Aby se výrobní podniky udržely v dnešním silném konkurenčním boji, potřebují vyrábět velké množství výrobků při zachování vysoké a neměnné kvality. Tyto výrobky musí dodat zákazníkům ve správný čas, na správné místo a v požadovaném množství a kvalitě (dodávky Just-In-Time).

Zákazníci stále častěji vyžadují dokladování dodržení kvality. Certifikace kvality výroby podle norem ISO 9000, případně VDA pro automobilový průmysl je dnes už brána za samozřejmost. Často je požadována průkazná dokumentace o skutečné historii výroby a dodržení předepsaného technologického postupu ke každé dodávce a v některých průmyslových sektorech až na úroveň každého výrobku. Podniky jsou tak nuceny vytvářet a spravovat velké množství informací pro získání a obhájení certifikátů kvality pro zákazníky i pro svoji interní potřebu k průběžnému vylepšování výroby.

Úspěšný podnik je nucen často uvádět na trh nové nebo modifikované výrobky za stejnou nebo nižší cenu než dříve. Majitelé však samozřejmě požadují růst ziskovosti pro rychlejší návrat vložených investic. Dochází tak vlastně k protichůdným požadavkům - snížit výrobní náklady a zvýšit objem produkce.

Na co se tedy nejvíce zaměřit? Výrobní podniky nejčastěji trápí nízká produktivita, nedostatečná kvalita, vysoké výrobní náklady a nedodržení termínu dodávky. Jak lze tyto problémy řešit?

Převládající řešení - systém ERP (MRP)
Často převládá názor, že všechny problémy vyřeší softwarový administrativní informační systém kategorie ERP. Tyto systémy jsou v podniku samozřejmě potřeba pro zpřehlednění finanční, obchodní, skladové a další administrativní agendy. Často v sobě obsahují moduly plánování MRP II, které jsou vhodné pro dlouhodobé a strategické plánování. Tento způsob plánování však přestává vyhovovat dnešním požadavkům na operativnost a pružnost podniku i z hlediska optimalizace využití výrobních kapacit i materiálů.

MES řídí praktické vykonávání (výrobu) zakázek

Optimalizace pomocí plánovacích systémů
Pro efektivnější plánování výroby jsou proto v poslední době nabízeny plánovací systémy kategorie APS (Advanced Planning and Scheduling), které dokáží plánovat výrobu s ohledem na její kapacity v časovém horizontu hodiny až roky podle typu výroby a požadavků uživatele. Systém APS přesně naplánuje velikost a posloupnost výrobních dávek, jejich priority, požadavky na suroviny a provede jejich synchronizaci a optimalizaci.

To už vypadá velmi dobře. Ale je nutné si uvědomit, že se stále pohybujeme v kanceláři na osobním počítači plánovače. Nyní potřebujeme dostat plán do výroby a uvést ho do života. Předat požadavky na výrobu k jednotlivým strojům a linkám, aby pracovníci nebo řídicí systémy věděli, co mají dělat. Také je nutné zajistit zpětnou vazbu z výroby, tj. informovat plánovací systém o skutečném stavu výroby (stav výrobních dávek, strojů, materiálů aj.), aby vytvoření plánu bylo opravdu reálné a plán proveditelný.

Někdo řekne: žádný problém. Nasadíme tedy výrobní modul systému ERP. Tyto moduly, pokud vůbec existují, ale většinou sledují výrobu pouze z hlediska finančních nákladů a spotřeby materiálu ze skladu a nemají přímou vazbu na výrobní linky a zařízení. Vytváření jednoduchého a uživatelsky přívětivého rozhraní pro styk s řídicími systémy a obsluhu strojů a linek je pro ně náročné. Data o průběhu výroby jsou do těchto systémů zadávána nejčastěji ručně opisováním z papírových záznamů se zpožděním hodin až dnů, v lepším případě přes čtečky čárového kódu. Výrobní moduly ERP proto nejsou většinou schopny operativně řídit výrobu (priority vyřizování zakázek, tok materiálu, přestavování strojů aj.), zajišťovat její kvalitu, sledovat rozpracovanost a pořizovat údaje o skutečném průběhu a stavu výroby v reálném čase.

Řešením je použití informačního systému zaměřeného na přímou výrobu. Tyto systémy se označují zkratkou MES (Manufacturing Execution Systems) a odpovídají za vykonání výrobních požadavků a detailní záznam skutečné výrobní historie (Obr. 1).

Přínosy nasazení systému MES
Funkčnosti systémů MES byly definovány organizací MESA a jsou přístupné na internetu. Často převládá názor, že tyto systémy jsou vhodné jen pro plně automatické výrobní linky a procesy. Není to pravda, jsou vhodné i pro kombinaci manuálních a automatizovaných výrobních operací.

