Как УАЗ становится цифровым
- Дата:
- Источник:
- Журнал "Умное производство"
- Длительность чтения:
- 10 минут
Исследования показывают, что в последние два-три года инвестиции в развитие цифровой трансформации существенно превышают среднегодовой темп роста традиционного ИТ-рынка (услуги связи, ИТ-услуги, оборудование, ПО для предприятий, ЦОДы), который в перспективе не превысит 3%, в то время как темпы роста технологий цифровой трансформации (интернет вещей, большие данные, предиктивная аналитика, робототехника, 3D-печать, когнитивные системы, AR/VR, кибербезопасность) за период 2018–2021 годов ожидаются на уровне 20%
В числе обладателей таких успешных практик – Ульяновский автомобильный завод (входит в холдинг Sollers). Первый этап автоматизации Ульяновского автозавода, заложивший базу для создания здесь впоследствии цифрового производства, был начат еще в 2007 году. А во второй половине 2017 года УАЗ совместно с компанией Siemens и технологическим партнером завода инжиниринговой компанией Prof-IT Group провели индустриальный аудит текущего состояния предприятия и выстроили план мероприятий, включающий в том числе разработку концепции «Цифровой УАЗ».
В последние месяцы были реализованы два масштабных проекта, обеспечившие радикальное обновление процессов управления производством и управления качеством – внедрения систем MES и SOK 2.0. Новая система SOK 2.0 позволяет фиксировать отклонения от стандартов качества в онлайн-режиме и анализирует наличие расхождений от принятых норм на всех этапах производства. При выявлении критических несоответствий по качеству система управления блокирует дальнейшее движение автомобиля по конвейеру. MES-система – это решение для учета хода производства, отслеживания движения автомобиля от одного этапа производства к другому. Регистрация и контроль хода производства проводится на участках сварки кузовов (25 точек контроля), окраски (3 точки регистрации) и сборки (18 точек контроля).
Вот как это комментирует IT-директор Ульяновского автомобильного завода Евгений Ступин:
– Ульяновский автомобильный завод начал переход к технологиям Индустрии 4.0. Совместно с компанией Prof-IT Group мы успешно автоматизируем производство, что позволяет улучшить качество продукта. Сейчас на предприятии активно внедряются новейшие цифровые методы управления производством и жизненным циклом продукции. На производственной площадке уже запущены системы SOK и MES. Впоследствии все процессы, от проектирования автомобиля до его производства и управления качеством, должны быть интегрированы в единую PLM-систему – систему управления жизненным циклом продукции. Это повысит производительность труда и качество наших автомобилей, а также снизит издержки компании.
Мировой опыт для русского brownfield
Подробно о том, как разрабатывалась и теперь реализуется концепция «Цифровой УАЗ», «Умпро» рассказал генеральный директор Prof-IT Group Евгений Сударкин.
– Наша компания Prof-IT Group – российский цифровой промышленный интегратор, на протяжении ряда лет помогающий УАЗу и другим промышленным предприятиям с автоматизацией и цифровизацией. Проект с УАЗом был начат в 2010 году. На тот момент я был ИТ-директором компании Sollers. Первой нашей задачей был запуск ERP-системы. Мы подбирали платформу, которая помогла бы нам повысить эффективность производства и автоматизировать функции планирования и учета затрат. Как известно, ERP-решения работают эффективно, только если в систему заносятся правильные данные. А любое машиностроительное производство, и УАЗ здесь не исключение, это значительное количество деталей и компонентов в конечном изделии, в автомобилях их примерно 11,5 тысяч, что влияет на объемы собираемых данных.
В качестве платформы для PDM мы выбрали решение от Siemens. Однако PDM решала задачу управления составом изделия и только в конструкторской части без дальнейшей имплементации на технологию, постпродажное обслуживание и т.д. Поэтому мы параллельно продолжали работы по внедрению ERP, большая часть задач была выполнена в 2011–2013 годах.
За последние три-четыре года мы осуществили техническое перевооружение основных подразделений завода: оснастили самым современным оборудованием сборочный конвейер, участки окраски, сварки, переработали полностью схему и механизмы внутренней логистики. На предприятии сегодня действует современный ЦОД, где размещены серверные системы, системы хранения данных и системы резервного копирования с использованием технологии виртуализации серверов. В комплексе все эти решения – необходимые условия и базовые элементы для создания в перспективе единой сквозной информационной системы завода. Таким образом автоматизация и цифровизация компании де-факто стали неотъемлемой и очень значимой частью стратегии развития УАЗа. Так мы и пришли к пониманию необходимости разработки концепции «Цифровой УАЗ».
