Moderní plánování a řízení výroby:lisovna plastů

Společnost FOREZ rozjela MES v ostrém provozu nejen v lisovně plastů.  Se svými cca 250 zaměstnanci řeší převážné dodávky pro oblast automobilového a elektrotechnického průmyslu. Konstrukčními kapacitami se řadí mezi největší nástrojárny v České republice. Své zkušenosti rovněž prokazuje v oblasti lisování plastů a kovů. V roce 2011 vybudoval FOREZ v Ostrově zcela novou moderní lisovnu kovů. V tomto článku chci přiblížit implementace (instalace) MES systému na konkrétním projektu.

Enormní nárůst zakázek a snaha udržet si kvalitu produkce a tím svoji vedoucí pozici na trhu automobilového průmyslu, vyvolala potřebu zavést informační systém do výroby kategorie MES (Manufacturing Execution System). Svoji důvěru dal FOREZ společnosti s dlouhodobými zkušenostmi v oblasti automatizace a vývoji výrobních informačních systémů, společnosti UNIS, a.s. Brno. Zakázku bylo nutné svěřit společnosti, která má zkušenosti nejen z oblasti IT, ale rovněž která je schopna řešit komunikaci MESu s mnoha typy strojů a zařízení.

S dodávkou systému souviselo také řešení dovybavení strojů vhodnými komunikačními rozhraními (vstřikovací lisy, CNC stroje, CNC frézy, drátové řezačky, hloubicí přístroje, měřicí přístroje a další). Implementaci svého výrobního informačního systému PHARIS „na klíč“ UNIS zahájil provedením detailní analýzy stávajících výrobních procesů. Původní záměr nasadit MES PHARIS pouze do provozu lisovny plastů, se po provozním odzkoušení a otestování v lisovně plastů, rozhodla společnost FOREZ zavést MES PHARIS také do nové lisovny kovů a nástrojárny.

UNI 

  Výchozí stav softwarového vybavení

Tok a způsob předávání informací ve společnosti FOREZ byl obvyklým obrazem, který můžeme spatřit, troufám si tvrdit, ve většině lisoven plastů. Administrativně náročný stav pro udržení aktuálnosti průvodní výrobní dokumentace zakázky, několikafázové ruční přepisování odvedené práce do ERP systému a s tím související chybovost. Při odvodech práce a neshodné výroby docházelo k neúměrným časovým prodlevám v řádu hodin, čímž nebylo možné dosáhnout přesného a přehledného stavu rozpracovanosti jednotlivých zakázek. Jako podnikový informační systém používá společnost FOREZ systém ENTRY. Roli plánovacího systému plnil systém ITING, jehož podpora s možností modifikací byla ze strany dodavatele systému ukončena v roce 2010. Dále jak tomu obvykle bývá, FOREZ využíval mnoho pomocných excelových a accessových souborů např. pro přípravu TPV nebo jako podpůrné prostředky pro tvorbu výrobního plánu.

Vize

Stávající softwarové vybavení se stalo nedostatečným pro operativní plánování a řízení zakázek. Vzhledem k nárůstu počtu zakázek se stávající nepřehledná situace stala neudržitelnou a FOREZ se rozhodl pro nasazení MES systému, který bude integrovat dílčí softwary do jednoho kompaktního softwarového nástroje. Cílem je mít jeden komplexní modulární MES systém, který bude oboustranně komunikovat s ERP ENTRY a bude schopen rovněž využívat on-line komunikaci se stoji a to zejména vstřikovacími lisy. Je to jediný způsob, jak dosáhnout tak potřebný dohled nad výrobou a současně naplňovat striktní a nekompromisní požadavky norem automobilového průmyslu.

UNI 

FOREZ měl jasnou představu o požadavcích na MES systém:

  • Integrovat stávající systémy  Plánování, TPV, Údržbu  do jednotné platformy,
  • zajistit efektivní operativní  odvody práce,
  • získat trvalý přehled nad  rozpracovaností jednotlivých zakázek,
  • zviditelnit  úzká místa  ve výrobě,
  • získat  dohled nad efektivitou  zařízení a operátorů,
  • zavést nástroj pro zabezpečí plnění procesních standardů managementu jakosti dodavatelů pro automobilový průmysl,
  • připojit vstřikovací lisy a CNC stroje k MES systému pro sběr technologických parametrů pro získání dohledu nad stabilitou výrobního procesu,
  • zabezpečit centrální nahrávání řídicích programů do/ze vstřikovacích lisů.

