных производителей нашли решение и предложили потребителям выбор: поставку компонентов с палладием и повышением цены на 20% либо с заменой палладия на никель и сохранением цены. А одна компания, не предупредив своих заказчиков, занялась поставками компонентов с никелем. До 70% таких компонентов начали разрушаться в процессе оплавления. Дефект был достаточно быстро обнаружен, локализован, найдена причина, разработаны корректирующие и предупреждающие действия. Компания, использующая эту продукцию, понесла относительно небольшие убытки, связанные с заменой неисправных (или потенциально неисправных) компонентов. Потери могли быть куда более значительными, если бы указанный случай произошел в условиях массового производства и изготовитель не смог быстро среагировать на несоответствия в выпускаемой продукции.

Что же делать, чтобы не допустить подобных ситуаций? Ответ есть.

Нужно оснастить электронное производство современной цифровой системой управления, которая обеспечит:

• выполнение всех технологических операций в соответствии с утвержденными документами;
• прослеживаемость полной истории всех применяемых компонентов, комплектующих и материалов;
• единое информационное пространство для всех участников производственного процесса.

Цель данной статьи — описать основные задачи и решения интерфейсов, реализованные при построении и внедрении системы управления технологическими и производственными процессами «Омега-Остек» на цеховом уровне, который и является фундаментом цифровой системы управления всего предприятия (рис. 1).

Приведенная на рис. 1 иерархическая структура рабочих мест не абсолютна, но в том или ином виде она лежит в основе большинства предприятий электронной отрасли. Наименования должностей могут быть различны, но их функционал меняется незначительно-именно он формирует состав автоматизированных рабочих мест (АРМ). Общие требования к АРМ следующие:

• отображение только необходимой для выполнения данной работы информации;
• предоставление решений в строгом соответствии с задачами данного рабочего места;
• разрешение выполнения только назначенных работнику действий;
• работа персонала, осуществляющего подготовку производства, фиксируется в «традиционной» форме документов, таблиц и графиков с наглядной визуализацией проходящих производственных процессов;
• взаимодействие персонала, участвующего непосредственно в производстве, с системой управления происходит с помощью специализированных интерфейсов сенсорных мониторов со строго определенным набором экранных кнопок.

Рис. 1. Уровни управления

При внедрении системы управления такой подход дает ряд преимуществ:

• быструю адаптацию к условиям конкретного производства;
• существенное упрощение обучения персонала;
• минимизацию влияния «человеческого фактора».

Рассмотрим подробнее, что собой представляет цеховой уровень в системе управления «Омега-Остек».

Рабочее место технолога цеха

Основные задачи, которые решает технолог цеха:

• проверка и приемка конструкторской документации на новые изделия;
• организация и проведение технологической подготовки цеха для новых изделий;
• разработка и поддержка технологической документации;
• контроль проведения изменений.

Один из вариантов решения таких задач представлен на рис. 2. В верхней части рисунка показаны:

• состояние переданной конструкторской документации;
• наличие разработанного (типового) технологического процесса;
• состояние разработанной и утвержденной технологической документации;
• готовность:
  — необходимого нестандартного оборудования;
  — оснастки;
  — управляющих программ;
• даты начала и окончания проведения технологической подготовки производства.

Рис. 2. Рабочее место технолога сборочно-монтажного цеха. Контроль проведения технологической подготовки производства

Зеленый цвет поля соответствует полной готовности определенного раздела технологической подготовки производства; желтый — технологическая подготовка производства начата, но не завершена; красный — технологическая подготовка не начата.

При подведении курсора к соответствующему полю в нижней части экрана можно получить более подробную информацию о ходе проведения технологической подготовки производства. Одним из основных законов, которые необходимо неукоснительно соблюдать при построении системы управления современным электронным производством, является запрет на запуск в серию изделия с незавершенной технологической подготовкой.

Используя специализированный интерфейс рабочего места технолога, можно:

• контролировать ход передачи конструкторской документации на новые изделия;
• контролировать процесс технологической подготовки производства для новых изделий;
• контролировать проведение изменений в соответствии с извещениями;
• анализировать причины задержки запуска в производство новых изделий;
• прогнозировать сроки окончания технологической подготовки производства и запуска изделий.

Рабочее место диспетчера цеха

Основные задачи, которые решает диспетчер цеха:

• обеспечение бесперебойного и ритмичного выполнения плана производства в цехе в рамках общего плана по всему предприятию;
• обеспечение плана закупок необходимых компонентов, комплектующих и материалов;
• постоянный анализ загрузки основного технологического оборудования и персонала, обнаружение узких мест.

Один из вариантов решения таких задач представлен на рис. 3. В левой части показана очередь заказов, сформированная планово-диспетчерским отделом. Красное поле в графе «Заказ» индицирует неготовность комплектации. Красное поле в графе «Наименование изделия» индицирует незавершенность технологической подготовки производства. Желтое значение поля в графах «Количество», «% выполнения», «Трудоемкость» указывает, что процесс выполнения данного заказа начат. Фиолетовый цвет в данных полях индицирует процесс завершения выполнения соответствующих заказов.

Рис. 3. Рабочее место диспетчера. Выполнение плана производства

В правой части показана временная шкала плановых и фактических значений выполнения наряд-заказов. Более подробная картина хода выполнения наряд-заказа выводится в нижней области экрана при наведении курсора на соответствующее поле.

