Wonderware MaintenanceSuite, softwarový systém pro řízení údržby a EAM

Wonderware MaintenanceSuite, softwarový systém pro řízení údržby a EAM

1. Úvod

Obsahem článku je představení integrovaného softwarového systému pro řízení údržby a správu podnikového hmotného majetku (EAM), který nabízí společnost Wonderware Corporation pod názvem Wonderware MaintenanceSuite.

Příspěvek navazuje na článek uveřejněný v předcházejícím čísle tohoto časopisu [1], který se obecně věnoval rostoucímu významu efektivní údržby hmotného majetku v moderním výrobním podniku a hlavním přínosům implementace softwarového systému řízení údržby pro úspěšné hospodaření podniku jako celku.

2. Informační systémy ve výrobním podniku

Informační systémy a výpočetní technika byly nejdříve používány pro administrativní činnosti v oblasti financí, obchodu, skladového hospodářství, nákupu surovin a personalistiky. Tato kategorie je označována jako ERP (Enterprise Resources Planning). Po rozšíření informačních systémů v podnikové administrativě dochází v posledních letech k masovému použití výpočetní techniky i ve vlastních výrobních provozech.

Pro výrobní operátory, kteří potřebují mít v reálném čase přehled o tom, co se v dané výrobní technologii děje, reagovat na poruchové stavy nebo nestandardní situace a zasahovat do chodu výroby, je určeno programové vybavení patřící do kategorie SCADA/HMI (Supervisory Control And Data Acquisition/Human-Machine Interface). Pro počítačovou správu činností údržby jsou určeny systémy označované jako CMMS (Computerized Maintenance Management Systems). Tyto systémy jsou zaměřené na základní funkce údržby, jako je plánování pracovních příkazů a preventivní údržba, a slouží především ke snižování počtu poruch a prostojů výrobních zařízení.

Z vyspělých systémů CMMS se vyvinuly systémy označované jako EAM (Enterprise Asset Management), které k funkcím CMMS připojují správu skladu náhradních dílů, obchodní zprostředkování náhradních dílů a servisních služeb nebo i prediktivní údržbu. Systémy EAM se zaměřují především na minimalizaci celkových nákladů souvisejících s provozem všech výrobních zařízení a na jejich maximální využitelnost (bezporuchovost chodu, prodloužení jejich životnosti).

V praxi se však ukazuje, že jednotlivé izolované počítačové programy sice řeší poměrně uspokojivě své dílčí úkoly, ale stále existují rezervy v jejich vzájemné spolupráci, která by maximalizovala hlavní požadavek výrobních organizací – snižování výrobních nákladů. Efektivní řešení spočívá v možnosti vzájemné spolupráce jednotlivých informačních systémů, především v automatické výměně důležitých dat v reálném čase – např. mezi systémy EAM a SCADA/HMI nebo mezi EAM a ERP.

Firma Wonderware si uvědomuje stále větší nutnost propojení jednotlivých programových aplikací, a uvedla proto na trh integrovaný softwarový systém kategorie EAM Wonderware MaintenanceSuite pro efektivní řízení údržby a správu podnikových hmotných prostředků.

Využila přitom svých dlouholetých zkušeností s dodávkami softwarových produktů pro oblast průmyslové automatizace zahrnutých v rodině Wonderware FactorySuite [2].

Prostřednictvím osvědčených produktů z FactorySuite lze v reálném čase získávat přesné údaje o skutečném chodu a stavu provozovaných výrobních zařízení, které se využívají pro zpřesnění plánované preventivní údržby nebo jako varování před blížícími se havarijními stavy výrobních zařízení.

3. Avantis.AM

3.1 Základní charakteristika
Produkt Avantis.AM je základním kamenem softwarové rodiny MaintenanceSuite. Plní funkce EAM pro komplexní řízení údržby a správu podnikových hmotných prostředků. Jde o objektově orientovaný softwarový systém s architekturou klient-server, využívající technologickou platformu firmy Microsoft – operační systém MS Windows NT/2000 a databázi MS SQL Server.

Přínosy systému EAM zde již není třeba rozebírat, neboť byly podrobně popsány v kap. 6 článku [1].

