Автоматизация производства

Как повысить эффективность работы производства c помощью системы мониторинга и инструментов аналитики

Цель промышленного интернета вещей − объединить людей, оборудование и информационные технологии в разумный организм, в котором информационные потоки − это кровеносные сосуды, обеспечивающие деятельность мозгового центра. Как это происходит? Системы мониторинга наделяют машины способностью продуцировать данные о работе − своей и персонала. С помощью аналитических механизмов эти данные превращаются в информацию, которая позволяет людям объективно оценивать показатели и характеристики работы предприятия, отдельных подразделений, конкретных станков и операторов и, как следствие, принимать верные производственные и управленческие решения.

Объясним на примерах, как можно использовать аналитические функции системы мониторинга для поиска причин различных проблем на производстве и подготовки решений по их устранению.

Исходные данные

Для того, чтобы оценить эффективность производства, нужно получить верные исходные данные. Отсюда первое условие слаженной работы завода − объективный мониторинг. С технической точки зрения, его обеспечивают MDC-системы, которые получают данные непосредственно от систем ЧПУ и от терминалов-регистраторов, подключённых к производственному оборудованию, регистрируют информацию о работе оборудования и операторов и автоматически отправляют её на сервер.

Схема интеграции MDC-системы мониторинга в промышленное производство предприятия

Рис. 1. Схема интеграции MDC-системы мониторинга в промышленное производство предприятия.

Варианты подключения MDC-системы мониторинга к станкам

Рис. 2. Варианты подключения MDC-системы мониторинга к станкам.

На данном этапе развития IIoT речь не идёт о полной автоматизации, поэтому важно понимать, что многое зависит и от работы персонала.

Во-первых, должны регулярно обновляться справочники системы мониторинга. В частности, графики работы, регистрируемые состояния станков и причины простоев, справочники изделий, деталей, технологических операций и управляющих программ.

Во-вторых, операторы должны регистрироваться в системе мониторинга в моменты фактического начала и окончания рабочей смены, а также регистрировать возникновение простоев станков по утверждённому перечню контролируемых причин. При необходимости более подробного контроля производства также регистрируются производственные простои, обусловленные вспомогательными действиями (замена детали, замена инструмента или оснастки, контроль детали, уборка стружки и т. п.), и ведётся учёт количества обработанных по конкретным технологическим операциям деталей, учёт брака и его классифицированных причин.

Методика применения аналитических отчётов для оценки эффективности производства

На нескольких реальных примерах из практики предприятий разберём, как с помощью аналитического инструмента систем мониторинга можно решить ряд производственных проблем.

Нужно ли покупать новые станки?

Распространённая ситуация: для того, чтобы выполнить план в срок, в одном из подразделений станки работают в две смены, а иногда и сверхурочно, в том числе в выходные дни. В связи с этим руководство планирует увеличить количество станков с ЧПУ для обеспечения выпуска продукции. Однако такое решение может оказаться поспешным и стоить предприятию больших денег. Чем в данном случае может помочь система мониторинга? Месячный статический отчёт по загрузке станков в подразделении выдаст один из трёх результатов:

  • загрузка слишком низкая. Далее определяется причина − большая суммарная продолжительность нерегламентированных простоев, что обычно говорит о низкой дисциплине и организации труда; частые или длительные простои типа «нет задания», «нет инструмента», «нет заготовок», свидетельствующие о слабой организации производства. Однако в некоторых случаях низкая загрузка за анализируемый период может объясняться, например, проведением плановых работ по ТОиР. Отталкиваясь от конкретной причины, можно делать выводы о том, действительно ли необходимы дополнительные станки и новые работники, либо можно просто рационально использовать существующие и выйти на плановые показатели. На одном из предприятий таким образом удалось перераспределить 3,3 миллиона евро, которые должны были быть потрачены на пять новых станков;
  • загрузка достаточно высокая, однако известно о наличии в других подразделениях станков, аналогичных или совместимых с требуемыми. Оценка их загрузки, которую можно быстро выполнить с помощью специального раздела АИС Диспетчер «Динамическая аналитика», может показать, что покупка новых станков также не требуется;
  • загрузка высокая, и вариантов дозагрузить имеющиеся станки нет. В этом случае система мониторинга определит те производственные характеристики (например, фактическую длительность машинного времени на станке), которые помогут определить, сколько единиц нового оборудования нужно купить для выполнения намеченных планов производства.

Диаграмма истории состояний работы станков в системе мониторинга показывает, в каких состояниях находились станки в выбранный период

Рис. 3. Диаграмма истории состояний работы станков в системе мониторинга показывает, в каких состояниях находились станки в выбранный период.

Таким образом, после объективного мониторинга производства можно максимально точно определить нехватку нового оборудования или, наоборот, отсутствие необходимости в его покупке.

Почему станки простаивают?

Обнаружив или предположив недопустимо большие затраты рабочего времени, связанные с нерабочим состоянием станков (станки выключены, находятся в ремонте, проходят техническое обслуживание), руководство предприятия ставит задачу оценки влияния различных причин на эффективность использования станков.

