ПРЕСС-ЦЕНТР

Интегрированная система (ИС) автоматизации спиртового и ликёроводочного завода инструмент контроля и управления производством в реальном времени для руководителей предприятия

МКА 2/2005

Роль менеджмента на предприятии сводится к нескольким основополагающим функциям контролю выполнения решений на каждом этапе производства, анализу текущей ситуации, принятию верных и адекватных ситуации решений. Все эти функции суть работа с информацией, представленной в виде наборов ключевых показателей, в которых интегрально отражены показатели функционирования отдельных подразделений или предприятия в целом. Одно из важнейших слагаемых успеха руководителя и всего предприятия это создание условий, необходимых для правильного сведения информационных потоков, обобщения полученных данных в виде показателей и своевременного поступления достоверной информации в доступной для пользователей форме. Формирование структуры ключевых показателей для менеджмента среднего и высшего звена, настройка информационно-управляющих подсистем на их генерацию становится предметом пристального внимания.

1. Введение, или основные процессы жизненного цикла на предприятии

Производственная деятельность предприятия разделяется на процессы. С учётом утверждённого стандарта ISO 9001:2000 можно предложить следующий механизм разбиения производственной деятельности предприятия на процессы:

  • количество процессов в организации напрямую зависит от численности персонала и структуры организации;
  • между процессами в сети целесообразно провести по границам крупных структурных подразделений;
  • деятельности предприятия на отдельные процессы целесообразно вести с наложением процессов на структуру предприятия. В этом случае оптимизация количества процессов упрощается.

Наиболее приемлемой технологией для многих отечественных предприятий представляется технология непрерывного совершенствования процессов. По этой технологии на предприятии решается два типа вопросов:

1. Исследование текущего состояния систем управления производством, включая непрерывность и полноту потоков документооборота по фондам предприятия, по системе качества (от сырья до продукта), в части формирования и расчёта материальных, энергетических и качественных балансов.

2. Предложения решений по совершенствованию указанных на рис. 1 систем с учётом исследований первого этапа.

Рис. 1. Основные процессы на предприятии

На предприятиях спиртовой и ликёроводочной отрасли к основным видам процессов следует отнести:

  • процессы, обеспечивающие работу с потребителями конечной продукции. Основные задачи этих процессов: маркетинговые исследования, оценка удовлетворённости спроса, механизмы продвижения продукции на рынке;
  • финансовые процессы, процессы бухучёта, сбыта продукции, которые связаны с административно-хозяйственной деятельностью предприятия в целом;
  • производственные процессы, которые охватывают весь цикл от сырья до готовой продукции и обеспечивают контроль качества процесса производства и качества продукции;
  • процессы отслеживания состояния производственных фондов.

В рамках данной статьи рассмотрим только процесс производства, организация информационной структуры которого позволит руководителям оперативно и достоверно оценивать состояние через набор ключевых показателей производства.

2. Определение источников данных

Решать различные задачи учёта и управления на предприятиях позволяет программное обеспечение класса "Автоматизированные системы управления предприятием" (например, "1С:Предприятие"). Это набор программных модулей, обеспечивающих автоматизацию ряда процессов на заводе. Модули прикладные программы построены по единым принципам и на единой технологической платформе, без привязки к профилю предприятия. Но для качественного функционирования этих модулей необходимы технологические, хозрасчётные и диагностические данные, порождаемые вручную или автоматически в различных, часто замкнутых локальных подсистемах предприятия. Для организации информационной платформы, питающей основные процессы на заводе, необходимо описать все источники данных, включая:

  • иерархическую структуру источников;
  • перечисление существующих систем автоматизации; анализ возможности получения данных из этих систем (если используемая система является закрытой, то возможна поставка данных и через процедуру ручного ввода);
  • локализацию точек ручного ввода с целью обеспечения данных из этих точек в соответствии с регламентом.

Описание всех типов данных на заводе должно включать наименование системы (рис. 2) источника данных, описание группы, функциональное назначение, тип, доступ к этому элементу данных со стороны различных групп пользователей.

Рис. 2. Пример структуры источников данных

Способ хранения выбранного элемента данных зависит от механизма получения данных, скорости обновления, администрирования хранилищ данных и архивации. Системы управления базами данных позволяют организовать регистрацию и хранение как быстро, так и медленно меняющихся данных.

