Na trhu IT systémů existují řešení, která se specializují právě na tyto otázky. Jsou to systémy pro detailní kapacitní plánování výroby (APS – advance planning and scheduling) a systémy pro sběr dat z výroby (MES – manufacturing execution system). Tyto systémy na jedné straně respektují a kalkulují se všemi omezeními a podmínkami, které mohou ve výrobě nastat, a na straně druhé sbírají a podávají přesné informace o aktuálním stavu výroby, a to jak z hlediska vyrobených kusů, tak i z pohledu prostojů, zpoždění a efektivity výroby.

Analogie řízení výroby s pohybem lidského těla

ERP lze symbolicky přirovnat k fungování lidského těla a jeho mozku. Takzvaný velký mozek (latinsky cerebrum) funguje jako ERP systém. Slouží pro zpracování veškerých dat o okolním světě člověka a tyto data vyhodnocuje (stejně jako to dělá ERP). Jedná se o centrum pro všechny procesy z minulosti a pro jejich souhrnné zobrazení. Velký mozek není předurčen pro řízení například pohybu svalového aparátu lidského těla. K tomuto účelu slouží tzv. mezimozek (latinsky diencephalon). Ten neustále dostává informace z velkého mozku, propočítává a vysílá ideální impulzy (nervy) pro svalový aparát pro co nejefektivnější pohyb těla. Zde se přesně nabízí srovnání s funkcí APS. APS systém stejně jako diencephalon provádí tisíce detailních výpočtů s respektováním všech okolních podmínek pro naplánování co nejideálnějšího pohybu – výroby! Kdybychom v této analogii s lidským tělem postupovali dále, tak lidské nervy, které přenášejí zpětné informace o uskutečněném pohybu a nových okolních podmínkách, by se daly přirovnat k systému MES. Ten rovněž slouží pro získání informací o stavu výroby, vyrobených kusech, prostojích a zmetcích. Lidské kosti, svaly a šlachy jsou poté výkonnou částí příkazů mozku a v přirovnání k výrobě se tak jedná o zdroje, nástroje a obsluhu.

V mnoha výrobních společnostech v České republice však pro plánování složitých výrob a sběr informací stále používají ERP. Výsledný plán pro dílnu poté však není tvořen v ERP systému. Detailní plán je vytvářen složitým způsobem za použití tabulkových procesorů (MS Excel). Úloha našeho mezimozku je tedy suplována nevhodným nástrojem a plánovač tráví svůj drahocenný čas přepisování, kontrolou a orientací v desítkách tabulek a verzí. Možnosti vytváření variant plánu, či dokonce optimalizace jsou pak jen zbožným přáním.

Kapacitní plánování APS (diencephalon výroby)

Největšími přínosy implementace APS systému je vytvoření přesného a dlouhodobého plánu výroby za současného snížení operativy plánovače. Zároveň APS umožňuje vytvářet varianty plánu a optimalizuje výrobu dle aktuálních okolních podmínek.

Co musí APS systém splňovat?

APS systém buď funguje na sto procent, nebo nefunguje vůbec. Jestliže má být takový systém používán, musí mít důvěru svých uživatelů. V opačném případě se obsluha opět vrátí k „papírovým“ pomůckám a celá implementace nového systému je odsouzena k nezdaru. Aby APS systém podal relevantní a rychlý výstup, musí provést tisíce složitých výpočtů v reálném čase. Musí disponovat rozsáhlou funkcionalitou, a zejména následujícími hlavními vlastnostmi:

1. Funkcionalita (plánovací logika a rychlost plánování)

Tzn. možnosti modelace reálné výroby, jejích vlastností a všech omezení – APS systém by měl umožnit taková nastavení provádět tzv. na míru (přizpůsobit se musí systém, ne výroba). Výhodou těch nejlepších APS systémů je možnost nastavení aplikace dle požadavků konkrétní výroby, a to na základě přednastavených modulů. Umožní tak plánovači nejen nastavit prvotní model výroby, ale i tento model a jeho plánovací algoritmy na základě neustálých změn upravovat. A to nejlépe bez nutnosti programování či zásahu do jádra systému. Další důležitou vlastností je i rychlost plánování. Z pohledu rychlé reakce na změny je rychlost plánování v reálném čase nezbytná. APS musí dát výstup („co se stane, když“) v průběhu desítek vteřin až jednotek minut. V opačném případě a plánování v řádech hodin se APS systém stává těžko použitelným.

2. Uživatelská přívětivost (správa obrovského množství dat)

Velkou obavou, se kterou se setkáváme, je strach z nutnosti spravovat obrovské množství dat o výrobě v IT systému a zároveň si udržet přehled a kontrolu. APS systém proto musí disponovat takovým uživatelským rozhraním, které plánovači poskytne jednoduchou, rychlou a bezpečnou možnost správy a kontroly výrobních dat. Správnost a relevantnost dat totiž přímou úměrou ovlivňuje výsledek plánování. Zároveň ale APS systém musí být schopen výrobu naplánovat i s neúplnými daty. Výhodou dobrého APS systému je proto nejen grafické zobrazení plánu, ale zároveň propracované uživatelské prostředí pro správu dat, například v tabulkové formě.

