Автоматизированная система управления типографией своими силами
Если хочешь, чтобы что-то получилось хорошо, — сделай это
сам.
Народная мудрость
Руководители большинства полиграфических предприятий наверняка не раз задумывались над вопросом внедрения у себя автоматизированных систем управ-ления (АСУ). Такая система управления позволяет упорядочить производ-ство, повысить его рентабельность. АСУ способна стать своего рода кристаллической решеткой, связывающей в единый организм постоянно конфликтующие подразделения типографии. Ее внедрение позволит за счет повышения ритмичности и предсказуемости производства отгружать в срок большинство заказов и наконец-то объяснит, почему в курилке работающей на пределе своих возможностей типографии постоянно полно сотрудников.
Несомненно, существуют и значительно более дешевые способы добиться вышеперечисленных целей. Автор не берется утверждать, что автоматизированная система управления и излагаемый ниже метод ее построения — един-ственная возможность решения проблем предприятий отрасли. Однако этот метод является одним из самых эффективных.
Начнем с описания эффекта, обеспечиваемого нормально работающей АСУ. Результатами объективного, то есть не зависящего от персонала, контроля за работой оборудования и организации эффективного планирования станут рост коэффициента использования технологических и трудовых ресурсов (по оценкам автора, на 10-15%), уменьшение уровня (весьма заметного для полиграфии) технологических отходов и брака (по нашим оценкам, на 20-40%), повышение уровня исполнительской дисциплины сотрудников. Также повысятся ритмичность работы типографии (по оценкам автора, на 20-25%) и показатель своевременности отгрузки продукции потребителю (до 90-95%), а уровень прямых и косвенных расходов снизится (на 10-15%).
Сегодня на рынке АСУ в основном присутствуют решения западных производителей. Менеджеры их российских представительств красочно опишут вам, как здорово работает их система на предприятиях Финляндии или Германии, и обязательно отметят, что, приобретая их продукт, вы покупаете не компьютерную программу, а методологию управления. Это преподносится как самый значимый аргумент в пользу выбора системы, однако при детальном рассмотрении оказывается наиболее весомым аргументом против. Возможно, лет через пятьдесят, когда экономические и управленческие реалии отечественных предприятий приблизятся к уровню отшлифованных за десятилетия западных моделей, на которые ориентированы системы управления иностранных производителей, покупка такой АСУ станет оправданной. Однако, приобретая систему иностранного производства сегодня руководитель типографии, скорее всего, придет к заключению о необходимости проведения глубокой реорганизации всех без исключения бизнес-процессов.
Многие российские полиграфические предприятия уже применяют в своей деятельности эффективные приемы и методы управления, а их менеджмент имеет высокий уровень подготовки. Для таких предприятий первостепенной становится проблема исполнения принимаемых менеджментом решений, а не изменение способа их принятия. При исследовании вопросов, связанных с исполнением решений, мы сталкиваемся с целым рядом проблем, подпадающих под определение «человеческий фактор», — от неизбежной человеческой забывчивости и рассеянности до преднамеренного саботирования. Поэтому можно утверждать, что значительное число типографий нуждается не в глубоком реинжиниринге своих бизнес-процессов, а лишь в построении системы эффективного контроля сложившейся структуры управления, обеспечивающей обратную связь и безусловное исполнение принимаемых решений. Такая система позволяет свести к минимуму влияние человеческого фактора, придает уверенность менеджменту, облегчает работу добросовестным сотрудникам, ограничивает свободу и возможности нерадивых работников.
При установке АСУ стороннего производителя, как правило, приходится менять сложившуюся на предприятии систему документооборота. сотрудникам приходится изучать интерфейсы программных модулей, построение которых с ними никак не оговаривалось, принимать чуждые, заложенные разработчиками системы приоритеты, способы описания, приемы работы т.п. Между тем при детальном рассмотрении выясняется, что сотрудники предприятия делают то же самое, что требует от них внедряемая система, и с тем же результатом, только другим способом. Внедрение системы управления, созданной внешними разработчиками, отнимает значительное время — от полутора до трех лет, а то и больше. В течение этого времени происходит ломка старых методов работы и создание новых, причем эффективность работы и тех и других в этот период крайне низка. Таким образом, к прямым расходам по приобретению и инсталляции системы присоединяются потери, вызванные неразберихой в первые месяцы, а то и годы ее внедрения. Самостоятельная разработка АСУ позволяет избежать значительных внутренних потрясений при ее создании на предприятии.
