Najpierw sprawdź, skąd pochodzą potrzebne dane i który system powinien stanowić dla nich główne źródło. Część informacji może już trafiać do SCADA lub historiana, inne odczytasz z warstwy komunikacyjnej, a dane o zleceniach pobierzesz z ERP. Jeśli właśnie porządkujesz taki przepływ, system MES dla produkcji może połączyć informacje z hali z kontekstem potrzebnym do zarządzania produkcją.
Największy problem zwykle nie leży w protokole komunikacyjnym, ale tam, gdzie PLC, SCADA i systemy produkcyjne inaczej rozumieją tę samą informację. Zanim wybierzesz interfejs, ustal znaczenie danych i odpowiedzialność poszczególnych systemów.
PLC, SCADA i MES mają różne role
Jeżeli odpowiadasz za automatykę, produkcję albo integrację IT z halą, prawdopodobnie znasz ten problem, gdzie w PLC widzisz jeden stan maszyny, SCADA pokazuje alarm, a raport produkcyjny interpretuje to samo zdarzenie jeszcze inaczej. Każdy system działa poprawnie, ale z punktu widzenia produkcji nadal nie masz jednoznacznej odpowiedzi.
Sterowniki PLC prowadzą proces, obsługują sekwencje, napędy, blokady, warunki technologiczne i stany urządzeń. Nie przenoś do MES logiki, od której zależy prawidłowa praca maszyny.
HMI i SCADA pomagają operatorowi nadzorować proces. Pokazują bieżące wartości, alarmy, trendy i historię parametrów, a dobra wizualizacja SCADA pozwala szybko zobaczyć, co dzieje się z linią lub instalacją.
MES wykorzystuje te dane inaczej i łączy zdarzenie z produktem, zleceniem, zmianą, partią albo wynikiem produkcyjnym. PLC wie, że maszyna przestała pracować. SCADA pokazuje zmianę stanu lub alarm. Ty potrzebujesz jeszcze wiedzieć, czy przyczyną była awaria, przezbrojenie, brak materiału czy planowana przerwa i jak wpłynęło to na realizowane zlecenie.
Jak połączyć MES z PLC? Najpierw ustal, czego potrzebujesz
Gdy zaczynasz zastanawiać się, jak połączyć MES z PLC, łatwo od razu skierować uwagę na OPC UA, Modbus TCP i konkretnych sterownikach. Może to jednak poczekać. Najpierw określ, jakich informacji potrzebujesz i co chcesz z nimi zrobić.
Chcesz automatycznie raportować produkcję? Sprawdź, gdzie PLC zwiększa licznik, kiedy uznaje sztukę za gotową i czy osobno rejestruje braki. Może potrzebujesz analizować przestoje? Ustal, jaki stan oznacza rzeczywistą pracę, kiedy zaczynasz liczyć postój i skąd weźmiesz jego przyczynę.
W tym miejscu dość często ujawnia się problem, którego nie zobaczysz podczas prezentacji systemu. Automatyk przekazuje Ci kilkaset tagów. Masz adresy, typy danych i komentarze, więc technicznie możesz rozpocząć komunikację. Później jednak okazuje się, że nikt nie potrafi jednoznacznie powiedzieć, czy konkretny bit oznacza awarię, oczekiwanie, brak gotowości czy zwykły fragment cyklu.
Nie każ MES tego zgadywać i najpierw uporządkuj definicje stanów, sposób liczenia produkcji, identyfikatory maszyn i znaczenie kluczowych parametrów. Dopiero później dobierz protokół. OPC UA może ułatwić Ci wymianę informacji pomiędzy automatyką a systemami nadrzędnymi, ale nie naprawi źle opisanych danych.
Integracja MES ze SCADA: wykorzystaj to, co już działa
Jeżeli SCADA od lat zbiera informacje z maszyn, nie buduj automatycznie drugiego toru tylko dlatego, że wdrażasz MES. Najpierw sprawdź, które dane już masz, jak często je aktualizujesz i czy możesz wykorzystać je dalej.
Integracja MES ze SCADA będzie udana, gdy SCADA gromadzi potrzebne parametry, historię alarmów i stany urządzeń. Możesz wtedy wykorzystać istniejącą infrastrukturę zamiast ponownie łączyć MES z każdym PLC.
Zwróć jednak uwagę na różnicę między danymi technicznymi a produkcyjnymi. SCADA może pokazać Ci, że ciśnienie spadło o 10:43, ale nie musi wiedzieć, jaki produkt wtedy powstawał, którego zlecenia dotyczyło zdarzenie i czy problem wpłynął na konkretną partię.
Nie ma co szukać jednego źródła dla wszystkiego. Parametry technologiczne możesz pobierać ze SCADA lub historiana, stany maszyn z warstwy komunikacyjnej, numer zlecenia z ERP, a przyczynę postoju może wskazać operator. Ważne, żeby dla każdej informacji określić jedno źródło nadrzędne.
