پیش‌نویس:سیستم اجرای تولید

سیستم‌های اجرایی ساخت (MES) سیستم‌های رایانه‌ای هستند که در تولید برای ردیابی و مستندسازی تبدیل مواد خام به کالاهای نهایی استفاده می‌شوند. MES اطلاعاتی را ارائه می دهد که به تصمیم گیرندگان تولید کمک می کند تا بفهمند چگونه شرایط فعلی در کف کارخانه می تواند برای بهبود بازده تولید بهینه شود. MES به عنوان سیستم نظارت بلادرنگ کار می کند تا کنترل چندین عنصر فرآیند تولید (مانند ورودی ها، پرسنل، ماشین آلات و خدمات پشتیبانی) را امکان پذیر کند.

MES ممکن است در چندین حوزه عملکردی عمل کند، به عنوان مثال مدیریت تعاریف محصول در طول چرخه عمر محصول، زمان‌بندی منابع، اجرای سفارش و ارسال، تجزیه و تحلیل تولید و مدیریت خرابی برای اثربخشی کلی تجهیزات (OEE)، کیفیت محصول، یا پیگیری و ردیابی مواد. MES رکورد "به عنوان ساخته شده" را ایجاد می کند و داده ها، فرآیندها و نتایج فرآیند تولید را ضبط می کند. این امر می تواند به ویژه در صنایع تحت نظارت، مانند غذا و نوشیدنی یا داروسازی، که ممکن است به مستندات و اثبات فرآیندها، رویدادها و اقدامات نیاز باشد، مهم باشد.

ایده MES ممکن است به عنوان یک گام میانی بین، از یک سو، یک سیستم برنامه ریزی منابع سازمانی (ERP) و یک کنترل نظارتی و جمع آوری داده ها (SCADA) یا سیستم کنترل فرآیند از سوی دیگر دیده شود. اگرچه از نظر تاریخی، مرزهای دقیق در نوسان بوده است. گروه های صنعتی مانند MESA International - Manufacturing Enterprise Solutions Association - در اوایل دهه 1990 برای رسیدگی به پیچیدگی و مشاوره در مورد اجرای سیستم های MES ایجاد شدند.

فواید

«سیستم‌های اجرایی ساخت [کمک می‌کنند] فرآیندهای تولید بی‌عیب و نقصی را ایجاد کنند و بازخورد بلادرنگ تغییرات نیازمندی‌ها را ارائه کنند» و اطلاعات را در یک منبع واحد ارائه دهند. سایر مزایای اجرای موفق MES ممکن است شامل موارد زیر باشد:

1_ کاهش ضایعات، کار مجدد و ضایعات، از جمله زمان راه اندازی سریعتر

2_ ثبت دقیق تر اطلاعات هزینه (مانند کار، ضایعات، خرابی و ابزارآلات)

3_ افزایش زمان کار

4_ فعالیت های گردش کار بدون کاغذ را بگنجانید

5_ قابلیت ردیابی عملیات تولیدی

6_ زمان خرابی را کاهش می دهد و عیب یابی آسان را کاهش می دهد

7_ کاهش موجودی، از طریق ریشه کنی موجودی فقط در مورد

MES

طیف گسترده ای از سیستم ها با استفاده از داده های جمع آوری شده برای یک هدف اختصاصی به وجود آمدند. توسعه بیشتر این سیستم ها در طول دهه 1990 باعث ایجاد همپوشانی در عملکرد شد. سپس انجمن بین المللی راه حل های سازمانی تولیدی (MESA) با تعریف 11 عملکرد که محدوده MES را تعیین می کند، ساختاری را معرفی کرد. در سال 2000، استاندارد ANSI/ISA-95 این مدل را با مدل مرجع پوردو (PRM) ادغام کرد.

یک سلسله مراتب عملکردی تعریف شد که در آن MES در سطح 3 بین ERP در سطح 4 و کنترل فرآیند در سطوح 0، 1، 2 قرار داشت. با انتشار بخش سوم استاندارد در سال 2005، فعالیت ها در سطح 3 به چهار تقسیم شدند. عملیات اصلی: تولید، کیفیت، تدارکات و نگهداری.

