İstehsalın icrası sistemi (MES) nədir? Modullar, seçim və quraşdırma

MES ERP-dəki iş sifarişinin sahədə necə icra olunduğunu izləyən istehsal monitorinqi sistemidir. ISA-95-dəki yeri, modulları, PLC-siz dəzgahlarda məlumat problemi və seçim meyarları.

Türkcə orijinaldan tərcümə · Türkçe aslı

İstehsal monitorinqi sistemi və ya MES (Manufacturing Execution System, istehsalın icrası sistemi) ERP-də açılan iş sifarişinin sahədə necə icra olunduğunu real vaxtda izləyən, qeydə alan və idarə edən proqram təminatıdır. Hansı dəzgahda nə istehsal edildiyi, dəzgahın nə qədər dayandığı, neçə yararlı və qüsurlu hissə çıxdığı, hansı partiya materialın istifadə olunduğu MES-də toplanır. ISA-95 modelində ERP ilə avtomatlaşdırma qatı arasında yerləşir.

Aşağıda MES-in zavodda hansı işləri öz üzərinə götürdüyünü, məlumatın haradan gəldiyini, seçim və quraşdırmada nələrə baxılmalı olduğunu izah etdik. Görüntü analitikası məlumatının MES-ə texniki cəhətdən necə qoşulduğunu isə MES inteqrasiyası yazısında ayrıca nəzərdən keçirdik.

MES ilə istehsal monitorinqi sistemi eyni şeydirmi?

Gündəlik istifadədə əksər hallarda eyni şeyi ifadə edirlər, lakin əhatə dairələri fərqli ola bilər. "İstehsal monitorinqi proqramı" deyiləndə bəzən yalnız iş sifarişi, istehsal miqdarı və dayanma qeydini aparan sadə tətbiq nəzərdə tutulur. MES daha geniş anlayışdır: iş sifarişinin sahəyə paylanmasından keyfiyyət qeydinə, materialın izlənilə bilməsindən texniki xidmət və performans analizinə qədər istehsal əməliyyatlarının hamısını əhatə edir. Standartlarda bu qat üçün istehsal əməliyyatlarının idarə edilməsi (MOM) termini də işlədilir. Proqramı qiymətləndirərkən adından çox, hansı funksiyaları həqiqətən yerinə yetirdiyinə baxmaq lazımdır.

MES ERP ilə SCADA və PLC arasında harada yerləşir?

Korporativ sistemlərlə avtomatlaşdırma sistemləri arasındakı sərhədi müəyyən edən istinad modeli ISA-95-dir; beynəlxalq qarşılığı IEC 62264 standartıdır. Model zavodu beş səviyyədə nəzərdən keçirir: fiziki istehsal prosesindən (Səviyyə 0) PLC, SCADA və sensorların yerləşdiyi avtomatlaşdırma qatına (Səviyyə 1 və 2), MES-in yerləşdiyi istehsal əməliyyatlarının idarə edilməsinə (Səviyyə 3) və ERP-nin yerləşdiyi biznes planlaşdırması və logistikaya (Səviyyə 4) qədər uzanır.

Səviyyələri ayıran ən praktik ölçü zaman miqyasıdır. ERP aylar, həftələr və günlərlə işləyir: nəyin, hansı materialla və hansı tarixə qədər istehsal ediləcəyini planlaşdırır. Avtomatlaşdırma qatı saniyə və ondan qısa idarəetmə dövrələri ilə işləyir. MES ikisinin arasında günlər, növbələr, saatlar, dəqiqələr və saniyələrlə işləyir: planı növbəyə və dəzgaha endirir, sahədə faktiki icranı toplayır və ERP-yə geri bildirir. ERP iş sifarişinin açıq olduğunu bilir; həmin iş sifarişinin hazırda hansı dəzgahda, neçənci hissədə olduğunu və nə üçün dayandığını bilən isə MES-dir.

Bir iş sifarişi üzərindən axın belə işləyir. ERP 2.000 ədədlik iş sifarişini məhsul ağacı və təhvil tarixi ilə MES-ə göndərir. MES iş sifarişini növbələrə və uyğun dəzgaha bölür, iş təlimatı ilə birlikdə operator ekranına ötürür. İstehsal başlayanda dəzgahın iş siqnalı, sayğac və dayanmalar avtomatlaşdırma qatından və ya başqa məlumat mənbəyindən MES-ə axır. Növbənin sonunda MES istehsal olunmuş yararlı miqdarı, brakı və sərf olunmuş materialı ERP-yə bildirir; ERP ehtiyatı və maya dəyərini buna uyğun yeniləyir. (Rəqəmlər nümunədir.)