3. Формирование модели доступа к информационному ресурсу предприятия в соответствии требованиями, определёнными высшим руководством

Роль руководителей сводится к нескольким основополагающим функциям: контролю выполнения решений на каждом этапе производства, анализу текущей ситуации, принятию верных и адекватных ситуации решений. Все эти функции не что иное, как работа с информацией. Одно из важнейших слагаемых успеха руководителя и всего предприятия создание условий, необходимых для правильного сведения информационных потоков, для своевременного поступления достоверной информации в доступной для пользователей форме. Поэтому сегодня инвестиции в информационные технологии на предприятиях становятся инвестициями в инструмент управления.

3.1 Руководители высшего и среднего уровней решают 3 класса задач:

1. Оперативные или тактические, связанные с регулярным выполнением управленческих и производственных процедур. На рис. 3 показаны примеры автоматически генерируемых оперативных отчётных форм, используемых в ежедневной практике руководителя для решения тактических задач;

2. Накопительные, связывающие текущее состояние с историей, основываясь на ключевых параметрах производства, таких как:

  • актуализация базы данных готовых изделий и их компонентов;
  • расчёт себестоимости готовой продукции;
  • параметры функционирования цехов, включая загрузку мощностей, сбор производственных данных и ввод отчётов о расходе материалов, завершении операций по изготовлению продукции, выпуск продукции и передача её потребителю или на склад и т.д.;

3. Аналитические, ориентированные на совершенствование производственных процессов и организационных процедур (Ключевые показатели эффективности (КПЭ) предприятия используются для измерения соотношений, а не величин. Сравнения могут делаться на основе сходств. Например, годовой доход не является КПЭ, так как он зависит от масштабов компании и количества клиентов. Но годовой доход на клиента является КПЭ, так как он может использоваться для сравнения результатов, получаемых в компании за некий промежуток времени).

Выработка спирта за месяц
Движение сырья месяц
Рис. 3. Примеры оперативных отчётов

Так как КПЭ определяются в понятиях отношений, они используются для измерения тенденций в бизнесе и обычно непригодны для измерения мгновенных аспектов бизнеса. Предприятия с успешными системами управления эффективностью приписывают обязанности по собственности для каждого КПЭ. Когда уровень эффективности отклоняется от ожидаемого уровня, обязанности собственности связывают ответственность за эффективность прямо с индивидами, работающими в сфере мониторинга эффективности и разработки планов корректирующих действий в организации. Такая ответственность гарантирует повышение эффективности.

3.2. Показатель кросс-функционального улучшения

Для лучшего понимания того, как протекает процесс производства в целом и выявления ограничений, препятствующих повышению его эффективности, используется показатель OEE (Overall Equipment Effectiveness общая эффективность оборудования), который объединяет производственные аспекты эффективности, выход продукции и качество одним общим показателем. Качественно сформировать этот показатель применительно к конкретному заводу одна из важных задач лидеров по информационным технологиям и по производству.

Сила OEE заключается в возможности быстрого простого анализа всех главных процессов или ключевых систем оборудования на заводе. Теперь рассмотрим индивидуальные результаты для каждой из областей значений OEE (из мировой практики).

  • Меньше 65%: невидимые доллары ускользают из ваших рук. Срочно нужна помощь!;
  • От 65% до 75%: удовлетворительно, если при этом результаты по итогам квартала улучшаются;
  • Более 75%: довольно хорошо, но не останавливайтесь на достигнутом. Двигайтесь в сторону мировых лидеров (более 80% для дискретных процессов и более 85% для непрерывных).

Использование показателей OEE и внедрение систем подготовки отчётов о производительности оборудования поможет сфокусироваться на наиболее критических параметрах успеха бизнеса. Знание того, куда необходимо двигаться, самый жизненно важный шаг на пути глобального прогресса.

