Aktuální vydání

celé číslo

07

2020

Řízení distribučních soustav a chytrá města

Měření a monitorování prostředí v budovách a venkovním prostředí

celé číslo

Quo vadis, MES?

číslo 6/2004

Quo vadis, MES?

Razance, s jakou se dostala na naše pracoviště a do našich domovů moderní technika, by v nás mohla vyvolávat pocit, že stačí jen pár drobných úkonů a v oblasti automatizace vlastně není co řešit. Hierarchické struktury v modelových schématech fungování podniků ve výrobní i nevýrobní sféře, které ukazují, co s čím souvisí či co, čím a jak je ovlivňováno, jsou velmi působivé. Stačí však zavřít složku s prospektovými materiály nebo dveře přednáškového sálu a vkročit do reality. A všechno je trochu jinak. Mohli bychom si dovolit parafrázi na známé úsloví, které by tentokrát znělo: „Zelená je teorie, šedivý strom života.„

Jestliže si výrobce prozkoumává potenciální trh, na kterém chce uplatnit svůj výrobek, jde o krok zcela logický a pochopitelný. Pár informací poskytuje literatura, něco lze zjistit kontakty s odbornou veřejností, hodně poznatků přináší vlastní průzkum u případných odběratelů. Využitelné výsledky lze takto snadno získat, jde-li o konkrétní výrobky s jednoznačným použitím. Mnohem složitější je situace v případě, kdy se jedná o nabídku možnosti využít něco, co nemá příliš hmotnou podobu, a přínosy, které jsou spojeny s využíváním tohoto produktu, jsou – nadneseně řečeno – deklarativní. Ano, jsme v oblasti systémových řešení v průmyslové výrobě. Konkrétně budeme hovořit o informačních systémech určených k použití ve výrobě, resp. o jejich speciální podskupině – zpravidla označované zkratkou MES.

Poslání MES a jejich pozice ve struktuře řízení podniku

Během mnoha let (lze říci během několika desítek let), kdy výpočetní technika začala nacházet v průmyslových i neprůmyslových podnicích obrovské možnosti využití, se začalo hodně investovat do infrastruktury. Byly budovány podnikové sítě, monitory počítačových sestav se už přestaly na našich pracovištích leštit a časem spíše získávaly patinu, obvyklou u věcí, které se často používají. Postupně však začaly krystalizovat principiálně dvě hlavní oblasti rozvoje celých systémů: technologická a ekonomická. Pokoušet se zde o genezi tohoto vývoje by z faktického hlediska nemělo smysl. Důležitý je výsledek: skoro každému začalo být jasné, že podnikové informační systémy a vlastní výrobní a technologický proces si zatím příliš nerozumějí. Lidově řečeno – každá z těchto oblastí si začala žít svým životem, rozvíjet se a vytvářet vlastní struktury, normy a standardy. Téměř jediným spojovacím článkem byla podivná symbióza tištěných, popř. na monitoru zobrazovaných údajů a informací přicházejících „shora„, a člověka, jakéhosi komorního tlumočníka, který byl schopen zpracovávat informace „zdola„.

Koncem minulého století se objevily náznaky vzniku něčeho, co se pokoušelo dosavadní propast překlenout. Zpočátku nepojmenované vlastnosti a úlohy, které by měl nový prvek v řízení podniku zastávat, se začaly konkretizovat a posléze i fyzicky zajišťovat a řešit. Mezi podnikovými informačními systémy, které víceméně spravovaly tok administrativních údajů spojených s chodem podniku a jeho organizační strukturou a dosud téměř autonomně fungující výrobou, se objevil nový spojovací článek. Ten postupně difundoval do jednotlivých částí systému výrobního podniku; dostal název MES (podle anglického Manufacturing Execution Systems). Není to jen prostý systém řízení výroby, který by – sice pln automatizace – jen slepě kopíroval dosavadní stav. Spíše se jedná o jakousi nadstavbu, která pomáhá podnikovému systému řízení nahlížet na to, co se děje „dole„. Charakteristiky tohoto spojovacího článku již byly mnohokrát popsány a není cílem tohoto článku podrobně je rozebírat. Formulace stanovující jeho vlastnosti sice podle mezinárodní asociace MESA International vycházejí z jedenácti hlavních úloh, které mají systémy kategorie MES plnit, ale jsou natolik obecné, že se pod ně schová mnohé. Odtud také někdy plyne závěr, ke kterému účastníci diskusí často docházejí: „Vždyť tohle tady u nás vlastně máme…„ Spokojme se s konstatováním, že MES je pojem, který je sám o sobě popsatelný desítkami různých způsobů. Jeden z nejstručnějších a přitom nejvýstižnějších asi je „propojení shop-floor na top-floor.„

