Модульная программа обучения «Эффективное производство: MES-cистема и элементы Индустрии 4.0»
Дорогой участник программы «Эффективное производство: MES-cистема и элементы Индустрии 4.0», рады вас видеть на первой части обучения, которая пройдет в формате
онлайн-курса.
Онлайн-курс состоит из 5 модулей и поможет вам глубже погрузиться в тему цифровизации, а практические задания и вебинары будут помогать переводить полученные знания в практику работы с системами на производстве.
Введение
1
2
3
4
Вот чему вы научитесь:
Знаете цифровые технологии
и их применение в бизнесе.
Знаете экономические эффекты
и критерии успеха внедрения систем (навыки работы в цифровых инициативах).
Знаете, для каких задач в производстве внедрять MES-систему.
Сможете автоматизировать текущие процессы в своей работе (навыки работы в цифровых инициативах).
Рекомендуем выделять по 2 часа вашего времени на полноценное изучение каждого модуля.
Основные рекомендации:

Запланируйте время в календаре/ежедневнике;
Постарайтесь проходить обучение в то время, в которое вы
в энергичном настрое и готовы воспринимать информацию.
Вокруг не должно быть шумно или попросите вас не отвлекать.
Подготовьте блокнот/заметки — при прохождении материала будет полезно делать заметки и возвращаться к материалу повторно.
Полезного обучения!
Темы модуля:
В первом модуле мы рассмотрим основополагающие блоки, благодаря которым MES и другие системы управления производством достигли современного уровня развития.
Что такое Индустрия 4.0?

Почему все говорят об Индустрии 4.0?
Немного про матчасть - краткий экскурс
в историю, настоящее и будущее.
Индустрия 4.0 в России.
Система управления производством в будущем.

Зачем думать про систему правления будущего уже сейчас?
Немного про матчасть - архитектура информационных систем, структура данных.
Видение будущих MES систем от Ассоциации производителей MES систем (MESA).
Что такое Цифровизация?
Что цифровизация уже поменяла в нашей жизни?

Немного про матчасть - мифы, страхи и реальность Цифровизации.
Что цифровизация поменяет
в будущем?
Также на слайдах вы увидите такие значки аудио:
в них эксперт дает пояснения. Для прослушивания нажмите на значок.
Это пример блока с аудиопояснением
Что такое «Цифровизация»?

  • Что цифровизация уже поменяла в нашей жизни?
  • Немного про матчасть — мифы, страхи и реальность Цифровизации.
  • Что цифровизация поменяет в будущем?

Что такое Индустрия 4.0?

  • Почему все говорят об Индустрии 4.0?
  • Немного про матчасть — краткий экскурс в историю, настоящее и будущее.
  • Индустрия 4.0 в России.

Система управления производством в будущем.

  • Зачем думать про систему правления будущего уже сейчас?
  • Немного про матчасть — архитектура информационных систем, структура данных.
  • Видение будущих MES систем от Ассоциации производителей MES систем (MESA).
Модуль 1
Давайте перейдем к цифровизации. Мы сейчас общаемся с вами «в цифре». А знаете ли вы, что это такое?
Сейчас будем в этом разбираться!

Какие вопросы нас ждут:
Что такое “Цифровизация”?
Что цифровизация уже поменяла в нашей жизни?
Немного про матчасть  - мифы, страхи и реальность Цифровизации.
Что цифровизация поменяет в будущем?
Цифровизацией называют внедрение цифровых технологий в разные сферы жизни человечества: от повседневного быта до производства, бизнеса и государственного управления.

В чем отличие цифровизации от автоматизации?

Понятия цифровизации и автоматизации нередко путают. Некоторые уверены, что если в офисе стоят компьютеры с доступом в интернет, то предприятие уже в каком-то смысле можно назвать цифровым. Только и ПК и интернет — это всего лишь инструменты, позволяющие упростить и даже автоматизировать некоторые процессы, но они никак не ведут к цифровой трансформации.
Цифровизация направлена не столько на автоматизацию и совершенствование рабочих и производственных процессов (хотя это зачастую необходимо), сколько
на изменение всей бизнес-модели.

