Představme si ideální firmu – prostřednictvím systému MES, který je napojen na IoT platformu, propojené stroje, nástroje, lidskou obsluhu, logistický a ERP systém, lze extrémně flexibilně měnit vstupy i výstupy výroby, přesně sledovat kvalitu a proces výroby (například správný utahovací moment nebo tlak) a vše je v systému zaznamenáno. Poloautonomní řízení pak umožňuje rychle měnit parametry výroby v řádu minut nebo hodin a v reálném čase zobrazovat potřebná data nebo je předávat připojeným informačním systémům. Takové ideální řešení je dnes možné, ale v současnosti není prakticky nikde implementováno.

Tradiční role MES systémů je především v oblasti monitorování technologií, zakázek a výrobků. V ideálním případě je monitoring prováděn automaticky na základě definovaného rozhraní pro danou technologii, ale bohužel je stále ještě velmi časté ruční zadávání dat operátory přímo ve výrobě, nebo v horším případě až po dokončení výroby. Nasbíraná data jsou obvykle využívána k elektronickým hlášením o průběhu výroby nadřazeným systémům (ERP), ale také k online přehledům, z nichž jako nejznámější můžeme uvést report o celkové efektivitě výrobních zdrojů OEE a výstupní rodné listy produktů. Z pohledu analytika můžeme tyto tradiční výstupy zařadit do kategorie deskriptivní analytiky.

Další velmi výraznou vlastností, která postupně nabývá na významu s příchodem vysoké variability produktů a která velmi často není dostatečně nebo vůbec řešena, je schopnost řídit výrobní proces produktu na základě předdefinovaných pravidel a parametrů, a to až na úroveň jednotlivých dílčích aktivit v rámci výrobní operace. Klíčovým, ale velmi často opomíjeným hodnotícím aspektem vyspělosti MES je, do jaké úrovně detailu a jakým způsobem umožní svým uživatelům výrobní postupy nastavovat a spravovat.

Obecný, nebo specializovaný MES?

Častým úskalím dnešního výrobního provozu je také „provozní slepota“, kdy pracovníci a manažeři ve výrobě nemají kompletní přehled o pohybu materiálu, technologické infrastruktury, nástrojů nebo stavu zakázek v průběhu výroby. Velkou roli v této situaci hraje charakter výroby, kdy univerzální MES systém lze jen s obtížemi použít například při specifické výrobě v plastikářském průmyslu, potravinářství nebo například ocelářském průmyslu. Každý obor vyžaduje individuální přístup a na trhu je dnes řada řešení, která se úzce specializují na vybraný segment – existují tak oborová MES řešení například pro kalírny kovů, elektrotechnický průmysl, zpracovatele primárních surovin nebo firmy zabývající se vstřikováním plastů. U takového systému je pak v ideálním případě přednastavena základní sada procesů pro příslušný charakter výroby a dochází tak již jen k drobným korekcím při implementaci a integraci do firemních systémů.

V posledních několika letech rovněž dochází k výraznému rozšiřování funkčností, které částečně překrývají či vyplňují mezery v ERP systémech, ale také k prohlubování funkčností souvisejících především s integrací na stroje a zařízení. Z první skupiny můžeme zmínit například kapacitní plánování nebo řízení skladových operací, z té druhé například správu výrobních programů. Oba případy mají jedno společné – kvalita řešení je přímo úměrná kvalitě integrace. Zatímco integraci s ERP lze považovat za standardní IT úlohu, kde se převážně řeší otázky, které moduly a jakým způsobem použít z ERP a které z MES, u integrace se stroji a zařízeními je obvykle zapotřebí velká dávka kreativity. Integrátor je zde obvykle nucen řešit překážky od neexistujícího komunikačního rozhraní až po čistě obchodní bariéry v podobě uzavřených proprietárních řešení dodávaných jako celek od výrobce stroje či zařízení.

MES v době Průmyslu 4.0

Průmysl 4.0 je charakteristický nástupem nových technologií, jako je 3D tisk, internet věcí, umělá inteligence, cloud a další. Ty mají dopomoci k vyšší flexibilitě výroby, a to i při protichůdných požadavcích, jako je nárůst variability produktů a efektivity výroby, a jsou přímou reakcí trhu na neustále se zvyšující konkurenci. Především pak Průmysl 4.0 využívá velké objemy dat získané z technologií a procesů a pracuje s nimi na úrovni pokročilých systémů a obousměrné komunikace, díky čemuž jsou data efektivně zpracována a použita při rozhodování.

Nabízí se tedy otázka, jaká je budoucnost MES systémů v době Průmyslu 4.0. Je zřejmé, že úlohy, které MES systémy pokrývají, budou existovat i nadále, ale s potřebou výrazně vyšší flexibility a zároveň s větší komplexitou, než je tomu dosud. Tak například velmi detailní a digitalizované výrobní postupy bude možné variabilně rozvrhovat a spouštět na různých výrobních linkách, pracovištích a zařízeních s automatizovaným přizpůsobením receptury pro jednotlivé technologie. Zároveň bude možné dynamicky měnit parametry výrobního postupu, a to i v průběhu výroby na základě vstupů z okolního světa prostřednictvím standardizovaného komunikačního rozhraní.