3. Propojení na ostatní systémy (integrace na ERP a MES)

Schopnost adaptace na stávající podnikové prostředí a možnosti integrace na okolní systémy je pro APS klíčová. Základní informace je totiž nutné pro plánování získat ze stávajících ERP systémů. Tyto systémy se však napříč spektrem výrobců liší, a liší se tak i jejich technická základna (databáze). APS systém musí být schopen přizpůsobení se rozličným standardům a technologiím ERP. A zároveň umožnit zpětný vstup dat například z MES systémů.

MES systém (nervová zakončení ve výrobě)

Systém sběru dat z výroby plní dvě základní funkce. Na jedné straně informuje plánovače o aktuálním stavu výroby a na druhé poskytuje detailní data pro statistiku efektivity výroby. Tím se z něj stává výkonný nástroj pro zefektivnění celého výrobního cyklu.

Základní vlastnosti MES systémů

MES (z anglického manufacturing execution systems) nebo také výrobní informační systém či systém sledování výroby. Jeho hlavním úkolem je získání přehledu o průběhu výroby a zároveň poskytnutí dat ERP nebo APS systému pro následnou optimalizaci a zefektivnění výroby. MES musí být integrován na stávající systémy, jako ERP, WMS, APS atd. Takto je možné importovat z okolních systémů data o výrobcích, postupech, zakázkách a také třeba i frontu práce pro konkrétní pracovníky či stroje. Zpětným hlášením o vykonané práci či vyrobených dílech je pak možné okamžitě přizpůsobovat plán výroby, vytížení zdrojů a stav zásob aktuálnímu stavu výroby.

Úrovně sběru dat z výroby

Skupiny sběru dat ze strojů a od pracovníků se vzájemně prolínají a doplňují. Stroje poskytnou velice přesná data o počtech, časech či dalších měřitelných veličinách. Nemohou ale dodávat všechny upřesňující informace nebo se kvalifikovaně rozhodovat, to musí doplnit pracovník. Data ze strojů lze sbírat přes digitální i analogová zařízení případně dodatečně přidanými čidly. Záleží na konkrétním typu stroje a jeho možnostech. Sběr dat od pracovníků provádí MES typicky pomocí dotykových terminálů, případně mobilních terminálů se čtečkami čárových kódů. Pracovník má na těchto zařízeních k dispozici pouze funkce odpovídající jeho práci a aktuálnímu stavu zaznamenávaných dat. Může tak zaznamenávat zahájení či ukončení práce na konkrétní výrobní zakázce i její operaci, dále prostoje včetně identifikace příčiny, odvádět vyrobené kusy, případně zmetky (opět včetně identifikace konkrétní vady). U zakázkové výroby je důležité znát množství již vykonané práce. Podle poměru odvedené a plánované práce je pak zřejmé, kolik času bude ještě potřeba k dokončení zakázky. Naopak u sériové výroby je velice důležitý údaj o počtu vyrobených kusů, protože dobu potřebnou k dokončení lze určit nejlépe z poměru plánovaných a vyrobených kusů (značný vliv na trvání výroby mohou mít právě i evidované zmetky).

Sledování rozpracované výroby

Další důležitou informací je přehled o rozpracované výrobě. MES umožňuje sledovat počty a pohyb rozpracovaných výrobků po dokončení každé operace. Dokonce i v jejím průběhu je možné evidovat informace o rozpracovanosti výrobku, a to po jednotlivých kusech, nebo po balicích jednotkách. U odvádění po balicích jednotkách je možné využít kombinaci hlášení stroje a pracovníka. Stroj odvádí každý vyrobený kus (eviduje i kusy v neúplném balení) a pracovník po dokončení balení odvede celou balicí jednotku, tím upřesní předběžný údaj stroje. Tento způsob je výhodný v případě dlouhé výroby balicí jednotky. MES poté má neustálou informaci o aktuálním počtu vyrobených kusů.

Reporty a vizualizace stavu výroby

Důležitou částí MES jsou i vykazovací nástroje. V rámci reportů umožňuje MES okamžitý pohled na skutečnost a zároveň možnost analýzy dat. Okamžitý přehled je reprezentován nejen čísly, ale je možné jej i graficky prezentovat. Může to být velkoplošná obrazovka se znázorněním pracujících strojů či pracovníků, zobrazení stavu výroby vůči plánu či stavu objednávky. Detailní analýzy je možné filtrovat z pohledu pracovníka, stroje, dílu, zakázky atd. To umožňuje odhalení neefektivit ve výrobním procesu a získání podkladů pro následné řešení těchto nedostatků. Také lze snadno ověřit, jak a zda byly přínosné jednotlivé změny ve výrobním procesu v rámci případných optimalizací.

Shrnutí

Důležitou podmínkou úspěchu implementace výrobních systémů (APS, MES) je i vhodný výběr dodavatele. Dodavatel by měl být v takové chvíli partnerem, který nejen že přinese softwarový produkt, ale s ním dodá i zkušenosti. Správný dodavatel se neptá, „jak to chcete“, ale sám přichází s návody a nápady, jak řešení realizovat. A koupě těchto zkušeností je ta nejlepší investice. Lepší než se spálit sám je ponaučit se z chyb jiných.

Petr Šilhánek, Václav Zajíček
Autoři působí ve společnosti Aimtec.