1. Роботизация, автоматика (SCADA)
Представьте современный завод, который уже оснащен современным технологическим оборудованием. Еще несколько десятилетий назад все процессы здесь выполнялись вручную или инструментально. Это было медленно, дорого, и с ошибками, которые мог допускать человек. Сегодня же на многих предприятиях роботизированные и автоматизированные линии собирают продукцию с высокой точностью. Этот уровень называется роботизацией, считается начальным, и по сути является заменой рутинного, повторяющегося ручного труда на более производительный роботизированный. При этом полностью исключить участие в производстве человека невозможно, ведь тех же роботов и автоматику кто-то должен настраивать, обслуживать. На уровне роботизации в качестве контроллеров управления операциями применяют информационные технологии (ИТ), которые являются мозгом роботов и автоматов. Данные блоки управления называются «автоматизированные системы управления», или коротко АСУ. Роботы выполняют монотонные операции, а компьютеры контролируют заданные параметры и технологию производства. Это позволяет повысить производительность, снизить количество брака и оптимизировать использование ресурсов. Типичные примеры автоматизации технологий в промышленности: внедрение SCADA, робототехники.
Рисунок 1
Рассмотрим, где еще возможно применить ИТ на производстве и перейдем к определению базовой автоматизации предприятия.
2. Базовая автоматизация. Производственная автоматизация (MES)
С применением на предприятии ИТ появилась возможность помочь умственной работе человека, где также существуют рутинные, повторяющиеся по определенным правилам операции и также существует риск возникновения ошибок. Конечно же программные продукты не исключают возможное появление ошибок, но в отличии от человека для программ достаточно один раз исправить корневую причину ошибки, и она больше не повторится. Человек же, как это не хотелось бы признавать, часто может повторять свои и чужие ошибки. И также, как и на стадии роботизации качество работы программных продуктов зависит от человека, а точнее эффективно построенной службы поддержки ИТ.
Но вернемся к стадиям создания умного предприятия, где следующим шагом после роботизации является «базовая автоматизация», в рамках которой выполняется ручной ввод или автоматизированное чтение данных от датчиков и построение основных производственных процессов (MES от англ. Manufacturing Execution System).
К MES-процессам относятся, такие процессы как производственный учёт, диспетчеризация, планирование производства, управление качеством, управление ремонтами, бригадами, сведение материального баланса, энергоэффективность и т.д. MES-процессы по сути являются исполнителями решений, принимаемых на уровне ERP. MES-процессы строятся вокруг технологии производства, которое делится на непрерывное или дискретное. Свод применяемых практик автоматизации производства стандартизованы и изложены в ANSI/ISA-95.
При этом не всегда процессы производства покрываются одним информационным пространством, а может иметь «лоскутную» автоматизацию, что относится по всем уровням, как SCADA, MES, и ERP.
На некоторых предприятиях MES-процессы могут передавать управляющие сигналы к оборудованию через исполнительные механизмы, тем самым изменяя настройки технологического процесса. На других предприятиях MES-процессы не имеют обратного воздействия на оборудование и управление технологическим процессом выполняется только операторами АСУ. К данной особенности взаимодействия между MES и АСУ мы еще вернемся при описании последующих стадий.
Рисунок 2.
3. Базовая автоматизация. Планирование ресурсов (ERP)
На данной стадии базовой автоматизации внедряются процессы планирования ресурсов предприятия (ERP от англ. Enterprise resource planning), к которым относятся закупки, планирование, управление материальными потоками, продажи, маркетинг, финансы и управление персоналом.
Рисунок 3.
Однако, автоматизация отдельных производственных процессов не всегда приводит к кардинальным изменениям в бизнес-модели предприятия. Для достижения более глубокой трансформации необходимо перейти на следующий уровень – накопление и анализ данных.
4. Накопление данных и Аналитика (Big Data, BI)
Современные производственные предприятия генерируют огромные массивы данных. Сенсоры, приборы учёта, средства измерений, АСУ/SCADA, MES/ERP-процессы – все это источники ценной информации. Глубокий анализ и сопоставление этих данных позволяет выявить узкие места, оптимизировать процессы, прогнозировать спрос и предотвращать сбои производства.
Системы бизнес-аналитики и технологии больших данных помогают предприятиям извлекать максимальную пользу из накопленных данных, конечно же если все информационные слои предприятия интегрированы и данные «приведены к единому знаменателю», то есть имеют общую нормативно-справочную основу. Чем больше масштаб предприятия, чем сложнее технология производства, тем труднее добиться баланса между точностью данных и скоростью аналитики для принятия решений.
Рисунок 4.
Казалось бы, что мы прошли все уровни автоматизации предприятия, и все возможности по совершенствованию уже исчерпаны. Но время не стоит на месте, технологии развиваются намного быстрее, чем накапливается опыт их применения. Теперь логически перейдем на следующий уровень, а именно, что нам даст «цифровая трансформация» и что она из себя представляет.
5. Цифровая трансформация
Достаточно много различных интерпретаций того, что понимается под «цифровой трансформацией», и мы в этой статье дадим свой вариант. Если роботизация и базовая автоматизация нацелены на замену ручного и\или помощи в организации умственного труда, то цифровизация дает значительное расширение возможностей человека. Возьмем один простой пример, представьте себе, что на предприятие принят новый работник, и ему сразу дают условие: «Изучи производственные и технологические данные по установке за последний год, сделай анализ и дай оценку, мест и причин возникновения сложных ситуаций. После этого будет принято решение о твоем допуске к работе на установке». Для любого сотрудника это шок, в то же время для цифрового сценария это вполне себе нормальная ситуация.
То есть с внедрением цифровизации на предприятии появляются супер-работники, которые способны выдавать рекомендации и решения, намного опережающие способности других не цифровых сотрудников.
Цифровизация затрагивается все уровни предприятия, от уровня SCADA, до уровня BI, тем самым позволяет реализовывать кросс-функциональные сценарии.