Без сомнения, системы известных производителей могут быть поставлены в конфигурации, полностью удовлетворяющей потребности предприятия, однако при этом, по оценкам независимых экспертов (доступным в открытых источниках), используется 5-10% возможностей системы, а остальные возможности предприятие оплачивает не задействуя. Возможность модульного приобретения системы проблемы не решает, так как для работы необходим набор модулей, а приобретение одного-двух вряд ли заметно скажется на работе предприятия. В поисках примеров положительного опыта внедрения систем иностранных производителей на отечественных предприятиях автор сталкивался в основном с сообщениями сотрудников этих предприятий о снижении уровня складских запасов и объемов незавершенного производства, что не слишком актуально при сверхкоротких производственных циклах полиграфических предприятий в условиях закупки материалов под заказ.
Автор не смог найти примеров того, чтобы сторонние производители начинали инсталляции своих систем на полиграфических предприятиях с построения систем класса SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). Все обнаруженные в открытых источниках примеры относились лишь к попыткам инсталляции систем планирования, предусматривающих ввод данных персоналом. Если персонал не понимает, чего от него хотят, то в таких системах обычно реализуется принцип «мусор на входе, мусор на выходе».
Теперь рассмотрим возможность построения системы управления отечест-венными разработчиками. На первый взгляд заманчиво: от предприятия не требуется никаких усилий — только плати по договору. Однако ни один сторонний разработчик не сможет построить удовлетворяющую потребности предприятия систему управления, пока ему не объяснят, какой она должна быть. Надежды на тщательно проработанное техническое задание, на детальное изучение внешними аналитиками бизнес-процессов предприятия, на высокую квалификацию сотрудников не оправдались ни в одном известном нам подобном проекте. В обнаруженных автором описаниях такого рода проектов имеются прямые свидетельства того, что создание работоспособных модулей системы управления невозможно без каждодневного рутинного сотрудничества аналитиков и программистов компании-разработчика с руководителем и сотрудниками того отдела предприятия, работу которого описывает создаваемый модуль. Никакие другие подходы не работают.
Можно с ответственностью утверждать, что успешное создание системы управления невозможно без глубокой заинтересованности в ней руководства и сотрудников предприятия, а также без наличия на предприятии одного человека или, в идеале, группы лиц, которые захотят сделать построение АСУ главным делом довольно продолжительного отрезка своей жизни.
Компании-разработчики создаются с целью извлечения прибыли из процесса создания подобных систем, и результат в этом случае интересен только как выполнение условий договора, сколько бы ни говорилось о миссии, совести и обязательствах. Если результат удовлетворяет условиям, описанным в договоре или в техническом задании, то вряд ли будут приняты во внимание такие «мелочи», как удобство использования, интуитивная понятность, уровень утомляемости пользователей. В техническом же задании, как правило, описываются лишь функции модулей системы, а подобные «мелочи» и прочие детали остаются на усмотрение разработчика.
Таким образом, автор пришел к выводу, что в проекте создания системы управления предприятием ключевой фигурой является собственно предприятие, его персонал. Компании-разработчики всего лишь предоставляют, как бы сдают в аренду, свои ресурсы в лице аналитиков и программистов, и совершенно не факт, что эти ресурсы являются лучшими из доступных. Весьма вероятно, что, привлекая эти ресурсы самостоятельно, предприятие сможет либо заметно сэкономить, либо привлечь сотрудников более высокой квалификации.
При самостоятельном построении системы управления предприятие реализует в модулях системы лишь абсолютно необходимые для его деятельности функции, резко сокращая стоимость и время разработки. Также появляется возможность реализовать построение системы снизу вверх, то есть начать с построения системы прямого контроля работы производственного оборудования и сбора первичных данных о выполнении производственных заказов.