بین سال‌های 2005 و 2013، بخش‌های اضافی یا اصلاح‌شده استاندارد ANSI/ISA-95، معماری یک MES را با جزئیات بیشتری تعریف کرد و نحوه توزیع داخلی عملکرد و اطلاعاتی را که به صورت داخلی و خارجی مبادله شود، پوشش داد.

مناطق عملکردی

در طول سال‌ها، استانداردها و مدل‌های بین‌المللی دامنه چنین سیستم‌هایی را از نظر فعالیت‌ها اصلاح کرده‌اند. اینها معمولاً عبارتند از:.

— مدیریت تعاریف محصول این ممکن است شامل ذخیره سازی، کنترل نسخه و تبادل با سیستم های دیگر داده های اصلی مانند قوانین تولید محصول، صورتحساب مواد، صورتحساب منابع، نقاط مجموعه فرآیند و داده های دستور پخت باشد که همگی بر تعریف نحوه ساخت یک محصول متمرکز هستند. مدیریت تعاریف محصول می تواند بخشی از مدیریت چرخه عمر محصول باشد.

— مدیریت منابع. این ممکن است شامل ثبت، تبادل و تجزیه و تحلیل اطلاعات منابع، با هدف تهیه و اجرای سفارش های تولید با منابعی با قابلیت ها و در دسترس بودن مناسب باشد.

— برنامه ریزی (فرایندهای تولید). این فعالیت‌ها برنامه تولید را به عنوان مجموعه‌ای از سفارش‌های کاری برای برآوردن نیازهای تولید، که معمولاً از برنامه‌ریزی منابع سازمانی (ERP) یا سیستم‌های برنامه‌ریزی و برنامه‌ریزی پیشرفته تخصصی دریافت می‌شوند، تعیین می‌کنند و از منابع محلی استفاده بهینه می‌کنند.

— ارسال سفارشات تولید. بسته به نوع فرآیندهای تولید، این ممکن است شامل توزیع بیشتر دسته ها، اجراها و سفارش های کاری، صدور آنها به مراکز کاری و تطبیق با شرایط پیش بینی نشده باشد.

— اجرای دستور های تولید. اگرچه اجرای واقعی توسط سیستم های کنترل فرآیند انجام می شود، یک MES ممکن است منابع را بررسی کند و سایر سیستم ها را در مورد پیشرفت فرآیندهای تولید مطلع کند.

— جمع آوری داده های تولید این شامل جمع‌آوری، ذخیره‌سازی و تبادل داده‌های فرآیند، وضعیت تجهیزات، اطلاعات مقدار مواد و گزارش‌های تولید در یک تاریخ‌نگار داده یا پایگاه داده رابطه‌ای است.

— تجزیه و تحلیل عملکرد تولید اطلاعات مفیدی را از داده‌های خام جمع‌آوری‌شده درباره وضعیت فعلی تولید، مانند مرورهای کلی کار در حال انجام (WIP) و عملکرد تولید در دوره گذشته مانند اثربخشی کلی تجهیزات یا هر شاخص عملکرد دیگری ایجاد کنید.

— مسیر تولید و ردیابی. ثبت و بازیابی اطلاعات مرتبط به منظور ارائه تاریخچه کاملی از انبوه، سفارش ها یا تجهیزات (به ویژه در تولیدات مرتبط با سلامت، به عنوان مثال، داروسازی مهم است).

ارتباط با سایر سیستم ها

ارتباط با سایر سیستم های سطح 3

مجموعه سیستم هایی که بر روی ISA-95 سطح 3 عمل می کنند را می توان سیستم های مدیریت عملیات ساخت (MOMS) نامید. به غیر از MES، معمولاً سیستم مدیریت اطلاعات آزمایشگاهی (LIMS)، سیستم مدیریت انبار (WMS) و سیستم مدیریت نگهداری کامپیوتری (CMMS) وجود دارد. از نقطه نظر MES، جریان های اطلاعاتی ممکن عبارتند از:

به LIMS: درخواست های تست کیفیت، تعداد زیادی نمونه، داده های فرآیند آماری

از LIMS: نتایج تست کیفیت، گواهی محصول، پیشرفت آزمایش

به WMS: درخواست منابع مادی، تعاریف مواد، تحویل محصول

از WMS: در دسترس بودن مواد، تعداد زیادی مواد مرحله‌ای، محموله‌های محصول

به CMMS: داده های در حال اجرا تجهیزات، تخصیص تجهیزات، درخواست های تعمیر و نگهداری

از CMMS: پیشرفت تعمیر و نگهداری، قابلیت های تجهیزات، برنامه نگهداری

ارتباط با سیستم های سطح 4

نمونه‌هایی از سیستم‌هایی که در سطح 4 ISA-95 عمل می‌کنند عبارتند از: مدیریت چرخه عمر محصول (PLM)، برنامه‌ریزی منابع سازمانی (ERP)، مدیریت ارتباط با مشتری (CRM)، مدیریت منابع انسانی (HRM) و سیستم اجرای توسعه فرآیند (PDES). از نقطه نظر MES، جریان های اطلاعاتی ممکن عبارتند از:

به PLM: نتایج آزمایش تولید

از PLM: تعاریف محصول، صورت‌حساب عملیات (مسیریابی)، دستورالعمل‌های الکترونیکی کار، تنظیمات تجهیزات

به ERP: نتایج عملکرد تولید، مواد تولید شده و مصرف شده

از ERP: برنامه ریزی تولید ، الزامات سفارش

به CRM: اطلاعات ردیابی و ردیابی محصول

از CRM: شکایات محصول

به HRM: عملکرد پرسنل

از HRM: مهارت های پرسنل، در دسترس بودن پرسنل

به PDES: آزمایش تولید و نتایج اجرا

از PDES: تعاریف جریان تولید، تعاریف طراحی آزمایشات (DoE).

در بسیاری از موارد، سیستم های یکپارچه سازی برنامه های کاربردی سازمانی میان افزار (EAI) برای تبادل پیام های تراکنش بین سیستم های MES و سطح 4 استفاده می شود. یک تعریف معمول داده، B2MML، در استاندارد ISA-95 تعریف شده است تا سیستم های MES را به این سیستم های سطح 4 پیوند دهد.

ارتباط با سیستم های سطح 0، 1، 2

سیستم هایی که در سطح 2 ISA-95 عمل می کنند عبارتند از: کنترل نظارتی و جمع آوری داده (SCADA)، کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC)، سیستم های کنترل توزیع شده (DCS) و سیستم های اتوماسیون ساختمان (BAS). جریان اطلاعات بین MES و این سیستم های کنترل فرآیند تقریباً مشابه است:

به PLC ها: دستورالعمل های کار، دستور العمل ها، نقاط تنظیم

از PLC ها: مقادیر فرآیند، آلارم ها، نقاط تنظیم تنظیم شده، نتایج تولید

اکثر سیستم های MES شامل اتصال به عنوان بخشی از ارائه محصول خود هستند. ارتباط مستقیم داده های تجهیزات کف کارخانه با اتصال به PLC برقرار می شود. اغلب، داده های کف کارخانه ابتدا برای کنترل بلادرنگ در یک سیستم DCS یا SCADA جمع آوری و تشخیص داده می شود. در این حالت، سیستم‌های MES برای تبادل داده‌های کف کارخانه به این سیستم‌های سطح 2 متصل می‌شوند.

تا همین اواخر، استاندارد صنعتی برای اتصال کف کارخانه OLE برای کنترل فرآیند (OPC) بود ، اما اکنون به معماری یکپارچه OPC (OPC-UA) می‌رود. به این معنی که سیستم‌های سازگار با OPC-UA لزوماً فقط در محیط ویندوز مایکروسافت اجرا نمی‌شوند ، بلکه می‌توانند روی لینوکس یا سایر سیستم‌های تعبیه‌شده نیز اجرا شوند و هزینه سیستم‌های SCADA را کاهش داده و آنها را با امنیت قوی بازتر نشان دهند.

منابع

رده:سامانه‌های اطلاعات