Systémy MES poskytují v reálném čase přístup k informacím o výrobním procesu všem zainteresovaným pracovníkům od obsluhy strojů, až po management podniku, a tím podniku usnadní dosažení optimální možné výkonnosti a objemu produkce v příslušném výrobním modelu (s dostupným zařízením, materiály a lidskými zdroji) při minimalizaci výrobních nákladů.

Grafické prostředí pro definici postupu výroby

Systémy MES místo opožděného reagování na zastaralé informace aktivně předcházejí vzniku možných úzkých hrdel výrobního procesu a dalším problémům. Po jejich identifikaci lze upravit rozdělení materiálových zdrojů, přidělování výrobních zařízení a další proměnné veličiny, aby se problémy odstranily prakticky ještě dříve, než se vyskytnou. Tyto faktory jsou upravovány dynamicky v závislosti na měnících se podmínkách a informacích získaných jak zespod z výroby, tak shora z informačních systémů kategorie ERP (struktura a množství objednávek). Podniky tak využívají své materiálové i lidské zdroje lépe a chytřeji.

Systémy MES obsahují přesné definice výrobních postupů (Obr.2), takže je zajištěno, že potřebné operace jsou vykonávány v určeném pořadí, s určenými materiály, na určených zařízeních a pouze operátory s příslušnou kvalifikací, vyškolením, příp. i se speciálními certifikacemi. Systémy MES tak významně pomáhají při dodržování podnikového programu správných výrobních postupů GMP (Good Manufacturing Practices) nebo při získávání certifikátů dle ISO 9000.

Flexibilita poskytovaná díky nasazení MES umožňuje výrobu charakteru just-in-time (JIT), kdy se pracuje s minimálními nebo prakticky žádnými zásobami, čímž se zlepšuje pružnost výroby. Poněvadž systémy MES umožňují relativně snadno a rychle překonfigurovat výrobní procesy, stává se ekonomicky výhodným zpracovávat i méně obvyklé požadavky zákazníků, jako je např. jednorázová výroba nebo malosériová výroba v malých výrobních dávkách.

Systémy sledují aktuální stav materiálových zdrojů, dostupnost pracovních sil, stav rozpracované výroby, a umožňují tak např. sdělit zákazníkům aktuální stav, resp. termín dokončení jejich konkrétní zakázky přímo během telefonického rozhovoru. Je rovněž zaručeno, že zákazník obdrží přesně to, co si objednal.

Pro detailní záznam skutečného průběhu výroby se sledují a ukládají do databáze všechny požadované informace z výrobního procesu, takže lze snadno vytvořit různé výrobní protokoly s kompletní výrobní historií pro skupiny výrobků (výrobní šarže) nebo konkrétní jednotlivé výrobky (výrobní rodokmen).

Systémy MES mohou umožnit i oddělení údajů s informacemi o pohybu a stavu materiálu ve výrobě z finančního systému ERP. Data, která jsou potřebná pro účetnictví a finanční systém jsou teprve po jejich validaci v systému MES přenesena do finančního modulu ERP. Výhodou je odlehčení systému ERP při odvádění výroby a zpřehlednění datových toků.

InTrack: příklad řešení MES
Aplikace MES byly doposud převážně psány jako zakázkový software "na míru" konkrétnímu nasazení. To vedlo k dlouhé době vývoje a implementace i k vysokým nákladům na pořízení a administraci. Další vývoj těchto unikátních zakázkových systémů však bývá problematický, a mnoho podniků proto oddalovalo své rozhodnutí o nasazení aplikací MES. Ukazuje se, že i v tomto softwarovém sektoru je vhodné použít ověřené "krabicové" systémy, které se pouze nakonfigurují dle požadavků zákazníka.

Příkladem řešení MES může být systém InTrack, součást integrované softwarové rodiny pro průmyslovou automatizaci - Wonderware FactorySuite. InTrack je používán při montáži automobilů nebo jejich komponentů, při výrobě elektroniky, zdravotnických zařízení, nápojů a potravin, oceli, kabelů, speciálních materiálů a v dalších oblastech průmyslu.

Závěr
Systémy MES jsou vhodné především pro výrobce, kteří vyžadují vysokou a neměnnou kvalitu velkého množství stejných nebo různých vyráběných výrobků, potřebují detailní záznamy skutečné výrobní historie a minimalizaci zásob. Systém MES pomůže ve výrobním podniku udělat pořádek v detailním sledování a řízení výrobních procesů a přispěje k obousměrnému toku potřebných dat po celém podniku, tj. od přímé výroby, až po informační systémy kategorie ERP a systémy pro řízení dodavatelských vztahů SCM.

Pozn.: Autor článku, pracuje ve společnosti Pantek (CS) s.r.o., která je dodavatelem informačního systému Wonderware InTrack z kategorie MES.

www.pantek.cz