MES hansı işləri görür?

MES-in funksiyalarını təsvir edən və ən çox istinad edilən çərçivə MESA International-ın 1990-cı illərin sonunda dərc etdiyi on bir funksiyalı modeldir (MESA-11). Bu funksiyaları təxminən dörd qrupda toplamaq olar.

Planlaşdırma və istiqamətləndirmə: ətraflı cədvəlləşdirmə, iş sifarişlərinin dəzgah və stansiyalara paylanması (dispetçerləşdirmə), dəzgah, alət, material və personal kimi resursların vəziyyətinin və bölüşdürülməsinin izlənməsi.

Qeydiyyat və izlənilə bilmə: sahədən məlumat toplama; məhsulun hansı mərhələlərdən hansı material və partiya ilə keçdiyini saxlayan məhsul izləmə və mənşə ağacı (genealogiya); iş təlimatı, çertyoj və resept kimi sənədlərin idarə olunması.

Keyfiyyət və proses: ölçmə, yoxlama və uyğunsuzluq qeydini əhatə edən keyfiyyətin idarə edilməsi; iş axınını plana uyğun istiqamətləndirən prosesin idarə edilməsi; texniki xidmətin idarə edilməsi.

Personal və performans: növbə və səriştəyə görə personalın idarə edilməsi və planla faktiki icranı müqayisə edən performans analizi. OEE bu qrupun ən məşhur göstəricisidir.

İstehsal monitorinqi sistemində hansı modullar olur?

Məhsullar bu funksiyaları fərqli paketlərlə təqdim edir, lakin sahədə ən çox rast gəlinən modullar oxşardır:

• İş sifarişi və operator terminalı: operator iş sifarişini başladır, bitirir, miqdarı və brakı daxil edir.
• Dayanma nəzarəti və OEE: dayanmanın başlanğıcı, sonu və səbəb kodu; əlçatanlıq, performans və keyfiyyət bölgüsü.
• Keyfiyyət: nəzarət planına uyğun ölçmə daxiletməsi, uyğunsuzluq və karantin qeydi.
• İzlənilə bilmə: xammal partiyasından hazır məhsulun seriya nömrəsinə qədər əlaqə.
• Material və xəttin təchizatı: xətt başındakı ehtiyat və sərfiyyat qeydi.
• Texniki xidmət: nasazlıq bildirişi və planlı texniki xidmət təqvimi.
• Hesabatlar: növbə, xətt və məhsul üzrə panellər.

Hansı modulun əvvəl lazım olduğu müəssisənin probleminə görə dəyişir. Dayanmaların görünmədiyi zavodda ilk qazanc dayanma və OEE modulundan gəlir; bunun hesablama məntiqini OEE necə hesablanır yazısında addım-addım izah etdik. Müştərisi partiya üzrə izlənilə bilmə tələb edən təchizatçıda prioritet izlənilə bilmə və keyfiyyət modulundadır; iş sifarişlərinin kağızla dolaşdığı sexdə isə iş sifarişi və terminal modulu birinci yerdədir.

Tez-tez verilən suallardan biri də ERP-nin istehsal modulunun MES-i əvəz edib-etmədiyidir. ERP istehsal modulları adətən iş sifarişi səviyyəsində işləyir: iş sifarişi açılır, istehsal bildirişi verilir, material sərfiyyatı silinir. Dəzgahın dəqiqəbədəqiqə vəziyyəti, dayanmanın səbəbi, hansı hissənin hansı partiya ilə istehsal edildiyi kimi sahə təfərrüatları əksər hallarda bu modulların əhatəsindən kənarda qalır. Ehtiyacınız iş sifarişi üzrə miqdar və maya dəyəri nəzarətidirsə, ERP modulu kifayət edə bilər; dayanma, OEE və hissə üzrə izlənilə bilmə lazımdırsa, MES qatı tələb olunur.

Məlumat haradan gəlir? PLC-si olmayan dəzgahlar və əl ilə işləyən stansiyalar

MES layihəsinin ən az danışılan, lakin ən çox vaxt aparan hissəsi məlumat toplanmasıdır. Müasir dəzgahda vəziyyət, sayğac və siqnal (alarm) məlumatı PLC-dən OPC UA kimi standart protokollarla oxuna bilər. Əksər müəssisələrdə isə dəzgah parkı qarışıqdır: iyirmi illik pres, PLC-sinə çıxış olmayan dəzgah, şəbəkəyə qoşulmayan inyeksiya maşını və tamamilə əl ilə işləyən montaj stansiyaları yan-yana durur.