Автоматизация улучшает производство, однако при ней сохраняется способ ведения дел на предприятии, а при цифровой трансформации меняется сам продукт, трансформируются взаимоотношения между клиентом и поставщиками, позиционирование самой компании. Это комплексный подход к использованию цифровых ресурсов на предприятии.
Где применяется цифровизация прямо сейчас:

  • в быту;
  • на производстве;
  • на работе;
  • в государственных структурах;
  • в бизнесе.


Рассмотрим, как цифровизация меняет нас и окружение вокруг.
Что нам принесла цифровая революция
90%
45%
65%
45% работы, выполняемой сегодня людьми, может быть автоматизировано при существующем уровне технологий
65% сегодняшних студентов будут работать по профессиям, которых ещё не существует
90% хранящихся сегодня данных было сгенерировано за последние 2 года
Мир меняется

Новые бизнес-модели создают новые привычки
От книжного магазина
к электронным книгам
От музыкальных магазинов

к сервисам подписки
От обычного такси

к онлайн заказу такси и каршерингу
А это значит, что меняемся и компании, и мы с вами.
У людей меняются привычки, и это как раз дает новые вызовы различным отраслям, в том числе и нашей с вами.
От справочников

к онлайн ресурсам
Сеть Wi-Fi Московского метрополитена запущена в 2013 году

На 2016 год суточный трафик– 70 терабайт

В 2021 году 100 терабайт и 2,5 миллиона подключений в сутки
Новое значение термина «Геймификация»
Рубикон пройден
Данные это “Цифровая нефть”
Центральным пунктом новой экономики становятся Наука о данных (Data Science)
и люди со специальностью data scientist.

Под зонтичным названием Data Science сосуществует множество разных, еще
не систематизированных методов
и технологий для анализа больших объемов данных, а подлинной науки о данных, которую можно было бы назвать этим именем, еще нет.

Data Science есть не что иное, как обобщенное название суммы технологий для производства продуктов-данных.
Прослушайте дополнительную информацию в аудио
Вызовы, стоящие перед промышленными предприятиями
Вопросы цифровой трансформации
Вопросы цифровой трансформации
Неполное соответствие стандартам менеджмента качества (ISO)
Неудобно анализировать бумажные отчеты, журналы, формы
Недостаточная стандартизация процессов и процедур
Требуется больше контрольно-измерительных приборов
Нередки неплановые остановы
и ремонты, выходы из строя
Как обосновать экономику и окупаемость цифровизации?
Непонятно, с чего начинать цифровизацию, как сформировать дорожную карту трансформации?
Какие цифровые инструменты окупаются лучше, какие хуже?
Нужно ли идти в набор собственной команды ИТ разработчиков и разработку своих продуктов?
Можно ли показать быстрые результаты цифровизации?
В промышленности цифровизация компаний позволяет вывести на качественно новый уровень ряд процессов, включая:

  • проектирование;
  • производство;
  • управление предприятием.

Цифровые алгоритмы могут взять на себя выполнение как простых повторяющихся операций, так и решение сложных задач.
Цифровизация промышленности
Цифровое предприятие — сквозная цепочка управления данными на всех уровнях
Как создать цифровое предприятие на существующем производстве?
Как трансформировать данные
в информацию?

Как реализовать и поддерживать цифровую инфраструктуру?

Как обеспечить сквозной поток информации от инжиниринга к производству?
Как безопасно и оптимально подключить
все устройства на полевом уровне?