В процессе самостоятельного построения системы управления снизу вверх предприятие получает неограниченный ресурс времени для описания, а при необходимости — и для изменения и оптимизации своих бизнес-процессов. Руководство предприятия получает возможность выделить среди создателей системы наиболее квалифицированных сотрудников и наделить их полномочиями, необходимыми для дальнейшего развития системы. К моменту создания модулей планирования предприятие уже располагает фактическими, постоянно обновляющимися данными о производственных и трудовых ресурсах, а также о времени, необходимом для выполнения производственных заказов различных уровней сложности, вероятности непредвиденных ситуаций и сбоев.
Совершенно очевидно, что процесс выполнения полиграфического заказа не является бизнес-процессом в общепринятом понимании — выполнение заказа практически на 100% является выполнением проекта. Большинство заказов на полиграфические услуги, в особенности в оперативной полиграфии, являются уникальными. Даже в случае повторения тиражей идентичного содержания уникальность каждому заказу придают нестабильность параметров оборудования и расходных материалов, производственных, трудовых и других ресурсов, обстоятельства непреодолимой силы и другие сложно предсказуемые факторы. При этом на выполнение заказов налагаются жесткие временные и ресурсные ограничения.
Как и при реализации любого другого проекта, для выполнения заказа формируется временный коллектив, группа сотрудников, и первостепенное значение приобретает вопрос лидер-ства, а значит, и об ответственности в этом коллективе — вопрос о менеджере проекта. В большинстве случаев лидером такого коллектива становится менеджер, который оформил и ведет данный заказ. Для успешного исполнения менеджером типографии функций менеджера проекта необходимо обеспечить полную информационную прозрачность данных о самом проекте, эффективность и управляемость необходимых для его выполнения производственных и других ресурсов. Обладая этими возможностями, менеджер сможет эффективно спланировать и успешно реализовать проект по выполнению полиграфического заказа в постоянно меняющихся условиях.
В ситуации реального производства приходится с сожалением констатировать факт отсутствия необходимого уровня взаимодействия между управленческими и исполнительными подразделениями типографий, что обусловлено рядом причин, устранение которых в ближайшее время маловероятно. Создание системы управления предприятием в части ее информационной составляющей можно рассматривать в качестве меры, по-зволяющей повысить эффективность деятельности проектного менеджера и даже искоренить причины разобщенности подразделений.
В результате обобщения доступных материалов о структуре систем управления и при рассмотрении этой структуры сквозь призму реальных потребностей полиграфического предприятия был разработан и частично реализован проект создания системы управления современным полиграфическим предприятием. Полностью проект не был реализован по независящим от автора обстоятельствам. Однако автор не сомневается в успешной реализации проекта и готов сотрудничать со всеми заинтересованными лицами и организациями.
Попытаемся кратко описать основные идеологические и технические положения проекта. Согласно базовой идеологии проекта, система управления предприятием является:
• методологией эффективного планирования и управления всеми ресурсами предприятия, которые необходимы для осуществления закупок, производства, продаж и учета при исполнении клиентских заказов;
• информационной системой для идентификации и планирования всех ресурсов предприятия, которые необходимы для осуществления закупок, производства, продаж и учета в процессе выполнения клиентских заказов.
Проект предполагает создание системы управления полиграфическим предприятием (предприятием, определяемым как MTO (Make-To-Order), то есть производящим продукцию на заказ), состоящей из следующих модулей:
• системы планирования производственной деятельностью предприятия, созданной в рамках стандарта MRPII (Manufacturing Resource Planning), сформулированного и поддерживаемого Американским обществом по контролю за производством и запасами (American Production and Inventory Control Society, APICS). Создание системы предполагается в рамках наиболее современной концепции усовершенствованного планирования APS (Advanced Planning and Scheduling). Создание системы в соответствии с концепцией APS позволяет сочетать сверхкороткие (до одного часа) периоды планирования с любым, определяемым предприятием горизонтом планирования. Система диспетчеризации производства, реализуемая в рамках концепции APS, наделяется элементами экспертных систем с возможностью оптимизации оперативного планирования с учетом разлного рода ограничений;
• системы качества, созданной в рамках стандарта ISO 9001:2000 (Quality management systems — Require--me-nts ). Создание системы предполагается в рамках наиболее современной концепции построения систем качества TQM (Total Quality Management);
• системы контроля и управления производственной деятельностью предприятия (MES — Manufacturing Execution Systems);
• системы прямого контроля работы производственного оборудования и сбора первичных данных SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition).
