Řízení diskrétní výroby se uplatňuje v mnoha odvětvích průmyslu vyrábějících kusové výrobky, především ve výrobě automobilů, strojírenství, stavebních prvků i ve finálních procesech výroby potravin, léčiv aj. Operativní plánování a řízení výroby i údržby řeší koncept firmy COMPAS, který zahrnuje IT funkce pro řízení diskrétních výrob a který využívá MES systém COMES, produkt firmy COMPAS automatizace, spol. s r.o.

Konfigurace systému COMES a příprava diskrétní výroby

Uživatelé rychle nasadí COMES na svoji výrobu díky možnosti konfigurovat konkrétní aplikaci pomocí číselníků (lidé, směny, stroje, formy, výrobky …) pomocí číselníků, pracovních postupů, technologických postupů a vestavěných MES funkcí.

Technická příprava výroby TPV je obvykle řešena v podnikovém IT systému ERP. Systém COMES přebírá takto vytvořené informace a využívá je pro plánování, řízení, monitoring i sledování výroby. V případě, že TPV není v ERP řešena je možné TPV specifikace provést v systému COMES. Jednotlivé TPV specifikace se vytváří z uživatelsky předdefinovaných číselníků COMES, které mohou být dále synchronizovány z ERP. Volba jednotlivých parametrů, které bude TPV obsahovat, záleží na uživatelské specifikaci konkrétního zákazníka.

Práce s materiály a řízení skladů

COMES obsahuje WMS funkce pro příjem surovin a řízení skladů materiálů, výrobků a jejich expedice. Součástí aplikace je mobilní rozhraní pro operátory ve skladu (čtečka čárového kódu s displejem), kteří mohou pracovat s daty i v reálném čase. Přínosem řešení materiálového managementu v úrovni MES jsou integrované funkce skladování, přípravy materiálů a práce s materiály ve výrobním procesu (lokální sklady, supermarkety), kam obvykle ERP systémy nedosahují. COMES tak podporuje celkovou optimalizaci interní logistiky podniku včetně řízení materiálových toků a jejich dokumentaci ve výrobě.

Sběr dat z výroby a přenos řídicích programů do strojů

Základní funkčnost se týká sběru výrobních dat a odvádění výroby i údajů pro preventivní plánování údržby. Z výrobních dat jsou sbírány počty kusů, cykly stroje, prostoje, poruchy, neshodné výrobky a typy jejich neshod. Součástí sběru dat jsou i další zařízení jako příprava materiálů, pomocné operace, montážní pracoviště aj.

Monitoring výroby řeší včetně výstupů a statistik univerzální konfigurovatelná aplikace COMES OEE.

Funkce zahrnují i možnost přenosu řídicích programů do zařízení a strojů, např. do obráběcích strojů CNC, receptur a parametrů lisů, nebo jednoúčelových strojů z databáze COMES.

Sběr technologických veličin a optimalizace procesů

Sběr technologických veličin (teploty, tlaky, časy operací aj.) řeší modul systému COMES Historian. Dokáže sbírat spojité i diskrétní technologické veličiny v průběhu výroby i z jednotlivých operací, včetně možnosti monitoringu s výrobou souvisejících veličin (vlhkostí a teplot) výrobních a skladovacích prostor. Hodnoty vybraných parametrů jsou kontrolovány na povolenou toleranci a v případě jejího překročení je upozorněn odpovědný pracovník (SMS, e-mail). Je možné grafické zobrazení vývoje parametrů v čase (trendy).

Operátorské terminály

Přehledné uživatelské rozhraní s možností touch ovládání je pro operátory snadné. Terminál může sloužit pro jeden stroj nebo pro skupinu strojů. Operátorské terminály mohou mít různé krytí a jsou vybaveny čtečkami čárových kódů či RFID případně i tiskárnou štítků. Jsou využívány pro následující funkce:

• Přihlášení uživatele (operátora, seřizovače aj.), následně jsou všechny operace na terminále auditovatelné (dosledovatelné ke konkrétnímu uživateli).
• Čtečky lze využít jak pro identifikaci zaměstnanců (docházkové karty, čárové kódy BC, RFID čipy), tak k identifikaci obalů, materiálů, strojů a nástrojů.
• Součástí funkčnosti může být kontrola školení výrobních operátorů z hlediska jejich kvalifikace, BOZP a dalších oborových předpisů (např. v automotive).
• Přidělení výrobní zakázky nebo operace.
• Prohlížení výrobní dokumentace (instrukce, výkresy, seřizovací informace).
• Spuštění elektronicky přidělené výroby nebo ručního skenování výrobního příkazu.
• Zobrazování stavů (plán versus skutečnost).
• Vkládání dat (klasifikace prostojů, neshod, úkonů a činností).
• Přivolání údržby (SMS, e-mail).
• Odvádění výroby - k automatickému čítání výrobků je možné přidat i ručně odvedené kusy, neshodné výrobky.
• Na pracovištích, kde dochází ke kompletaci výrobků, probíhá tisk štítků, které se následně používají ve skladových systémech.
• Vkládání dat - výrobní administrativu.
• Přenosy dat do ERP systému.
• Pro práci seřizovače je možné nahrát/stáhnout aktuální řídicí program stroje, dokumentaci, informace o údržbě aj.

Obr. 1: Část terminálu operátora řízení výroby automobilových komponent

Vizualizace a supervize výroby

Následující příklad ukazuje možnost zobrazení aktuálního stavu na jednotlivých pracovištích. Je dostupná jak z kancelářských PC, tak je zobrazena na velkoplošné obrazovce ve výrobě - Andon. Kromě základních údajů umožňuje zobrazit i detailní data z každého stroje.


Obr. 2: Výřez obrazovky Přehled výroby na strojích

Eskalace problému na pracovišti

V případě problému či poruchy může obsluha přivolat seřizovače nebo vedoucího skrze SMS přímo z terminálu pomocí stisku tlačítka.

Kontrola kvality

Kontrola kvality probíhá v různých částech výrobních procesů. Např. v části kompletace výrobků, kde existuje vyšší pravděpodobnost záměny komponent, je operátoru vizualizováno, které komponenty má použít. V případech, kdy je zaměnitelnost nějaké komponenty vysoká, jsou operátorovi nabídnuty všechny možné komponenty a on vybírá, kterou použije. Tento výběr je následně porovnáván s požadavkem a výsledek je operátorovi signalizován.


Obr. 3: Příklad obrazovky kontroly

Komunikace s ERP systémem

Primární zdroj dat je ERP systém, ze kterého dochází k importu dat do systému COMES. Údaje, které ERP systém neobsahuje, jsou zadávány v systému COMES. Data, která dříve musela být ručně zadávána do ERP systému, jsou zadávána/automaticky zpracována v systému COMES a následně zasílána do ERP.

Operativní řízení a hodnocení výroby

Vedoucí pracovníci na všech úrovních mají přístup k informacím o plnění výrobních zakázek a stavech výroby v podobě graficky vizualizované technologie. COMES podporuje manažery pozitivně ovlivňovat výrobu. K dispozici jsou konfigurovatelné statistiky o datech operací, cyklů strojů, prostojích, report výsledků výrobního příkazu, vytíženosti, výrobní statistiky KPI (např. OEE). Současně je údržba informována o plánovaných úkolech a požadavcích na odstranění případných poruch. Tak má výrobní tým možnost na všech pozicích optimalizovat výsledky svojí produkce.

Plánování výroby

Důležitým prvkem systému řízení diskrétních technologií je detailní plánování výroby, obvykle na týden. COMES APS dokáže vypočítat optimální plán podle zadaných kritérií, rychle reagovat na možné změny odvolávek zákazníků a to i během směny, nebo vkládat urgentní zakázku. Systém sestaví vhodné pořadí výrobních zakázek pro jednotlivé stroje a linky, plán výměn forem plus seřízení stoje i plánování lidských zdrojů – operátorů ve výrobě. Díky instalovanému sběru výrobních dat zobrazuje situaci plánu versus výrobní realita v reálném čase a vedoucí výroby mohou operativně reagovat na situace u vstřikovacích lisů, aby splnili sjednané termíny zakázek. S detailním plánováním výroby s návaznými procesy souvisí správa níže uvedené agendy (s ohledem na rozsah článku jsou zmíněny pouze základní body):