Wdrażanie systemu MES zacznij od jednej linii
Jeżeli na początku projektu postanowisz podłączyć wszystkie maszyny, szybko zwiększysz liczbę problemów, które musisz rozwiązać jednocześnie. Jedna linia zwiększa licznik po zakończeniu cyklu, druga robi to wcześniej, a trzecia zeruje wartość po zmianie receptury. Każdy sygnał wygląda poprawnie, ale nie każdy oznacza to samo.
Dlatego wdrażanie systemu MES zacznij od inwentaryzacji danych. Sprawdź:
- jakie sterowniki PLC pracują w wybranym obszarze,
- jakie informacje zbiera już SCADA,
- skąd bierzesz numer zlecenia,
- jak liczysz dobre sztuki i braki,
- jak rozpoznajesz początek oraz koniec postoju,
- które dane masz już w automatyce,
- które informacje musi uzupełnić operator.
Potem wybierz jeden przypadek użycia, jak rejestracja produkcji, analiza przestojów, OEE albo traceability. Sprawdź model danych na jednej reprezentatywnej linii i dopiero po tym przenoś go na kolejne obszary. W ten sposób wychwycisz różnice w sterowaniu i nazewnictwie, zanim powielisz je na kilkudziesięciu urządzeniach.
Sprawdź, z jaką sytuacją masz do czynienia
Jeśli u Ciebie... ⇒ zrób to!
- SCADA już zbiera potrzebne dane ⇒ sprawdź ich jakość i dostępność, zanim zbudujesz kolejny interfejs;
- pracują PLC różnych producentów ⇒ rozważ wspólną warstwę komunikacyjną i ujednolić nazewnictwo danych;
- MES ma tylko odczytywać informacje ⇒ oddziel zbieranie danych od logiki sterującej;
- MES ma przekazywać wartości do PLC ⇒ określ, jakie dane może wysłać i jak PLC ma je zweryfikować;
- potrzebujesz traceability ⇒ powiąż parametry procesu z produktem, partią i zleceniem;
- operator nadal przepisuje dane ⇒ sprawdź, czy PLC, SCADA albo ERP nie mają ich już w formie cyfrowej.
Taki przegląd pozwoli Ci ustalić, czy brakuje komunikacji, czy raczej wspólnej definicji danych. Jeżeli trzy systemy pokazują trzy wersje tego samego zdarzenia, kolejny interfejs tylko przeniesie problem wyżej.
Nie każ MES naprawiać problemów, które możesz usunąć u źródła
Załóżmy, że trzy maszyny inaczej definiują stan pracy. Możesz stworzyć w MES reguły, które ujednolicą wyniki, ale z czasem zaczniesz dopisywać kolejne wyjątki. Każda zmiana programu PLC może wtedy wpłynąć na raportowanie i utrudnić późniejsze utrzymanie systemu.
Jeżeli możesz, uporządkuj definicje bliżej źródła. Ustal wspólną logikę stanów albo przynajmniej jednoznacznie zmapuj różnice, zanim dane dotrą do warstwy raportowej.
Podobnie podejdź do komunikacji w drugą stronę. W odpowiednio zaprojektowanej integracji MES może przekazać do automatyki numer zlecenia, recepturę lub wybrane parametry procesu. Nie pozwól jednak, żeby system nadrzędny przejął odpowiedzialność za bezpieczne sterowanie. Niech PLC sprawdzi otrzymane dane i zdecyduje, czy może ich użyć. Im większy wpływ IT na pracę maszyny, tym dokładniej ustal walidację, uprawnienia i zachowanie systemów po utracie komunikacji.
Na tym etapie zespół explitia może pomóc Ci przejść przez obecną architekturę, źródła danych oraz zależności pomiędzy PLC, HMI SCADA, systemami nadrzędnymi i produkcją. Zamiast zaczynać od liczby interfejsów, możesz najpierw ustalić, które informacje muszą przechodzić między systemami i gdzie potrzebują dodatkowego kontekstu.
Prześledź jedną informację od maszyny do raportu
Zanim zaczniesz większą integrację, wybierz jedno zdarzenie. Weź na przykład przestój i prześledź jego całą drogę. Sprawdź, po czym PLC rozpoznaje zatrzymanie, co w tym momencie pokazuje SCADA, kto określa przyczynę, skąd bierzesz numer zlecenia i kiedy wszystkie te informacje spotykają się w MES.
Jeżeli przy każdym kroku potrafisz wskazać źródło informacji, jej znaczenie i osobę albo system odpowiedzialny za jej jakość, masz dobrą podstawę do dalszej integracji. Jeśli po drodze znajdziesz trzy wersje tego samego zdarzenia, wiesz już, co musisz uporządkować przed wdrożeniem.
Nie potrzebujesz połączenia wszystkiego ze wszystkim, tylko takiego przepływu danych, w którym automatyka nadal prowadzi proces, a Ty dostajesz z hali wiarygodną informację dokładnie wtedy, kiedy potrzebujesz jej do zarządzania produkcją.
Źródło: EXPLITIA S.A.