Начали мы с детального изучения и анализа ситуации, знакомства с опытом мировых лидеров отрасли. С этой целью посетили ряд европейских заводов по производству автомобилей, ознакомились с их опытом применения различных инструментов автоматизации и цифровизации, почерпнули для себя много полезного. Однако надо понимать, что международный опыт не всегда возможно применить в российских реалиях в чистом виде. Дело в том, что многие европейские производства – это сравнительно недавно построенные гринфилды, эти площадки изначально оснащались самым современным оборудованием и технологиями. В российском машиностроении и производстве комплектующих большей частью продукция производится на предприятиях, созданных еще в советское время, когда условия для сбора и передачи цифровой информации отсутствовали. В отечественном автопроме, конечно, есть и гринфилды, к примеру локализованные производства автомобилей мировых брендов в Калужской и Ленинградской областях, в Татарстане, Приморском крае.
В России рынок автоматизации работы отечественных компаний только развивается. Большинство наших клиентов – это компании из отраслей машиностроения, металлургии или ОПК, где проекты автоматизации и цифровизации пока затронули лишь отдельные цеха и участки. В случае с наследием браунфилда и фокусом на цифровую трансформацию нашей задачей становится выбор тех инструментов, которые будут эффективны в уже имеющейся инфраструктуре предприятия и которые помогут получить максимальный эффект с минимальными вложениями.
Цифровой УАЗ: разбить на блоки
Концепция «Цифровой УАЗ» с горизонтом планирования на пять – десять лет состоит из трех основных блоков: «Цифровой продукт», «Цифровое производство» и «Цифровые сервисы». Замечу, что выделение продукта и производства в отдельные блоки – это классическое решение для подобного рода проектов, а вот рассмотрение сервисов как отдельного самостоятельного направления – это уже сугубо наша совместная идея специалистов УАЗа и Prof-IT Group. Каждый блок разбит на отдельные направления и уровни цифровизации. План по каждому направлению содержит потенциальные проекты, которые мы оцениваем с точки зрения эффективности, сложности, стоимости реализации и новизны используемых технологий.
Индустриальный аудит текущего состояния предприятия проводился в разрезе этих же блоков: разработка продукта, автоматизация производства и необходимые, на взгляд экспертов, дополнительные сервисы улучшений. Мировой автопром сегодня сталкивается с новыми вызовами. Ускоряется цикл изменений продукта – омоложения, выпуска новых модификаций. Раньше он составлял около пяти лет, сейчас он существенно сократился: мировые бренды выпускают новые модели автомобилей в среднем раз в три года. Соответственно, это очень сильно влияет на все процессы, начиная от инжиниринга и заканчивая собственно процессом запуска производства, интеграции всех поставщиков. С учетом этого нашим предприятиям требуются современные решения, которые позволят кардинально изменить процессы разработки продукта, его запуска на линию и последующих постпродажных сервисных операций. Аудит был призван помочь оценить возможности предприятия и выбрать такие решения.
В блоке «Цифровой продукт» ключевой задачей стало внедрение PLM-системы для управления жизненным циклом изделий. Дальнейшая интеграция PLM c другими системами предприятия станет необходимым условием для кастомизации, т.е. изготовления продукта под конкретного заказчика и выпуска на рынок наиболее востребованного продукта. Мы также рассматриваем PLM как необходимый инструмент повышения гибкости и адаптивности предприятия к изменениям внешних условий и повышения потребительских требований к продукту, обеспечения гибкости самих процессов, информационных систем и технологий. Если в PDM, которая на тот момент уже функционировала на УАЗе, работают только конструкторы, то PLM-система охватит практически все службы завода. Конструкторы будут использовать PLM для разработки изделия с последующим управлением изменениями, технологи параллельно с инжинирингом – прорабатывать технологию производства узлов и агрегатов в непосредственной привязке к конкретным цехам и участкам завода. В последующем в системе будут работать логисты и экономисты – для проектирования потенциальной себестоимости изделия и последующего управления ею с целью улучшения нормативной части и повышения эффективности. Система будет развиваться, последовательно охватывая направление за направлением, вплоть до организации постпродажного обслуживания поставляемых заводом автомобилей.
Автоматизация помогает существенно улучшить управление качеством продукта. Обратная связь от потребителя и полученные в ходе эксплуатации готового продукта данные позволяют повысить качество на разных этапах производства. В первую очередь это важно для конструкторов, которые смогут с учетом полученной обратной связи от потребителя провести реинжиниринг продукта.