Systém Avantis.AM je předem nakonfigurován tak, aby poskytoval nejlepší možné a v praxi osvědčené postupy údržby. Je univerzálně použitelný pro podniky s kusovou, sériovou, dávkovou i kontinuální výrobou. Jeho základem jsou tyto moduly:

• modul údržby,
• modul skladu,
• modul nákupu.

Všechny tyto moduly jsou vzájemně provázané a těsně spolupracují, což usnadňuje přístup k informacím napříč celým systémem.

Avantis.AM oproti jiným systémům nabízí aktivní přístup k údržbě díky okamžité dostupnosti informací z výrobního prostředí. Jak již bylo zmíněno, lze Avantis.AM prostřednictvím dalších produktů od firmy Wonderware (zahrnutých v obou rodinách – jak v MaintenanceSuite, tak i ve FactorySuite) propojit s výrobními informacemi v reálném čase.

Díky tomu lze např. okamžitě reagovat na události, kdy výrobní zařízení začne pracovat mimo požadované provozní parametry nebo výrobní tolerance. V takové situaci může systém Avantis.AM automaticky vytvořit pracovní požadavek na údržbu zařízení nebo v akutních případech naléhavý pracovní příkaz s vysokou prioritou.

Další výhodu propojení s reálnými daty představuje možnost automaticky sledovat informace o skutečné (ne pouze naplánované) době chodu nebo nečinnosti výrobních zařízení. To umožňuje spouštět programy preventivní údržby na základě skutečného stavu opotřebení příslušného výrobního zařízení, nikoli jen na základě jejich plánovaného vytížení.

V celém systému jsou detailně sledovány veškeré náklady na činnost údržby. To lze využít pro vyhodnocování nákladovosti údržby jednotlivých výrobních zařízení, programů preventivní údržby či k dalším specifickým analýzám nákladů.

Popsané vlastnosti systému Avantis.AM dovolují podniku aplikovat strategie údržby, jako jsou:

• RCM (Reliability Centered Maintenance – údržba zaměřená na spolehlivost),
• CBM (Condition Based Maintenance –  údržba na základě vzniklé události),
• CI (Continuous Improvement – průběžné vylepšování),
• TPM (Total Productive Maintenance – údržba zaměřená na komplexní produktivitu).

Dále jsou podrobněji popsány hlavní funkce modulů systému Avantis.AM.

3.2 Modul údržby
V modulu údržby se definují všechna výrobní zařízení a ostatní hmotné prostředky (v dalším textu bude používán jen souhrnný termín výrobní zařízení). Pro jednotlivá zařízení se poté definují programy preventivní údržby, pro kterou jsou na základě splnění zadaných podmínek automaticky vytvářeny konkrétní pracovní příkazy.

Pracovní příkazy mohou vznikat také jinými způsoby. Lze je vytvářet přímo (např. při náhle vzniklé havárii) nebo pomocí tzv. pracovních požadavků, které mohou zadávat i ostatní pracovníci podniku s tím, že jejich potvrzení a vytvoření pracovního příkazu podléhá schválení oprávněnou osobou na oddělení údržby.

Pracovní příkazy jsou základem pro vlastní činnosti údržby. K nim se váže evidence odvedené práce (na časových kartách), evidence spotřeby náhradních dílů vydávaných ze skladu a evidence přímých nákupů (služby apod.). Kapacitní plánování činností pracovníků údržby lze realizovat prostřednictvím rozvrhů údržby.

3.2.1 Správa zařízení
Výrobní zařízení se zadají a poté průběžně doplňují do databáze s hierarchickou strukturou (např. podnik – provoz – linka – míchačka – motor). Základním pojmem pro tuto hierarchickou databázi je entita (obr. 1, obr. 2), což je jakýkoliv objekt, u kterého je třeba:

• provádět údržbu a sledovat její historii,
• sledovat náklady na údržbu,
• sledovat další provozní údaje (statistiky).

Příkladem entity může být např. čerpadlo, motor, výrobní linka sušení cihel, provoz cihelna atd.

Pro každou entitu lze mj. definovat sledované provozní statistiky (hodiny provozu, provozní teplotu atd.), seznam používaných náhradních dílů nebo pracovní a bezpečnostní instrukce. Popis každé entity v tabulkách systému lze doplnit různými způsoby (text, dokument ve formátu MS Word, grafické soubory, výkresy CAD, elektronické fotografie a další připojené soubory). U každé entity lze sledovat právě probíhající nebo již ukončené pracovní činnosti údržby, spotřebované náhradní díly, stav provozních statistik, programy preventivní údržby vztahující se k této entitě včetně historie jejich spouštění i náklady na údržbu konkrétní entity.

