Оперативный учет переработки молока. MES + SCADA = любовь?

Рынок производства и переработки молока в последние 3-4 года продолжает динамично расти. Заводы модернизируются, наращивают мощности и ассортимент. Активно строятся новые заводы (особенно по производству сыра).

Вместе с этим у переработчиков молока появляется все более осознанный запрос на автоматизированный учет и контроль производства. На промышленных объемах переработки для контроля качества и анализа потерь уже практически нереально обойтись без специализированных ИТ-систем. Такой системой, позволяющей автоматизировать оперативный цеховой учет, является MES-система.

Но при планировании внедрения MES-системы почти в каждом первом случае встает вопрос – как обеспечивать достоверность учетных данных? Об этом и поговорим.

Откуда берутся данные?

На каждом молочном заводе есть измерительные приборы (расходомеры, датчики, анализаторы). Больше или меньше, но они есть. Плюс на многих молочных производствах есть SCADA-системы, с помощью которых управляют технологическим оборудованием (особенно на тех участках производства, где идет работа с жидким сырьем или продукцией). Для мониторинга технологического процесса SCADA-система получает данные с измерительных приборов, (например, количество молока, перекачанного из одной емкости в другую) и, как правило, умеет хранить эти данные.

Казалось бы, вот оно, логичное решение – поставщиком достоверных данных для MES-системы должна быть либо SCADA-система, либо сами измерительные приборы, к которым «необходимо подключиться из MES-системы». Примерно на таких убеждениях зачастую строится запрос переработчиков молока на внедрение MES-системы.

Но при более подробном погружении в задачу съема учетных данных приходится столкнуться с целым «букетом» факторов, которые могут сильно увеличить сроки и бюджет внедрения MES-системы:

• На оборудовании нет необходимых измерительных приборов. Или есть, но устаревшие, с которых невозможно снять информацию;
• Есть все необходимые приборы, но физический и/или программный доступ к ним ограничен гарантийными обязательствами, или политическими препятствиями от поставщика оборудования. Для поставщика оборудования это, во-первых, попытка ограничить доступ «чужими руками» внутрь и предотвратить риски нарушения работоспособности линии; во-вторых – понятная область коммерческих интересов. За участие в решении задачи съема информации поставщики оборудования обычно просят очень приличные суммы американских или европейских денег;
• Технологическая линия развернута в «полной комплектации»: есть вся техническая начинка от датчиков и измерительных приборов до SCADA-системы с базой данных хранимых измерений. Но, как правило, на конкретном заводе стоит технологическое оборудование 3-15 разных поставщиков, у каждого из которых своя SCADA-система и база данных измерений. И, что хуже, свои технические и финансовые условия по обеспечению доступа к данным. Тут требуются индивидуальные решения с каждым поставщиком.

Пример из опыта.

В 2019 году один из клиентов обратился к нам с задачей автоматизации цехового учета на сырном производстве с категорическим настроем – автоматизировать съем данных в MES: «У нас новый завод, новое оборудование, которое напичкано датчиками, счетчиками, расходомерами. Какой смысл внедрять систему цехового учета, в которую люди должны будут вносить данные, которые можно получать с оборудования?» Часть оборудования на завод поставлялось компанией Obram со своей SCADA, другая часть – от компании Mlekomat со своей SCADA. Также было оборудование от менее известных поставщиков, оснащенное датчиками, информация с которых просто выводилась на табло для визуального контроля, никак не обрабатывалась и не хранилась. Мы решили стартовать проект, поделив его на части, и запустили работы двумя параллельными потоками: 1) разработка и внедрение учетно-контрольного функционала MES-системы; 2) автоматизация съема данных с измерительных приборов и SCADA-систем.

2-ый поток проекта начался переговорами с именитыми поставщиками оборудования и почти сразу вошел в затяжной клинч, связанный с условиями участия одного из поставщиков в работах по автоматизации съема или предоставления доступа к данным, собираемым с их линий.

А 1-ой поток проекта запустился (и уже завершился) в своем плановом темпе. Завод получил систему управления и учета производства, (в которой, к слову, получилось не так много ручного ввода данных), с помощью которой оперативно контролируется производственный процесс, качество сырьевых полуфабрикатов и продукции.

MES и SCADA. Вместе или отдельно?

Давайте попробуем разобраться, когда и как при внедрении MES-системы целесообразно заниматься автоматизированным получением данных со SCADA-системы или измерительных приборов.

Первый вопрос, с которым нужно разобраться – данные с каких измерительных приборов нам необходимы для обеспечения учета в MES? Ответ: «со всех имеющихся» не подходит, потому что такой «all-инклюзивный» выбор ведет к необоснованно высокой стоимости проекта с не очевидными выгодами. Загвоздка в том, что с точки зрения ассортимента и технологических особенностей используемого оборудования каждый завод дает уникальное сочетание производственных показателей. Поэтому универсального, коробочного ответа – какие данные нужны для контроля и учета молочного производства – не существует.

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно спроектировать целевую схему производственного учета. То есть описать технологические материальные потоки по каждому виду продукции и определить:

1. какие этапы производства вы хотите контролировать и учитывать,
2. какие показатели для этого нужны.

