Глоссарий по автоматизации. Производство

Современная литература по автоматизации управления изобилует специальными терминами и сокращениями, в том числе англоязычными. Разобраться в них порой тяжело даже специалисту в области ИТ. Что уж говорить о неискушенных в этой сфере представителях руководства предприятий или специалистах учета: при выборе делового программного обеспечения для своей деятельности они встречают в рекламных буклетах аббревиатуры, несущие весьма туманное представление о предлагаемом продукте.

Сведения из этого раздела предназначены как раз для тех, кто, знакомясь с материалами на тему автоматизации управления, впервые встречает какой-либо термин или понятие. Мы надеемся, что информация, представленная здесь, поможет Вам найти общий язык с профессионалами по информационным технологиям.

Производство

• APS (Advanced Planning and Scheduling)
• CALS (Continuous Acquisition and Life-Cycle Support)
• CAD (Computer-Aided Design)
• CAM (Computer Aided Manufacturing)
• CAE (Computer-Aided Engineering)
• CIM (Computer Integrated Manufacturing)
• CMMS (Computer Maintanance Management System)
• CRP (Capacity Requirement Planing)
  • RCCP (Rough-Cut Capacity Planning)
  • FCRP (Finite Capacity Resource Planning)
• EAM (Enterprise Asset Management)
• JIT (Just-In-Time)
• MES (Manufacturing Execution Systems)
• MMI (Man-Machine Interface)
  • SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)
  • DCS (Distributed Control Systems)
• MPS (Master Production Schedule)
• MRP (Material Requirements Planning)
• MRP II (Manufacturing Resource Planning)
• PDM (product data management)
  • EDM (engineering data management) — управление инженерными данными
  • PIM (product information management) — управление информацией об изделии
  • TDM (technical data ma-nagement) — управление техническими данными
  • TIM (technical information management) — управление технической информацией
• PLC (Programmable Logic Controller)
• TOC (Theory of Constraints)
• Стратегии позиционирования процесса производства продукции
  • MTS (Manufacture-To-Stock)
  • MTO (Make-To-Order)
  • ETO (Engineer-To-Order)
  • ATO (Assemble-To-Order)

APS (Advanced Planning and Scheduling)

Усовершенствованное планирование. Синоним — APO (Advanced Planning and Optimization). Методология, которая появилась в середине 90-х годов и поэтому может считаться одной из последних разработок в теории управления производством. Включает в себя две части: планирование производства и снабжения и диспетчеризацию производства.
Первая часть метода APS похожа на алгоритм MRP II. Существенное отличие заключается в том, что в системе APS согласование материалов и мощностей происходит не итеративно, а синхронно, что резко сокращает время перепланирования. Системы типа APS позволяют решать такие задачи, как «проталкивание» срочного заказа в производственные графики, распределение заданий с учетом приоритетов и ограничений, перепланирование с использованием полноценного графического интерфейса. Это особенно актуально для позаказного производства, а также в случаях жесткой конкуренции в сроках выполнения заказа и необходимости точного соблюдения этих сроков.
Вторая часть метода APS — диспетчеризация производства, с возможностью учета различного рода ограничений, с элементами оптимизации.
Функции APS, присущие производственным ERP-системам, пока являются относительно новыми. Тем не менее, считается, что со временем алгоритмы APS станут общепринятыми для многих производственных предприятий.

CALS (Continuous Acquisition and Life-Cycle Support)

Непрерывное интегрированное информационное обеспечение (преимущественно в электронном виде) участников жизненного цикла изделия данными об изделии, а также связанными с ним процессами и средой.

CALS-идеологию составляет набор принципов, основанный на достижениях ИТ:

• представление, обработка, обмен и управление данными в электронном виде;
• многократное использование данных с минимальными изменениями и затратами;
• оптимизация и унификация способов представления, обработки и передачи данных об изделии, процессах, среде;
• интеграция и оптимизация информационного взаимодействия всех участников жизненного цикла изделия.

