Сказ о том, как мы куриц MESтомизировали
При внедрении ИТ-решений в промышленности я периодически наблюдаю ситуацию, сильно усложняющую жизнь команде внедрения. Заказчик имеет яркий образ результата в будущем, но зачастую не имеет точного понимания, как всё работает сейчас. Производство десятилетиями обрастает деталями, о которых в курсе только начальники смен, учетчики, кладовщики. При этом ни у кого нет полной картины того, как все устроено и работает на самом деле. И это знание формируется только с приходом команды внедрения, которой предстоит сформировать реальный путь перехода в светлое будущее.
Как правило, в таких случаях, фактическое дообследование процессов продолжается до окончания внедрения. Иногда, на этапе обследования, всплывают очень интересные нюансы в духе «очевидно же что мы так работаем всегда», которые на этапе внедрения превращается в «никто и подумать не мог что такое есть». Это влияет (часто — существенно) на объём и сроки выполнения работ. На это нужно закладывать ресурсы команде исполнителя, а также и терпение и время команде заказчика .
Я Иван Балашов, в интеграторе К2Тех руковожу направлением цифрового производства, внедряю цифровые решения в промышленности. На примере кейса внедрения MES я расскажу о возможных сложностях, с которыми можно столкнуться при цифровизации производства. Что подталкивает производство к цифре? Как «очевидное и не сказанное вовремя» меняет образ результата проекта, сроки и объем работ? Почему бывает невозможно остановить производство для тестов и как бывает, когда приходится ловить баги по-живому?
Кризис управления: когда производству нужна автоматизация
Вопрос автоматизации производства — вечнозелёный и очень похож на процесс непрерывного совершенствования, где предел в виде автоматического производства недостижим (кто-то же должен нажать кнопку чтобы все либо работало либо нет), но очень желаем. Каждое десятилетие появляются новые технологии, которые могут облегчить работу или снять с людей очередную рутину. И обычно их внедряют не из желания уволить «лишних» людей, а из-за того, что расширяющееся производство не справляется с собственным ростом. Например, производство испытывает реальные проблемы с поиском и наймом людей требуемой квалификации, да и людей вообще. Большой объем ручных операций приводит к валу ошибок. Производство опаздывает, отгрузки срываются, заказы не выполняются в срок, контрагенты-заказчики «диверсифицируют» закупки, теряется прибыль, растут издержки и запускается снова порочный круг.
Эволюция систем управления и учета на производстве. На любой из этих фаз предприятие рано или поздно упирается в предел роста
Итак, мы имеем предприятие по переработке птицы. Исходно учет на заводе производился на бумаге, а когда нужно (точнее на следующий день после «уже действительно нужно») — данные вручную переносились в 1С. А производственные задания давались операторам в виде распечаток. А вот с чем столкнулся персонал завода в фазе роста:
Сложности планирования. Существовал громоздкий ручной процесс по превращению месячного плана в суточные задания рабочих. Нужные корректировки заданий ввиду большой сложности плана проводились по принципу «быстро и просто поменять в плане» без оглядки на реальные возможности и возможную оптимизацию непосредственно работы. Что, в свою очередь, приводило к дополнительным незапланированным простоям и росту количества брака (потери полуфабрикатов).
Правильная маркировка. Производство использует «Меркурий» и «Честный знак». QR-код «Честного знака» наносится на упаковку, и если в ней допустить ошибку, можно потерять товар — его не смогут принять контрагенты. А если не передать данные о перемещении продукции в Меркурий — это чревато штрафами и невозможностью отгрузки.
Координация работы производственных участков. Из-за временных лагов в координации происходили лишние операции с полуфабрикатами, его ненужные перемещения и, как следствие, потеря времени и простой производственных мощностей в условии их дефицита.
Одним из вариантов решения этих проблем может быть внедрение MES. За счёт автоматизации процессов планирования, приёмки, хранения, отгрузки с использованием MES-системы возможно повысить управляемость и прозрачность производства, оптимизироватьт использование временного, человеческого и машинного ресурсов, минимизировать влияние человеческого фактора.
