Кто такой и чем занимается MES-консультант

Привет, меня зовут Юрий Пилипенко, я основатель компании OLSOM. С производственным IT работаю с 2009 года. Но я часто сталкиваюсь с тем, что люди в Украине не понимают, что же может быть интересного IT-шнику в промышленности. Эта статья о том, что такое manufacturing IT, какие в нем стандарты, что такое MES/MOM и кто такие MES/MOM консультанты.
Это будет интересно тем, кто уже устал от бесконечного финтеха, потребительских сервисов и e-commerce, кому интересна индустриализация, роботизация и промышленность.

Иллюстрация Марии Рыбак

Итак, как я уже сказал, я часто сталкиваюсь с тем, что люди не понимают, какое IT может быть на производстве. Это связано с тем, что во время трансформации от советской экономической модели к независимой капиталистической, многие заводы и предприятия останавливались и разрушались.
Поэтому IT-специалисты, которые работают в Украине, не так часто сталкиваются со сферой производства, в отличие от их коллег из Германии или США. Однако, я не исключаю того, что какие-то системы производственного IT аутсорсятся и в Украину, и успешно девелопятся здесь.

Стандарт ISA-95

В мировом масштабе, в странах с развитой экономикой, производственное IT начало активно развиваться еще с конца 70-х — начала 80-х, ссылаясь на основные стандарты производственных процессов ISA (International Society of Automation).
Сейчас доступны четыре таких стандарта: ISA-18, ISA-88, ISA-95, ISA-99. Это наборы документации, рекомендаций в практике производства, схем взаимодействия уровней производства между собой. Их основные задачи — повышение эффективности производства, его оптимизация, минимизация рисков, затрат, ошибок.

Стандарт ISA-95 — наиболее распространенный из них.

0. Уровень физических устройств, потому что мы говорим о материальном производстве, и в конечном итоге все материальное делается руками с помощью машин, инструментов. Уровень сенсоров, исполнительных механизмов и устройств (hardware).

1. Уровень автоматизации, которая осуществляется PLC системами (Programmable Logic Controllers) — программируемых логических контроллеров, специализированными или же общего назначения. Управление механизмами. Это работает за счет ввода сигналов датчиков и вывода сигналов для запуска исполнительных механизмов. Процесс представляет собой замкнутый цикл.

2. Уровень АСУ ТП (Автоматизированная Система Управления Технологическим Процессом). На этом уровне уже требуется участие оператора. Составными элементами АСУ ТП могут являться HMI (Humane-Machine Interface) и SCADA (Supervision Control And Data Acquisition) — системы мониторинга производственных процессов, сбора и архивирования данных в реальном времени. С этого уровня начинается контроль и управление производственными процессами с помощью компьютерного софта.

Это софт, который работает в рамках какого-то определенного технологического процесса (например, литье пластика). Уровни 1 и 2 работают на уровне отдельно взятой единицы оборудования и управлении каким-то определенным технологическим процессом (литье, сварка, сборочный процесс).

Наиболее распространенные в Украине — ПО от Siemens WinCC. В США в недавнем прошлом это были Iconics. Все большей популярности набирает SCADA под названием Ignition.

3. Уровень MES (Manufacturing Execution System) — система управления производством, или MOM (Manufacturing Operational Management) — управление производственными операциями. В отличие от уровней 1 и 2 , на которых осуществляется управление на уровне отдельных операций, здесь речь идет об управлении производственным процессом от начала до конца. MES/MOM системы являются связующим звеном между цепочкой управления технологическим процессом и управлением более высокого уровня (ERP систем).

4. Уровень ERP систем, на которых лежат задачи управления ресурсами, активами, человеческими ресурсами, долгосрочного планирования в масштабе корпорации. В Украине эти системы достаточно распространены, например, наиболее популярной из них — 1С «Бухгалтерия» — пользуется подавляющее большинство предприятий. Хотя многие и не догадываются, что 1С — это ERP система. Другими примерами, получившими большое распространение в США и Европе, являются такие гиганты как SAP, Oracle, Microsoft Dynamics. Так или иначе украинское IT осведомлено об этих системах. Специалисты сталкиваются с ними, даже не осознавая этого.