4. Структура комплексной системы

Информационной основой системы управления предприятия служит интегрированная информационно-управляющая система (ИУС). Она предоставляет полную, оперативную и достоверную информацию о состоянии производства, необходимую для автоматической генерации ключевых показателей. ИУС включает в себя подсистемы 3-х уровней:

  • подсистемы автоматизации технологических процессов (АСУТП). В основном, это подсистемы цехового уровня. Пользователями АСУТП являются операторы;
  • подсистема автоматизации производственных процессов (АСУПП). Интегрирует локальные подсистемы АСУТП в один производственный процесс. Пользователями АСУПП становятся руководители производства, начальники цехов, диспетчеры;
  • информационные подсистемы предприятия (АСУП) ориентированные на финансово-экономические и маркетинговые службы (см. раздел 2 "Определение источников данных").

4.1. Подсистемы автоматизации технологических процессов

Назначение и состав подсистемы рассмотрим на примере системы автоматизированного управления технологическими процессами спиртзавода (САУ ТП СЗ), которая предназначена для автоматического контроля и управления технологическим процессом спиртового производства.

САУ ТП СЗ строится как распределённая четырехуровневая иерархическая автоматизированная система управления на базе программно-технических комплексов (ПТК), объединённых промышленной сетью:

1-й уровень датчики и исполнительные механизмы;

2-й уровень программируемый логический контроллер (контроллерная подсистема), усилители и искрозащитные барьеры (электротехническая подсистема);

3-й уровень автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора;

4-й уровень АРМ руководящего персонала.

Четвёртый уровень может быть расширен дополнительными функциями по управлению и контролю за всем производственным процессом завода (включая бухгалтерию, снабжение, склады и прочие службы).

Структурная схема САУ ТП СЗ приведена на рис. 4.

  • выполнение в реальном масштабе времени алгоритмов управления;
  • контроль и диагностика работоспособности оборудования;
  • автоматическое восстановление работоспособности системы в случае кратковременных нарушений в работе технологического оборудования;
  • автоматическая отработка аварийных ситуаций;
  • управление предупредительной и аварийной сигнализацией;
  • взаимодействие с АРМ оператора;
  • интеграция в распределённую систему управления спиртовым заводом на основе стандартной промышленной вычислительной сети (PROFIBUS, MODBUS+ и др.);
  • обеспечение входа в систему по паролям и разграничение уровня доступа к ресурсам;
  • отображение информации о состоянии технологического оборудования;
  • взаимодействие с контроллерной подсистемой управления;
  • отображение диагностической информации о состоянии составных частей системы и линий связи;
  • архивирование данных о параметрах работы установки;
  • ведение протокола нарушений и технологического журнала;
  • ведение протокола работы системы и действий оператора;
  • возможность управления оператором работой установки в "ручном" режиме;
  • взаимодействие с внутризаводской вычислительной сетью.

В качестве АРМ оператора используется стандартная или промышленная ЭВМ типа PC.

Рис. 4. Структурная схема САУ ТП СЗФункции САУ ТП СЗ:

4.2. Подсистема управления производственным процессом

Процесс оперативного управления предназначен для организации сбора, обработки, архивирования и представления данных, поступающих с различных цехов и участков предприятия и различных подсистем управления технологическими процессами, коммерческого учёта энергоресурсов (АСКУЭ), систем технического учёта и систем автоматизации вспомогательных производств. База производственных технологических данных служит источником оперативных сводок для руководства предприятия, главных специалистов завода.

Цели и задачи АСУПП. АСУПП обеспечивает процесс непрерывного и целенаправленного сбора, преобразования и представления информативных показателей, необходимых для проведения анализа, планирования, подготовки и реализации управленческих решений на уровне реального производства на основе оперативной технологической информации.

Внедрение на предприятии АСУПП обеспечивает достижение следующих целей:

  • повышение эффективности управления предприятием и отдельных его структурных подразделений на основе оперативной и достоверной информации;
  • создание информационного инструмента для обнаружения и использования источников экономии производственных и непроизводственных затрат;
  • создание основы для принятия управленческих решений высокого качества на основе качественной информации;
  • снижение затрат на обслуживание оборудования;
  • обеспечение надёжности технологических процессов;
  • снижение влияния "человеческого" фактора при подготовке и принятии управленческих решений.

Уровни и функции. В общем виде основные программно-технические уровни АСУПП предприятия можно представить в виде многоуровневой модели. Она включает следующие основные уровни.