По моему убеждению (что собственно практика пока что подтверждает), не существует коробочных решений MES из разряда «сегодня развернули из коробки и завтра заработало». MES всегда требует кастомизации, потому как каждое производство уникально и имеет свои уникальные процессы, которые подлежат автоматизации. Даже заводы одного «хозяина» отличаются достаточно сильно и работают по разному (нет, нет, конечно процессы на них могут называться абсолютно одинаково!), чтобы просто взять и перенести решение с одного завода на другой. Почему так? Как минимум потому, что люди там — разные, и это уже на многое влияет.
Подробнее о подходе к выбору MES, мы рассказывали в этой статье. В моем примере мы использовали вендорскую MES-систему, с нуля ничего не разрабатывалось, а лишь кастомизировалось. Я хочу рассказать о том, как у нас происходило внедрение решения и на что желательно обращать внимание ещё до старта проекта.
Почему мы совместно с заказчиком детализировали требования к проекту
Возможно, вас это не удивит, но в нашем кейсе заказчик не смог с уверенностью ответить на вопрос «Сколько у вас производственных линий?» и описать их. Производство нормально работало и без этого знания, достаточно было того, что каждый работник производства знал свой участок. Но без деталей мы не могли разработать целевую систему.
Предварительное описание бизнес-процессов, которое мы получили от заказчика, отражало взгляд на процессы сверху и, как это не редко бывает, оказалось далёким от реальности. Описание процессов as-is естественным образом стало частью проекта внедрения. Мы вместе с заказчиком десантировали на производство проектную команду, которая несколько недель с утра до вечера провела в цехах, разбираясь вместе с производственниками в том, какие процессы есть, как они устроены на самом деле и как связаны/взаимодействуют между собой на практике.
По итогам выполненной работы заказчик поменял конечный объем проекта внедрения, поменялись его сроки и стоимость. Увидев максимально непредвзятую картину производства «что называется с полей», и проведя пару совместных с нами встреч, заказчик трансформировал задачу «сделаем пилот на 7 линиях» (почему на 7 — не спрашивайте, скажу лишь что там действительно очень хорошая и правильная логика для этого была) в «ого, а давайте сразу на все 18 линий внедрять, иначе у нас ожидаемого эффекта точно не будет». Основным камнем преткновения (в пользу всех линий, а не только части) оказалась невозможность находить в куче упакованной продукции ту, которая пришла с «пилотных» линий, чтобы проводить её в новой системе. Разумеется, можно было решить этот вопрос, но решение повлекло бы за собой:
Необходимость параллельной работы во внедряемой системе (на пилотных линиях) и классических бумажных журналах (на остальных линиях),
Увеличение сложности работы для рабочего персонала (а отсюда новые старые и новые ошибки)
Серьезное усложнение ИТ-реализации пилота (а значит стоимости и времени)
Осознание что в последствии добрая половина (а то и больше) проделанной работы — будет выброшена в корзину за объективной ненадобностью (а значит, там же окажутся деньги заказчика и будет упущено драгоценное время).
Все эти факторы сделали свое дело и было принято решение объявить пилотной всю площадку и внедрить систему на всех 18 производственных линиях. Срок проекта увеличился с 9 до 15 месяцев. Но результатом в итоге стал не отдельный пилот, как первый шаг модернизации, а целевая модернизация сразу всего производства.
Ещё одна особенность «автоматизации чего-либо» в промышленности: — реальные люди (операторы) используют систему вообще не так, как описывали, и уж точно не так, как ты ожидаешь. К примеру, в модульном тестировании у нас самих нормально получается отсканировать единичный штрих-код. Но пока мы не увидим, как сканер используют операторы, мы не узнаем, что они «в режиме пулемёта» сканируют сразу целый штабель коробок, и сканер тормозит. И так — с каждой мелочью. Как только оператор берётся за пользование системой, он её обязательно сломает усовершенствует. Дать ему поработать с системой нужно как можно раньше, чтобы своевременно скорректировать требования и разработать то, чем оператор будет пользоваться с удовольствием, а не добавить ему «еще вот это».