Еще один важный момент – синхронизация усилий на всех этапах создания автомобиля. Мы ставим задачу – создать единую информационную среду для работы всех сотрудничающих с заводом инжиниринговых компаний. На этапе, когда конструкторы начинают обобщать все конструкторские данные, проверять в 3D-модели сходимость всех узлов и агрегатов, очень важно, чтобы инжиниринговые компании могли убедиться: те идеи и кейсы, над которыми они работали, интегрированы в общий конечный результат улучшения изделия.
Практики-производственники знают: одно дело – цифровой макет как основа продукта, цифровое описание технологий его производства, и совсем другое – реальная часть проекта, то есть производство автомобиля и отслеживание его по всей цепочке технологического процесса. Очень важно вовремя интегрировать технологов в процессы разработки нового продукта, поскольку они в ряде случаев являются в том числе своего рода стоп-фактором при рассмотрении возможности реализовать ту или иную идею на имеющейся инфраструктуре и с работающим на данный момент персоналом.
Данные PLM-системы также используют все заводские службы в рамках второго блока – цифрового производства. Он включает в себя разработку технологии и производственную автоматизацию (MES, систему управления качеством SOK 2.0 и другие инструменты). Цель все та же – путем автоматизации включить оборудование в общий информационный ландшафт, повысив его управляемость, качество продукции и в конечном итоге – эффективность производства.
Как я уже упоминал, наша компания Prof-IT Group – цифровой промышленный интегратор, имеет доступ к широкому спектру современных технологий и к решениям различных вендоров. Выступая подрядчиком, ответственным за цифровизацию УАЗа, мы можем приглашать в проект любого вендора. Например, если нам интересны роботы или киберфизические системы, мы привлечем в качестве консультантов ключевых игроков на этом рынке, чтобы с их помощью решить конкретную задачу с применением современных технологий. При этом каждой службе завода ставятся профильные для них задачи. Для сотрудников и руководителей направлений мы совместно с вендорами организовываем обучающие курсы.
В рамках автоматизации производства на Ульяновском автомобильном заводе в последние месяцы были реализованы два масштабных проекта, обеспечивших радикальное обновление процессов управления производством и качеством – это внедрение систем MES и SOK 2.0. Ручной ввод данных здесь минимизирован, вместо этого максимально используются штрихкоды и автоматическая логика. Всего для этих двух решений – MES и SOK – было организовано свыше ста точек сбора данных.
Автоматизация контроля качества: в чем весь SOK?
Почему УАЗу необходима система MES? Сборка автомобиля – это конвейер. Разница в опциях собираемых машин влечет за собой необходимость своевременной поставки разных комплектующих на ту или иную операцию. При этом нужно еще учесть: УАЗ – нишевый игрок, для завода очень важна кастомизация продукта. Ключевую роль здесь играет система MES, обеспечивающая точный учет хода производства. В перспективе предприятие планирует использовать в работе с заказчиками цифровой конфигуратор, когда каждый заказчик сможет собрать себе из максимально доступного состава опций, по принципу конструктора «Лего», модель с определенным эксклюзивным набором характеристик и сразу получить информацию о сроке изготовления автомобиля и месте его доставки. Чтобы реализовать эту идею, необходимо полностью оцифровать все процессы. Одна из ключевых функций PLM – 150% BOM. Некоторые международные бренды к этому уже подошли, и мы хотим, чтобы среди российских автомобилестроителей
УАЗ был одним из первых, кто реализует это на своем производстве.
А вот как устроена система SOK 2.0. Инспекторы по качеству заносят информацию о несоответствиях в стационарные и мобильные терминалы, установленные на постах контроля в сварочном, окрасочном и сборочном производствах. К примеру, если специалист, контролирующий качество окраски автомобиля, фиксирует онлайн несоответствие проделанной операции нормам, он либо через мобильный терминал, либо с помощью стационарного терминала ввода данных указывает место, где обнаруживается несоответствие, идентифицируя его по классификации. Тут же в режиме реального времени принимается решение о мерах реагирования. Обычно, если недоделка легко устранима, машина отправляется на доработку, при серьезных проблемах возможны меры вплоть до снятия изделия с конвейера с последующим выяснением причин несоответствий принятым стандартам. При этом в режиме реального времени накапливается статистика по качеству, и эту аналитику постоянно используют, например, при определении уязвимостей и браков, выявлении их причин: это могут быть конструкторские ошибки, несовершенство технологии, проблемы с оборудованием или влияние человеческого фактора. С учетом этой информации планируются долгосрочные мероприятия по минимизации замечаний к качеству. В дальнейшем это решение будет развиваться как в плане количества терминалов, так и в плане технологий. Предусмотрена установка камер машинного зрения для удаленного сбора данных без участия человека и инициация проекта по применению RFID-технологий.
