PC Week/RE, 2001, №10,11

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ В УСЛОВИЯХ МНОГОНОМЕНКЛАТУРНОГО МЕЛКОСЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Милаев В.А., Фаткин А.А., Рулева Т.В.

Филиал ГКНПЦ им. М.В. Хруничева - КБ «Арматура»

Рассматривая актуальность построения систем качества по стандарту ISO 9000, необходимо отметить, что между процессом развития таких систем на предприятиях и внедрением корпоративных информационных систем (КИС) на основе информационных технологий (ИТ) существует тесная взаимосвязь. Вместе с тем необходимо разделять понятия сертификации систем качества и внедрения ИТ.

Хотя и система управления предприятием, базирующаяся на стандартах ERP и сертифицированная система качества затрагивают весь спектр вопросов деятельности предприятия, суть их различна. Первая охватывает более широкий комплекс вопросов, вторая рассматривается как часть первой. Можно сказать, что внедрение систем класса ERP - более дорогой и болезненный, но и более фундаментальный путь кардинального решения проблемы управления предприятием вообще и качества в частности. Несомненно, что эти два процесса должны быть тесно увязаны между собой, а наибольший эффект достигается, если они идут параллельно.

Для более полного представления о стандартах ERP рассмотрим эволюцию их появления и развития.

Исходным стандартом, появившимся в 70-х годах, был стандарт MRP, включающий только планирование материалов для производства. Этот стандарт был расширен до MRP II и позволял планировать все производственные ресурсы предприятия (сырье, материалы, оборудование и т.д.). Дальнейшим развитием стал стандарт серии ERP, который позволял объединить все ресурсы предприятия, таким образом, добавляя управление заказами, финансами и т.д. Сейчас практически все производственные системы, представленные на рынке, отвечают требованиям стандарта ERP. Наконец, самый последний по времени стандарт CSRP охватывает также и взаимодействие с клиентами: оформление наряд-заказа, техзадания, поддержка заказчика на местах и пр. Таким образом, CSRP вышел «за ворота» отдельного предприятия.

На рисунке 1 в общем виде представлена взаимосвязь стандартов и информационных платформ на которые они опираются. При этом каждый последующий в цепочке эволюции выше рассмотренных стандартов, полностью поглощает платформу предыдущего и требует дополнительного информационного слоя, разрастаясь от конструкторских спецификаций, если говорить о реальном производстве до всего информационного пространства предприятия.

Корпоративная система (КИС) управления предприятием на базе стандартов ERP, обеспечивая весь необходимый набор информационных услуг от планирования до управления складами и производством, от закупок сырья, материалов, комплектующих до сбыта готовой продукции, включая финансы и бухгалтерию должна опираться на абсолютно точные данные. Информационная платформа КИС, представленная на рисунке 1 в виде последовательных слоев в реальных условиях представляет собой сложную иерархическую структуру, в которой, в первую очередь, должны быть выделены источники первичной информации, формирующие впоследствии единую интегрированную базу данных: одну таблицу изделий, один файл поставщиков, одну таблицу маршрутов и ресурсов и т.д.

Точность данных в подобных системах наряду с технологическими процедурами контроля и обработки информации, обеспечивается определением единого источника данных и ответственных за эти данные. Наличие только одного источника каждого вида данных значительно повышает их корректность, так как они будут вводится в систему только один раз и все пользователи будут использовать в своей работе записи, отражающее текущее состояние дел.

С одной стороны, не трудно определить, какие подразделения станут источниками данных, например, конструкторские спецификации лучше всех введет конструкторский отдел, занимающийся проектированием этих изделий, а технологический отдел маршрут – технологические службы, с другой стороны в реальных условиях это требует значительных усилий и затрат.

Для более детального рассмотрения вопросов, связанных с формированием отдельных информационных слоев рассмотрим организацию работ на конкретном предприятии.