CALS-технологии — это общее название организационных, информационных и прикладных формализованных технологий, обеспечивающих создание и управление CALS-системой:

1. Технология описания бизнес-процессов на различных этапах жизненного цикла изделия. Наибольший интерес представляют этапы проектирования, создания, модернизации наукоемких изделий в силу их высочайшей сложности и огромного потенциала для оптимизации.
2. Технология сквозной обработки прикладных данных в информационной системе — создание и выбор стандартов представления ЭОИ, способов и программно-технических средств описания, подготовки, обработки, передачи и управления данными, разработка прикладных протоколов взаимодействия программных компонентов CALS.
3. Технология создания ЭОИ — описание процессов создания виртуальных изделий, процессов, среды.
4. Технология информационного взаимодействия функциональных групп пользователей — реализация технологии в заданной программно-технической среде с учетом технологий сквозной обработки прикладных данных и создания ЭОИ.
5. Технология управления целевыми и CALS-проектами.Многократно возросшая за последние десятилетия сложность целевых проектов, плюс создание изделия через его электронное описание требует обязательного перехода на автоматизированную систему формализованного управления целевыми и CALS-проектами.

CAD (Computer-Aided Design)

Системы автоматизированного проектирования (САПР) — общий термин для обозначения всех аспектов проектирования с использованием средств вычислительной техники. Обычно охватывает создание геометрических моделей изделия (твердотельных, трехмерных, составных), а также генерацию чертежей изделия и их сопровождение. Следует отметить, что отечественный термин «САПР» по отношению к промышленным системам имеет более широкое толкование, чем CAD — он включает в себя как CAD, так и CAM, а иногда и элементы CAE.

CAM (Computer Aided Manufacturing)

Системы автоматизированной подготовки производства — общий термин для обозначения программных систем подготовки информации для станков с числовым программным управлением. Традиционно исходными данными для таких систем были геометрические модели деталей, получаемые из систем CAD.

CAE (Computer-Aided Engineering)

Системы автоматизированного инженерного анализа. Общий термин для обозначения информационного обеспечения автоматизированного анализа проекта, имеющего целью обнаружение ошибок (прочностные расчеты, коллизии кинематики и т. п.) или оптимизацию производственных возможностей.

CIM (Computer Integrated Manufacturing)

Компьютеризированное интегрированное производство. CIM — это дальнейшее расширение возможностей систем управления предприятием, аналогичное расширению MRP до уровня MRP II. В классической MRP II/ERP системе функции планирования и управления взаимосвязаны с функциями выполнения планов, учета и управления заказами/поставщикам/в производство/клиентам, функциями управления финансами. В свою очередь, CIM добавляет в этот интегрированный набор возможности автоматизированного проектирования (САПР-системы) и оперативного управления цехами и оборудованием (АСУТП-системы) — функции, для которых столь тесное взаимодействие с основной бизнес системой ранее не предусматривалось.
Таким образом, в CIM системе интегрируются различные программные продукты, имеющие, как правило, разную идеологию, разные операционные системы и форматы данных.

CMMS (Computer Maintanance Management System)

Системы компьютерного управления обслуживанием оборудования.
Как правило, CMMS-системы работают в связке с другими пакетами, дополняющими недостающую до ERP функциональность. Например, снабжение, сбыт, финансы и склады, основное производство и другие функции металлургического завода могут поддерживаться ERP-системой (или несколькими решениями), а планово-предупредительные ремонты, снабжение запасными частями, планирование наряд-заказов на ремонты — CMMS-системой.
CMMS-системы явились предтечей EAM-систем и фокусируются на решении тактических задач по поддержанию готовности оборудования без учета затрат на его обслуживание. Напротив, основная цель применения EAM-систем — стратегическая и состоит в максимизации прибыли предприятия. Таким образом, пользователями более простых по функциям CMMS-систем является инженерно-технический персонал и менеджеры цехового уровня, в то время как с EAM-системой работают сотрудники и руководители службы Главного механика. 

CRP (Capacity Requirement Planing)

Планирование потребности в производственных мощностях, подсистема MRP II-системы. В CRP-алгоритме можно условно выделить два этапа: предварительное и окончательное планирование:
RCCP (Rough-Cut Capacity Planning)
Предварительное планирование производственных мощностей. Процедура достаточно быстрой проверки нескольких ключевых ресурсов, с помощью которой можно выяснить, достаточно ли мощностей для выполнения основного плана производства.
FCRP (Finite Capacity Resource Planning)
Окончательное планирование производственных мощностей. Даже если RCCP может указывать на наличие достаточного объема мощностей для выполнения плана производства, FCRP может показать дефицит этих мощностей в определенные периоды времени.