Hierarchické uspořádání databáze výrobních zařízení (entit) umožňuje automaticky kumulovat náklady a přenášet hodnoty vybraných údajů z entit nižší úrovně k entitám nadřazeným. Tuto charakteristickou vlastnost systému lze výhodně použít např. ke snadnému sledování nákladů na údržbu výrobní linky, celého provozu nebo výrobního podniku.

3.2.2 Definice programů preventivní údržby
Klíčovou funkcí programů preventivní údržby je automatické vytváření pracovních příkazů k preventivní údržbě výrobních zařízení na základě různých kombinací uživatelem definovaných spouštěcích kritérií.

Spouštěcím kritériem může být nejen pevně stanovené datum nebo časový interval (např. 14. 6. 2001, každých 14 dní), ale i hodnota určité provozní statistiky výrobního zařízení (provozní hodiny, teplota apod., obr. 3).

Avantis.AM ve spojení s dalšími produkty MaintenanceSuite umožňuje např. automaticky vyhodnocovat dobu provozu pece nebo její teplotu a při překročení doby provozu nebo mezní teploty pece automaticky vytvořit pracovní příkaz k preventivní údržbě, která je vhodná pro konkrétní situaci.

Každý program preventivní údržby je možné detailně zdokumentovat a rozepsat do jednotlivých úkolů, určit potřebné náhradní díly a kapacitu profesí údržby, předpokládané náklady a dobu trvání či bezpečnostní a pracovní instrukce. Všechny detailní informace se následně přenesou do vytvořeného pracovního příkazu.

3.2.3 Správa vlastní činnosti údržby
Správa konkrétních činností pracovníků údržby se odvíjí od pracovních příkazů. K nim je možno zadávat spotřebu náhradních dílů a časové karty. Na časovou kartu se zaznamenává čas odpracovaný konkrétním pracovníkem na příslušném pracovním příkazu. Spotřeba náhradních dílů, časové karty a příp. další přímé nákupy (např. externí servisní služby) tvoří podklad pro sledování nákladů na údržbu ať již globálně (obr. 4), nebo detailně až na úroveň jednotlivé entity.

Pracovní příkazy mohou být seskupovány do tzv. rozvrhů údržby, které jsou určeny pro hrubé kapacitní plánování činnosti pracovníků údržby na určité období. Lze porovnávat volnou kapacitu určitých profesí s požadovanou kapacitou u pracovních příkazů, které byly do rozvrhu vloženy. Vlastní porovnání kapacit lze zobrazit v tabulce nebo sloupcovém grafu.

Pro detailní plánování činnosti jednotlivých pracovníků lze využít specializovanou aplikaci, jakou je např. Microsoft Project. Avantis.AM umožňuje exportovat data do tohoto programu i importovat upravená data zpět do systému.

U každého pracovního příkazu je možné detailně sledovat dostupnost náhradních dílů, umístění do rozvrhů údržby a skluz skutečného začátku činnosti a jejího ukončení oproti plánovaným termínům. Při uzavření pracovního příkazu k odstranění poruchy lze zaznamenat hlavní příčinu poruchy, její následek a přijatá opatření.

3.3 Modul skladu náhradních dílů
Modul skladu zajišťuje efektivní správu skladu náhradních dílů sloužícího potřebám oddělení údržby. Jeho prvotním cílem je optimalizace stavu zásob skladových položek.

K dosažení tohoto cíle Avantis.AM využívá automatizované funkce doplňování položek. Tato funkce vychází z parametrů, které jsou uživatelsky definovatelné pro každou položku:

• bod doplnění (minimální množství položky na skladě),
• doplňované množství,
• průběžná doba dodání.

Na základě vyhodnocení těchto parametrů, aktuálního stavu zásob a požadavků vzešlých z pracovních příkazů jsou automaticky generovány konkrétní nákupní objednávky.

Avantis.AM tak uživatelům pomáhá nejenom eliminovat nadměrné zásoby, ale i šetřit čas při objednávání. Tohoto cíle Avantis.AM dosahuje těsnou provázaností modulu skladu s modulem nákupu.

