Тенденции в MOM/MES решенията

АвтоматизацияБизнесСп. Инженеринг ревю - брой 3/2019 • 05.06.2019

С превръщането на Industry 4.0 от визионерска концепция в нов производствен стандарт тенденциите на развитие при MES (Manufacturing Execution Systems) решенията за оперативно управление на производството (Manufacturing Operation Management, MOM) все по-отчетливо се определят от технологии като Internet of Things (IoT), облачните изчисления и средствата за анализ на големи информационни масиви (big data analytics).

MES/MOM платформите еволюират благодарение на почти неизчерпаемия поток данни от и за производствените системи, задавайки нови критерии за добавена стойност, оперативна ефективност и контрол на качеството. Все повече индустриални компании са склонни да инвестират в софтуерни решения за производствено управление от ново поколение, които предлагат по-висока степен на прозрачност и проследимост при бизнес процесите в комбинация с богат инструментариум за обезпечаване на навременното и адекватно вземане на решения.

 

Технологично развитие на сегмента

Т. нар. производствени изпълнителни системи (MES) служат за управление, мониторинг и синхронизация при изпълнението на физически процеси в реално време, свързани с трансформирането на изходни суровини в заготовки или завършени изделия и продукти.

Те координират извършването на работните задачи в определен ред спрямо производствените графици и системите за управление на ниво предприятие. MES приложенията осигуряват и обратна връзка за технологичните процеси, като същевременно улесняват проследимостта на ниво компонент или материал и осъществяват интеграция с архивните данни за историята на изпълнение на процесите в хода на производствените цикли.

Оперативният мениджмънт на производството (MOM) представлява методология за цялостно управление на един производствен процес с цел оптимизиране на ефективността. На пазара са достъпни различни типове софтуерни MOM платформи за производствен мениджмънт, анализ на производителността, качествен контрол и съвместимост, както и такива с функции на човеко-машинен интерфейс (HMI).

По актуални данни от края на 2018 г. на глобалната агенция за пазарни проучвания Aberdeen Research, над 55% от запитаните международни производствени компании споделят, че в практиката им се налага да се справят с твърде много проблеми, влошаващи оперативната ефективност.

Като такива анкетираните посочват загубите на материали и ресурси, производствените закъснения и нежелани престои, бракуваните партиди, необходимостта от преработка на дефектни изделия и др. 45% от респондентите твърдят, че оперативните им разходи са прекалено високи, а 64% са поставени под постоянен натиск да намаляват общите разходи за производство. Като допълнителен, усложняващ ситуацията фактор - производителите отчитат необходимостта от адекватно вземане на критични решения в реално време при производствените операции или т. нар. кратък времеви прозорец за вземане на решение.

Според допитването на Aberdeen Research, най-популярното решение за подобряване на ефективността, проследимостта, видимостта и качествения контрол на производствените операции, са MES решенията или техните еволюционни наследници в технологичен аспект - цялостните платформи за оперативен мениджмънт на производството.

Големите интернационални компании декларират с около 50% по-засилен интерес да инвестират в MES в сравнение с малките локални предприятия и 76% по-голяма готовност да внедрят MOM системи в производствата си. Склонността си да закупят такива платформи респондентите обосновават с нарастващите изисквания на глобалната индустрия в отговор на концепцията Industry 4.0.

По данни на Aberdeen Research, самият пазар на MES/MOM решения се изменя вследствие на тази повсеместна тенденция, като се наблюдава отчетлива еволюция на ниво архитектура от традиционната пирамида на автоматизацията към по-гъвкави интегрирани (embedded) системи със сервизно ориентирана архитектура (service-oriented architecture) и възможности за самообучение.

Сред базовите характеристики на решенията за оперативен мениджмънт на производството от ново поколение са стандартно-базираната интеграция с ERP системите за ресурсно планиране и традиционните средства за индустриална автоматизация, както и подобрената им архитектура, базирана на конфигурируема и разширяема платформа. Други предимства на съвременните MOM решения са: стандартизираният модел на управление на производствените данни; инструментите за моделиране, визуализиране, оптимизиране, обновяване и хармонизиране на бизнес процесите в глобален план; възможностите за събитиен мениджмънт, които позволяват събиране, съхранение, анализ да данни и отговор в реално време на различни производствени събития; както и използването на един и същи софтуерен продукт за управление на производството, поддръжката, качествения контрол и инвентаризацията.

 

Надграждане на MES архитектурата

MES са компютърни системи, които осигуряват цялата необходима информация за вземане на навременни и адекватни решения във връзка с оптимизиране ефективността на производството. MES платформите функционират в реално време и осигуряват управление на множество аспекти на производствените процеси, включително конфигуриране, персонал, машини и оборудване, поддръжка и обслужване.

Те обхващат различни функционални области, например управление на продукта в рамките на целия му жизнен цикъл, ресурсно планиране и графици, задаване и изпълнение на поръчки, анализ на производителността и реакции при престои и критични събития. В резултат MES събират големи масиви от данни за производствените процеси, позволявайки прогнозно моделиране на различни сценарии.