В рамках построения системы планирования предполагается реализация следующих содержащихся в «MRPII Stan-dard System» (издается APICS) функций системы:
• Bill of Materials (спецификации материалов);
• Tooling Planning and Control (планирование и управление производственными операциями);
• Master Production Scheduling (составление плана производства);
• Capacity Requirements Planning (планирование производственных мощностей);
• Material Requirements Planning (планирование потребностей в материалах);
• Purchasing (материально-техническое снабжение);
• Scheduled Receipts Subsystem (плановые поставки);
• Inventory Transaction Subsystem (управление складом);
• Shop Flow Control (управление на уровне производственного цеха);
• Input/Output Control (контроль входа/выхода);
• Performance Measurement (оценка результатов деятельности).
Путем организации интерфейсов обмена данными с программами мар-кетинговых исследований, бизнес-планирования и автомати-зированного бухгалтерского учета пла-нируется реализация следующих функций:
• Financial Planning (управление финансами);
• Demand Management (управление спросом);
• Sales and Operation Planning (планирование продаж и производства);
• Distribution Resourse Planning (планирование ресурсов распределения);
• Simulation (моделирование).
К составу вышеперечисленных функций предполагается добавить функцию Quality management — общее руковод-ство (административное управление) качеством.
Функциональные модули системы планирования производственной деятельности полиграфического предприятия представлены в таблице.
В рамках построения системы контроля и управления производственной деятельностью предприятия MES (Manufacturing Execution Systems) предполагается реализация следующих функций:
• управление производственными и людскими ресурсами в рамках технологического процесса;
• планирование и контроль последовательности операций технологического процесса;
• оперативное управление качеством продукции и услуг QC ( quality control);
• логистика материалов и продукции в технологических подразделениях;
• техническое обслуживание и ремонт производственного оборудования в рамках идеологии EAM (Enterprise Asset Management), управление основными фондами;
• связь систем MRPII и SCADA.
Уникальность данного проекта заключается не только в глубокой проработке данных, необходимых для построения программной части системы, но и в наличии аппаратной базы. В рамках реализации данного проекта разработана, во-площена и протестирована система прямого контроля работы производственного оборудования и сбора первичных данных SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition).
Система SCADA построена по серверной архитектуре. Сервер осуществляет сбор информации от сети контроллеров, ее обработку и передачу управляющих значений, а также является рабочим местом начальника производственной смены подразделения (сменного мастера).
Модули системы планирования производственной деятельности полиграфического предприятия
От системы планирования производственной деятельности предприятия класса MRPII при посредничестве системы контроля и управления производственной деятельностью предприятия класса MES система SCADA получает утвержденный на этапе планирования сменный план. Этот план состоит из последовательного списка запланированных к выполнению заказов с описанием каждого заказа по следующим параметрам:
– номер заказа с двухзначным индексом, описывающим номер технологической операции в технологическом процессе выполнения заказа;
– формат бумаги или используемого в данной операции полуфабриката;
– планируемое время начала выполнения данной операции;
– планируемое время окончания выполнения данной операции;
– планируемая продолжительность выполнения данной операции;
– планируемая величина технологического отхода, допустимого в процессе приладки для выполнения данной операции;
– количество полуфабрикатов или конечного продукта надлежащего качества, которое необходимо получить после выполнения данной операции.
На данном этапе создания системы управления, с целью обеспечения возможности немедленной ее установки на полиграфическом предприятии, программный модуль системы SCADA предоставляет возможность формирования сменного плана средствами модуля.
После включения части находящихся в сменном плане заказов в текущее (подготовленное для передачи на конкретную единицу оборудования) задание, информация, описывающая заказ, передается в память установленного на оборудовании контроллера.
