Проектирование, построение и внедрение автоматизированной комплексной системы управления производственными процессами на каландровом производстве АО «ТАРКЕТТ»

Александр Михайлович Петров
группа ИТМ-20 Школы IT-менеджмента
РАНХиГС при Президенте РФ

Сокращения
АКСУПП - Автоматизированная комплексная система управления производственными процессами.
SIMATIC WINCC OA – Siemens WinCC Open Architecture.
ERP – Enterprise Resource Planning.
KPI – Key Performance Indicators.
WCM – World Class Manufacturing.

1. Общие сведения
Данный документ содержит общие цели и требования к комплексной системе управления производственными процессами на каландровом производстве АО «ТАРКЕТТ».
Основанием для разработки данного документа является договор АК028 от 15.11.2019.
Каландровое производство – изготовление полуфабрикатов для дальнейшего использования в производстве модульных напольных покрытий. Здесь производятся два типа полуфабрикатов – каландровые пленки и каландровое полотно. Каландровое полотно является основой для модульных напольных покрытий типа ART Vinil. На него приклеиваются пленки с цифровой печати. А затем наклеивается каландровая пленка, которая является защитным слоем. Затем производится нарезка либо на планки, либо на плитки.
Основной целью проекта является проектирование, построение, внедрение и обкатка автоматизированной комплексной системы управления производственными процессами, которая будет решать следующие задачи:
• Сбор и хранение данных с оборудования.
• Визуализация технологического процесса и параметров работы оборудования.
• Оперативное планирование производства в рамках месячной и недельной потребности.
• Диспетчеризация выполнения производственных заказов.
• Автоматический обмен данными с системой SAP (в рамках исходных и фактических данных с производства).
• Оперативное формирование отчетов и дашбордов со сводной и аналитической информацией.

 
2. Общие цели и критерии их достижения
Основной целью проекта является проектирование, построение, внедрение и обкатка автоматизированной комплексной системы управления производственными процессами, которая будет решать следующие задачи:
• Сбор и хранение данных с оборудования.
• Визуализация технологического процесса и параметров работы оборудования.
• Оперативное планирование производства в рамках месячной и недельной потребности.
• Диспетчеризация выполнения производственных заказов.
• Автоматический обмен данными с системой SAP (в рамках исходных и фактических данных с производства).
• Оперативное формирование отчетов и дашбордов со сводной и аналитической информацией.
Для решения основных целей проекта была выбрана АКСУПП на основе программного решения SIMATIC WINCC OA. Данная система отлично взаимодействует с существующими SCADA системами, которые используются на участках Каландрового производства. Это позволяет снимать параметры непосредственно с контроллеров, не устанавливая дополнительных датчиков. Также эта система имеет стандартные решения по интерфейсу обмена данными с SAP ERP.
2.1. Бизнес цели
1. Снижение времени формирования отчетов и KPI ключевыми специалистами ООО «ТАРКЕТТ». На данный момент временные затраты составляют 20-25 чел/часов в день.
2. Создание инструмента для контроля наработки отдельных элементов оборудования и предупреждения поломок оборудования.
3. Создание инструмента для возможности проведения анализа рекламаций для дальнейшего принятия оперативных организационных решений.
4. Создание базы параметров работы оборудования.

2.2. Критерии успеха
1. Затрата времени ключевых специалистов на формирование отчетов снизится на 50%.
2. Созданный инструмент для контроля наработки отдельных элементов оборудования и предупреждения поломок оборудования.
3. Созданный инструмент для проведения анализа рекламаций.
4. Созданная база параметров работы оборудования.

2.3. Бизнес-правила
1. Все отчеты должны формироваться согласно методологии WCM.
2. Фактическая информация по выполненным заказам, простоям и затраченным материалам должна передаваться в SAP ERP.

3. Общие требования
3.1. Требования
На рисунке №1 представлена схема с общими требованиями к комплексной системе управления производственными процессами на каландровом производстве АО «ТАРКЕТТ».