Detailní analýza pro zachování zavedených výrobních procesů

Před zahájením projetu se smluvní strany dohodly, že standardní balík funkcionalit MES PHARIS pro lisovny plastů bude rozšířen o modifikaci MESu dle zavedených výrobních procesů FOREZ. Nasazení MES systému u zákazníka tedy předcházelo provedení detailní analýzy, jejímž výsledkem byl detailní popis výrobních procesů, do kterých bude MES zasahovat, dále pak ve spolupráci s implementátory systému třetích stran dochází k detailní specifikaci oboustranného komunikačního rozhraní na tyto systémy, zejména na ERP ENTRY. Finální odsouhlasená Funkční specifikace, popisující zavedené výrobní procesy byla následně podkladem pro oddělení implementátorů.

Klíčová role výrobních terminálů, automatizace odvodů práce

V době kdy UNIS prováděl implementaci na základě Funkční specifikace, probíhala ve FOREZu montáž operátorských terminálů přímo u vstřikolisů, dále pak dovybavování vstřikovacích lisů komunikačním rozhraním a řešení technologické sítě.

Za účelem maximálního odbourání průvodní papírové výrobní dokumentace na pracovištích a zajištění operativních on-line odvodů práce a zmetkovitosti byly do provozu nasazeny výrobní terminály s dotykovou obrazovkou, ke kterým se uživatelé přihlašují RFID kartou docházkového systému IWA (dodavatelem rovněž UNIS).

Operátor se na terminálu přihlašuje na výrobní operaci, kde odvádí práci včetně neshodné výroby a typu neshody. Podle definovaného oprávnění pak terminál nabízí i rozšířené funkcionality jako je prohlížení souborových příloh (seřizovací listy, kontrolní listy, instruktážní videa apod.), možnost nahrání aktuálního schváleného řídicího programu do vstřikolisu, nasazení formy, evidenci výměny nástroje, popř. zadání prostoje.

Odvod práce na výrobním terminálu plně nahrazuje manuální vyplňování tištěných formulářů, při kterém docházelo k chybovosti, časovým prodlevám. Odvod práce přes výrobní terminály vedl k úplnému nahrazení osob zodpovědných za vykazování, současně jsou odvody jsou on-line přenášeny do nadřazeného systému ENTRY. 
UNI 

Komunikace se vstřikovacími lisy

Pro komunikaci se vstřikolisy KraussMaffei byl využit protokol Euromap 63, kterým bylo nutné část starších vstřikolisů dovybavit. Tento komfortní způsob připojení k MES systému otevřel následující možnosti:

  • On-line sběr a archivace technologických parametrů – z množiny mnoha set technologických parametrů které Euromap 63 nabízí, si technologové obvykle zvolili sběr dat v rozsahu cca 40 hodnot a tyto jsou dále archivovány.
  • Nahrávání řídicích programů – MES PHARIS poskytuje centrální správu výrobních programů. Tyto schválené a uvolněné programy pro kombinaci vstřikolis/forma je možné přes MES nahrát do vstřikovacího lisu nebo opačně.
  • Synergickým efektem připojení vstřikovacích lisů k výrobnímu systému bylo využití sběru cyklů pro odvody práce, dále pak pro modul Údržby a Správu zařízení.

Správa forem, mobilní výrobní terminály

Správa vstřikovacích forem nabízí detailní přehlednou evidenci vstřikovacích forem. Jednotlivé formy byly očipovány vysokoteplotními RFID tagy pro jednoduchou a rychlou evidenci. Pro snadný přístup k modulu evidence forem bylo pro FOREZ zvoleno využití mobilních výrobních terminálů s WiFi a čtečkou RFID s aplikací PHARIS mini client s on-line konektivitou na aplikační server PHARIS. Přes tyto terminály obsluha zadává umístění formy, úpravy počtu cyklů, nulování cyklů po údržbě formy, popř. přiřazení RFID tagu k formě. Ke každé nasazené formě na vstřikolis systém automaticky načítá aktuální počet cyklů. MES ve výsledku nabízí přehled jednotlivých forem s aktuálním počtem cyklů, včetně jejich aktuálního umístění a stavu.