УАЗ – предприятие полного цикла. Завод в Ульяновске включает в себя как конвейерное производство – на сварке, комплектации узлов и финальной сборке, так и участки выпуска отдельных компонентов. Бизнес-процессы на разных участках завода выстраиваются с учетом этой специфики. Там, где конвейер, нормировщики изначально рассчитывают, сколько времени необходимо на выполнение каждой операции. На участках выпуска отдельных компонентов организован контроль ключевых переделов. Эти рабочие места оснащены производственными киосками с возможностью информационного ввода либо мобильными терминалами сбора данных. В зависимости от того, какие операции требуются для комплектации конкретного автомобиля, формируются технологические задания работникам, которые обязаны заносить в терминал отчет о том, что ими сделано в течение смены. Эту информацию затем подтверждает начальник смены, она дополняется отчетом службы качества. Таким образом, на выходе мы получаем четкую детальную картину каждого рабочего дня с фиксацией всех случаев сбоев оборудования и выпуска брака, а также всех источников их возникновения.
Уже на стадии внедрения ERP мы убедились, что одним из самых узких мест является внутренняя логистика предприятия. При автоматизации машиностроительного производства очень важно качественно организовать логистику, чтобы снизить затраты на складах и организовать доставку всего необходимого на конвейер в режиме just in time. Организация связи производственной линейки со складами и далее – с поставщиками в значительной степени влияет на общую эффективность. Оптимизировать управление поставками предприятию позволила внедренная EDI – система электронного обмена данными с поставщиками, за счет интеграции этого решения с нашей системой управления предприятием мы можем размещать заказы у поставщиков и оперативно получать от них отклики. При этом изначально мы начинали внедрение EDI с одним из российских вендоров, но потом поняли, что присутствие стороннего поставщика не обязательно, главное – разработать регламент обмена информацией. В результате мы создали специальный портал для поставщиков, на котором каждый наш потенциальный партнер может зарегистрироваться, изучить наш спрос и разместить свои предложения. Это информационная система позволяет предприятию в масштабе корпорации обмениваться информацией. Она достаточно глубоко интегрирована с ERP-системой. Также мы планируем интегрировать PLM-систему с EDI, поскольку многие поставщики из числа инжиниринговых компаний начинают участвовать в проектах еще на этапе проектирования. В результате наши партнеры из инжиниринговых компаний смогут получать доступ ко всем необходимым для их работы разделам через PLM-систему
И еще о бизнес-процессах. Предприятие имеет четкий план выпуска автомобилей на три месяца вперед. В каждом текущем месяце также действует план с разбивкой по дням, где детально прописано, какая последовательность собираемых автомобилей заложена на конвейере и, соответственно, какие компоненты и в какое время должны быть поставлены на сборочный конвейер. Этот план через систему EDI направляется и сторонним поставщикам отдельных компонентов. Чтобы не затоваривать склады, а также по причине дороговизны многих комплектующих мы стараемся организовывать их поставку в режиме just in time.
Еще одна характерная для многих машиностроительных предприятий проблема связана со значительными потерями времени на частых переналадках оборудования с одной операции на другую. На штамповочном производстве УАЗа, с его частыми переналадками, справиться с этой проблемой смогли, внедрив отдельную подсистему планирования работы именно этого участка с интеграцией в общезаводскую систему. Вот как это работает. Завод делает заказ на штамповочное производство, исходя из потребностей в сборке автомобилей на ближайший месяц. Система планирования штамповочного производства отдельно, в зависимости от своих ограничений, начинает планировать те или иные партии с учетом остатков и незавершенного производства, с тем чтобы не допустить останова конвейера завода из-за нехватки нужных деталей и в то же время не перезатарить ими склады. Чтобы обеспечить надежный контроль на этом участке, был выбран и закуплен оптимальный набор тары для мелких изделий, оснащенной необходимым штрихкодированием. Также регулярно проводится инвентаризация произведенных изделий, полученные данные сравниваются с плановыми.
Теперь несколько слов о блоке «Цифровые сервисы». Он включает в себя проекты, дополняющие наш продукт и несущие дополнительные выгоды для клиентов. Например, мы сейчас работаем над идеей, каким образом в нашей отрасли можно запустить интернет-магазин. Автозапчасти давно уже все покупают онлайн, но вот продажа через интернет готовых автомобилей – пока редкость. На Западе уже внедряется такая услуга, и нам не стоит отставать. Мы также много работаем над темой connected car: сегодня, как известно, автомобиль становится, по сути, гаджетом, в котором, помимо стандартных функций управления движения, имеется инфотеймент-система, интегрированная в электронную архитектуру машины, появляется возможность запустить дополнительные сервисы. Это, например, возможность автоматической оплаты парковки или заправки на АЗС. Также можно интегрировать систему с различными дополнительными онлайн-сервисами. То есть речь идет о создании для водителей и пассажиров комфортной экосреды. К слову, некоторые элементы можно также интегрировать в системы «Умный город».