Рисунок №1 Схема с общими требования к комплексной системе

4. Ожидаемые результаты.
4.1. Централизованный сбор и хранение данных с оборудования и визуализация технологического процесса.
При внедрении данного блока:
Появляется возможность централизованного сбора и длительного хранения данных с оборудования, на основе которых можно будет:
• Осуществлять анализ технологических параметров за необходимый период времени (формировать тренды).
• Сопоставлять технологические параметры работы с выпуском продукции для анализа производственного процесса в случае расследования инцидентов.
• В дальнейшем внедрять предиктивные решения (SPA), которые в свою очередь будут оптимизировать техническое обслуживание, что приведет к сокращению расходов.
• Передавать фактические производственные данные с оборудования напрямую в SAP, что приведет к сокращению времени на ручную перебивку информации и устранение человеческого фактора в этом процессе.
Появляется возможность централизованно использовать для работы визуализацию технологического процесса, на основе которой можно будет:
• Оперативно отслеживать состояние технологического оборудования в целом и оперативно определять места поломки для технических и технологических служб, что приведет к более быстрой реакции и восстановлению работы (уменьшение времени простоев).
• Оперативно получать информацию в режиме реального времени вне производственного контура и использовать эту информацию для управленческих решений.
4.2. Оперативное планирование производства в рамках месячной и недельной потребности.
При внедрении данного блока:
• Появляется возможность автоматической проверки выполнения месячного плана с учетом определенных ограничений (в частности, фонда рабочего времени, текущего состояния оборудования).
• Появляется возможность увеличения загрузки производства за счет его оптимизации (например, дополнительной минимизации переналадок, формирование оптимальной партии запуска, формирования оптимального графика плановых остановок линии и т.д.).
Например, в рамках проекта в Корпорация ТЕХНОНИКОЛЬ (СБЕ «Минеральная изоляции») была достигнута цель увеличение загрузки линии с 96% до 97% за счет оптимизации плановых остановок (в этот 1% процент была заложена окупаемость проекта).
• Появляется возможность автоматически формировать график потребности сырья для выполнения месячного и недельного плана (сокращение времени на данный процесс).
• Высвобождаются частично ресурсы сотрудников, которые используются для организации процесса планирования.
• Появляется возможность оперативно прогнозировать новые заказы в рамках месяца или недели с учетом текущего производственного расписания и фактического состояния производства.
• Произойдет унификация процесса планирования.
4.3. Общая диспетчеризация и управление производственными процессами.
• Появляется возможность централизованно управлять производственным процессом в рамках заказов и соответственно отслеживать текущее состояние недельного/месячного плана в режиме реального времени и вне производственного контура (значительно повысится прозрачность производственного процесса).
• Появляется возможность в режиме реального времени отслеживать загрузку производства и временную шкалу работы технологического оборудования (шкалу состояния технологического оборудования).
• Произойдет автоматическое накопление базы для эффективного анализа производственных процессов и пересмотра норм.
• Появляется возможность формировать генеалогию произведенной продукции.
4.4. Автоматический обмен данными с системой SAP.
При внедрении Комплексной системы в целом:
• Появляется возможность внесение данных только в систему SCADA (систему управления оборудованием).
Например:
• Было - оператор вносит данные рецептуры в систему управления оборудованием, а затем вносит данные в SAP.
• Будет - оператор вносит данные рецептуры в систему управления оборудованием и автоматически эти данные передаются в систему SAP.
4.5. Формирование оперативной информации.
При внедрении данного блока:
• Появляется возможность в любой момент времени получить оперативную информацию с производства в удобном виде, в частности, необходимые KPI (Yelld, QR, DR, SR, OEE, ProductionProductivity, OTIF M, затраты электроэнергии).
• Появляется возможность поток с реальными и историческими данными интерпретировать в необходимом разрезе.
• Произойдет колоссальное сокращение трудозатрат на формирование отчетов и KPI.
4.6. Организация автономности работы производства.
При внедрении Комплексной системы в целом:
• Появится возможность в экстренных ситуациях не останавливать производство (когда отсутствует доступ к сиcтеме SAP). Таким образом, произойдет уменьшение остановок производства в целом.
Автономность работы Комплексной системы подразумевает:
• Планирование и перепланирование на основе данных из альтернативных источников.
• Создание производственных заказов внутри Комплексной системы.
• Учет выпущенной продукции и учет расхода сырья внутри Комплексной системы.
• Маркировка выпущенной продукции внутри Комплексной системы.