EAM (Enterprise Asset Management)

Управление основными фондами. Управленческая методология, которая позволяет увеличить производственную мощность предприятия только за счет применения ИТ, не прибегая к закупкам нового оборудования. При этом EAM-решения выступают одним из главных звеньев, связывающих информационно-управляющие системы уровня производственных процессов и уровня бизнес-процессов предприятия. В результате применения EAM-систем уменьшается время простоя, сокращаются расходы на техобслуживание оборудования, и эксплуатация основных средств становится максимально эффективной.
Базовый набор требований к EAM-системе включает в себя поддержку следующих функций:

• подробное описание активов с учетом иерархической модели оборудования, разработка подробного долгосрочного графика обслуживания оборудования, составление списка деталей, необходимых для планового и непланового производственного ремонта;
• приобретение комплектующих по требованию («точно-по-состоянию» в противовес модели «точно-во-время»), логистическое обеспечение покупных деталей;
• управление персоналом, позволяющее назначать персонал на работы по обслуживанию в соответствии с компетенцией, навыками и опытом;
• статистический анализ производительности и надежности оборудования;
• электронный мониторинг основного оборудования;
• реализация стратегии предупредительного обслуживания (Preventive, predictive maintenance), а также стратегии обслуживания, основанного на распределенной надежности (reliability-centered maintenance RCM);
• простая модель получения прибыли;
• отслеживание и считывание серийных номеров отдельных единиц оборудования;
• обслуживание оборудования на месте и по вызову, подготовка наряд-заказов;
• финансовый анализ на основе подробного учета затрат на обслуживание оборудования;
• управление проектом строительства и монтаж;
• гарантийное обслуживание;
• отдельный учет основных, оборотных и других видов активов.

EAM-системы решают четыре главные задачи:

• управление активами (asset management) — подробное описание активов, управление запросами на обслуживание, составление расписания и смет на работы, предупредительный ремонт;
• управления материально-техническим обеспечением (materials management) — соответствующие модули, как правило, интегрируются с системами управления закупками, позволяют автоматически регистрировать поступление/списывание комплектующих и деталей на склад/со склада, ведут спецификации на материалы, управляют заказами на доставку;
• управления кадрами (HRMS);
• управления финансами.

В общем случае процесс управления жизненным циклом (Asset lifecycle management) складывается из четырех стадий: покупки, отслеживания состояния, обслуживания и реализации оборудования.

JIT (Just-In-Time)

«Точно вовремя» — альтернативная MRP система управления материалами в производстве, при которой компоненты с предыдущей операции (или от внешнего поставщика) доставляются именно в тот момент, когда они требуются, но не раньше. Партии компонентов настолько малы, насколько это возможно (это зависит от времени выполнения и стабильности цикла доставки). Наибольший успех система JIT имеет на предприятиях среднего масштаба с серийным типом производства, где стандартные изделия производятся с высокой скоростью с непрерывным потоком материалов и комплектующих. В данной ситуации процедуры планирования и контроля в достаточной степени стандартизованы и просты. На крупных, высокотехнологичных предприятиях, где процедура планирования и контроля производственных процессов является сложной, JIT практически не используется.

MES (Manufacturing Execution Systems)

Группа средств автоматизации, которая возникла вследствие обособления задач, не относящихся ни к MMI, ни к ERP. К системам MES принято относить приложения, отвечающие:

• за управление производственными и людскими ресурсами в рамках технологического процесса,
• планирование и контроль последовательности операций технологического процесса,
• управление качеством продукции,
• хранение исходных материалов и произведенной продукции по технологическим подразделениям,
• техническое обслуживание производственного оборудования,
• связь систем ERP и SCADA/DCS

Одна из причин возникновения таких систем — попытка выделить задачи управления производством на уровне технологического подразделения. Второй путь возникновения систем MES — снизу, от АСУТП. Так произошло отделение тактических задач оперативного управления технологическими процессами от стратегических задач ведения процесса в целом. В частности, в химической, металлургической, пищевой и некоторых других отраслях промышленности можно выделить задачи управления технологическими последовательностями (batch control). Их суть — в обеспечении выпуска продукции в нужном объеме с заданными технологическими характеристиками при наличии возможности перехода на новый вид продукции. Отделились и задачи ведения архива значений технологических переменных с возможностью восстановления производственных ситуаций прошедших периодов и анализа нештатных ситуаций.