3.4 Modul nákupu
Modul nákupu v systému Avantis.AM je určen pro optimalizaci logistiky spojené s nákupem náhradních dílů a ostatních materiálů nebo externích služeb potřebných pro činnost oddělení údržby.

Tento modul zahrnuje správu dat potřebných pro nákupní logistiku, jako jsou údaje o dodavatelích, nakupovaných položkách, nákupních objednávkách, kontrolní evidenci přijatého zboží a správnosti dodavatelských faktur. Navíc umožňuje definovat primární i sekundární dodavatelské zdroje pro určité zboží, včetně cenových údajů a dodacích lhůt.

I když se v některých podnicích pro skladovou a obchodní logistiku využívají administrativní podnikové informační systémy kategorie ERP, jsou skladový modul a modul obchodního zprostředkování systému Avantis.AM ideálním prostředkem pro přesnou identifikaci požadovaného zboží a služeb včetně optimalizace jejich množství a termínu objednávky. Ve skladu náhradních dílů tak nejsou zbytečně drženy nadměrné zásoby, ve kterých jsou vždy vázány značné finanční prostředky, ani nedochází k objednání špatného nebo duplicitního zboží.

4. MaintenanceSuite

4.1 Základní charakteristika
Avantis.AM lze použít samostatně, tj. bez spolupráce s dalšími produkty od Wonderware, v podstatě v jakémkoliv výrobním podniku. Softwarová rodina Wonderware MaintenanceSuite však zahrnuje kromě produktu Avantis.AM i další produkty známé z rodiny Wonderware FactorySuite: InTouch ([2]; softwarový systém pro vytváření komplexních aplikací kategorie SCADA/HMI), I/O Servery (komunikační programy k získávání dat ze systémů přímého řízení výrobních procesů – PLC, DCS, I/O zařízení aj.), IndustrialSQL Server ([3]; „tovární“ relační databáze pracující v reálném čase pro rychlý sběr a archivaci technologických dat a s nimi souvisejících výrobních událostí) a SuiteVoyager ([4]; výkonný internetový informační portál, který integruje výrobní data z různých zdrojů). Pro přímé propojení systému Avantis.AM s výrobními zařízeními není nutné použít všechny výše uvedené produkty; jednotlivé produkty zahrnuté v rodině MaintenanceSuite je možné zakoupit samostatně a aplikovat je postupně, např. při rozšiřování původní aplikace, ve které byl nejprve použit samostatný produkt Avantis.AM.

4.2 Integrace produktů
Nejdůležitějším prvkem integrace produktů softwarové rodiny MaintenanceSuite je vzájemné propojení systémů Avantis.AM a InTouch. Propojení je technicky realizováno rozšířením funkcí systému InTouch o nástroje sloužící k oboustranné komunikaci mezi produkty InTouch a Avantis.AM. Jsou to dva druhy nástrojů:

• InTouch Quick Scripts,
• objekty ActiveX.

Pomocí těchto nástrojů lze např. vytvořit přímo v aplikaci InTouch dialogové okno pro přihlášení do systému Avantis.AM, odesílat hodnoty proměnných z programu InTouch (např. odečítaných skutečných provozních hodin strojů, provozních teplot, tlaků apod.) do statistik odpovídajících entit definovaných v Avantis. AM (obr. 5) nebo vytvořit pracovní požadavek, resp. příkaz k údržbě.

V prostředí aplikace InTouch lze i zobrazovat, editovat nebo zadávat libovolný objekt systému Avantis.AM.

4.3 Přínosy integrace v praxi
Vzájemná provázanost systémů Avantis.AM a InTouch zpřesňuje vstupní údaje pro preventivní údržbu (skutečné versus plánované provozní hodiny strojů) a zlepšuje i možnosti, jak rychle reagovat na nestandardní situace ve výrobním provozu (provozní parametry strojů mimo tolerance) nebo poruchy výrobních zařízení.

Aplikace InTouch může zcela automaticky vystavit naléhavý pracovní požadavek nebo příkaz pro oddělení údržby při překročení provozních parametrů strojů (např. teplota, tlak apod.). Výrobní operátoři tedy neztrácejí drahocenný čas, který mohou místo toho věnovat eliminaci příčin nebo následků krizové situace. Výrobním operátorům přináší propojení systémů InTouch a Avantis.AM komfortní a rychlý přístup ke všem potřebným informacím o výrobních zařízeních a jejich údržbě.

