Monitoring maszyn czy system MES?

Proces zbierania danych przez pracowników produkcyjnych oraz ich przetwarzania i raportowania przez kierowników sprawia, że jest mniej czasu na stricte operacyjne działania produkcyjne, a jednocześnie stosunkowo łatwo o pomyłkę - zwłaszcza podczas ręcznego wprowadzania danych do formularzy papierowych lub systemów informatycznych.

Wsparciem realizacji zadań gromadzenia danych z produkcji oraz prowadzenia analiz on-line są produkcyjne systemy informatyczne klasy MES, mogące przyjąć różnorodną formę - od prostego systemu monitorowania maszyn, aż po rozbudowany system zarządzania wykonaniem produkcji, zintegrowany z oprogramowaniem biznesowym ERP

OD CZEGO ZACZĄĆ?

Rys. 1. Przykładowy schemat systemu MES w zakładzie produkcyjnym

Najprostszym możliwym sposobem na gromadzenie wiarygodnych danych z maszyn może być wdrożenie systemu logowania stanu ich pracy, który będzie jedynie rejestrował, czy maszyna pracuje. Już samo gromadzenie takich, wydawałoby się, podstawowych informacji w sposób zautomatyzowany sprawi, że lepiej poznamy funkcjonowanie naszego parku maszynowego i będziemy mogli podejmować lepsze decyzje dotyczące podniesienia jego dostępności lub efektywniejszego wykorzystania.

Kolejnym krokiem będzie wyposażenie stanowisk operatorskich w panele HMI, które pozwolą na uzupełnienie danych zarejestrowanych automatycznie dodatkowymi informacjami kontekstowymi, np.: Jaka była przyczyna przestoju maszyny? Kto aktualnie pracuje przy stanowisku? Jakie zlecenie produkcyjne jest realizowane? Ile sztuk półproduktu lub wyrobu gotowego zostało już wykonanych?

Zbierane danych w prostym systemie MES pozwala w kolejnym kroku na przejrzyste raportowanie danych produkcyjnych w czasie rzeczywistym. Zbierane z częstotliwością co do sekundy, pozwalają na prezentację informacji o dostępności maszyny lub o stanie realizacji zlecenia z opcją predykcji on-line - możemy sprawdzić, czy zdążymy zrealizować cel produkcyjny na czas. Ponadto system monitorowania maszyn lub MES pozwala na raportowanie co do minuty, a nie, jak ma to miejsce w przypadku ERP, co zmianę produkcyjną.

BUDOWA SYSTEMU MONITORINGU MASZYN

Budowę zaczynamy często od wskazania potencjalnych "wąskich gardeł" produkcyjnych, czyli maszyn, co do których podejrzewamy, że pracują nieefektywnie lub mało wydajnie. Następnie identyfikujemy, czy wytypowane maszyny mają interfejsy umożliwiające odczyt informacji o stanach ich pracy i wybranych parametrach. W sytuacji, gdy ich nie ma, instalujemy odpowiednie czujniki.

Gdy jesteśmy już w stanie zbierać podstawowe wytypowane parametry pracy maszyny, zaczynamy rejestrować je w MES. Gromadzone dane przetwarzamy w czasie rzeczywistym i jednocześnie wizualizujemy je na panelach operatorskich. Równolegle wszystkie informacje rejestrujemy w bazie danych, co umożliwia nam zasilanie raportów pozwalających na prowadzenie szczegółowych analiz z wybranego okresu.

DLACZEGO SYSTEM MES?

Kierownik projektu odpowiedzialny za wybór systemu informatycznego zapewne zada pytania: Dlaczego powinienem zdecydować się na wybór systemu MES? Czy ERP, który funkcjonuje w przedsiębiorstwie, nie może być wykorzystany do tego zadania? Otóż MES pozwala na automatyzację procesu gromadzenia danych produkcyjnych poprzez integrację z maszynami. Dzięki temu możliwe jest rejestrowanie informacji nieobarczonych błędem ludzkim, który najczęściej wynika z ręcznego wprowadzania.

Dodatkowo zupełnie naturalnym ludzkim odruchem jest zaokrąglanie czasu wystąpienia jakiegoś zdarzenia. Przykładowo, gdy podczas realizacji prac produkcyjnych wystąpi awaria na stanowisku operatora, ten, wprowadzając do systemu zgłoszenie awarii, zaokrągli czas jej wystąpienia w najlepszym wypadku do pełnej minuty. W takiej sytuacji oczywiście trudno wymagać od pracownika wprowadzenia informacji z dokładnością co do sekundy lub jej dziesiątej części, ale zintegrowany system monitorowania pracy maszyn zarejestruje szczegółowe dane bez problemu.