MMI (Man-Machine Interface)

Человеко-машинный интерфейс. Средства обеспечения двусторонней связи «оператор — технологическое оборудование» (АСУ ТП). Название класса средств, в который входят подклассы:
SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)
Операторское управление и сбор данных от технологического оборудования.
DCS (Distributed Control Systems)
Распределенная система управления технологическим оборудованием

MPS (Master Production Schedule)

Главный календарный план производства. Одна из первых методик, получивших официальный статус стандарта. В её основу входило определение количественных показателей каждого выпускаемого изделия в привязке к временным дискретам планирования (неделя, месяц) в пределах горизонта планирования — так называемое объёмно-календарное планирование. Финансовые результаты также оценивались по периодам.

MRP (Material Requirements Planning)

Планирование потребности в материалах.
Главной задачей MRP является то, чтобы каждый элемент производства, каждая комплектующая деталь были в нужное время в нужном количестве. Это обеспечивается формированием такой последовательности производственных операций, которая позволяет соотносить своевременное изготовление продукции с заложенным планом выпуска. В упрощённом виде исходную информацию для MRP-системы представляют MPS, ведомость материалов, состав изделия, состояние запасов. На основании входных данных MRP-система выполняет следующие основные операции:

• по данным MPS определяется количество конечных изделий для каждого периода времени планирования;
• к составу конечных изделий добавляются запасные части, не включённые в MPS;
• для MPS и запасных частей определяется общая потребность в материальных ресурсах в соответствии с ведомостью материалов и составом изделия с распределением по периодам времени планирования;
• общая потребность материалов корректируется с учётом состояния запасов для каждого периода времени планирования;
• осуществляется формирование заказов на пополнение запасов с учётом необходимого времени опережения.

Результатом работы MRP-системы является план-график снабжения материальными ресурсами производства (потребность каждой учётной единицы материалов и комплектующих для каждого периода времени). Для реализации план-графика снабжения система создаёт график заказов в привязке к периодам времени. Он используется для размещения заказов поставщикам материалов и комплектующих или для планирования самостоятельного изготовления с возможностью внесения корректировок в процессе производства. Системы класса MRP по соотношению цена/качество подходят для небольших предприятий, где функции управления ограничиваются учётом (бухгалтерским, складским, оперативным), управлением запасами на складах и управлением кадрами.

MRP II (Manufacturing Resource Planning)

Планирование производственных ресурсов. Методология MRP II имеет целью планирование всех ресурсов предприятия для реализации производственного плана: материалов, мощностей и финансовых средств.

Программный продукт класса MRP II, согласно стандартам, утвержденным APICS (American Production and Inventory Control Society) включает следующие 16 функций:

1. Sales and Operation Planning —

   планирование продаж и производства;

2. Demand Management — управление спросом;
3. Master Production Scheduling — составление плана производства;
4. Material Requirement Planning —

   планирование потребностей в сырье и материалах;

5. Bill of Materials — спецификации продукции;
6. Inventory Transaction Subsystem — складская подсистема;
7. Scheduled Receipts Subsystem — отгрузка готовой продукции;
8. Shop Flow Control — управление производством на цеховом уровне;
9. Capacity Requirement Planning —

   планирование производственных мощностей;

10. Input/output control — контроль входа/выхода;
11. Purchasing — материально-техническое снабжение;
12. Distribution Resource Planning —

    планирование запасов сбытовой сети;

13. Tooling Planning and Control —

    планирование и управление инструментальными средствами;

14. Financial Planning — финансовое планирование;
15. Simulation — моделирование;
16. Performance Measurement — оценка результатов деятельности.