Как пользоваться преимуществами
от полностью интегрированных процессов?
В цифровом предприятии алгоритмы зашиты так, что обеспечивается управление данными от полевого уровня до облака (вертикальная интеграция), и горизонтальная — все ПО и системы, и это происходит «в облаке».
Цифровизация помогает предприятию функционировать и оптимизировать «ручной» контроль. Давайте посмотрим далее, какие преимущества есть у цифровизации.
Три главных преимущества цифровизации
Интеграция данных
Моделирование ситуаций - предупреждение рисков.
Data into value - Данные, создающие ценность
Подведем небольшой итог - цифровизация помогает сберегать и оптимизировать наши ресурсы.
Сокращение жизненного цикла продуктов — вызов, с которым помогает справляться цифровизация предприятия.
Прослушайте дополнительную информацию в аудио
Качество
Что зачастую происходит на предприятиях:
Ремонты
Надежность оборудования
Причины простоев
Потери в продажах
Неудовлетворённость клиентов
Раздутый склад
Длинные циклы подготовки производства
Перебои поставок
Несогласованность смежников
Надежность изделий
Рекламации
Отклонения от техпроцессов
Простои
  • предприятия используют менее 5% доступных данных, как вы можете видеть в изображении ниже
  • решения принимаются реактивно, не проактивно
1
2
3
4
5
Именно поэтому важно приходить к цифровизации не только производства, но и всей цепочки жизненного цикла изделий
Разработка продукта
Доработка продукта
Улучшение технологии
Точность планирования
Повышение производительности
Разработка технологии производства
Аналитика данных
Подготовка и запуск производства
Производство продукта
Эксплуатация
и обслуживание
В России цифровые инициативы стремительно развиваются в том числе благодаря вектору на импортозамещение.

Да, зачастую это «копипаст» ушедших из России продуктов, но импульс дает цифровым продуктам развиваться быстрее.

И что немаловажно, цифровые инициативы создаются уже с кастомизацией под нашу специфику.

Давайте посмотрим, какие мифы сейчас существуют при упоминании слова «цифровизация».
Примеры эффектов цифровых инициатив
Мифы цифровизации
Напоследок важно еще посмотреть, какие мифы существуют вокруг «цифровизации»
1
Информационные технологии — это есть цифровая экономика
2
3
4
5
Цифровая экономика позволит преодолеть неэффективность
Цифровая экономика = виртуальная реальность + машинное обучение
Цифровизация позволит смягчить эффект от нехватки квалифицированной рабочей силы
Цифровая экономика — это красивые,
но пустые слова
Прослушайте дополнительную информацию в аудио
В параллель с трендом на цифровизацию всех процессов в компаниях развивается понятие «Индустрия 4.0».

В этой теме поговорим с вами о таких вопросах:
Что такое Индустрия 4.0?
Почему все говорят об Индустрии 4.0?
Немного про матчасть - краткий экскурс в историю, настоящее и будущее
Индустрия 4.0 в России.
В данном разделе обсудим, в чем разница и что общего между понятиями «Цифровизация» и «Индустрия 4.0».
Как промышленные революции меняют мир вокруг
1784 г.
«Индустрия 1.0»
«Индустрия 2.0»
«Индустрия 3.0»
«Индустрия 4.0»
Первая промышленная революция
Вторая промышленная революция
Третья промышленная революция
Четвёртая промышленная революция
Механизация:
замена мускульной силы
на энергию пара
Инновации:
Водяные и паровые двигатели, механические устройства
Инновации:
Электрическая энергия
Телефон и телеграф
Инновации:
Развитие электроники
Применение в производстве инфокоммуникационных технологий
Инновации:
Композитные материалы
Интернет вещей
Нейросети
Искусственный интеллект
Биотехнологии
Результат:
Переход от аграрной экономике к промышленному производству, развитие транспорта
Результат:
Электрификация
Поточное производство
Железные дороги
Результат:
Автоматизация и робототехника
Результат:
Распределенное производство
Распределенная энергетика
Технологии совместного использования (car sharing)
Зеленое производство
Электрификация: внедрение конвейерного производства
Автоматизация:
внедрение роботизированных систем с ЧПУ
«Умное производство»
1870 г.
1969 г.
Сегодня
Индустрия 4.0 как двигатель экономической трансформации
Внедрение технологии 4IR
Новые рабочие места
Повышение производительности
Увеличение спроса
Снижение стоимости призводства
Прослушайте дополнительную информацию в аудио
Увеличение производства
Дополненная реальность
Элементы индустрии 4.0
Кибербезопасность
Автономные роботы
Аддитивное производство
Интеграционные системы
Интернет вещей
Моделирование
BigData
Прослушайте дополнительную информацию в аудио
Облачные вычисления
Индустрия 4.0 в России
Индустрия 4.0 — трансформация промышленных предприятий с помощью цифровых и киберфизических систем для повышения эффективности и результативности
Новые инструменты анализа данных и принятия решений
Новые инструменты сбора производственных данных и подключенность
Новые инструменты управления процессами производства
Добыча полезных ископаемых
Металлургия
Нефть и Газ
Нефтехимия
Энергетика
Электроника
Прослушайте дополнительную информацию в аудио
и другие...
Производство лекарств
Машино- и Автомобилестроение
Мы с вами рассмотрели цифровизацию и эффекты от внедрения инициатив, поняли, что Индустрия 4.0 помогает делать производства эффективными.