Задачу такого проектирования мы выполняем в своих проектах в рамках начального постановочного этапа. Кстати, такое обследование так же отвечает на вопрос – а всеми ли необходимыми измерительными приборами обеспечен технологический процесс.

Пример из опыта.

В 2019 году один из молочных заводов республики Башкортостан, находясь на пороге автоматизации учета и контроля производства, обратился к нам за помощью в разработке требований к цеховому учету производства, контролю жиробаланса и потерь по участкам производства, оперативному контролю качества продукции и анализу прослеживаемости.

В результате проведенного обследования были подготовлены как функциональные требования к целевой модели цехового контроля и учета в MES-системе, так и техническое задание на автоматизацию съема измеряемых данных для компании-разработчика SCADA-системы.

Следующим шагом, когда понятно, какие данные вам необходимо получать для контроля и управления производством, нужно проанализировать возможные варианты их автоматизированного съема и выбрать устраивающий вас:

• Договариваться с поставщиком оборудования о доступе к прибору или хранимым результатам измерений, когда необходимый измерительный прибор есть и показатели измеряются и хранятся.
• Организовать съем и хранение измерений с существующего прибора. Тут потребуются компетенции специалиста по промышленной автоматизации или золотые руки своего собственного инженера КИПиА.
• Приобрести и установить необходимый для измерения прибор и провернуть с ним предыдущий вариант. На рынке есть компании, которые поставляют и «обвязывают» измерительные приборы «под ключ».
• Отказаться от автоматизированного съема данных. Любой из вариантов имеет свою стоимость, и возможно для каких-то данных такой вариант окажется лучшим по соотношению цена-качество.

Промежуточный вывод

Гипотеза о том, что повысить точность учета можно только снимая данные с производственного оборудования, делает задачу внедрения MES зависимой. Однако практика завершенных проектов показывает, что работа MES-системы и без этого несет в себе огромные эффекты. Несомненно, связка со SСADA позволяет уточнить информацию. И этой задачей можно и нужно заниматься. Но сначала надо выяснить, на каких конкретно этапах вас не устраивает точность данных. Это позволит сильно локализовать вложения, (как временные, так и финансовые), за счет точечного (а не огульно широкого) охвата приборов учета.

Пример из опыта.

Весной 2018 года мы стартовали проект внедрения MES-системы на одном из сырных заводов Воронежской области. Через полгода на предприятии появилась система прозрачного учета управления и анализа результатов производства. В проекте внедрения задачи автоматизированного съема данных не стояло. Зато в течение первого полугода эксплуатации системы и внимательного анализа результатов стали понятны «серые» места на производстве, и появились конкретные и точечные запросы на автоматизацию съема данных. Сначала к MES подключили анализаторы в лаборатории. Это позволило уйти от человеческого фактора и получить достоверную информацию по качественным показателям для сведения жиробаланса и анализа потерь. Затем появился запрос на автоматизированный съем данных по всему материальному потоку на участках приемки сырья, аппаратном цеху и подаче смеси в сыроизготовители.

Все задачи по автоматизированному съему были точечными как с точки зрения решаемых проблем бизнеса, так и с точки зрения затрат на их реализацию.

А можно вместе?

Напрашивается вопрос: а есть варианты, при которых задачей съема данных с оборудования/ SCADA можно заниматься одновременно с внедрением MES? Ответ: скорее всего да, если

1. У вас есть договорные отношения с поставщиками оборудования, в рамках которых они готовы к сотрудничеству по предоставлению информации с измерительных приборов на приемлемых для вас условиях.
2. У вас есть собственная сильная служба КИПиА или партнер по поставке и обвязке измерительного оборудования, которые готовы решить любую из списка задач:
   • Поставка и установка измерительного оборудования.
   • Заведение датчиков измерительных приборов на контроллеры.
   • Сохранение результатов измерений в требуемом формате в базах данных (OPC или SQL сервер) и предоставление к ним программного доступа.
3. У вас уже есть готовые инструменты съема данных с оборудования/ SCADA-системы от проектов внедрения производственных учетных систем предыдущего поколения, которые вы хотите заменить на MES-систему. 

Общие выводы

• Автоматизированный съем данных с технологического оборудования для обеспечения учета MES-системы, как правило, является отдельной большой задачей как с точки зрения исследовательской и/или технической сложности, так и с точки зрения размера требуемого бюджета и сроков реализации.
• Такую задачу нужно рассматривать как отдельный проект от внедрения MES-системы, чтобы не гнаться за двумя зайцами и создавать для проектов порочной зависимости.
• Для действующего (не строящегося) молокозавода целесообразно первым шагом внедрять MES-систему с возможностью ручного или полуавтоматического ввода данных для оперативного учета и контроля производства. Это позволит оценить достоверность данных на каждом отдельно взятом переделе, чтобы осмысленно и обоснованно инициировать задачу по автоматизированному съему данных. Такая последовательность дает возможность точечно (и, соответственно, максимально дешево) решать задачу повышения достоверности данных.