Это типичное КБ с опытным заводом (ОЗ). Имеющееся оборудование обеспечивает все основные этапы изготовления продукции от заготовительного до испытательного, исключая получение деталей методом литья. Продукция изготавливается как по конструкторской документации собственной разработки, так и сторонних организаций. Характер учета позаказный. Оплата труда основных производственных рабочих сдельно-премиальная. Основной оплатный документ - рабочий наряд на выполненную работу.

Производство имеет единичный и мелкосерийный характер. Отдельные изготавливаемые изделия могут поставляться как сторонними организациями, так и в качестве собственных комплектующих. Вес изделий может колебаться от десятков грамм до десятков тонн. Объем отдельных заказов может быть сопоставим с годовой мощностью предприятия. Состав и объем номенклатуры БД, используемый в настоящее время отражен на рисунке 2.

Традиционно, запуск изделий в производство начинался с составления «Ведомости материалов» (ВМ), который включал до автоматизации следующие реквизиты: обозначение, наименование и количество ДСЕ, необходимый материал и параметры заготовки, маршрут изготовления, количество и параметры технологических образцов, подтверждающих впоследствии качество заготовки. В ВМ включалась так же информация в виде отдельных технологических требований, как на процесс получения заготовки, так и на саму деталь. Далее на основании ВМ заготовительный участок выписывал на каждую деталь сопроводительный паспорт, а в комплектовочных кладовых выписывался сопроводительный паспорт на сборочную единицу. После составления ВМ разрабатывались (или уточнялись для ранее изготавливаемых ДСЕ) технологические процессы, проектировались или заказывались средства технологического оснащения (СТО), которые должны быть изготовлены к моменту поступления заготовок на механообрабатывающие участки.

Для того, чтобы подчеркнуть недостатки традиционных «ручных» методов обработки информации рассмотрим только один пример. Если в качестве виртуального пассажира информационных потоков, которые являются основой процессов управления, взять КС, то легко увидеть, что она, видоизменяясь, составляет основу ВМ, ведомости норм времени, ведомости СТО, а, распадаясь на части, переписывается на бланки сопроводительных паспортов. Учитывая текущие изменения КС, поддерживать в актуальном состоянии вышеперечисленные документы с одинаковой достоверностью практически невозможно.

Для комплексного решения задач технической подготовки и оперативного управления производством, а также технико-экономического планирования и учета фактических затрат на первом этапе за основу был взят пакет прикладных программ (ППП) ИСУП, который по заявленным функциям, исходя из сегодняшних представлений, соответствовал концепциям стандартов типа MRP - MRP II. Работы по внедрению ППП ИСУП велись в следующем направлении: заведение конструкторского состава изделий, заведение материальных нормативов и маршрута изготовления, пооперационно-трудовых нормативов, а также проработка идеологии рабочих центров с целью закрепления оборудования за технологическими операциями. Изначально предполагалось выполнение всех процедур по заведению и обслуживанию информационных массивов в подразделении АСУ. В качестве первоочередной была определена задача по формированию ВМ. В силу различных обстоятельств она оказалась первой и последней, которая решалась в рамках ППП ИСУП на базе ЕС ЭВМ. Большой объем работ был выполнен по организации и ведению массива конструкторских спецификаций. Были составлены классификаторы на стандартные изделия, материалы и ПКИ, освоена идеология ведения вариантных, альтернативных и, так называемых, фиктивных изделий. Отдельное место заняли процедуры по заведению групповых спецификаций, занимающих в конструкторской документации значительный объем.

Следующим шагом была задача по созданию и ведению материальных нормативов на основе размеров единичной заготовки. В результате анализа сформировалась методология расчетов заготовок из прутка, листа, ленты, проволоки и т.д., с учетом количества изготавливаемых деталей и маршрута изготовления. Была формализована процедура расчета необходимых технологических образцов и их размеров. Подготовленная таким образом база данных в основном обеспечивала формирование ВМ. Вместе с тем процесс формирования ВМ, в связи с отсутствием вычислительной сети, значительно растягивался по времени и оказался эффективным только для больших заказов, имеющих большую применяемость ДСЕ в рамках этого заказа. Несмотря на значительные усилия на этом этапе так и не удалось обеспечить действительно автоматизированное формирование ВМ на все запускаемые в производство изделия.

