Systémy jádrem digitální továrny

Hlavními cíli takových systémů jsou zejména: flexibilita při plnění zakázek včetně termínů, vysoké a rovnoměrné využití výrobních kapacit, nízké stavy zásob, vysoká dodavatelská pohotovost a vysoká informační pohotovost. Na vrcholu pomyslné hierarchie podnikových systémů jsou systémy z kategorie tzv. business intelligence. Jejich oblastí působnosti jsou základní manažerská a strategická rozhodování či odpovídající plánování a k nim potřebná analytická činnost. Hned pod nimi jsou systémy pro relativně nižší (či specializované) strategické, taktické a operativní plánování (ERP, APS) a ještě pod nimi se nacházejí samotné výrobní řídicí systémy (MES).

Systémy pro plánování a řízení výroby

Přestože má mnoho podnikových informačních systémů (PIS) univerzální charakter, nezávislý na charakteru výroby či podobě podniku (zejména to platí o systémech typu ERP), žádný podnik nevystačí jen s jedním. Žádný PIS totiž sám nepokryje všechny funkce, které jsou pro plánování a řízení výroby třeba, každý pokrývá nějakou sféru činnosti, na niž se specializuje a pro niž je určen. Pokud si odmyslíme PIS, které se zabývají výhradně sférou klientů, produktů, surovin, dokumentů nebo tzv. lidských zdrojů, nejčastěji se v podnicích setkáváme se systémy typu ERP (plánování podnikových zdrojů), APS (pokročilé plánování) nebo MES/MOM (výrobní řídicí systém / správa výrobních operací). Tyto tři typy systémů mají navzájem odlišné funkce a nelze je v principu vzájemně nahradit. Někdy se ovšem můžeme setkat s hybridním řešením, kdy má "mateřský" PIS jednoho typu v sobě zabudované moduly s funkcemi PIS ostatních typů, takže jde vlastně o přirozeně integrovaný systém, který řeší plánování a řízení výroby celkem komplexně (např. plánovací systém má zabudován modul pro řízení výroby). Výhodou pak je, že jednotlivé komponenty, které pocházejí od stejného výrobce, zpravidla vzájemně komunikují a spolupracují lépe než různé PIS od různých výrobců (ty často mívají odlišnou "filozofii" uspořádání pracovních procesů). Důležitou podmínkou úspěchu implementace podnikových systémů (ERP, APS, MES) je i vhodný výběr dodavatele. Ten by měl nejen dodat produkt, ale také poskytnout své know-how a uživatelskou podporu.

Systémy MES

Pokud jde o přímé řízení výrobních procesů a sběr reálných dat z výroby sloužících ke zpětné vazbě pro plánovací systémy, to zajišťují systémy typu MES/MOM (data ze strojů lze sbírat přes různá zařízení, resp. čidla). Systém typu MES je základním zprostředkujícím článkem ležícím mezi systémy pro plánování a systémy pro automatizaci výroby (technologických procesů). Někteří ho též přirovnávají k "nervové soustavě", která spojuje "mozek" (rozhodovací centra či plánovací systémy) se "svaly" či jinými výkonnými členy (stroje, výrobní procesy). Systémy typu MES spravují až 11 oblastí spojených se zdroji, výrobními procesy, detailním plánováním a řízením výroby podle priorit, sledováním výrobků, vyhodnocováním efektivity apod. (Jmenovitě jde o krátkodobé rozvrhování, přidělování zdrojů a kapacit, dispečerské řízení, správu dokumentace, sledování toku materiálu, analýzu výkonnosti, sledování pracovníků, řízení údržby, ovládání procesů, řízení kvality, sběr dat.) Mezi u nás používané systémy typu MES patří např. DCIxMES, QMES, COMES. Dodavateli systémů MES v ČR jsou např. firmy Captor, Hydra, Pharis nebo Siemens.

MES systémy tedy poskytují informace o reálném průběhu výroby - až o každém vyrobeném kusu včetně doplňkových informací (například o operátorovi, který stroj obsluhoval), také o výpadcích systémů, přerušeních výroby, jejich důvodech apod. Jejich důležitost spočívá v tom, že plány nebo cíle výroby nevytvářejí, ale zajišťují konkrétní způsob jejich realizace. Tyto plány mají na starosti dvě v principu odlišné kategorie PIS - systémy základního plánování ERP a systémy pokročilého plánování APS.

Systémy ERP a APS

ERP je nástrojem k základnímu rozvrhování pracovních postupů. Zahrnuje oblast strategického, až taktického plánování, integruje a automatizuje velké množství procesů souvisejících s produkčními činnostmi podniku - výrobu, logistiku, distribuci, správu majetku, prodej, fakturaci a účetnictví. Přihlíží k ekonomickým aspektům procesů, účetní model bývá navíc většinou jádrem tohoto systému. ERP přitom většinou neuvažuje o omezenosti zdrojů a některé výrobní procesy bere jako "černou skříňku", tj. položku, u níž jsou podstatné jen vstupy a výstupy, nikoliv vnitřní procesy. Známými výrobci často používaných ERP systémů u nás jsou např. firmy SAP, Oracle, Minerva, Asseco Solutions nebo DC Concept.