Това е особено важно в редица индустрии, подлежащи на строга нормативна регулация по отношение на качеството и безопасността, например хранително-вкусовата, бутилиращата, фармацевтичната, козметичната и химическата промишленост, където прецизното проследяване и документиране е законово регламентирано.

Във функционален аспект MES решенията се явяват междинно звено между ERP системите за ресурсно планиране и SCADA платформите, макар в практиката тези граници често да се размиват. В помощ на внедряването и експлоатацията им в световен мащаб са създадени различни индустриални организации като MESA International. Все по-често функционалният обхват на MES бива припокриван и надграждан от цялостните MOM платформи за оперативен мениджмънт на производството, отчитат експертите в областта.

 

Развитие на MOM методологията

Съвременните MOM платформи съчетават инструменти за управление на производството, анализ на ефективността и производителността, контрол на качеството и съвместимостта и човеко-машинен интерфейс. Те осигуряват детайлна и ясна визуализация на изчерпателни данни (в реално време и хронологично) за процесите, оборудването, служителите, материалната база, поръчките, доставките и т. н. Възможна е гъвкава организация на платформата за управление както на ниво машина или производствена линия, така и на ниво фабрика и дори предприятие с широка глобална мрежа от подразделения и бизнес единици.

Методологията за цялостен оперативен мениджмънт на производството непрекъснато се развива под давление на последните технологични тенденции в индустрията, запълвайки липсващите звена във функционален план между останалите типове системни архитектури за производствено управление.

Модерните MOM решения осигуряват безпроблемна системна интеграция, улесняват комуникацията и работните взаимодействия между персонала, между служителите и оборудването и между отделните елементи на производствената техника.

Тези платформи гарантират и висока степен на сигурност за производствената система, обособявайки роли, отговорности и нива на достъп до контролни функции и критична информация, сливайки се с корпоративните IT системи за сигурност.

Други важни характеристики на съвременните MOM решения са: унифицирани модели за управление на активите и производството в споделена база данни; единна база за архивиране и хронологично проследяване на всички елементи от производствената мрежа; подобрени възможности за визуализация и дори мобилна функционалност. Модерните MOM системи поддържат широк набор от графични потребителски интерфейси, уеб-базирани и мобилни приложения, които позволяват изключителна гъвкавост при достъпа и управлението на платформата от стационарни и мобилни устройства.

 

Коеволюция и конвергенция

Абревиатурата MES се появява в средата на 80-те години на миналия век, а малко по-късно в практиката навлиза и акронимът MOM, описвайки по-обширна функционалност на системите за управление на производството, архитектурно базирана на международния стандарт за индустриална автоматизация ISA-95. Макар до голяма степен полето на действие на двата типа платформи да съвпада, освен върху различните аспекти на производството MOM решенията допълнително акцентират върху контрола на качеството, поддръжката и инвентаризацията.

Според някои специалисти основната разлика между MES и МОМ, ако трябва да се посочи такава, е в това, че MES предполага система – инструмент, софтуерна програма, която фактически изпълнява функции за MOM – оперативно управление на производството.

Взаимовръзката между двата термина е наситена с богата доза интерпретация, на места те се използват в почти синонимен смисъл, а на други – като базов продукт и неговата по-широкообхватна и технологично развита версия. Основно предимство на MOM платформите, по мнения на експерти, е възможността за по-гъвкаво адаптиране към динамично променящите се бизнес потребности в комбинация с разширена функционалност.

В наши дни сегментът MES/MOM продължава технологично да се обогатява с възможности за по-детайлно персонализиране и по-гъвкава адаптивност към промени в търсенето и предлагането. По-стриктните продуктови спецификации, нарастващият икономически натиск върху индустрията и все по-строгите регламенти за безопасност, качество и сигурност налагат възприемането на нови стандарти за киберсигурност, отразяване на националните и глобални екологични политики, както и задаване на актуални норми за енергийна, ресурсна и производствена ефективност при проектирането на технологии за MES/МОМ.

 

Тенденции на пазара на MES решения

MES решенията са изправени пред предизвикателството непрекъснато да се развиват и приспособяват към актуалните тенденции за интелигентно производство. Наред с това, ролята им става по-съществена от всякога, отчитат експертите.

Дигитализираните производствени системи в смарт фабриките са базирани на данни. Обработката на големи информационни масиви води до създаване на нова бизнес стойност, състояща се в подобрено управление на активите, улеснена инвентаризация и по-систематично проследяване, координиране и мониторинг на процесите, материалите и компонентите.

Еволюцията на MES платформите в контекста на Industry 4.0 изисква възприемане на концепции и технологии като облачните изчисления, Big Data, Internet of Things и индустриалния IoT. Модерните интелигентни машини, новите форми на адитивно производство, следващото поколение роботи и коботи, внедрявани в предприятията, свързаните устройства, смарт сензорите, изкуственият интелект, кибер-физичните системи и ориентираният към данни подход на Индустрия 4.0 коренно трансформират производствените практики в глобален мащаб. Налагат се нови форми на взаимодействие, обмен, колаборация и координация между информацията, технологиите, хората, машините, екосистемите, индустриалните процеси и знанието. Ето защо, логично, MES платформите стават все по-свързани и интелигентни.