Aktivní využití přesných dat získaných v reálném čase přímo z výrobního provozu vede ke zvýšení efektivity preventivní údržby. Údržba se neprovádí zbytečně brzy, avšak ani příliš pozdě. Tím dochází ke snížení nákladů na „přeúdržbu“ na straně jedné, ale předchází se neplánovaným prostojům, ztrátám kapacity výrobních zařízení, výrobě zmetků nebo poruchám zařízení zaviněným nedostatečnou údržbou na straně druhé. Díky těsné integraci jednotlivých produktů z MaintenanceSuite přitom není nutné vynakládat další prostředky a čas na vývoj vlastních programů pro spolupráci jednotlivých aplikací a přenos dat mezi nimi. Snižuje se rovněž doba potřebná ke konfiguraci celého systému.

Využití informací o reálném stavu výrobních zařízení získávaných automaticky přímo z provozu, podpora týmové práce různých podnikových oddělení a zaměření na maximalizaci efektivity podniku jako celku – to jsou vlastnosti integrovaného systému pro správu podnikových hmotných prostředků v reálném čase, který je základem moderní metodologie řízení údržby výrobního podniku v rámci programu TPM (Total Productive Maintenance – údržba zaměřená na komplexní produktivitu).

5. Architektura systému

Jako příklad ukázkové architektury je uveden systém Avantis.AM s jedním serverem a pěti klientskými pracovišti (obr. 6). Avantis.AM je v tomto případě propojen pomocí aplikace InTouch a I/O Serverů přímo s řídicími systémy výrobního zařízení. Tato architektura umožňuje automatické zasílání skutečných provozních údajů výrobních zařízení (provozní hodiny, fyzikální veličiny – teplota, tlak aj.) do systému Avantis.AM. Jedno z pracovišť údržby je kromě klientu Avantis.AM vybavené vizualizační aplikací InTouch FactoryFocus (pouze sledování probíhajících výrobních procesů bez možnosti jejich ovládání) pro lepší informovanost pracovníků údržby o aktuálních stavech provozovaných výrobních zařízení. Pracoviště výrobního operátora je kromě plnohodnotného systému InTouch (sledování i ovládání výroby) vybavené i klientským připojením do Avantis.AM pro rychlé získání informací týkajících se budoucí (i minulé) údržby provozovaných zařízení. Další klientská pracoviště Avantis.AM jsou ve skladu náhradních dílů a na obchodním oddělení.

6. Závěr

Softwarový systém Wonderware Avantis.AM je informační systém pro efektivní údržbu a správu podnikových hmotných prostředků (stroje, výrobní linky, dopravní prostředky aj.) od společnosti Wonderware Corporation, renomovaného dodavatele softwarových produktů pro průmyslovou automatizaci.

Implicitní konfigurace produktu Avantis.AM a propracovaná metodika jeho implementace zaručují rychlé nasazení systému a krátkou dobu návratnosti vynaložených investic díky rychlé realizaci jeho přínosů – minimalizaci havarijních odstávek výroby, zvýšení produktivity pracovníků údržby, prodloužení životnosti výrobních zařízení, snížení zmetkovitosti, optimalizaci skladových zásob náhradních dílů a jejich nákupu.

Integrovaná softwarová rodina Wonderware MaintenanceSuite, do které systém Avantis.AM patří, spojuje přínosy systému správy podnikových hmotných prostředků s výhodami automatického sběru informací o skutečných provozních podmínkách výrobních zařízení v reálném čase. MaintenanceSuite rovněž zlepšuje vzájemnou informovanost všech zainteresovaných pracovníků a zejména prolamuje komunikační bariéru mezi pracovníky údržby a výrobními operátory.

Přínosy systému Avantis.AM, resp. MaintenanceSuite ocení zejména výrobní podniky, které vyžadují bezporuchový chod výroby (např. pro dodávky v režimu just-in-time) a chtějí snížit celkové náklady na vlastnictví svých výrobních prostředků. Čím jsou výrobní zařízení složitější, tím více se úspory projeví na snížení celkových výrobních nákladů podniku.