MES-система объединяет в себе основы «цифры» и помогает сокращать издержки производственных процессов — это сотни тысяч наших с вами трудозатрат на рутинные операции!
Давайте перейдем с вами к следующим вопросам:
Система управления производством в будущем.
Зачем думать про систему управления будущего уже сейчас?
Немного про матчасть - архитектура информационных систем, структура данных.
Видение будущих MES систем от Ассоциации производителей MES систем (MESA).
Давайте начнем с изучения, какие ключевые процессы находятся в контуре управления предприятием.
Проверьте себя, рассмотрев схему ниже.
Мы рассмотрели перечень процессов.
Контроль качества
Отгрузка
Производство
Поставщики
Снабжение
ТОиР
Склады
Оснастка
Прослушайте дополнительную информацию в аудио
На изображении ниже вы можете увидеть, как происходит управление всеми производственными процессами. Ключевое место занимает контроль качества.

Рассмотрите схему.
MOM Методология управления производственным процессом
Сейчас рассмотрим, как происходит управление производственным процессом с точки зрения данных:
Единая производственная платформа
Видимость

Контроль

Синхронизация
Решение для производства на основе BPM
Унифицированная архитектура

Унифицированный пользовательский интерфейс

Унифицированная модель данных
ВСЕ производственные операции
Производство

Качество

Склады

ТОиР

Управление персоналом

Логистика
Здесь важно отметить, как выстраивается взаимосвязь компонентов системы управления производством между собой и со смежными системами
Да, вы можете сказать, что взаимосвязи настроены, что все "итак" работает. Но есть неоспоримые преимущества комплексной системы оперативного управления производством
Получение заказа
Синхронизация бизнес (ERP)
и производственного (MES) уровней
Корпоративная аналитика
Анализ ключевых характеристик работы производственного оборудования
Исполнение заказа
Повышение эффективности, сокращение производственных ошибок
Генеалогия
Контроль партий от поставщиков, соответствие нормативным требованиям
Производственная отчётность
Детальная производственная отчетность на любом уровне
Все эти пункты дают нам понять, что система объединяет само производство и процессы, работающие на оптимизацию производства и коммерческие задачи.
Управление качеством
Повышение качества продукции за счет контроля и формализации процессов
Цели, достигаемые системами управления производством
Стабилизация заданных характеристик технологического процесса с учетом требований нормативной документации
Предупреждение аварий и чрезвычайных ситуаций за счёт создания многоуровневой системы блокировок и минимизации человеческого фактора
Рационализация и стабилизация режимов работы технологического оборудования за счет применения автоматизированной системы управления
Обеспечение сбора, обработки, накопления, документирования необходимой для контроля над процессом и для анализа, информации
Обеспечение надежного производства продукции потребителю при минимальных затратах ресурсов
Обеспечение надежности производства за счет сокращения простоев технологического оборудования
Когда управление производством работает на разные процессы (комплексно), вы можете добиваться повышения данных показателей:
Данные цели пронизывают всю систему КПЭ, и именно поэтому мы с вами идем в цифровизацию производства.
Реализация дистанционного управления производственными заказами
Пирамида автоматизации
Архитектура ИТ-систем строиться на принципах многоуровневой архитектуры по стандарту разработки интерфейса между предприятиями и управляющими системами ANSI/ISA-95.