Уровень 1: локальные системы автоматизации. Данный уровень включает технологические системы автоматизации (АСУТП), системы коммерческого и технического учёта энергоресурсов, системы автоматизации вспомогательных производств, системы ввода технологических данных с ручным вводом и др.

Прикладное программное обеспечение этого уровня решает задачи ввода технологических параметров по цехам и участкам, обеспечивая локальные архивы и организуя передачи данных по различным каналам связи на оперативно-технологический сервер данных.

Уровень 2: база оперативных данных (оперативно-технологический сервер). Оперативно-технологический сервер предназначен для сбора и хранения технологической информации. Он также осуществляет:

  • сбор и накопление технологических данных и автоматический расчёт показателей работы оборудования и подразделений в единой оперативной технологической базе данных;
  • обеспечение общего хода работ, основных плановых показателей, централизованного контроля за производственными и технологическими процессами;
  • ведение оперативного электронного журнала цехов;
  • визуализацию производственной ситуации на объекте;
  • подготовку оперативных сводок, месячных эксплуатационных рапортов, передачу сводок на уровень отдельных служб др.

Уровень 3: Предоставление данных потребителям. Клиентские приложения АСУПП могут иметь следующее назначение:

  • оперативный центр выполняет основную задачу по отображению оперативной технологической информации, поступающей от цехов и участков предприятия);
  • автоматизированные рабочие места заводоуправления (директор, гл. инженер, начальники цехов и т.д.);
  • автоматизированные рабочие места складов, сбыта и др.

Базовые компоненты АСУПП. Продукты интеграционного уровня призваны решать следующий набор задач:

  • хранение оперативных данных о состоянии технологического процесса, поступающих с различных технологических участков/цехов/производств;
  • визуализация процесса производства продукта или продуктов с предоставлением количественных характеристик во всех узловых точках технологического процесса;
  • обеспечение средств поддержки Internet-решений для основного и вспомогательного технологического производства.

Типовая структурная схема связи источников информации (объектов АСУПП). Компонентная структура АСУПП для каждого предприятия обладает своей спецификой, но можно отметить следующие объекты (рис. 5):

  • база данных. Предпочтительно использование реляционной базы и БД реального времени;
  • системы автоматизации технологических процессов. В рамках АСУПП рассматриваются не сама структура АСУТП соответствующего цеха, а обеспечение интеграционного решения. Решение обеспечивается с помощью коммуникационного программного обеспечения (ПО);
  • клиентские приложения, которые могут быть реализованы с использованием различных технологий.
Рис. 5. Основные компоненты системы АСУПП

5. Этапы создания комплексной системы

Для автоматического "питания данными" модулей АСУП и формирования оперативных и ключевых показателей необходимо создать автоматизированную информационную систему предприятия. Процесс создания включает несколько этапов.

1. Полное и качественное описание уровня технической оснащённости как отдельных технологических и вспомогательных систем автоматизации, так и информационных потоков, рождённых этими системами.

2. Процесс объединения существующих подсистем автоматизации (горизонтальная интеграция) включает реализацию следующих последовательно-параллельных шагов:

  • формирование цепочки источников данных, обеспечивающей контроль производства от сырья до товаров;
  • описание источников автоматизированного и ручного ввода оперативных технологических, хозрасчётных и диагностических данных;
  • описание структур данных каждого источника;
  • обеспечение каналов передачи данных внутри предприятия по различным каналам связи;
  • при необходимости разработка автоматизированных рабочих мест диспетчеров цехов, участков и производств предприятия;
  • организация информационного обмена с существующими системами коммерческого и технического учёта энергоресурсов (электроэнергия, тепло, пар, газ, вода).
  • создание базы оперативно-технологических данных (оперативно-технологический сервер ОТС).

3. Формирование структур данных, необходимых для информационной поддержки модулей АСУП. Описание системотехнического и продуктового решения для обеспечения передачи данных из ОТС.

4. Анализ формул для вычисления ключевых показателей и определение структуры данных, поставляемых из базы оперативно-технологических данных для выполнения расчёта этих показателей по заданному регламенту. Обоснование выбора продуктового решения, поддерживающего возможность модификации схем расчёта ключевых показателей, введение новых схем, запуск режима автоматического вычисления показателей по заданному регламенту.