Исходный бизнес-процесс и проблемы, которые нужно было решить
В общем, вы увидели, что конечные требования к системе уточнялись прямо в процессе проекта. Теперь расскажу о самом производстве, как оно было устроено, и о проблемах роста, с которыми оно столкнулось.
Схема производственного процесса выглядит так
Бизнес-процесс по превращению сырья в то, что мы видим в магазинах
Приёмка — разгрузка машины с птицей. Часть птицы по пути и при разгрузке не доходит до разделки :(Это называется падёж.
Конвейер разделки. На входе — куры в перьях, на выходе — филе, желудочки, крылья, голени, субпродукты и т.д.
Работа чистого цеха и учёт. В чистом цеху находятся рабочие станции, на которых пакуют заказы для контрагентов и наносится маркировка. Заказы пакуются в гофрокороба, а их уже собирают в паллеты. Паллеты отправляются учетчикам. Когда-то после того, как заказ готов, учетчик фиксирует эту информацию в ERP, и заказ учитывается как доступный для контрагентов.
Хранение и отгрузка. Когда появляется заказ на отгрузку, ко времени прибытия машины собирается транспортировочная партия, в которой лежит нужное количество тушек, голеней, крыльев и так далее — всё, что нужно для конкретной отгрузки.
Расскажу подробнее о двух главных проблемах, которых я уже касался и которые создавали больше всего потерь на производстве.
Громоздкое ручное планирование. Устроено оно было примерно так. Исходя из заказов контрагентов составляется месячный план, который дробится на планы недельные и суточные. Суточный план декомпозируется на производственные задания для каждой смены, далее — работника.
При планировании нужно учитывать массу моментов. Один из достаточно важных — похожие заказы желательно (тут надо смотреть в каждое производство, но в моем случае это даже было «нужно») ставить друг за другом (условно объединять): если на линии надо собрать ножки, потом тушки, а потом опять ножки, то лучше поставить ножки подряд, иначе придётся лишний раз останавливать линию для переналадки. Нужно учитывать сроки хранения сырья, паковать охлаждёнку до заморозки и так далее.
Кроме того, план — планом, а факт и реальная жизнь вносят свои коррективы, поэтому план приходится также регулярно корректировать. Внеплановые заказы (кто же откажет генеральному, которому надо) прилетают с завидным постоянством, и их надо вклинить в текущий план. А если на линии что-то сломалось или кто-то заболел, нужно перераспределить нагрузку на другие линии. Таким образом, в реальной жизни сохранение начального плана это скорее счастливая случайность, а реальность в том, что план корректируется каждый день.
Все эти решения принимались, обновлялись и доносились до сотрудников вручную. И весь этот фантастический микроменеджмент в какой-то момент перестал помещаться в человеческой голове (которая ещё и иногда может быть в отпуске или на больничном).
Координация производственных участков. Масса потерь происходила из-за упаковки лишней продукции. Например, приходит заказ на 5 палет куриных ног. Упаковщик пакует куриные ноги в лотки, лотки маркирует (номенклатура, куда, кому отправляется, дата и так далее), складывает в коробки. Коробки маркирует и складывает в палеты, палеты тоже маркирует.
Проблема в том, что упаковщик не может (может, но как правило не следит) параллельно с упаковкой ещё и следить за прогрессом выполнения заказа. За этим следит учетчик. Но находятся они не рядом (не потому что не хотят, а потому что их, как и другого персонала, как правило, не хватает), и координация происходит с временным лагом. Учетчик знает, сколько паллет до него уже доехало, но не знает, сколько запакованных паллет уже существует и пока не доехало до него. Если он просто дождётся у себя всей партии и скажет «Горшочек, не вари», то к нему ещё какое-то время будет доезжать лишняя продукция, упакованная для того же заказчика, которая называется «пересортица». Из-за неправильной маркировки лотков, коробок и паллет пересортицу нужно распаковать до нуля, переупаковать и перемаркировать для другого заказчика. Иногда пересортица отдельного заказа достигает нескольких паллет (тонна исходных куриц), и не только создает много лишней работы для и без того «дефицитного персонала», но и тратит драгоценный срок годности товара.