Так сложилось, что ERP системы (системы высшего 4-го уровня) прекрасно работают для планирования и распределения ресурсов, но не способны оперативно реагировать на информацию уровня операций в реальном времени. Из-за этой особенности возникают расхождения данных.

Чтобы это исправить, в игру вступают MES/MOM системы. Они используются для операционного планирования производственного процесса и оперативного обмена актуальной информацией между производством и системой управления ресурсами предприятия. Актуализация показателей эффективности, информация о поломке линии, нехватке сырья на складе, количестве брака — вся эта информация регистрируется MES/MOM системы и отправляется на уровень ERP. Чтобы поддержать целостность информационных потоков на разных уровнях, используются MES/MOM.

Можно справиться и без этой прослойки софта с помощью «ручной коммуникации», когда информация о задержках, ошибках, поломках, браке фиксируется человеком в бумажном виде. Можно проводить регулярную инвентаризацию на складах о наличии того или иного сырья, тех или иных компонентов, необходимых для производства. Но в таком случае информация до уровня управления предприятием будет доходить гораздо медленнее, также возможны ошибки, связанные с человеческим фактором.

Помимо MES/MOM существуют и другие разряды софта, которые относятся к производственному IT:

• APS (Advanced Planning System) — система продвинутого планирования, которая оптимально распределяет сырье и производственные мощности для выполнения плана или удовлетворения спроса. Они могут использоваться, как отдельно стоящие независимые системы, так и быть частью общезаводской в MES/MOM.

• CMMS — (Computerized Maintenance Management System) — компьютеризированная система управления техническим обслуживанием (КСУТО) — комплекс ПО, который выполняет задачи, связанные с планированием ремонта, составлением заявок на покупку необходимых запчастей и материалов, ведения статистик.
• QMS (Quality Management Systems) — системы управления качеством.
• WMS (Warehouse Management Systems) — системы управления складами. Производства зачастую имеют собственные склады, как для хранения сырья и компонентов, так и для хранения уже готовой продукции. Поэтому эти системы также рано или поздно становятся актуальными при наращивании объема производства и увеличении производственных складов.
• Также возможны варианты, которые не являются целостными системами, а лишь частично покрывают определённый функционал.

В последнее время, в связи с четвертой промышленной революцией и развитием IT, в все более популярными становятся облачные вычисления. Большая часть производственного IT переходит в облако. Развитие технологической базы позволяет снимать тысячи и миллионы параметров, связанных с производственным процессом, и здесь речь идет уже больших данных, работе с ними, их аналитике:

• BI (business Intelligence) — стратегии и технологии, используемые для получения и анализа бизнес-данных. Система предоставляет исторические и актуальные данные, прогнозы.
• Все более популярными становятся AI(Artificial Intelligence) и Machine Learning (искусственный интеллект, машинное обучение).
• Predictive maintenance — прогнозирование обслуживания на основе данных состояния оборудования (профилактика внезапных поломок). Predictive quality analytics позволяет принимать решения на основе собранных и обработанных данных.
• Augmented Reality (дополненная реальность) с использованием HoloLense и других аналогичных гаджетов для ремонта, удаленного консультирования, проведения тренингов производственного персонала.

Современный завод выглядит компьютеризировано и безбумажно. Информационные потоки переходят в цифровую сферу, соответственно и спрос на производственное IT только растет, что подталкивает стремительное развитие этой сферы.

Пример того, как диджитал заменяет бумаги

Откуда берутся системы и решения

Флагманом в технологиях производства по сей день является автомобилестроение. Сложность автомобиля как изделия достаточно высока, соответственно, создание автомобиля является сложным производственным процессом, включающим в себя много различных этапов. По этой причине в автомобилестроении всегда задействовано много людей, которые занимаются сборочным процессом. А там, где есть люди, всегда есть высокая вероятность ошибки.