Řízení údržby

Další z nasazených modulů MESu je modul Údržba, který je využíván pro řízení, plánování a sledování údržby nástrojů, strojů a zařízení. Plánování údržby probíhá nejen dle časového hlediska, ale je rovněž využíváno přímého propojení se vstřikovacími lisy, kdy plánování údržby probíhá na základě skutečné vytíženosti jednotlivých vstřikovacích lisů. Modul Údržba MES systému PHARIS nabízí rozmanité možnosti tvorby modelů údržby, plánů údržby, správu pracovních postupů. Oblíbenou funkcionalitou je možnost uživatelské definice logických výrazů, po jejichž naplnění dochází k automatickému vzniku požadavku na údržbu a notifikaci příslušné osoby emailem, interní zprávou systému PHARIS, popř. SMS.

Příprava výroby

Zavedení MESu do výroby představoval pro FOREZ z počátku velký objem práce spojený s technologickou přípravou výroby a s tím související tvorbou technologických postupů. Práci výrazně usnadnilo využití předdefinovaných šablon technologických postupů v MES PHARIS. V průběhu definice TPV do MES systému došlo k zavedení „pořádku“ v datech a k odfiltrování historicky dlouhodobě nevyužívaných záznamů a komplexnímu nahrazení neúplné papírové evidence technologických postupů. V rámci definice technologických postupů došlo rovněž k autorizaci a připojení schválených řídicích programů pro vstřikolisy a také k připojení schválené průvodní výrobní dokumentace, která byly zpřístupněna obsluze na operátorských terminálech. Standardizace a doplnění technologických postupů ve FOREZu bylo nezbytným krokem pro zahájení efektivního využívání Plánovacího modulu systému PHARIS.

Kapacitní Plánování výroby

Pro plnohodnotné Plánování výroby je ve FOREZ využíváno úzké návaznosti na podnikový informační systém ENTRY. Proces Plánování MES zahajuje od okamžiku příchozího automatického požadavku na vytvoření výrobního příkazu, ke kterému dochází v ERP ENTRY. Následně pak za současného využití revidovaných a doplněných technologických postupů bylo možné zahájit plnohodnotné využívání možností, které nabízí modul Plánování. Výrobní informační systém nabízí mnoho optimalizačních variant pro výpočet výrobního plánu – levo a pravostranné plánování, genetické výpočty, využití rychlé alokace zdrojů a další.

Výpočet výrobního plánu trvá dle zvolených kritérií od okamžitého výpočtu po řád desítek sekund. Po simulaci a editaci výrobního plánu je možné iniciovat distribuci naplánovaných výrobních operací na výrobní terminály, kde se operátoři „přihlašují k práci“.

Sledování rozpracovanosti zakázek

Zavedením MES systému došlo k významnému zprůhlednění výroby. Vedoucím pracovníkům se dostal do rukou nástroj, který nabízí on-line přehled nad rozpracovanými zakázkami. Přehled nabízí detailní seznam rozpracovaných zakázek, naplánované množství, vyrobené množství, predikci dokončení zakázky, množství odvedené neshodné výroby, seznam přihlášených operátorů na výrobní operace a mnoho dalších informací potřebných pro řízení výroby. Pomocným nástrojem pro grafické zobrazení aktuální přehledu výroby FOREZ využívá modul Vizualizace výroby, na kterém má možnost sledovat informace o rozpracovaných zakázkách při současném stavu vstřikovacích lisů a jejich aktuálních technologických parametrů.