5. Реализация решения. В качестве примера на рис. 6 представлена ситуационная панель, разработанная на основе пакета Industrial Information Management компании Citect. Приложения, созданные на их основе, являются концентраторами бизнес-информации, способные получать данные от всех ключевых подсистем предприятия, преобразовывать эти данные при помощи делового регламента и представлять результат в виде ключевых показателей.

Рис.6. Пример панели ключевых показателей

Выводы

Фокусирование внимания менеджмента на ключевых показателях в системе принятия решений не является чем-то новым. Об этом свидетельствует, например, высказывание автора концепции Самообучающейся Организации Питера Сенге: "В хорошо спроектированной организации внимания менеджера высшего уровня заслуживают только сложные вопросы, носящие характер дилеммы, отклоняющиеся от принятых моделей решения. Эти спорные вопросы требуют мыслительных способностей и опыта старших в иерархии людей в дополнение к усилиям менее опытных руководителей. Если менеджеры высшего звена решают по двадцать проблем за день, то это означает, что они либо слишком много времени тратят на относительно простые проблемы, которые должны решаться на месте, на более низком уровне, либо слишком мало внимания уделяют сложным проблемам. В обоих случаях менеджеры выполняют свою работу неудовлетворительно". Жалобы менеджеров на недостаток времени и, как следствие, на стресс и спешку указывают, видимо, на то, что практика отстает от требований времени. Для управления предприятием необходимы оба типа систем показателей. Использование на практике ключевых показателей позволит сосредоточиться менеджерам высшего звена на показателях эффективности предприятия, при условии, что менеджеры среднего уровня качественно будут использовать ключевые показатели производства.

При этом интегрированная система позволит не только обеспечить получение показателей по заданному регламенту, но и раскрыть их, используя:

  • административно-управленческие системы оперативной производственно-технологической информацией;
  • поддержку информационного взаимодействия и координации всех подразделений предприятия;
  • организацию оперативного доступа специалистов предприятия ко всей информации, входящей в сферу их служебных обязанностей.

Описываемая ИС ориентирована на формирование различного типа производственных показателей, важных для оценки качества отдельных процессов и бизнеса предприятия в целом.

Качественная формализация оперативных отчётных форм минимизирует временные затраты руководителя на каждодневные, рутинные процедуры и гарантирует получение достоверных данных.

Накопительные и аналитические данные генерируются автоматически, минимизируя участие субъективного фактора.

Роль ИТ-подразделения усиливается и претендует на переход от коммунальной модели, в рамках которой реализуется только сервисная функция, к модели "постоянных изменений", в которой ИТ-структура является активным игроком бизнеса предприятия. Переход к этой модели требует реструктуризации ИТ-подразделения в соответствии с выбранной стратегией. Выбор зависит как от понимания необходимости участия ИТ в бизнесе, так и ролевой модели предприятия.

ИУС в руках ИТ и других подразделений является инструментом:

  • минимизации затрат (решение учётных задач, локализации "узких мест");
  • модификации и расширения существующей ИС с целью как адаптации к текущим бизнес-процессам, так и поддержки развития бизнеса в новых направлениях.

Организационная ИТ-структура должна меняться в этом случае в направлении усиления аналитической составляющей, прежде всего в части более глубокого понимания бизнеса ИТ-специалистами и использования ИУС как инструмента в достижении лучших бизнес-показателей. Вторичными становятся знания отдельных подсистем ИУС и тем более их создание и установка. Эти виды деятельности могут быть в аутсорсинге.

Целевые установки ИТ-руководителей на использование комплексной ИУС:

  • формирование вместе с руководителями производства списка важных показателей, их расчёт, модификация в зависимости от требований бизнеса;
  • разработка стратегий вместе с руководителями соответствующих бизнес-блоков по максимизации одних показателей и минимизации других;
  • выявление на основе оперативных данных положительных тенденций в бизнесе и их закрепление;
  • максимизация эффективности бизнеса, поиск ключевых точек оптимизации.

Словарь терминов

ПОПрограммное обеспечение
КПЭ Ключевые показатели эффективности
АСУПП Автоматизированные системы управления производственными процессами
УП Управление производством
АСУП Автоматизированная система управления предприятием
АСУТП Автоматизированная система управления технологическим процессом