В процессе выполнения заказов на сервер системы для отображения и обработки передаются следующие, параметры, собираемые без участия оператора:
• в процессе приладки:
– время начала процесса приладки,
– время окончания процесса при-ладки,
– продолжительность процесса при-ладки,
– продолжительность простоев оборудования в процессе приладки,
– количество израсходованной в процессе приладки макулатуры (в случае установки контроллера на печатной машине),
– количество израсходованной в процессе приладки белой бумаги или полуфабрикатов,
– общее количество рабочих циклов оборудования в течение приладки,
– показания общего (не сбрасываемого) счетчика контроллера на момент начала приладки;
• в процессе печати тиража:
– время начала процесса печати тиража,
– время окончания процесса печати тиража,
– продолжительность процесса ти-ража,
– продолжительность простоев оборудования в процессе печати тиража,
– количество экземпляров полуфабрикатов или готовых изделий, изготавливаемых за один рабочий цикл оборудования (в случае установки контроллера на оборудовании с переменной величиной «экземпляров на цикл», например в резальной машине для трехсторонней обрезки),
– количество полученных в результате процесса печати тиража экземпляров готовой продукции или полуфабрикатов надлежащего качества,
– количество полученных в результате процесса печати тиража экземпляров готовой продукции или полуфабрикатов ненадлежащего качества (брака),
– общее количество рабочих циклов оборудования в течение тиража.
В процессе выполнения сменного плана в окне выполняемого на сервере программного модуля отражаются следующие параметры:
– время принятия заказа к выполнению;
– время окончания выполнения за-каза;
– уровень выполнения заказа в процентах от необходимого объема тиража изделий или полуфабрикатов надлежащего качества;
– время начала выполнения сменного плана в целом;
– время окончания выполнения сменного плана в целом;
– уровень выполнения сменного плана в процентах от общего объема изделий или полуфабрикатов надлежащего качества по всем тиражам, включенным в сменный план.
Контроллер системы наделен двумя ступенями управляющего воздействия на оборудование и звуковой индикацией технологических событий, имеет два жидкокристаллических индикатора с подсветкой, клавиатуру с функциональными и цифровыми клавишами, пылевлагозащищенный корпус, промышленный (RS 485) интерфейс связи с сервером системы. На данные, вводимые пользователями, наложены логические ограничения.
Применяющиеся в контроллере датчики приспособлены к установке на любое полиграфическое оборудование. Установка системы не требует внесения изменений в конструкцию оборудования и пригодна для использования на всех видах полиграфического оборудования.
Применение SCADA в системе управления полиграфическим предприятием позволяет получать объективные (не зависящие от персонала) данные, которые могут использоваться в следующих целях:
• для прогнозирования выполнения сменного плана;
• постоянной актуализации данных о ресурсах, требуемых для выполнения заказов различной сложности (о времени, величине технологических отходов, величине допустимого брака и т.д.);
• использования в рамках системы -управления качеством.
а также для вычисления и оценки:
• коэффициента использования всего применяемого предприятием полиграфического оборудования;
• коэффициента использования рабочего времени работников по каждой единице оборудования и по каждому сотруднику, занятому в производ-стве;
• производительности труда каждого работника в отдельности, что поз--в-оляет построить эффективную сис-тему индивидуальной мотивации пер-сонала;
• фактической величины технологических отходов и количества брака по единицам оборудования, по типам выполняемых заказов и по каждому сотруднику, занятому в производстве.
Также в рамках реализации данного проекта разработана, воплощена и протестирована система непрерывного технологического контроля параметров увлажняющего раствора. Система осуществляет непрерывный контроль следующих параметров увлажняющего раствора:
– уровень кислотности раствора (pH);
– температура увлажняющего рас-твора;
– уровень электропроводности увлажняющего раствора;
– степень жесткости воды, применяемой для приготовления увлажняющего раствора.
Данные, получаемые при помощи установленных на печатных машинах датчиков, отображаются на индикаторах контроллеров (это позволяет использовать измеренные значения в каждодневной работе печатников), а также передаются на сервер системы для визуализации в виде графиков, сохранения и последующего анализа. Система не требует внесения каких-либо изменений в конструкцию устройства для приготовления увлажняющего раствора и пригодна для использования в составе любой печатной машины.