Според актуален доклад на Transparency Market Research (TMR), включващ задълбочено проучване на тенденциите при MES и прогнози за развитие на сегмента в периода 2017-2025 г., пазарът на MES решения ще нарасне до над 18 млн. щатски долара през 2025 г. с комбиниран годишен темп на растеж от 11,2%.

Като основни двигатели на този ръст маркетолозите посочват подобряването на икономическите условия в глобален мащаб и натискът върху производствените индустрии непрекъснато да увеличават ефективността на технологичните и бизнес процеси. Вследствие се увеличава търсенето на средства за автоматизация, насочени към по-висока ефективност и качество на продукцията.

Пазарните анализатори очакват в прогнозния период пазарът на MES решения значително да нарасне в отговор на потребностите от ефикасно изпълнение на комплексни производствени процеси и затягането на регулаторните изисквания в редица ключови за глобалната икономика индустрии. Сред водещите клиентски отрасли са хранително-вкусовата и фармацевтичната промишленост, сочат данните на Transparency Market Research.

Други процесни отрасли с нарастващо търсене на MES системи са нефтената и газовата индустрия, хартиено-целулозната промишленост, енергетиката, управлението на питейни и отпадъчни води и т. н. Продукти и услуги в сферата на MES стават все по-търсени и в: автомобилната, космическата и отбранителната индустрия, електрониката, производството на електроуреди и медицински изделия, металообработката, машиностроенето, минната промишленост и т. н. Стремежът към дигитализиране на производствата и въвеждане на безхартиена администрация на бизнес процесите в страни като Китай, Индия и Бразилия дава допълнителен тласък на глобалния пазар на MES решения.

Сред водещите тенденции в сегмента в технологичен аспект са облак-базираните MES платформи, все по-търсени в дискретните индустрии. Използването на MES системи по бизнес модела “аs-a-service” (като услуга) е логичната следваща стъпка в еволюцията на технологиите за автоматизация в процесните индустрии, смятат експертите. Популярна тенденция е и интеграцията между MES и ERP платформите и PLM системите за управление на жизнения цикъл на продуктите (product lifecycle management).

Нарастват приложенията на универсално съвместими MES решения с отворен код, които осигуряват алтернатива на скъпата разработка на вътрешни/ собствени софтуерни продукти за мениджмънт на производството от самото предприятие. Все по-масово MES включват и инструменти за IoT, IIoT и облачна свързаност, мобилност и анализ на големи обеми данни в реално време.

 

Пазарно развитие при MOМ платформите

Съвременните MOM платформи комбинират комплексни системи за архивиране на оперативни данни и бази данни с възможности за обработка и анализ в реално време, инструменти за управление на партиди и материални активи, контрол на качеството, планиране и съставяне на производствени графици, offsite автоматизация и т. н.

Предизвикателствата във връзка с дигитализирането на индустрията налага възприемането на нови технологии в методологията за цялостен оперативен мениджмънт на производството, ориентирани към бързина, гъвкавост, ефективност при изпълнение на процесите, работата с бази данни и колаборацията. Новите технологични подходи позволяват по-добра видимост, съдействат за намаляване броя и времетраенето на нежеланите производствени прекъсвания и престои, както и за оптимизирана процедура по вземане на решения в реално време.

Друго актуално проучване на Transparency Market Research, посветено на водещите и прогнозни тенденции в сегмента софтуерни решения за оперативен мениджмънт на производството за периода 2018-2026 г., определя MOM решенията като иновация, подпомагаща производствените компании да подобрят ефективността, приходите и конкурентоспособността си. Пазарните анализатори дефинират MOM платформите като подобрена версия на MES, която осигурява широк спектър от допълнителни функционални инструменти.

По данни от изследването, пазарът на MOM софтуер и услуги се очаква да нараства с комбиниран годишен темп на растеж от 9,6% до края на прогнозния период и да надхвърли 15,5 млн. щатски долара. Основна причина за този ръст са нарастващите изисквания към качеството и съвместимостта на продуктите в национален и глобален план, отчитат експертите.

В този сегмент също се наблюдава все по-голямо търсене на облачни МОМ решения, като експертите прогнозират до 2026 г. делът на такива системи да стане по-голям от този на конвенционалните МОМ платформи. Най-търсени остават специализираните инструменти за процесно управление и инвентарен мениджмънт. Постепенно се увеличават внедряванията на продукти и услуги за оперативен мениджмънт на производство в малки и средни предприятия, сочат още данните на Transparency Market Research. До края на прогнозния период тази тенденция ще се запази, прогнозират специалистите от TMR. В големите производствени компании също се забелязва стабилен ръст на МОМ внедряванията поради все по-масовото възприемане на дигитални технологии и нарастващата потребност от обработка на големи масиви данни.

През 2018 г. най-много приходи от продажби MOM платформи са регистрирани във фармацевтичната индустрия и в областта на здравеопазването. Другите водещи клиентски индустрии са автомобилната, химическата, хранително-вкусовата и бутилиращата. Водещи региони с потенциал за пазарен ръст пък са Северна Америка, Европа и Азиатско-тихоокеанският регион.

Top