Fúze ekonomické a technologické stránky chodu výrobního podniku však s sebou nese nové problémy, se kterými se integrátoři podnikových informačních systémů (tzv. systémoví integrátoři) dosud setkávali pouze okrajově a – upřímně řečeno – nebyli na ně ani dobře připraveni. Je to mimo jiné reálný čas. Jsou to transakce, události a pochody, které jsou v reálné výrobě běžné. Je to měřítko, jež mnohé motivuje k tomu, aby se oprostili od nadbytečných úkonů, protože „čas běží“, a – řečeno přímo – „čas jsou peníze„. Ukazuje se také, jak hluboce dokáže tento nový fenomén ovlivnit myšlení tvůrců dosavadních systémů řízení podniků. Dosud nejčastějším způsobem spolupráce s výrobními útvary bylo jejich hojné zásobování daty plánového charakteru. Nedostatky v kvalitě zpětné vazby byly uměle vyvažovány symbolickou možností volnosti při detailním rozhodování. Odtud většinou vyplývá nutnost operativního řízení. Novou kvalitu by měly zajistit systémy kategorie MES.

Počáteční nadšené prognózy, zveřejňované v druhé polovině 90. let minulého století, počítaly s nástupem systémů kategorie MES do několika let. Optimistické odhady stanovovaly masovou potřebu technických a programových prostředků, které by byly schopny plnit úlohy nově na ně kladené. V souladu se zákonitostmi, které ovlivňují nabídku a poptávku v tržním prostředí, se rekognoskoval terén. Vlastně se zjišťovalo, jak dalece je koncový uživatel na nový fenomén připraven. Je skutečně připraven a hladoví po něm? Naše zjištění z průzkumů, které sondovaly obdobnou připravenost na straně systémových integrátorů, jsme již v kostce uvedli v předchozím odstavci. Udělejme si nyní další malou exkurzi do reality, s jejímiž projevy jsme se v průběhu akviziční činnosti u potenciálních uživatelů setkali.

Podniková realita

Nejmenovaný podnik, nejmenovaný informační systém s klasickou strukturou uvedený do provozu asi po osmi měsících prací s nákladem několika milionů korun, které se dosud splácejí. V systému je několik desítek stanic, některé se zvláštním statutem. Strojírenská výroba s klasickou technologií plus ostrůvky strojů NC, jednosměnný provoz. Vzhledem k atypičnosti průběhu implementace (emulace jiné platformy do prostředí WinNT) a nedostatečné podpoře ze strany dodavatele má systémový útvar velmi obtížnou úlohu. Výrobní proces řídí mistři „ručně“ za pomoci primitivních prostředků. O operativním plánování a řízení lze jen spekulovat, protože nejsou peníze.

Jiný strojírenský podnik, s nejmenovaným unixovým systémem řízení starší generace s více než 50 uživateli. Pro ukládání strukturovaných dat se používají cobolské tabulky. Opět klasická strojírenská výroba s asi deseti středisky. V týdenních „sjetinách„ plánovacích modulů je vlastní výroba, montáž, řízení chodu nástrojárny a skladů. Na první pohled jsou provoz ve výrobě a jeho řízení sužovány mnoha duplicitními a nadbytečnými pracemi. Mistři téměř celou směnu obíhají výrobní pracoviště a sbírají údaje pro zpracování dávek. Vedení je však přesvědčeno, že všechno klape. Po dvou letech se podnik dostává do konkursu a management si není jist budoucností.

Jiný strojírenský podnik s implementovaným informačním systémem provozovaným na podnikové síti. Vlastní sběr dat je opět klasický, i přes jejich značný objem. Typický případ pro řešení jeho automatizace. Správce informačního systému je naplněn myšlenkami na zlepšení funkcí, zejména ve vztahu k výrobě. Diskuse s vedením firmy však ukazuje na nezájem, ba nevůli vědět, co se ve výrobě děje. Pro zadávání výrobních úkolů údajně nejsou vstupy; vše ukazuje na intuitivní operativu.