В целом данную попытку можно назвать неудачной. Основные причины:

• недостаточная гибкость ППП;
• отсутствие необходимых технических средств диалоговой обработки данных, т.е. вычислительной сети;
• необходимость и сложность привязки программ к условиям производства, изучение и освоение идеологии ППП при недостаточных кадровых ресурсах (этап изучения, освоения и внедрения в меньшей степени зависит от масштабов предприятия);
• отсутствие объективных факторов или, правильнее сказать, рыночных условий, которые бы востребовали сокращение складских запасов, а, соответственно, оборотных средств на приобретение и хранение материалов и ПКИ;
• необходимость предварительной формализации КС для последующего ввода информации в ЭВМ, в частности, необходимость разработки классификаторов на ПКИ, стандартные ДСЕ, материалы;
• отсутствие корпоративных стандартов, регламентирующих процессно-ориентированную структуру управления;
• отсутствие такого элемента календарно - плановых нормативов, как цикл производства (ЦП), что обусловлено в первую очередь характером производства - отсутствием полной информации на момент запуска и начала изготовления.

Второй этап связан с переносом программного обеспечения (ПО) с ЕС ЭВМ на платформу ПЭВМ, при котором были сохранены основные принципы MRP. Было бы нелепо сравнивать разработанное собственными силами ПО с имеющимися на рынке многофункциональными продуктами типа ERP. Вместе с тем, как положительный фактор можно отметить, что процесс проектирования проводился с учетом реальных потребностей и возможностей производства, то есть по технологии «снизу-вверх», а процесс проектирования «сверху-вниз» отталкивался от требований стандартов типа MRP.

Процесс разработки и внедрения системы управления производством был разбит на независимые во времени, но неразрывно связанные между собой этапы:

• запуск изделий в производство;
• формирование подетальных планов;
• учет и движение ДСЕ;
• анализ затрат.

При определении очередности выполнения этапов учитывалась возможная последовательность создания информационных слоев, образующих единую платформу.

С этапом запуска изделий в производство связано решение следующих задач:

• ввод (корректировка) конструкторских спецификаций;
• ввод (корректировка) материальных нормативов и определение маршрута;
• формирование ведомости материалов;
• формирование сопроводительной документации, в т.ч. сопроводительного (маршрутного) паспорта ДСЕ;
• формирование схем сборки изделий.

В рамках задачи ввода КС выполняется формализация исходных данных, в т.ч. кодирование стандартных ДСЕ, покупных комплектующих изделий (ПКИ) и материалов. Для эффективной работы на этом этапе необходимо иметь или классификаторы, или программы, обеспечивающие процедуру автоматизированного кодирования условных обозначений. В настоящее время задача кодирования решается посредством разработанной системы СОБИНДс, выполняющей функции учета нормативной документации (НД), предварительного анализа и кодирования записи. Система разработана с учетом особенностей данных процессов, в том числе необходимости идентификации и кодирования устаревших или ошибочных записей, обусловленных консервативностью КД по отношению к НД. Необходимо так же отметить, что требования стандартов ЕСКД допускают возможность введения в состав КС трудно формализуемой информации (например, в графе «Примечание»).

Отдельные трудности возникают при обработке групповых спецификаций, например, описывается многовариантное изделие без ярко выраженной общей части, которая с точки зрения конструктора, не имеет смысла, а при производстве могла бы стать единицей заказа.