Рабочее место начальника цеха

Основные задачи, которые решает начальник цеха:

• подготовка требований-накладных по форме М11 для получения компонентов, комплектующих и материалов (ККМ) на центральном заводском складе в соответствии с заданной ПДО очередью наряд-заказов;
• контроль получения ККМ на центральном заводском складе и доставка их на цеховой склад ККМ;
• комплектация ККМ по рабочим местам для выполнения наряд-заказов;
• контроль времени проведения планового технического обслуживания технологического оборудования цеха;
• постоянный анализ загрузки основного технологического оборудования и персонала, обнаружение узких мест в масштабе цеха;
• разработка предложений и рекомендаций по проведению технического перевооружения цеха для устранения узких мест и развития технологии.

Мониторинг хода выполнения наряд-заказа показан на рис. 4.

Рис. 4. Мониторинг выпуска партии изделий

В левой части отражены параметры выполняемого наряд-заказа, а в правой — в графическом формате представлен ход выполнения технологических операций в реальном масштабе времени. На рис. 5 показано состояние основного технологического оборудования.

Рис. 5. Состояние оборудования

Рабочее место контролера

Основные задачи, которые решает контролер:

• входной контроль комплектующих на предмет соответствия заданным параметрам;
• контроль соответствия изделия сборочному чертежу и спецификации;
• пооперационный визуальный, электрический, параметрический и функциональный контроль изделия согласно этапам маршрутной карты;
• отработка продукции несоответствующего качества согласно браковочной ведомости;
• просмотр технической документации.

На рис. 6 представлено рабочее место контролера, оптическая инспекция. В верхней части сенсорной панели выводится необходимая информация об изделии. В основном поле контролер заводит список выявленных несоответствий и рекомендованный метод устранения согласно инструкции. Данная функция позволяет вести постоянную статистику дефектов и несоответствий (брака) для дальнейшего анализа и принятия руководством необходимых решений. Справа — поле для комментариев и статистика трудоемкости. Нижняя часть сенсорной панели — командные клавиши.

Рис. 6. Рабочее место контролера

Рабочее место монтажника

Основные задачи, которые решает монтажник:

• отработка продукции согласно этапам маршрутной карты;
• отработка продукции несоответствующего качества согласно браковочной ведомости;
• просмотр технической документации.

На рис. 7 представлено рабочее место монтажника, сборочная операция. В верхней части сенсорной панели выводится необходимая информация об изделии. В основном поле — фотография, чертеж изделия или анимированная модель предстоящей операции. Визуализация операций призвана минимизировать ошибки, возникающие при сборке новых изделий или невысокой квалификации персонала. Для этих же целей служит и клавиша вызова мастера участка. Справа — соответствующие инструкции, комментарии по изделию и статистика. Нижняя часть сенсорной панели — командные клавиши.

Рис. 7. Рабочее место монтажника

Рабочее место кладовщика

Основные задачи, которые решает кладовщик (комплектовщик):

• подготовка требования-накладной М11;
• получение ККМ по требованию-накладной на центральном заводском складе;
• подготовка комплектации ККМ наряд-заказов для рабочих мест;
• отправка излишков ККМ на центральный заводской склад;
• отработка маршрутной карты;
• отработка браковочной ведомости;
• фиксация движений ТМЦ (приход, расход, возврат, списание и т. п.).

Кладовщику приходится работать со значительным ассортиментом различной складской документации (рис. 8). Для таких задач оптимален классический оконный интерфейс. Верхняя часть экрана содержит необходимую информацию об отправителе, получателе, датах проведения и типе складской операции. Нижняя часть представляет список компонентов, комплектующих и материалов (ККМ), перемещаемых или комплектуемых кладовщиком.

Рис. 8. Рабочее место кладовщика

Заключение

Рассмотренные примеры интерфейсов и функциональных задач не претендуют на догматичность и абсолютность. Все прекрасно понимают: невозможно найти два одинаковых предприятия, равно как и два идентичных технологических процесса. Это вектор, задающий направление развития информационной среды производства. Информация стала основной продукцией XXI века. Процесс управления стал процессом сбора информации и распределения доступа к ней и, как всякий процесс, потребовал создания набора эффективных инструментов — систем управления. Появились два пути развития — универсальный и специализированный.

Большинство разработчиков систем управления производством взяло курс на создание универсальных программных продуктов, «коробочных» решений, что выглядит вполне логичным с коммерческой точки зрения: рынок шире, затраты на создание ниже, а адаптацию и конфигурирование рабочих мест можно ненавязчиво переложить на самого заказчика. Но, как известно, чудес не бывает, и термин «универсальный» для профессионалов означает «одинаково неудобный почти во всем».

Второй путь — создание набора специализированных программ, рабочих интерфейсов и баз данных, объединенных в единой информационной системе. Этот вариант сложен и трудоемок для разработчика, но обладает важными преимуществами: высокой устойчивостью, защищенностью и пользовательским комфортом всей системы управления. «Омега-Остек» — именно такой вариант: специализированная, разработанная с учетом нынешних и будущих требований радиоэлектронной промышлености России система управления производством. Способность учитывать специфику каждого производства и адаптировать программный продукт к его реалиям — вопрос компетентности и профессионализма разработчика. Но итоговый продукт всегда является результатом скрупулезной совместной работы партнеров — заказчика и поставщика системы управления. А слова, сказанные практически двести лет назад Натаном Ротшильдом, основоположником финансовой династии Ротшильдов, ничуть не потеряли своей актуальности: «Кто владеет информацией — тот владеет миром».