Jiný strojírenský podnik s několika středisky. Zaveden informační systém s terminálovým provozem. V síti je okolo 75 uživatelů. Klasické obráběcí stroje i centra NC. Sklad neautomatizovaný. Mistr pravidelně obchází výrobu, zapisuje si odvedenou práci a organizuje mezioperační dopravu. Je evidentně zavalen prací se značným objemem duplicitních a nadbytečných úkonů. Při návštěvě bylo registrováno několik dotazů z výroby na informace, které měl tazatel očividně na svém místě k dispozici, aniž by si však s nimi věděl rady. Při diskusi s managementem se objevují úvahy o potřebě zlepšit řízení, v důsledku agresivní licenční politiky dodavatele informačního systému však panuje obava z nákladů na novou techniku a programové vybavení.

Jiný strojírenský podnik s nejmenovaným zavedeným informačním systémem, který však problematiku řízení výroby fyzicky neřeší. Zařízení pro sběr dat je ve výhledu, uvažuje se o využití čárového kódu. S dodavatelem informačního systému je uzavřena dohoda o dlouhodobé péči, v rámci které by se měla problematika řešit. Nekoordinovaně se však investovalo do nákupu desítek osobních počítačů pro výrobní útvary, na které se vyrábějí jakési kryty, v nichž budou přístroje ve výrobě provozovány. S organizací výrobního procesu má podnik evidentně potíže.

Další firma, tentokráte v oblasti textilu: typická hromadná výroba na tři směny, předvýrobní etapy zahrnují kompletní zpracování suroviny až po zušlechťování pro vstup do hlavní výroby. Řádově stovky strojů, některé s počítačovým řízením chodu, většina však bez něj. Přestože jsou některé stroje schopny poskytovat data, nevyužívá se toho, neboť výbava není jednotná. Opět práce pro dílenského mistra: sběr údajů do sešitku na konci směny, kromě technologického zařízení se šetří na všem. Informační systém je zaveden, data však opět končí na monitorech se semigrafikou. Sestavy pro vrcholový management se teprve tvořily, a to po několika letech od uvedení informačního systému do provozu.

Jiný textilní podnik: z celého nabízeného informačního systému je využita pouze část, která řídí provoz skladu náhradních dílů. V provozu je několik technologických linek s vlastním řízením, každá jiné provenience. Celek je nesourodý. Názor, že vlivem nižšího inteligenčního kvocientu dělníků v provozu by systém sběru dat nepřinesl do výroby méně chyb, spíše naopak, je tristní.

Další výrobní podnik, se zahraničním vlastníkem, který inicioval modernizaci monitorování současné technologie v několika etapách. Má se sledovat chod strojů, změny provozních režimů a měření výsledných parametrů výrobků se zřejmým záměrem zvyšovat kvalitu. V provozu je instalováno několik desítek terminálů určených a využívaných pro základní evidenci a hlášení poruch. Monitorovací systém poskytuje vcelku pohodlí v oblasti sledování využití technologických pracovišť, informačně však je od samotného podnikového systému řízení odříznut a zpětná vazba téměř neexistuje. Standardní moduly podnikového systému řízení, včetně údržby a plánování, jsou mimo dosah.

V dalším podniku s nestrojírenskou výrobou je z dodaného informačního systému zavedeno několik úloh, ale stále jen na manažerské úrovni. Výkonný server a unixový terminálový systém se stovkami uživatelů, včetně primitivních stanic sběru dat, spojují několik samostatných výrobních středisek. Do vlastního subsystému Výroba se ještě nepustili, protože mají připraveno vlastní know-how na odlišné platformě. O něm jsou přesvědčeni, že na to v jejich kvalitě dodaný informační systém nemá. Data do výroby zatím dostávají z informačního systému v podobě textu a do databázové struktury je převádějí sami. Podklady pro zavedení systému řízení ve výrobě jsou silně ovlivňovány konzultační firmou.

V exkurzi do dalších podniků, by bylo možné pokračovat, avšak je iluzí, že by se charakter poznatků příliš odlišoval.

Jaký závěr z tohoto poznání učinit? Velké podniky a většina středních byly nuceny přijmout některý z dostupných systémů ekonomického řízení a po větších či menších peripetiích zavedly klasické agendy, jakými jsou mzdy, fakturace, personalistika, materiálově technické zásobování a další. Na výrobu jako takovou se většinou nedostalo, protože to byl často skutečně velký problém, který je nakonec nutné řešit dodatečně. V některých případech by se mohlo stát, že nové prvky, které do dění vnáší nečekaná dostupnost informací z výroby, by mohly natolik nabourat koncepci již existujících systémů, že jsou pro ně paradoxně nestravitelné. Některé střední a většina malých podniků se smířily s tím, že po nákupu podnikového informačního systému na jeho další rozšiřování už nezbude dost peněz a výrobu budou i nadále řídit tak jako předtím. Přednost dostaly spíše investice do technologických zařízení, protože ty vlastně „vydělávají“. Případy, kdy se firma rozhodne radikálně inovovat na všech úrovních se – okřídleně řečeno – dostávají do literatury.