Задача ввода и корректировки материальных нормативов заключается в указании маршрута и определении требуемого материала и сортамента, размеров единичной заготовки, методики расчета заготовок на запускаемую партию, количества и размеров технологических образцов, подтверждающих в дальнейшем качество заготовок, а так же дополнительных требований по обработке ДСЕ, так называемых, дополнительных заготовительных операций. Проведен анализ способов получения заготовок, отходов, обусловленных процессами обработки, зависимости размеров и количества заготовок от выбранного техпроцесса изготовления деталей. Разработаны программы, обеспечивающие все расчеты с элементами простейшей оптимизации по определению количества и размеров заготовок на запускаемую партию. Аналогичная работа проведена и по определению размеров технологических образцов.

Задаче формирования ведомости материалов, фрагмент которой приведен на рис.3, в структуре управления производством отводится ключевая роль. Поэтому в настоящее время ВМ является многоплановым, многофункциональным документом, включающим полную информацию о составе заказа, включая уровень входимости отдельных сборочных единиц, входимости ДСЕ, заготовках и технологических образцах, маршруте изготовления и выполняет функцию комплектовочной ведомости. Все ДСЕ, имеющие в ВМ неоднократное применение, связываются адресами типа № ВМ, № поз., как «сверху - вниз», так «снизу – вверх» в том числе и между различными ВМ, но включенными в один заказ. В комплектовочных кладовых в ВМ регистрируется дата сдачи ДСЕ, место хранения, а так же осуществляется комплектация сборочных единиц (СЕ) на ее основе. После формирования ВМ автоматически переносится в базу заказов, где дополняется текущей информацией о движении ДСЕ до полного выполнения заказа.

Когда речь идет о заказе, то следует иметь ввиду комплект ВМ, каждая из которых включает одну или несколько СЕ, охватывающих таким образом весь заказ. Традиционная процедура запуска заказа в производство представлена на рис.4-а.

Разработка КД начинается после выпуска распоряжения на изготовление заказа (t2). Этому предшествует преддоговорная стадия (t0- t2). На этапе готовности рабочей конструкторской документации, а также программы испытаний (t4), начинается разработка ТД, в том числе ВМ. И только после выпуска ВМ начинается изготовление заказа. Срок изготовления заказа (t7) определяется договором с клиентом. При условии такой последовательности выполнения работ на этапе ТПП изготовление больших и сложных заказов при имеющейся ограниченной производственной мощности затруднено. Существует несколько путей решения этой проблемы:

• увеличение времени изготовления заказа (новый срок t7’’);
• привлечение дополнительных производственных ресурсов (новый срок (t7’)).

Качественный путь решения данной проблемы заключается в использовании идеологии формирования ВМ для предварительного и опережающего запуска. Необходимость реализации такого подхода обусловлена сроками выполнения работ и отсутствием, как правило, на момент запуска пооперационно-трудовых нормативов и, тем более, производственного цикла изготовления ДСЕ.

В ВМ предварительного запуска предлагается включать комплектующие собственного изготовления, а так же детали, которые могут иметь последующий спрос даже при возможной отмене заказа и одновременно являются определяющими при комплектации СЕ, например, штуцеро-ниппельные соединения для трубопроводов.

Формированию ВМ опережающего запуска всегда предшествует анализ КД. При собственном проектировании эта работа должна начинаться на стадии разработки конструкторской документации. В зависимости от типа оборудования предстоящего заказа можно выделить два подхода. Если это уникальные конструкции, с точки зрения состава, то в первую очередь проектируются и запускаются определяющие ДСЕ, имеющие длительный цикл изготовления или последующих испытаний. А если это модульные конструкции, имеющие подобный структурный состав и взаимную применяемость ДСЕ, то необходимо выделить типовые структурные элементы, например, каркасы, трубопроводы, панели, электрооборудование и т.п. и включить их в отдельные ВМ, определив таким образом «скелет» каждого модуля.

На следующем этапе необходимо определить последовательность изготовления модулей, исходя из следующих требований:

• сложность изготовления, сборки, испытаний;
• применение новых технологических решений;
• принадлежность к испытательному оборудованию.