Klíčové výrobní ukazatele

  • Komplexní zavedení MES systému při využití on-line komunikace se vstřikovacími lisy otevřelo bránu důležitým statistickým pohledům na ukončenou výrobu.
  • Mezi zajímavé ukazatele FOREZ vytipoval následující:  OEE – hodnocení efektivity výrobních zařízení včetně hodnocení prostojů pro sledování vytíženosti vstřikolisů. Oproti běžným systémům MES PHARIS počítá reálné OEE, tzn. ukazatel pracuje s normovanými hodnotami uvedenými v technologických postupech, následně pak se skutečnými výrobními časy a s tzv. Pracovními kalendáři, které nabízejí možnost detailní definici dostupnosti jednotlivých vstřikolisů.
  • Hodnocení operátorů  – ukazatel slouží k hodnocení přítomnosti personálu na pracovišti, jejich výkonnosti a kvality, včetně globálního monitoringu práce servisních techniků.
  • Analýza zakázek  – poskytuje kvalitativní a kvantitativní hodnocení výroby, zahrnující přehledy nad ukončenými výrobními zakázkami dle uživatelsky zvolených hledisek včetně hodnocení neshodné výroby.
  • Hodnocení cyklů vstřikovacích lisů  – počet cyklů, střední doba cyklu, maximální nebo minimální doba cyklu dle uživatelsky zvolených hledisek. 
Operátorské pracoviště Pharis 

Architektura systému

Systém je navržen jako třívrstvá aplikace na technologiích Microsoft (dodavatel UNIS je Microsoft Gold Certified Partner). Jako databáze je využita MS SQL 2008, která je rozdělena na výrobní a historizační. Prezentační vrstva a aplikační logika využívají rovněž technologií Microsoft. Systém PHARIS je z převážné části webová aplikace založená na technologii ASP.NET, AJAX, Adobe Flash a Silverlight. Webový server zpřístupňuje většinu funkcionalit systému PHARIS pro jeho uživatele. Webový server je hostovaný na serveru IIS. Rozhraní mezi aplikační vrstvou a obsluhou tvoří klientská vrstva, kterou je internetový prohlížeč. MES PHARIS® je proto dostupný všem uživatelům daného podniku. Výhodou tohoto řešení je snadná správa systému bez nutnosti instalace klientských stanic, update systému se provádí pouze na serveru. Tuto výhodu oceňují zejména administrátoři, kterým odpadá povinnost péče o klientské aplikace MES PHARIS. Definice uživatele spočívá pouze ve vytvoření uživatelského účtu v MES PHARIS® a nastavení příslušných oprávnění. Uživatelé se rovněž automaticky synchronizují ze systému ENTRY. 

operátorská stanice Pharis 

Naplnění stanovených cílů, přínosy řešení

Hlavní přínosy v nasazení MES systému spatřuje FOREZ v následujících oblastech:

  • Provedena integrace stávajících systémů Plánování, TPV, Údržba do jednotné platformy,
  • získání trvalého on-line přehled nad rozpracovaností jednotlivých zakázek,
  • zajištění efektivních on-line odvody práce,
  • provedení revize technologických postupů a jejich standardizace,
  • nasazení systému efektivního kapacitního plánování,
  • zviditelnění úzkých míst ve výrobě,
  • získání dohledu nad efektivitou zařízení a operátorů,
  • zajištění dokladovatelnost výroby pro potřeby prokázání kvality výroby a zákaznické audity,
  • připojení vstřikovacích lisů k MES systému pro sběr technologických parametrů a zajištění procesu řízeného centrálního nahrávání řídicích programů.

Dokončení integrace a zavedení systému do závodů Nástrojárny a nové Lisovny kovů

Po úspěšné implementaci výrobního informačního systému PHARIS v provozu Lisovny plastů se společnost FOREZ rozhodla dokončit integraci přes všechny výrobní závody a tedy pro nasazení klonu systému rovněž do provozu Nástrojárny a nově vybudované Lisovny kovů. Tímto krokem byla dokončena komplexní integrace informačních systémů ve společnosti FOREZ a zavedena jednotná modulární platforma, která nabízí snadný přístup přes tenkého klienta. Podařilo se vyplnit chybějící informační tok mezi podnikovým informačním systémem ENTRY a třemi výrobními závody a nasadit nástroj pro strategické řízení všech těchto výrob. Současně se dostávají do rukou managementu reálné a nezkreslené podklady o stavu a efektivitě výroby a operátorů, čímž se otevírá informační brána pro realizaci důležitých strategických rozhodnutí.

UNIIng. Martin Urban
Manažer prodeje a marketingu
Výrobní informační systémy
www.pharis.cz
Jste zde: Home Články Případové studie Moderní plánování a řízení výroby:lisovna plastů