На каждом уровне автоматизации предусматривается набор решений и компонент, которые:

1) наилучшим образом соответствуют целям и задачам предприятия;
2) позволяют достичь адекватной стоимости внедрения и поддержки.
Уровни автоматизации
Производства
По стандарту ANSI/ISA-95
Иерархия базовых систем автоматизации Производства
По стандарту ANSI/ISA-95
Иерархия функциональных подсистем автоматизации
Степень влияния цифровых инструментов и средств автоматизации на эффективность бизнеса определяется не только успешностью внедрения, но и эффективностью эксплуатации внедрённых инструментов на этапе промышленной эксплуатации:

  • отсутствие регулярного линейного бизнес-процесса управления эффективностью эксплуатации, поддержки и развития инструментов приводит к потере эффективности на 25−100% в течение 2−3 лет после завершения проекта внедрения для новых систем;

  • а неэффективная эксплуатация ранее внедрённых систем снижает производительность актива на 0,5−2%.
Технологии позволяют полностью перестроить современное производство, решая целый спектр важных задач:

  • Ускоренная обработка информации.
  • Улучшение клиентского опыта.
  • Повышение гибкости бизнес-процессов.

Цифровизация производства — это стратегия разворота бизнеса компании в сторону создания новых бизнес моделей на основе данных
и повышения операционной эффективности
в цепочках создания добавленной стоимости за счет цифровых технологий.

Цифровизация производства
При работе над повышением метрик, как мы рассмотрели в предыдущем слайде, можем ожидать следующие эффекты
Трансформация процессов Планирования и Производства
Ожидаемые эффекты
Повышение объема выпуска продукции
Сокращение удельных затрат на энерго и материальные ресурсы
Платформа Производственных данных MES

Производственная отчетность и Показатели эффективности для Руководителей цехов, Заводов и для Корпоративного центра

Системы производственного учета

Инструменты сведения балансов производства

Интегрированное производственное планирование
Инструменты цифровизации
Сокращение доли бракованной продукции
Но важно учесть, что для этого мы затрагиваем все процессы производства
MES Платформа данных | Архитектура системы
Ожидаемые эффекты:

Оптимизация затрат на разработку и внедрение Платформы производственных данных и ее дальнейшее обслуживание за счет эффективно спроектированной архитектуры решения MES
Суть решения:

MES Платформа производственных данных — единый источник корректных данных о производственных процессах, выполняемых на предприятии

Потоки информации из MES являются основой для принятия всех управленческих решений касательно производства

ИТ-Архитектура компонентов и функций MES-системы позволяет обеспечить информацией всех участников производства
MES Уровень завода | Производственная отчётность
Какие эффекты можем ожидать, если внедряем MES на уровне завода
Мотивация операторов и аппаратчиков на более эффективное ведение производственного режима
Контроль соблюдения норм расхода ресурсов
Повышение объемов выпуска за счет оптимизации производственных показателей в режиме реального времени
Интегрированное планирование | Трансформация процесса
Ожидаемые эффекты:

Сокращение затрат за счет повышения точности планирования
Достижение однозначной связи между производственными и финансовыми показателями
Повышение скорости формирования планов
Суть решения:
  • Сквозное планирование от производственных показателей до финансовых результатов

  • Планы производственных подразделений однозначно и прозрачно конвертируются в планы закупок и бюджеты