Процесс на автомобильном заводе

Высокая сложность процесса создания автомобиля делает вероятность ошибки крайне возможной. А поскольку автомобиль — это, в первую очередь, безопасность, цена ошибки может быть достаточно высокой. Учитывая еще и огромную конкурентность между американскими, японскими, немецкими, английскими производителями, планка поставлена высокая. Вопрос об оптимизации процесса, повышении качества становится очень остро.

Сегодня трудно найти индустрию, которая не была бы задета производственным IT. Большие корпорации внедрили его уже давно. Они и сейчас активно развивают диджитализацию своих производств, регулярно вводят новые технологии, становятся все более прокачанными. Малый и средний бизнес в США и Европе тоже не пасет задних. Какое-то время для мелкого и среднего бизнеса производственное IT считалось своего рода экзотикой. Все изменилось с приходом четвертой промышленной революции. Системы MES становятся все более и более доступными, переход в облачные решения позволяет компаниям сэкономить на разворачивании собственной инфраструктуры, на закупке серверов и оборудовании серверной комнаты.

Кто создает эти системы

Во-первых, это независимые компании, разработчики, поставщики MES решений. Independent Software Vendors (ISV).

Во-вторых, в процессе своего развития, некоторые промышленные компании, особенно это касается больших корпораций, развивали свою внутреннюю компетенцию IT, и со временем нарастили достаточно серьезный штат людей, работающих в сфере IT и создающих собственные решения конкретно под эти производственные компании. Некоторые локальные решение переросли в очень серьезные продукты, вышли на более широкие рынки, стали глобальными игроками. Многие из них купили монстры типа Siemens, Schneider Electric.

MES-консультант

Внедрение MES — творческий и непростой процесс, который требует не только знаний софта, но и знаний производства. Очевидно, что такую систему нельзя скачать и просто развернуть, чтобы она работала. Такую систему нужно интегрировать с производственным оборудованием, с другими системами (уровнем автоматизации, SCADA, ERP системами, с другим софтом, лабораторными системами, системами качества).

Практика показывает, что нету двух одинаковых заводов. Даже если эти заводы принадлежат одной и той же компании и находятся в одной стране на расстоянии всего в 100 км, они все равно будут отличаться. Следовательно, внедрение MES/MOM систем — вещь очень персонализированная. Поэтому профессиональные MES системы — это очень гибкие, позволяющие делать тонкую настройку, адаптацию, конфигурацию этой системы под конкретные процессы, интегрироваться с конкретным оборудованием

Специалисты, которые занимаются внедрением этих систем, называются MES-консультантами. Это человек, который плотно работает с производством, чтобы определить узкие места, боли производства, помогает составить требования к MES/MOM системе, определить, к какому оборудованию она должна подключаться, какие данные снимать, каким образом взаимодействовать с персоналом в цехах, с операторами, бригадирами, начальниками смены, инженерами, технологами, с управлением компании, какие элементы и модули должны быть подключены. Все эти требования помогает формировать консультант, имеющий глубокие знания и большой опыт в IT, и понимающий логику производственных процессов.

Следующий шаг — это разработка решений на базе MES софта, который выбран для реализации требуемого функционала.

Одна из функций MES-консультанта — это работа с клиентом, плотное взаимодействие с ребятами на заводе, с целью помочь им собрать требования и прийти к архитектуре решения. Стоит понимать, что люди на заводах не являются специалистами в данной области. Их знания оказываются либо недостаточными, либо слишком узкими.

Как выглядит процесс разработки решений

Хочу напомнить, что консультанты не разрабатывают софт. Они занимаются тем, что на основе уже готового существующего софта разрабатывают конкретные (запрашиваемые данным производством) решения. Здесь можно провести аналогию с конструктором Lego, из которого в итоге предстоит построить дом. Консультант берет продукт, какие-то шаблонные решения, и сетапит продукт таким образом, чтобы создать тот самый «дом», который запросил клиент.

