Мониторинг станков – правильный выбор

Внешние условия 

Стратегический выбор. Рассматриваем всё пространство решений. На российском рынке более десятка систем. Отечественные активнее иностранных: АИС «Диспетчер», СМПО «Фореман», Winnum, СУП «Naviman», СРАД «Палантир». Отдельной ветвью развивается X-Tensive DPA. 

Локальные факторы: накопленные компетенции (завод уже работает с X или партнёры уже работают с X1), наличие интегратора, дешевизна и т. п., могут упростить внедрение, но обычно несущественны. 

Мониторинг – часть ИС предприятия. Рассматриваем наложение системы на ИТ-инфраструктуру и совместимость с освоенными и перспективными инженерными комплексами: ERP – PLM – MES – CAD/CAM/CAE – ECM. С прицелом на цифровое предприятие.

Порядок внедрения мониторинга. Обычно это реконструкция действующего предприятия, которое уже выпускает продукцию, уже имеет инженерную практику, уже использует парк оборудования, уже имеет развитые и недешёвые производственные и ИТ-системы. Мониторинг как этап в развитии предприятия. 

Менеджмент качества. Многие предприятия имеют систему менеджмента качества (QM). А это люди, методологии, инвестиции. Как всё это согласуется с машинными данными? 

Развитие производственной системы. Предприятия, использующие бережливое производство, QRM и т.п., получат дополнительные выгоды, если совместят Lean и анализ машинных данных. 

Обучение. Имея внешнюю систему профподготовки, следует включить «Анализ машинных данных» в программы обучения и не отвлекать производственные ресурсы. 

Гарантийные и нормативные факторы. Cоблюдать ранее согласованные требования по эксплуатации оборудования и смежных систем. 

Цели проекта

Для успеха проекта он должен иметь измеримые показатели эффективности. Высшее руководство определяет приоритет при внедрении мониторинга. Это могут быть следующие варианты.  

a) Быстрая переналадка — мелкосерийное, опытное или инновационное производство, предполагающее частые изменения номенклатуры или технологии. 

b) Качество — наша продукция имеет слишком много брака. Мы оттачиваем технологии. 

c) Количество — на имеющейся производственной базе мы должны выпускать больше продукции. Боремся за производительность. 

d) Ритмичность — мы должны поставлять заказы точно в срок, а у нас имеются критические отклонения. Наш приоритет — пунктуальные поставки. 

e) Себестоимость — если рынок не растёт, то самое важное — издержки. 

f) Портируемость — если предполагается многократное тиражирование. 

g) Капиталоёмкость. Бывает, что средства на проект ограничены. 

h) Устойчивость предприятия:

социальная — это приоритет, если у нас мегазарлата и «плюшки», а работать к нам не идут;

экологическая — если EBITDA хорошая, а «зелёные» требуют нас закрыть; 

рыночная — если клиенты не довольны нашей продукцией; 

репутационная — если, надо показать инновации и управляемость, а у нас ни того, ни другого.

i) Технологическая — если наша технология не стабильна или имеет изнашивающиеся невосполнимые звенья: 

зависимость от поставщиков и подрядчиков; 

импортозамещение. 

g) Эргономика — каждый уйдёт на пенсию своими ногами и с тем количеством пальцев, с которым его приняли на работу. 

Есть кто-то главный — он и определяет приоритетность. 

Также необходимо выявить функциональные задачи — рассмотреть, как, каждая из рассматриваемых систем выполняет нижеперечисленные функции. 

1. Мониторинг работы станков: 

a. состояние (включен, в наладке, остановлен, обработка, авария и т. д.); 

b. доступность по сети; 

c. определение работы вне мониторинга (намеренное или аварийное отключение станка от сети). 

2. Технологические параметры: 

a. режимы резания;

b. скорости и нагрузки; 

c. управление инструментом; 

d. положение корректоров подачи и скорости (определять ручное регулирование); 

3. Мониторинг продуктового потока: 

a. количество деталей (какие алгоритмы определения количества поддерживаются?); 

b. соответствие заданию (мониторинг умеет читать сменно-суточное задание?); 

c. соответствие технологии (мониторинг умеет читать технологические карты?) 

d. обработка брака (автоматическое определение брака, ручная отметка о браке, информирование о нарушениях обработки). 