CZY JESTEM GOTOWY NA MES?

Rys. 2. Wizualizacja wskaźnika OEE w systemie MES

Wbrew pozorom wdrożenie systemu nie wymaga posiadania w pełni zautomatyzowanego parku produkcyjnego. W takiej sytuacji będziemy mieli komfort gromadzenia dowolnych danych i łatwy dostęp systemu MES do maszyn, poprzez wykorzystanie któregoś z protokołów komunikacyjnych. Można śmiało stwierdzić, że jeżeli zaistniała u Ciebie świadomość znaczenia gromadzenia danych wprost z maszyn - pozwalają bowiem na osiągnięcie dużo bardziej wiarygodnych (a co za tym idzie bardziej wartościowych) informacji, to jesteś gotowy/a na wdrożenie systemu MES. Oczywiście na początek nie musi być wyposażony we wszystkie dostępne funkcjonalności.

Standardowo możliwe są 3 sposoby zasilania systemu MES danymi.

Pierwszym, najbardziej pożądanym, jest bezpośredni dostęp do danych z parku maszynowego zautomatyzowanego dzięki sterownikom PLC.

W sytuacji, gdy nie mamy bezpośredniego dostępu do sygnałów z maszyn, dane mogą być zbierane w sposób półautomatyczny. Możemy monitorować stan pracy urządzenia z wykorzystaniem dodatkowych czujników (np. prądowych, optycznych itp.), liczników, skanerów itp. Przykładowo czujnik rejestrujący brak przepływu prądu pozwala na zapisanie w MES informacji o dokładnym czasie zawieszenia pracy maszyny. Jednocześnie na panelu operatorskim pracownik doprecyzowuje informację o przyczynie przestoju, wybierając ją z listy jednym kliknięciem lub skanując kod awarii czytnikiem kodów kreskowych.

Sytuacją, w której najtrudniej zbierać dane, jest typowo ręczna produkcja. Tu także system monitorowania znajdzie zastosowanie, a w roli interfejsu do zbierania danych świetnie sprawdzi się panel HMI zintegrowany z czytnikiem kodów kreskowych, które pozwolą na minimalizację ilości błędów podczas ich gromadzenia.

FUNKCJONALNOŚCI ROZBUDOWANEGO MES

Możliwości systemu MES nie kończą się na monitorowaniu pracy maszyn. Oprogramowanie pozwala na monitorowanie przebiegu produkcji w trzech obszarach.

Pierwszym jest, wspomniany już, obszar monitorowania wydajności maszyn. Moduł umożliwia automatyczne rejestrowanie stanów ich pracy oraz automatyczne wyliczanie i raportowanie wartości wskaźnika OEE, wraz z jego składowymi: dostępnością, wydajnością i jakością. Oprócz tego możliwe jest rejestrowanie przepływu zleceń produkcyjnych.

Drugim obszarem jest kompleksowe zarządzanie wykonaniem produkcji. W ramach kolejnego modułu możliwe jest tworzenie i zarządzanie marszrutami, listami materiałowymi (BOM) czy magazynami. Śledzenie statusu realizacji zleceń produkcyjnych oraz rejestrowanie wszelkich danych kontekstowych związanych z produkcją pozwala na tworzenie raportów genealogii i genealogii odwrotnej.

Trzeci obszar to automatyzacja monitorowania jakości wytwarzanych produktów. Specjalny moduł dostarcza użytkownikom szereg kart kontrolnych pozwalających na prowadzenie analiz SPC. Dzięki automatyzacji gromadzenia danych pomiarowych możliwe jest śledzenie jakości wytwarzanych produktów on-line, co z kolei pozwala na szybkie reagowanie, gdy pojawią się odchylenia od założonych norm.

INTEGRACJA MES Z ERP

Często finalnym etapem wdrożenia systemu MES jest jego integracja z ERP. Dzięki niej wybrane dane produkcyjne (np. informacje o aktualnym stanie realizacji zlecenia lub dane dotyczące dostępności parku maszynowego) mogą na bieżąco być przesyłane do ERP. Z drugiej strony z ERP do MES mogą być przekazywane informacje o zaplanowanych zleceniach wraz z przygotowanym harmonogramem produkcji. W efekcie integracji odpowiednie osoby otrzymują dostęp do informacji pozwalających na podejmowanie właściwych decyzji dotyczących bieżącej realizacji produkcji oraz strategicznych decyzji dotyczących rozwoju biznesu.

Arkadiusz Rodak
Specjalista ds. systemów CMMS
ASTOR
www.astor.com.pl