Какими скилами должен обладать MES-консультант

Все зависит от продукта (MES-софта, который внедряется). Как я ранее уже заметил, не бывает двух одинаковых фабрик, а потому продвинутые зрелые софты представляют собой модульные и гибкие системы, чтобы максимально удовлетворять требования заказчика, при этом не изменяя код софта. То есть, они являются конфигурабельными. Кроме того, такие зрелые системы имеют встроенные скриптовые движки, при помощи которых консультант может писать кастомную логику.

Исходя из информации выше, мы можем выделить такие базовые требования к консультанту:

• Умение мыслить системно. Мы называем консультантов деливери (Delivery) инженеры. По факту, это системные инженеры, которые строят систему на основе софта.
• Знать скриптовые языки. Разные MES системы используют разные скриптовые движки, будь то JavaScript или Python, или же какие-либо самописные скрипты. За свою практику я встречал множество MES систем, которые имеют свой встроенный «птичий» язык или несколько таких языков, описывающих логику.
• Уметь работать с базами данных, строить модели данных. В зависимости от особенностей продукта могут использоваться реляционные базы данных: MS SQL, MySQL, Oracle, PostgreSQL. Чаще всего акцент именно на SQL базах, хотя, MES системы используют и NoSQL базы данных, такие как MongoDB, или используются time series DB. Знание СУБД, в частности SQL, необходимо, потому что часто приходится работать с большими объемами информации. Это может быть телеметрия, различные параметры работы оборудования, которые снимаются в реальном времени и требуют быстрого доступа.

В сферу MES-консультирования хорошо заходят люди, которые работали со SCADA/HMI, системами в области АСУ ТП. То есть, это бывшие контролз инженеры (инженеры по автоматизации), которым со временем стал более интересен софт, нежели хард.

Позиция MES-консультанта может быть интересна различным IT специалистам, программистам, специалистам по базам данных, которым скучно сидеть в офисе и просто писать код, а хочется больше взаимодействия, коммуникаций. Для тех, кто хочет делать что-то значимое, применять свои навыки и умения в промышленных масштабах, страстных энтузиастов, которых драйвит эта реальность, причастность к производству, к чему-то конкретному, реальному, практичному.

С другой стороны, эта позиция может быть интересна automation инженерам, АСУ ТП инженерам, процессным инженерам, которые имеют базовую компетенцию, связанную непосредственно с производственными процессами и их автоматизацией, и, в свою очередь, наоборот хотят приблизиться к IT, проявляют живой интерес к этой области и хотят развиваться в этом направлении. Они же могут впоследствии уйти полностью в разработку.

Из своего опыта могу сказать, что это позиция для тех, кто бонусом хочет серьезно прокачать еще и свои софт скилы. Я начинал, как разработчик в производственном IT и проделал достаточно успешный и типичный для девелопера карьерный путь: джун, мидл, синьор, лид, архитект. В конечном итоге, уперся в тот факт, что пребывать в этой роли мне больше не интересно и двигаться в этом направлении было больше некуда. Навыки, которые я вырастил в себе как эксперт, стали тупиковыми, терминальными. Дальше, конечно, можно было развиваться в плане технологий, осваивать новые направления, как и делали многие мои коллеги, но мне это казалось неинтересным пройденным этапом.

Тогда я открыл новую для себя нишу работы с клиентом. Особенно это прикольно и захватывающе, когда работаешь на интернациональном проекте. Когда запускается завод где-то в Мексике или Марокко, когда встречаешься на этом заводе со стейкхолдерами, с местными ребятами и менеджерами, работаешь с поставщиками оборудования. Образуется большой интернациональный котел, коллаборация из талантливых специалистов с разными историями, своим опытом из предыдущих проектов. Невероятно вдохновляет, когда вы все вместе берете и вводите в эксплуатацию новый завод или запускаете новую линию. Когда видишь, как все это работает четко и отлажено, как продукция движется по конвейеру, как функционируют роботы. А над всем этим панели с дэшбордами от твоей системы, и видишь, как операторы используют твои скрины, чтобы управлять всеми процессами, конвейерами, роботами. Все функционирует, как часы, и на выходе получается готовая продукция, которую уже завтра можно увидеть в своем городе. Это вызывает непередаваемый трепет, чувство гордости, удовлетворенности.