Výsledkem všech těchto opatření bude posun od jednoúčelové automatizované výroby k flexibilní automatizaci, která lépe odolává vyšší variabilitě a kratšímu životnímu cyklu produktů. Již dnes je možné, pokud například od dodavatele přijde elektronická zpráva o potenciálně vadné dodávce vstupního materiálu, automaticky přesměrovat jednotlivé výrobky nebo celé šarže na pracoviště diagnostiky a předejít tím ztrátám ve výrobě. Díky průmyslovému internetu věcí však bude možné zohlednit daleko větší množství vstupů, než je tomu dnes, a snadněji integrovat zařízení a systémy z dodavatelsko-odběratelského řetězce.

Je zřejmé, že tyto přístupy rovněž povedou k nárůstu objemu dat a zároveň i informací v nich ukrytých, a tudíž se výrazně zvýší potřeba informace vytěžovat. Oproti tradičním metodám, kdy je v roli analytika člověk, se stále více budou prosazovat metody pokročilého vytěžování s následnou aplikací umělé inteligence. Konečným stavem bude využití automaticky vytěžených informací k přímému ovlivnění běhu výroby prostřednictvím automatizované změny výrobních parametrů. Z pohledu analytika nyní hovoříme o preventivní analytice.

MES systémy a jejich digitální transformace

Z hlediska koncových uživatelů se zcela jistě jedná o vyspělé a intuitivní nástroje pro navrhování a správu digitalizovaných výrobních postupů, které budou schopny nabízet kombinování různorodých vstupů a výstupů od technologií a lidí. Nástroje, které umožní definovat výrobní postup, aniž by musel procesní inženýr detailně znát ovládání stroje či zařízení od konkrétního výrobce. Významným technologickým předpokladem MES systémů tedy bude úzká integrace s platformou pro průmyslový internet věcí, která bude plnit standardizační roli v komunikaci mezi systémy.

Z pohledu nárůstu objemu dat jsou zcela nepochybně klíčové nástroje, které intuitivním způsobem pomohou svým uživatelům provádět veškeré potřebné typy analýz. V tomto případě se již nejedná o klasické statické reporty ani tradiční výstupy datových kostek typu OLTP, ale o aktivní aplikace zvládající deskriptivní, preskriptivní i prediktivní analytiku v reálném čase na bázi self-BI. U těchto nástrojů vedle intuitivnosti hodnotíme rovněž výkonnost, která obvykle u nekvalitních nástrojů s nárůstem objemu dat prudce klesá.

Výše zmíněná intuitivnost ovšem platí pro systém jako celek a úzce souvisí s požadavky na ergonomii ovládání. Ergonomie následně ovlivňuje přizpůsobení systému novým trendům v podobě mobilních zařízení. Mobilita následně klade zvýšené nároky na kvalitu technického řešení, které bohužel zákazník obvykle není na první pohled schopen posoudit, ale přitom má zásadní vliv na bezpečnost a odezvu systému při provozu přes internet a mobilní sítě. Zvýšená potřeba mobility se dá snadno doložit na postupné změně činností personálu ve výrobách. Díky rostoucímu podílu automatizace jsou stále více odbourávány klasické statické řídicí terminály a narůstá poptávka po mobilních terminálech pro servisní týmy a technology.

MES na příkladu využití v elektrotechnice

Naše společnost těží z dlouholetých zkušeností z výrobních procesů společnosti Foxconn, která již v roce 2005 implementovala komplexní řešení pro vysoce variabilní výrobu elektronických zařízení v objemu jednoho milionu a více kusů měsíčně – při extrémní variabilitě s nejmenší zakázkou obsahující právě jeden kus výrobku specifické konfigurace a s časovým limitem dvou dnů od přijetí objednávky do expedice. Tato výroba navíc obsahovala celý životní cyklus výrobku od tradiční vícestupňové strojírenské výroby pro výrobu ocelových komponent přes finální montáž, testování a expedici až po realizaci poprodejního servisu v podobě záručních a pozáručních oprav.

Tato zkušenost nám dala přesvědčení, že cesta k opravdu efektivní výrobě vede přes kvalitní integraci všech systémů, které mají na výrobu dopad. Nakonec nás dovedla k integrovanému řešení MOM, které neřeší pouze agendu výroby samotné, ale i oblasti s výrobou bezprostředně související. V architektuře Foxconn4Tech MOM jsou integrována řešení pro plánování, skladování a intralogistiku materiálů, řízení výroby a operativy s napojením na platformu průmyslového internetu věcí a vestavěný analytický nástroj QLIK BI.

Jan Rezek Autor působí ve Foxconn 4Tech jako manažer produktového marketingu. Má za sebou 18 let zkušeností s produktovým managementem a marketingem v průmyslovém a telekomunikačním odvětví.