Systém APS obsahuje nadstavbové techniky zabývající se analýzou a plánováním logistiky a výroby, přitom bere v úvahu, že si různé výrobní kroky mohou vzájemně konkurovat. APS tedy používá pokročilé matematické algoritmy a logiku k simulaci výroby a optimalizaci jejího plánování za podmínek omezených zdrojů a omezujících podmínek. Tyto techniky respektují mj. úzká hrdla a pravidla, také provádějí plánování a rozvrhování v reálném čase (zahrnují i nečekané události) a poskytují podporu pro rozhodování a propočty toho, čeho všeho je možné při dané kapacitě výroby dosáhnout. APS často vytváří a analyzuje více scénářů či variant řešení výroby, z nichž je pak zvoleno řešení. Detailní výrobní plán (jdoucí někdy až na úroveň detailního dílenského zpracování) vytvořený podle APS bývá efektivnější a trvá v praxi kratší dobu než hrubý výrobní plán vytvořený pomocí systému ERP. Bývá však také mnohem výpočetně náročnější a krkolomnější, protože se snaží využít každého detailu, každé skuliny v systému.

Obecně je mnohem těžší v praxi implementovat systém typu APS než systém typu ERP. Celkově se dá říci, že systémy typu APS přinášejí složitější, flexibilnější a detailnější plánování v reálném čase a jako takové jsou lépe adaptovány pro digitalizované továrny, kde probíhá detailní sběr dat, komunikace a různé analýzy prakticky také v reálném čase a do všech detailů. Přesto systémy APS nenahrazují systémy ERP, a berou si od nich dokonce různá data (kromě dat získaných přes MES). Často bývá systém APS chápán i jako zprostředkující článek mezi systémy MES a ERP. Není však automaticky zaručeno, že pokročilejší systém APS bude vždy pro danou firmu přínosem, vzhledem k časté složitosti jeho implementace. Celkově se dá říct, že plánovací systém ERP zvládá spíše věci, které jsou podnikům společné, zatímco systémy APS a MES již musí být mnohem víc přizpůsobeny na míru konkrétnímu typu výroby a danému podniku. Pokud jde o nejznámější u nás používané systémy kategorie APS, jmenujme např. SAP Advanced Planner and Optimizer, SAP Demand Planning, QAD, BAAN, Asprova, COMES APS, APS Simatic IT Preactor.

Systémy v podmínkách digitalizované výroby

Jak tedy vypadá činnost podnikových informačních systémů za podmínek digitalizace továrny nebo podniku? Je třeba říci, že digitalizace podniků v praxi není nějakým jednorázovým "revolučním aktem". Jde o složitý proces, který bude trvat možná i více než 10 let a bude probíhat po etapách, kdy firmy budou nejdříve digitalizovat, robotizovat a automatizovat některé jednotlivé oblasti výroby či agendy a teprve postupně je budou (digitálně) integrovat do jednoho vzájemně komunikujícího a spolupracujícího celku, který bude v ideálním případě následně vyžadovat stále méně a méně zásahů lidské obsluhy. Někde tento proces začne zaváděním digitalizaci podporujících výrobních MES systémů, jinde zase digitalizací procesů údržby výrobních zařízení. Samozřejmou podmínkou pro efektivní realizaci této integrace je široké využití standardizovaných rozhraní pro obousměrnou komunikaci mezi různými prvky výroby. I z toho plyne relativní výhodnost situace, kdy mají spolupracující informační systémy jednoho výrobce, avšak není to zcela nutné, pokud tyto systémy využívají obecných datových a komunikačních standardů. Je pravděpodobné, že během procesu digitalizace přijde čas, kdy např. stávající podnikový ERP nebo APS systém nebude novým požadavkům digitalizovaného a úzce integrovaného provozu stačit a bude nutno jej vyměnit za modernější.

Většina dnešních českých podniků provozuje výrobu na zakázku a jen málokdo řeší výrobu čistě sériovým způsobem. Pro české výrobní podniky tedy představuje logickou volbu začít s digitalizací procesů u produktové konfigurace, což umožní zákazníkům pomocí konfigurace přes web iniciovat jejich přesnou poptávku, automaticky tím podle momentálního stavu uvnitř podniku vyrobit podklady pro plánování výroby v ERP systému, a zahájit tak celý výrobní proces příslušného produktu. Konfigurační nástroj (konfigurátor) může také obsahovat a využívat všechnu potřebnou produktovou dokumentaci se zohledněním výrobních a skladových omezení. Tento nástroj může navíc obsahovat tisíce i více možných kombinací, které manuálním způsobem není možné zvládnout. Podobné integrované nástroje pro konfiguraci produktů jsou už dostupné i u nás a mohou např. zkrátit procesy nabídkového řízení z řádově týdnů na několik dní - včetně vizuálního ověření, provedení změn, schválení nabídky zákazníkem, vytvoření kusovníku a předání do výroby. Také snižují pracnost a pracovní rutinu, zvyšují kvalitu dodávek, automatizují veškeré operace. Výsledkem jsou vyšší standardy pro kvalitu a rychlost dodávek.

Článek byl publikován v ICT revue 12/2017.