Чтобы с этим бороться, между учетчиком и упаковщиком курсирует специальный человек с бумажкой, который пытается вовремя остановить упаковку заказа. И чем больше производство, тем хуже это у него получается.
Внедрение без предварительных испытаний в продуктивном окружении
Для решения всех этих проблем мы внедрили MES в составе модулей планирования, приёмки, производства (выдача заданий упаковщикам, учет готовой продукции), управления складом WMS (warehouse management system). Пуск системы состоялся в начале осени.
В идеале для тестирования внедряемого решения планируется даунтайм на выпуск продукции и перевод производства в испытательный режим. Решение обкатывают в продуктивном окружении с участием реальных рабочих, выпускается не настоящая продукция, а муляжи. Это позволяет отловить 90% текущих ошибок и снять большинство дальнейших, которые напрямую могут повлиять на производительность. Да, у нас остается еще 10% пожеланий, доделок и тд, но, как правило, они уже связаны с удобством использования и форматом «а вот так будет лучше/красивее и т.д.», и не оказывают негативного влияния на процесс.
Альтернатива — внедрение по-живому, сразу в боевую систему. На это идут, чтобы избежать даунтайма, но в этом случае нужно быть готовым к валу багов, которые командам (под командами я подразумеваю и команду внедренца исполнителя, и команду внедренцев со стороны заказчика, и непосредственно пользователей системы) придётся работать плечом к плечу, возможно, в круглосуточном режиме, и с пониманием «почему мы делаем без должного опробывания». В общем придется работать в крайне напряженном режиме. Остановки производства в этом режиме гарантированы и переделка «брака» тоже.
Заказчик не пошел на запланированный даунтайм, потому что непрерывность производства была для него в приоритете. Помните «Крылья, ноги и хвосты»? Так вот, тут было не так, — мы сразу летели. Внедрение «сразу в бой» создало ряд сложностей:
Не получилось параллельно использовать старую и новую систему учета для валидации работы. Хорошая практика — параллельно учитывать данные производства и старым, и новым способом, чтобы сопоставить результат и валидировать новую систему. Это просто организовать для систем, собирающих данные автоматически. Но на производстве идентификационные коды продукции сканируют вручную, и при параллельном тестировании сотрудник должен сделать в 2 раза больше операций: наклеить старую и новую наклейку, просканировать не один, а два кода. Операторы обычно не успевали делать и то, и другое. (Да, я говорил об этом выше, как об одном из факторов в пользу внедрения сразу на все производство, а не на часть линий).
Не было тестового прогона всей системы до прода. Успешное тестирование отдельных модулей совершенно не гарантирует их совместной работы. А «виртуальный завод», хоть сколько-нибудь похожий на реальную систему, в облаке для тестирования не поднимешь.
Естественно мы протестировали все части внедряемой системы по отдельности и то, что можно было проверить в связке — проверили. Но полноценное тестирование всей системы в связке с оборудование было… да, было произведено в боевом режиме «теперь работаем по новому!». Спасибо терпению и пониманию всех членов общей команды. Не буду вдаваться в детали, но тут было все и «непонимание задания» и «мы раньше делали не так», «а зачем нам это», «все готово, но отгрузить не можем», задержки в передаче данных, и, конечно же, многократные остановки линий…
Результаты внедрения
Несмотря на все сложности, за два месяца жизни на производстве мы выловили все баги. Все узнали «как на самом деле» всё работает, система была настроена под реальные производственные процессы заказчика, и все заработало как надо. Так же мы интегрировали MES со следующими системами заказчика:
ERP: отображение объема приёмки и отгрузки.
Бухгалтерия: формирование бухгалтерской документации.
Маркировочное оборудование Bizerba: автоматическое формирование задания на печать наклейки (оператор больше не управляет этим вручную).
АСУ ТП: учет скорости конвейера, показателей весового оборудования для автоматизации приёмки.
Система учета торгового дома, позволяющая контрагентам видеть объёмы зарезервированной для них продукции.