• Správa výrobních objednávek – požadovaná výroba.
• Výrobky – specifikace parametrů.
• Spotřeba surovin a dalších zdrojů při výrobě.
• Výrobní zařízení - normované výkony, rychlost výroby, počet pracovníků potřebných k obsluze.
• Přestavení linek – seřízení technologie nutné k přechodu na jiný výrobek.
• Omezení materiálů – maximální množství dostupných surovin a meziproduktů v čase.
• Omezení skladových prostor pro výrobky / meziprodukty.
• Odstávky – plánované odstávky výrobních zařízení.
• Sestavení optimálního plánu výroby při respektování použitelných výrobních prostředků včetně plánu pracovníků obsluhy.

Některá vstupní data je možné importovat z celopodnikového informačního systému (ERP), z jiných datových zdrojů nebo vytvářet přímo v plánovacím software COMES. Výpočet plánu výroby v aplikaci COMES probíhá na základě zadání vstupních informací prostřednictvím funkce automatického plánování nebo ručně. Automatické plánování je komplexní funkcí, která pomocí optimalizačních algoritmů vytváří plán, obvykle s těmito cíli:

• maximálně využít výrobní kapacity,
• minimalizovat přejezdy mezi výrobky,
• minimalizovat počty pracovníků,
• optimalizovat dostupnost surovin pro výrobu,
• rozložit výrobu rovnoměrně v čase (nastavení je volitelné).

Plán je vypočítán z mnoha možných variant a nabídne několik nejvhodnějších. Plánovač vybere nejlepší variantu, případně ji ručně koriguje a poté je uvolní do výroby. Plán je nyní dostupný všem uživatelům systému i v tabulkové podobě a je elektronicky přidělen na pracoviště výroby. Při uvolnění plánu do výroby dojde k automatickému doplnění údajů do jednotlivých sestav, např. do tabulky naplánovaných pracovníků, počtu potřebných obalů pro expedici aj.

Přidělení plánu do výroby a zpětná vazba

Využitím informací o skutečném stavu výroby je graficky zobrazeno plnění plánu (obrázek). Vizualizace plnění plánu výroby slouží jako zpětná vazba pro plánovače a vedení výroby, kteří mohou plán operativně změnit tak, aby bylo možné dodržet plnění termínů zakázek.

Řízení údržby

Součástí systému COMES jsou funkce pro řízení údržby strojů a zařízení. Zadávání údajů je možné prostřednictvím terminálů, vytváří se elektronický záznam údajů systému i vložených operátory nebo seřizovači/údržbou. Evidují se moto-hodiny, počty cyklů, je možné preventivně plánovat údržbu i vést historii oprav zařízení. Údržba a seřizovači jsou upozorněni na plánované úkony. Pro údržbu jsou k disposici dokumenty (popisy, výkresy, schémata, fotografie). Výhodou je zajištění aktuálnosti díky jednomu úložišti dokumentů.

Nástroje a formy

Systém COMES eviduje historii každé formy, její nasazení na lisy, údržbu, repasi aj. Pro identifikaci forem je možné využít RFID čipy nebo čárové kódy s operátorskými mobilními terminálovými čtečkami kódů (obdobně terminálům ve skladech). Je tak možné evidovat umístění formy, počty cyklů, poznámky k formě a jejímu využití).

Přínosy COMES pro řízení diskrétní výroby

Systém COMES umožňuje kapacitně plánovat diskrétní výrobu, řídit sklady surovin i výrobků a materiálovou logistiku výroby, sledovat průběhy zakázek, operativně řídit výrobu, optimalizovat jakost, dokumentovat výrobu a odvádět ji do ekonomických/účetních IT systémů. Současně řídit údržbu strojů a jejich částí.

Uživatelé oceňují komplexnost řešení, rychlou návratnost vložených prostředků a podporu silného týmu výrobce COMES.

Zajímavým přínosem pro podniky je možnost COMES konfigurovat svými IT pracovníky a provádět tak část nebo celou implementaci vlastními inženýry.

Ing. Vlastimil Braun