Ведомости опережающего запуска могут формироваться как отдельно, так и при одновременном запуске всего заказа, но при этом они всегда имеют более высокий приоритет и ранжируются с точки зрения обеспечения материалами, ПКИ и последовательности изготовления. Гибкость рассмотренной идеологии, позволяющей формировать ВМ по структурному составу сборочной единицы и по предметно-функциональному признаку ДСЕ, значительно повышает «прозрачность» предстоящего заказа для всех потенциальных исполнителей и обеспечивает возможность эффективного «продвижения» отдельных ВМ по принципу «заказ в заказе».

Реализация данного подхода позволит сократить трудоемкость изготовления заказа по основной ВМ на сумму (T1+T2) и уложиться в намеченные сроки, имея резерв производственной мощности.

При максимальной загрузке производственных мощностей такой подход обеспечит сокращение срока изготовления заказа до t6.

Жизнеспособность выше рассмотренной идеологии была реализована при выполнении конкретного заказа предприятия и оказалась достаточно эффективной.

Задача формирования сопроводительной документации (сопроводительного паспорта детали и сопроводительного паспорта сборки) заключается в переносе всей необходимой информация о ДСЕ и заготовках в формализованные бланки, ориентированные на принтер и набранные типографским способом.

Задача формирования схем сборки изделий представляет собой автоматизированную выдачу графических схем заказа, с выделением приоритетности ВМ предстоящего заказа и раскрытием укрупненного состава каждой ВМ. Формирование схем сборки изделий завершает этап запуска изделий в производство

Этап формирования подетальных планов начинается с разработки и утверждения номенклатурных планов, основной учетной единицей которых является ВМ. На каждую ВМ устанавливается срок обеспечения материалами, срок комплектации, срок сборки и окончания испытаний. На основании утвержденных номенклатурных планов и базы заказов формируется ведомость потребности в основных и вспомогательных материалах, ПКИ, а так же подетальные планы цехов и участков изготовителей.

Ввиду непрерывности процесса производства в подетальные планы включаются не только несданные ДСЕ, а также информация о требуемом материале или его дефиците, плановой и фактической трудоемкости на момент выдачи плана. Для новых ДСЕ, только что включенных в план, плановая трудоемкость может отсутствовать в связи с опережающим характером процедуры запуска в производство.

На этапе учета движения ДСЕ выполняется регистрация информации о сдаче заготовок или дефиците материалов и ПКИ, а также о сдаче готовых ДСЕ по рапортам и приемо-сдаточным накладным. Учет осуществляется заготовительным участком, комплектовочными кладовыми и участками изготовителями. Таким образом, в базе заказов имеется информация о состоянии каждой ДСЕ, которая может отличаться от фактической на время движения и ввода отчетных документов. Для реализации функций учета и движения ДСЕ в реальном масштабе времени необходима, как минимум, вычислительная сеть и переход на пооперационный метод учета.

Этап анализа затрат включает процедуру сравнения фактических затрат с плановыми. Фактические затраты по каждой операции изготовления ДСЕ поступают в базу заказов один раз в месяц, после расчета заработной платы по рабочим нарядам. Ключевыми реквизитами при этом являются № ВМ, № поз., № операции. Существующий механизм учета затрат позволяет проводить достаточно полный анализ от уровня детале-операции до ВМ или заказа в разрезе любых структурных подразделений производства и видов оплат.

Анализируя опыт создания систем управления опытным производством можно отметить следующее:

• внедрение стандартов типа ERP становится эффективным инструментом развития производства и является актуальной задачей в его деятельности;
• важным условием является наличие у предприятия корпоративных стандартов учета и управления, готовности к внедрению ролевого принципа построения системы, т.е. в привязке каждой функции системы к некоторой роли;
• важным фактором является наличие квалифицированного персонала, а также реализация основополагающего принципа полной заинтересованности и активной поддержки первого руководителя.