Благодаря внедрению MES заказчик автоматизировал следующие процессы:
Агрегация данных о приемке, упаковке, складировании, отгрузке.
Отображение всех запланированных заказов на временной шкале, с учетом производительности линий и доступных ресурсов.
Формирование и обновление рабочих заданий для упаковщиков, отгрузчиков.
Отображение для упаковщика прогресса выполнения задания без ручного контроля со стороны учетчика.
Формирование кодов для маркировки, отгрузочных документов.
Планирование. Для руководящего звена стало прозрачным всё, что нужно для быстрого принятия управленческих решений: отклонения от выполнения плана, сбои на линиях.
Корректировка плана. Теперь по плану можно двигать заказы, менять их местами и видеть сразу влияние и выполнимость плана. И если заказ не влезает в сутки, об этом узнают не в конце смены, а сразу, и что-то меняют. Добавление внеплановых заказов больше не вызывает каскад ручных операций по перепланированию, рабочие задания упаковщиков обновляются мгновенно.
В итоге авральных ситуаций, нарушений сроков производства и поставки стало существенно меньше.
Упаковка и учет. На каждой упаковочной линии теперь появились АРМ оператора. Они выводят для упаковщиков последовательность заданий, объем текущего задания (в тоннах, палетах), прогресс его выполнения. Упаковщик сразу видит, когда задание выполнено, и пересортицы не возникает. Задача по контролю упаковки, таким образом, полностью снимается с учетчика.
Устройства для маркировки на упаковочной линии теперь получают данные непосредственно из MES, количество ошибок в маркировке значительно снизилось.
Собранные палеты при любых перемещениях (на склад, в зону отгрузки и так далее) теперь идентифицируют — во всех зонах его «пропикивают» (QR-код), так что MES знает где, чего и сколько лежит. А для любой курицы (как птицы, а не как готового продукта) персонально можно раскрутить личную историю вплоть до водителя и номера машины, на которой она приехала.
Да, здесь не только автоматизация произошла, но и изменения в некоторых процессах компании и действиях персонала.
Изменение производственных процессов и культуры
Главные бенефициары от внедрения MES — управляющий персонал и руководство. Но системы автоматизации способны глубоко влиять на производственные практики и затронуть многих сотрудников. Например, для передачи данных в MES сотрудникам теперь нужно выполнить больше действий. Раньше ты просто кидал заказ в машину, теперь его надо ещё и просканировать.
Поэтому при внедрении MES крайне желательно правильно выстроить коммуникации с персоналом, вовлечь сотрудников в проект, сделать прозрачной выгоду от внедрения для них самих: снижение числа бессмысленных операций, брака, задержек на сменах, авралов. В этой задаче немалую роль играет непосредственное руководство в заказчике.
MES делает прозрачным многое из того, что раньше происходило под девизом «мы так делали всегда, а иначе нельзя». Например:
А мы часто вносим данные по учету задним числом с большими задержками.
Неправильно созданные в системе и упакованные на производстве заказы зачастую просто удалялись без следа (удалялись записи о неправильном заказе)…. Правда, в цеху рабочим приходилось героически переупаковывать продукцию… Мы «всегда теряем здесь много времени и ничего с этим сделать нельзя» ©.
Это бракованная продукция, упаковать и продать ее нельзя, «но не выбрасывать же».
Внедрение MES существенно усложняет реализацию этих «мы так делали всегда», , а зачастую делает их вообще невозможными. Нельзя бесследно откатить неправильные действия, удалить записи, всё есть в логах. Для каждого видна производительность и качество работы, можно отслеживать реальные личные показатели, «проседание» работы на каком-то участке теперь легко и быстро идентифицировать. Все это (и не только) позволяет направлять усилия именно в нужный момент времени в нужное место (туда, где сейчас проблема) для выравнивания процесса. А если все идет ровно? Кажется, самое время спокойно посмотреть что еще можно улучшить и как.
Будущее
Что же дальше? Заказчика ждет тираж решения на остальные заводы группы. А нас дальше ждет столько же уникальных, интересных и непохожих проектов, которые заказчик ласково называет «тираж».