  • Модель натуральных и финансовых показателей увязана

  • Прослеживаемость разрывов между планами, корректировка синхронизируется между всеми планами

  • Мониторинг исполнения интегрированного плана и оперативная корректировка плана
Производственный учет | Операционная модель
Сокращение потерь ресурсов за счет их прозрачного обнаружения
Ожидаемые эффекты:
Снижение небалансов за счет их анализа и устранения причин
Повышение точности формирования производственной себестоимости
Суть решения:
  • Система учета и отслеживания входящих ресурсов и исходящей продукции, конверсии ресурсов по переделам

  • Карты потоков материальных и энергетических ресурсов

  • Формирование Балансов потоков ресурсов, обнаружение небалансов — точек, где объемы входящих ресурсов не соответствуют объемам исходящей продукции и ресурсов

  • Инструменты поиска потерь и балансировки потоков

  • Витрины передачи данных в системы финансового учета


Повышение качества продукции за счет эффективного управления анализами
Автоматизация лаборатории | Трансформация процесса
Ожидаемые эффекты:
Повышение качества анализа и обработки лабораторной информации
Повышение пропускной способности и производительности лаборатории
Лабораторная информационная система позволяет значительно снизить недостоверность данных относительно качества, вызванную человеческим фактором

Хранение информации с точки зрения качества, обеспечение прозрачности производственного процесса, сбор данных по генеалогии выпускаемой продукции для проведения будущего анализа

Данные по качеству сырья, технологического процесса, готовой продукции доступны для принятия решений производственными службами
Суть решения:
При внедрении систем работники различных предприятий работники разных предприятий волнуются, что их рабочие места заменят «машины».

Отчасти, да — но в ближайшие десятки лет это замена рутинных операций, которая, наоборот, позволит работникам заниматься более интересными задачами.

Как видят развитие систем управления производством эксперты, давайте посмотрим.
Видение будущих MES систем от Ассоциации производителей MES систем (MESA).
В 2022 г. MESA представила рабочую версию модели: платформа умного производства (framework).
Эта новая модель MESA предназначена для определения ИТ ландшафта умного производства в производственной среде на ближайшее будущее.
Бизнес цели
Результаты
Жизненный цикл
Продукт
Качество
Цепочка поставок
Согласия
Массив данных
Производственный актив
Аналитика
Беспроводные технологии
Производство
Моделирование
Конвертация 
в наличные
Цифровые двойники
Рабочая сила
Энергетика
Облачные технологии
VR/AR
Безопасность
Робототехника
Перекрестные потоки жизненного цикла
Передовые технологии
В модели рассматриваются следующие Жизненные циклы:
  • производство;

  • производственные фонды;

  • продукты;
  • цепочки снабжения и распределения;

  • персонал;

  • от заказа до поступления денежных средств.
IOOT - устройства, работающие в связке (например, устройства “умного дома”)
AI/ML - искусственный интеллект
Блокчейн - данные в единой связке
Система управления производством в будущем. Отличия и основные свойства
Обеспечение полной интероперабельности
Состоит из автономных умных модулей на основе единой для модулей когнитивной вычислительной модели.

Автономные умные модули объединены в сеть
и охватывают все переделы, реализующие процесс создания ценности по единой целевой функции:
F (Vc, Eo, Qv).

Между умными модулями обеспечивается тотальная интероперабельность на основе унифицированных протоколов IIoT и единой онтологии (модели данных).
Система управления производством в будущем
Сейчас рассмотрим развитие архитектур контура систем управления производством, как это формируется по уровням
Платформенный подход для управления производством
Пример функциональной архитектуры цифровизации предприятия
Поздравляем!

Вы изучили материал
1-го модуля, в котором заложены все фундаментальные основы современных систем.

Эти знания помогут вам:
в понимании архитектуры систем — почему логика определенных действий была заложена в той или иной системе, найти в текущих версиях системы возможности для оптимизации.

Теперь вы можете сделать перерыв и переходить к изучению следующего модуля!
Made on
Tilda