Статический отчёт по причинам простоя станков на предприятии даёт информацию о процентном соотношении различных причин недоступного состояния станков и о фактической длительности потерь времени по этим причинам на протяжении исследуемого периода (например, несколько месяцев). Анализ данных отчёта и его применение в разделе динамической аналитики могут привести к следующим выводам:

  • некоторые станки были длительное время выключены, хотя находились в исправном состоянии. Среди причин такого явления можно отметить:
    1. отсутствие производственных заданий – это выявляется при рассмотрении сменных заданий за указанный период;
    2. отсутствие производственного персонала – болезни, увольнения, перевод в другие подразделения или на более важные задания;
    3. задержка пуско-наладочных работ для новых или восстановленных станков вследствие тех или иных организационных причин;
  • в исследуемом периоде времени имел место длительный ремонт, проводимый после отказа станочного оборудования, усугублённого затруднениями в работе исполнителей ремонта (отсутствие запчастей, неэффективная логистика сервисно-ремонтной службы и т. п.);
  • совпали во времени периоды планового технического обслуживания для большого числа станков анализируемого типа (или анализируемого подразделения).

Пример аналитического отчёта по загрузке оборудования и причинам простоя с детализацией до станка и оператора

Рис 4. Пример аналитического отчёта по загрузке оборудования и причинам простоя с детализацией до станка и оператора.

Пример динамической аналитики по загрузке станков за выбранный период времени

Рис 5. Пример динамической аналитики по загрузке станков за выбранный период времени.

После выяснения причин простоя можно принимать необходимые меры организационного характера:

  • более эффективное планирование производственных заданий; приём на работу и/или обучение работников; привлечение дополнительных ресурсов по запуску в эксплуатацию станков;
  • укрепление ресурсами и/или кадрами сервисно-ремонтной службы;
  • улучшение координации производственных планов и планов по ТОиР.

Как минимизировать временные потери?

При рассмотрении вопроса об увеличении выпуска продукции потребовалось проанализировать, насколько можно снизить производственные простои. Статические и динамические отчёты по причинам простоев отразили относительные и абсолютные значения потерь времени. Их изучение может выявить следующие проблемы:

  • операторы долго отсутствуют на рабочем месте, выходя за рамки предусмотренных рабочим регламентом перерывов, что говорит о неудовлетворительной трудовой дисциплине;
  • затраты времени операторов на различного рода вспомогательные операции высоки и нецелесообразны, в связи с чем следует:
    1. изучить вопрос установки или приобретения специальных средств для автоматизации замены деталей, замены инструмента, замеров и контроля деталей и т. п.;
    2. провести обучение операторов рациональным приёмам выполнения вспомогательных операций;
    3. провести аудит применяемых технологических процессов (операций, инструмента, оснастки, материалов) и норм времени;
  • технология вспомогательных операций и её исполнение находятся в хорошем состоянии, поэтому для увеличения выпуска продукции следует искать другие способы. Например, усовершенствовать управляющие программы, использовать дополнительное или более производительное оборудование, увеличить фонд рабочего времени и т. д.

Условия и способы организации производства

Для того чтобы предприятие работало как слаженный механизм, необходимо организовать эффективное взаимодействие персонала. Если же поступают жалобы и претензии от сотрудников в отношении неудовлетворительного функционирования обеспечивающих служб, происходят неблагоприятные инциденты или появляются предложения по изменению условий и способов организации производства, есть явная потребность в объективной оценке ситуации.

В этих случаях поможет анализ относительных и абсолютных затрат времени из-за простоев, а также анализ наличия брака и его распределения по разным причинам. Среди возможных результатов − низкая оперативность подачи инструментов (заготовок), частая засоренность рабочей зоны отходами, продолжительные потери времени при подготовке к запуску УП, большой брак для конкретных подразделений, станков, работников, изделий-деталей, техопераций, вариантов инструмента и оснастки и т. д.

Сокращение длительности простоев по разным причинам требует различных, зачастую затратных, подходов. Здесь можно отметить две группы мероприятий:

  • укрепление трудовой и технологической дисциплины как непосредственно на производственных участках, так и в обеспечивающих службах;
  • оценка технико-экономических аспектов и оптимальный выбор специальных средств автоматизации вспомогательных операций, таких как измерение, установка и контроль качества производимых деталей.

На графике видно, как после внедрения системы мониторинга и дополнительных программных модулей эффективность использования оборудования возросла с 40% до 70%

Рис. 6. На графике видно, как после внедрения системы мониторинга и дополнительных программных модулей эффективность использования оборудования возросла с 40% до 70%.

Аналитика производства – необходимое условие эффективной работы предприятия. Без объективной оценки производства любое управленческое решение будет приниматься наощупь. Результаты, соответственно, будут непредсказуемыми. Системы мониторинга позволяют произвести большую часть основных операций для анализа работы оборудования и персонала, снизить риски и определить верный путь развития конкретного предприятия.


Автор: А. Туманов Системный аналитик ООО ИЦ «Станкосервис». www.intechnology.ru

Назад