4. Мониторинг тех. состояния оборудования: 

a. аварии; 

b. критические сообщения УЧПУ; 

c. критические нагрузки; 

d. температуры; 

e. вибродиагностика; 

f. дополнительные датчики (если придется дооснащать станок); 

g. внешние датчики. 

5. Энергопотребление (для механообработки — не актуально). 

6. Действия оператора (фиксируемые автоматически или вручную). 

7. Состояние оператора (насколько нам требуется за ним наблюдать). 

1. Алгоритмы автоматического реагирования. Какие значения параметров и события на станке вызывают реакцию системы без участия персонала. 

2. Полуавтоматического (запросы к персоналу и действия). 

3. Ручного (возможность менять параметры системы). 

4. Сигналы и сообщения. 

5. Атака на мониторинг. 

6. Права доступа. (разграничение прав для пользователей и смежных систем).

1. Библиотека УП (хранение, отправка УП на станок, связь с наименованием ДСЕ). 

2. Сравнение кода УП и фактически выполненного на станке. 

3. График технологических переходов. 

3. Инициация процедур и сценариев. 

4. Автоматическое подтверждение операций. 

1. АРМ оператора. 

2. Панель технолога. 

3. Панель механика. 

4. Панель диспетчера 

5. Экран руководителя. 

6. Массовая визуализация (андон-дисплей и всё такое). 

Совместимость с рабочими окнами других программ, работа на разных устройствах, удобство настройки и интерфейса.

1. Динамические показатели. Что можем определить, кроме «светофора станка»? Насколько в реальном времени? 

2. Вычисляемые параметры. 

3. Ретроспективный анализ. Какие события и взаимосвязи определяем в прошлом? 

4. Предиктивный анализ. Какие можем предсказать? 

5. Внешние аналитические системы. Какие данные мониторинг может передать в BD, BI и AI.. Машинные данные, в большом объёме, могут быть обработаны методами статистики, больших данных и системами искусственного интеллекта.

1. Цеховая технологическая сеть. Как мы объединим станки? 

2. Серверы. Какая вычислительная мощность понадобится? 

3. СУБД. Технологическая платформа (Oracle, MSSQL, PostGRE и т. п.) и требуемый объём для данных. Сжатие и архивирование. 

4. Поддержка распределённых вычислений. Какие части системы могут быть разнесены по отдельным компьютерам с увеличением количества оборудования или вычислительной нагрузки? 

5. Защита (антивирусы, брандмауэры и все такое). Реально ли запретить «флешки»? Закрыт ли доступ к производственному контуру данных? 

6. Цеховой Wi-Fi. Позволяет организовать быстрое подключение оборудования и мобильные терминалы для персонала. При этом может работать неустойчиво в силу больших расстояний, мощных энергонагрузок и множества металлических конструкций. Может быть запрещен политикой безопасности. 

7. Идентификаторы персонала. Действия в ИТ системах нуждаются в авторизации. Проксимити карты, штрих-коды, пароли, контактные ключи, электронная подпись (может быть обязательной) позволяют распределять права доступа и ответственность. 

8. Дистанционный доступ (через Интернет) если он разрешён, будет полезен руководителям, часто находящимся за пределами предприятия. 

9. Облачные хранилища и вычисления, могут пригодиться. Возможно, это будут внутрикорпоративные «облака». 

Совместимость обязательная для системы MDC: 

ERP — обязательно. Докладываем о выполнении, получаем задания. 

PLM — брать структуру изделия и ДСЕ. Какой горизонт развития PLM? Для какой продукции будет цифровой двойник? Как сравнивать нормы и факт по операциям? 

MES — сменно-суточное задание, выполнение, управление качеством, выявление и обработка отклонений и т. д. Машинные данные — основа для MES. 

BI (аналитика), APS (планирование), CAD(проектирование), CAE (нормирование), DLP (информзащита), ТОиР (техобслуживание), ECM (документооборот), HRM (учёт трудозатрат) тоже нуждаются в данных с оборудования. 

Внешние аппаратные системы: 

Вибродиагностика,  OPC, идентификаторы (документов, персонала, материалов, изделий), дополнительные датчики. 

Индустрии 4.0 — цифровая экосистема. Взаимодействие систем между собой позволит достичь качественного перехода на новый уровень управления производством.