Еще одно разрабатываемое нами в этом блоке направление – дополнительные возможности автомобиля. Например, при правильной интеграции мультимедийных устройств в архитектуру машины можно собирать информацию о текущем состоянии всех ее узлов и агрегатов, получать сигналы о сбоях, а также в зависимости от снятых параметров давать рекомендации по эксплуатации, ремонту и поддержке. Планируется, что инфотеймент-система будет интегрирована со службой вызова эвакуатора, с СТО УАЗа. Запуск сервиса намечен на осень 2019 года. Мы также уже в ближайшем будущем сможем предлагать клиентам автомобили с преднастройками с учетом планируемых условий и режимов их эксплуатации, например в северных регионах или в болотистой местности и т.д.
И в заключение – еще раз о главном
Если говорить о концептуальных целях реализуемой нами на УАЗе стратегии, то идеальный вариант – это создание единой сквозной информационной системы на заводе. Ею должны быть охвачены все сотрудники – от руководителей, принимающих стратегические решения, до рядовых операторов. К этой системе будет подключено и ключевое оборудование.
При этом мы изначально исходим из понимания того, что все внедряемые программы обеспечат нужный эффект только при обязательном условии готовности персонала компании к изменениям, принятия и поддержки их. Приступая к реализации стратегии «Цифровой УАЗ», мы начали с оценки уровня так называемой зрелости имеющихся функций. Ведь можно много говорить о промышленном интернете вещей, но если мы при этом банально не обеспечиваем и не планируем загрузку оборудования, то есть ли смысл собирать с него какую-то информацию и рассуждать о финальном тюнинге и повышении эффективности? Поэтому для начала мы оценили готовность предприятия внедрять те или иные проекты: выявляли, имеются ли исходные данные для их внедрения, сможем ли мы их встроить в текущий ландшафт и получим ли при этом целостную архитектуру.
Следующей задачей была оценка наших возможностей поддерживать впоследствии эту систему. Первый вопрос был к сотрудникам завода, если на этапе внедрения у заказчика не будет необходимой команды, никакой даже самый лучший проект не будет доведен до конца. Для проработки наиболее значимых для предприятия направлений создавали рабочие инициативные группы, проводили для них необходимое обучение, в том числе референс-визиты на другие предприятия – за соответствующим опытом.
Параллельно с этим при внедрении системы PLM, затрагивающей все процессы и функции, мы ведем обучение персонала – конструкторов, технологов, помогаем им в освоении новых функций. К сожалению, люди не всегда готовы учиться. И не всегда на предприятии достаточно инициативных молодых сотрудников, обладающих хотя бы базовым уровнем знаний современных продуктов. Чтобы восполнить этот пробел, мы заключили несколько трехсторонних соглашений с вузами (прежде всего местными) и УАЗом, за счет чего нам удалось организовывать дополнительные курсы обучения магистров. Со своей стороны мы организовали программы обучения для ИТ-специалистов УАЗа и теперь регулярно приглашаем студентов на стажировки, начиная с третьего курса. Мы делаем ставку на приток молодых специалистов с более широким взглядом на мир и знанием современных продуктов, но также опираемся и на опыт лучших действующих сотрудников старших возрастов, которые отлично знают внутренние технологические процессы. Мы таких сотрудников считаем особо ценными и привлекаем их как ключевых авторов технических заданий – лучше них никто не расскажет, как все работает, они досконально знают текущие процессы и могут правильно их описать, чтобы понять, где нужны изменения. Это, например, специалисты из конструкторских, технологических служб, отвечавшие за диспетчеризацию производства, за логистику и т.д. Мы всякий раз находили варианты общих решений в острых полемиках и долгих обсуждениях. Таким образом повышали эффективность без остановов производства и других существенных потерь, связанных с переходом на новые форматы. А вендоры, имеющие доступ к базам знаний и лучшим практикам в отрасли по всему миру, убеждали на конкретных примерах, как новации на предприятиях помогали достичь высоких результатов. И потому нам удалось избежать острых форм сопротивления персонала новациям. В ряде случаев мы даже не вводили изменения на тех участках, где работа была поставлена оптимальным образом. Ведь основная цель на всех этапах внедрения изменений – радикальное повышение качества как продукта, так и производственной системы. А также повышение эффективности и, соответственно, стоимости бизнеса.