PDM (product data management)

Управление данными об изделии.
Системы PDM обобщают такие технологии, как:
EDM (engineering data management) — управление инженерными данными,
PIM (product information management) — управление информацией об изделии,
TDM (technical data management) — управление техническими данными,
TIM (technical information management) — управление технической информацией,
а также другие системы, которые используются для манипулирования информацией, всесторонне определяющей конкретное изделие. Короче говоря, любая информация, необходимая на том или ином этапе жизненного цикла изделия, может управляться системой PDM, которая предоставляет корректные данные всем пользователям и всем промышленным информационным системам по мере надобности. Наряду с данными, PDM управляет и проектом — процессом разработки изделия, контролируя собственно информацию об изделии — «продукте», о состоянии объектов данных, об утверждении вносимых изменений, осуществляя авторизацию и другие операции, которые влияют на данные об изделии и режимы доступа к ним каждого конкретного пользователя.
Таким образом, речь идет о полном, централизованном и постоянном автоматизированном контроле за всей совокупностью данных, описывающих как само изделие, так и процессы его конструирования, производства, эксплуатации и утилизации.

PLC (Programmable Logic Controller)

Программируемый модуль управления технологическим оборудованием. Нижнее звено в иерархии средств автоматизации управления производственными процессами. См. также MMI, MES.

TOC (Theory of Constraints)

Теория ограничений. Синоним (точнее, предтеча TOC) — OPT (Optimized Production Tehnology).Согласно TOC, у любого предприятия есть цель(и). Факторы, которые ограничивают возможности предприятия в достижении его целей, — называются ограничениями. Применительно к управлению производством и запасами можно выделить три типа ограничений. Это, как правило, ограничения по внутренним ресурсам (недостаточная мощность оборудования, отсутствием персонала необходимой квалификации и т.п.), ограничения рынка (избыточный рынок) и ограничения в методах ведения бизнеса (бизнес процессы и процедуры управления).
В этом контексте, управление системой с наличием ограничений реализуется через следующие пять шагов:

1. Выявить (идентифицировать) ограничение («узкое место» или критический ресурс системы);
2. Определить способы наиболее эффективного использования узкого места;
3. Сделать все возможное для того, чтобы «узкое место» использовалось наиболее эффективно и оптимально;
4. Повысить пропускную способность узкого (т.е. устранить его, может бть за счет привлечения дополнительных ресурсов.
5. Вернуться на шаг 1, т.е. не позволить инерции (старым методам управления, разработанным на шагах 2 и 3) превратиться в новое ограничение.

Стратегии позиционирования процесса производства продукции

MTS (Manufacture-To-Stock)
Производство на склад. Стратегия позиционирования продукта, при которой продукция должного качества, стандартных типоразмеров и цен поступает на склады предприятия в соответствии с планом выпуска, без строгой привязки к внешним заказам. Клиент может быстро получить стандартный продукт по прайсовой цене. Критерием построения плана производства в этом случае может быть либо прогноз сбыта, либо оптимальная загрузка производственных мощностей.
MTO (Make-To-Order)
Производство на заказ. Стратегия позиционирования продукта, применяемая в мелкосерийном производстве, при которой производство инициируется внешним заказом. При этом отдельные компоненты изделия могут потребовать специальной обработки (конструирования) «под заказ». На складах находится небольшой запас материалов и стандартных комплектующих.
ETO (Engineer-To-Order)
Разработка на заказ. Стратегия позиционирования продукта, применяемая в единичном производстве, при которой производственный цикл начинается с этапа конструкторской подготовки изделия. При этом предприятие может и не иметь сколь либо значительных запасов материалов, а закупает их только после заключения договора с заказчиком.
ATO (Assemble-To-Order)
Сборка на заказ. Стратегия позиционирования продукта, при которой изготовление продукции начинается только после получения заказа. При этом на складах хранятся запасы типовых сборочных единиц, закупленных в соответствии в прогнозом сбыта, из которых продукцию можно собрать в относительно короткие сроки. При таком подходе сочетается богатство возможных типоразмеров ГП, приемлемая для потребителя длительность производственного цикла и небольшие издержки изготовителя по подготовке производства к выпуску новой номенклатурной позиции.

Автор: В.Смирнов