MES a technické prostředky

I přesto práce na systémech kategorie MES pokračují i nadále. Skutečnost, že do produktů systémových integrátorů se začal „dobývat„ další subsystém, který má vazbu jednak na podnikové informační systémy (Enterprise Resource Planning – ERP), jednak zprostředkovaně až na výrobní zařízení, s sebou nese množství zásadních problémů. Namátkou:

  • práce s daty je poněkud odlišná (práce s databázemi v reálném čase, připojení on-line k reálnému výrobnímu a technologickému procesu apod.),

  • přibývají nové periferie, které je nutné obsluhovat,

  • přibývají nové typy komunikací a komunikačních protokolů; průmyslové prostředí má svá specifika, která je nutné respektovat,

  • obsluha nemusí mít vždy k dispozici komfort grafiky a periferních zařízení běžných u standardních PC,

  • do okruhu uživatelů se dostávají i takoví, kteří nejsou zběhlí v používání technických prostředků a kteří mohou vyvolávat nepředvídatelné kolize.

Dominantní postavení v prostředí reálné výroby mají malé, levné a „komunikativní“ řídicí systémy reprezentující distribuovanou inteligenci a průmyslové terminály. Proto je možné tak často je nalézt v projektech více či méně automatizovaných výrob spolu s periferními zařízeními, jakými jsou snímače čárových kódů, snímače polohy, stavu či přítomnosti apod., ať je jejich princip funkce jakýkoliv. Pokud jsou technické prostředky schopny zjistit údaje, které jsou dosud běžně automaticky očekávány od operátora, lze je využít – nechť je zjišťují. Komplikovanou práci s terminálem není možné násilím tlačit na provozní pracoviště, jehož primárním úkolem není volba nebo výběr, který by měl patřit spíše do kompetence vyšší úrovně, ale vykonávání vlastní technologické operace, u níž se maximálně připouští nastavování provozních parametrů. Tvůrci programových prostředků používaných v systémech řízení podniku se musí smířit s tím, že výstupy na monitoru v provozu dílny, jakkoliv krásně v barvě vyvedené, nebudou přijaty s nadšením, dokud bude muset obsluha pomocí myši sužované prachem zápasit s desítkami otevřených „oken„ a menu. Příznivější pozici mají obrazovky s dotykovým stínítkem, ale ty jsou dosud na masové rozšíření velmi drahé. Charakter práce s terminálem by měl vycházet ze sdělování jen nezbytně nutných informací, které řídicí systém nemůže jinak zjistit, všechny ostatní údaje by neměly „neobtěžovat„ obsluhu. Snad jen proto, že nebyl dostatečný výběr průmyslových terminálů, skončil na dílenských stolech nejeden osobní počítač. Distribuce inteligence řídicích systémů na nejnižší úroveň řízení navíc umožňuje výrazně zmenšit intenzitu komunikace mezi jednotlivými úrovněmi řídicí hierarchie.

Prognóza?

Je možné konstatovat, že cílů, které formuluje MES ve své plné šíři, dosáhnou většinou jen průmyslové giganty nebo novátorské firmy. Počet realizovaných systémů řízení výrobních podniků zatím neroste podle původních prognóz, a je-li někde viditelná prezentace některého z dodavatelů systémů kategorie MES, často jsou opakována schémata a obrázky z běžících aplikací, které zrovna nejsou z našich luhů a hájů.

Tempo růstu počtu implementací subsystémů kategorie MES ve velkých organizacích se pravděpodobně nebude řádově zvyšovat. Poněkud jiná bude situace u malých a středních podniků. Předně je jejich počet mnohem větší než počet podniků, které si na MES troufnou v současnosti. Je zřejmé, že zkušenosti, kterých systémoví integrátoři v současnosti nabývají u větších zákazníků, jsou použitelné i ve skromnějších podmínkách. Pravděpodobně vznikne nová generace informačních a řídicích systémů. Bude se ale stále jmenovat MES?

RNDr. Mirko Čapek,
AMiT spol. s r. o.
(capek@amit.cz)

Inzerce zpět