Bu halda üç yol var. Birincisi dəzgaha əlavə avadanlıq quraşdırmaqdır: miqdar üçün sayğac siqnalını oxuyan giriş modulu, işləyib-işləmədiyini anlamaq üçün cərəyan sensoru. İşləyir, amma hər dəzgah ayrıca kabelləşdirmə və elektrik işi deməkdir. İkincisi operator daxiletməsidir: terminaldan miqdar, dayanma və səbəb daxil edilir. Ucuzdur, lakin məlumat operatorun vaxtı və diqqəti qədər dəqiqdir; qısa dayanmalar adətən ümumiyyətlə daxil edilmir. Üçüncüsü görüntüdür: dəzgahı və ya stansiyanı görən kamera iş vəziyyətini, tsikl müddətini və miqdarı görüntüdən çıxarır; PLC-yə toxunmadan və hətta sensor quraşdırmadan məlumat yaradır. PLC məlumatı olan dəzgahlarda iki mənbə birləşdirilir və bir-birini təsdiqləyir. Protokol səviyyəsindəki təfərrüatlar üçün IoT və görüntü inteqrasiyası yazısına baxa bilərsiniz.

Məlumat mənbəyi nə olursa olsun, məlumatın mənalı olması üçün dayanma səbəbləri siyahısı əvvəldən düzgün qurulmalıdır. Yüzlərlə bənddən ibarət siyahı operatoru ən yuxarıdakı seçimə sövq edir; bir neçə bəndlik siyahı isə hər dayanmanı "digər" başlığında toplayır. İşə yarayan struktur iki səviyyəlidir: nasazlıq, qəlib dəyişməsi, material gözləmə, keyfiyyət və planlı dayanma kimi az sayda əsas qrup və hər qrupun altında sahənin həqiqətən istifadə etdiyi alt səbəblər. Siyahı pilot müddətində "digər" payına baxılaraq düzəldilir.

MES seçərkən nələrə diqqət etmək lazımdır?

Funksiyalar siyahısından əvvəl öz sualınızı yazın: MES-dən ilk il hansı qərarı məlumata əsaslanaraq qəbul etməyi gözləyirsiniz? Bundan sonra aşağıdakı meyarlarla qiymətləndirmə aparmaq olar.

İstehsal növünə uyğunluq: diskret hissə istehsalı, partiya istehsalı və fasiləsiz proses fərqli məlumat modelləri tələb edir. Resept və partiya idarəetməsi tələb edən kimya müəssisəsi ilə seriya nömrəli hissələri izləyən avtomobil təchizatçısının ehtiyacı eyni deyil.

Məlumat toplama imkanı: sistemin PLC-si olmayan dəzgahlardan və əl ilə işləyən stansiyalardan məlumatı necə alacağı, hansı protokolları dəstəklədiyi və nə qədər əlavə avadanlıq tələb etdiyi soruşulmalıdır. Kağız üzərində hər dəzgaha qoşulan sistem sahədə köhnə dəzgahlarda operator daxiletməsinə qala bilər.

İnteqrasiya və uyğunlaşdırıla bilmə: ERP ilə iş sifarişi, material və istehsal bildirişi mübadiləsi; keyfiyyət, texniki xidmət və anbar sistemləri ilə əlaqə; ISA-95 anlayışlarına uyğun məlumat modeli və açıq API. Dayanma səbəbləri siyahısı, nəzarət planı və ekran axını kimi dəyişikliklər proqramçı tələb etmədən konfiqurasiya ilə edilə bilməlidir; hər dəyişikliyi proqram layihəsinə çevirən sistem zavodla birlikdə dəyişə bilməz.

Arxitektura və istifadə: sistemin müəssisə daxilində, yoxsa bulud mühitində işləyəcəyi, şəbəkə kəsildikdə sahənin nə edəcəyi, OT şəbəkəsindən necə ayrılacağı. Operator ekranının sadəliyi, yerli dəstək və təlim imkanları da sistemin sahədə həqiqətən istifadə olunub-olunmayacağını müəyyən edir.

MES quraşdırılması hansı addımlarla aparılır?

Quraşdırma adətən altı addımda aparılır:

1. Hədəf və göstərici: hansı xətt, hansı qərar, hansı meyar.
2. İnventar: dəzgahların siyahısı, hər dəzgahın məlumat mənbəyi (PLC, siqnal, operator və ya kamera) və şəbəkə vəziyyəti.
3. Əsas məlumatlar: məhsul ağacı, marşrut, ideal tsikl müddətləri, dayanma səbəbi və xəta kodu siyahıları; bu siyahıların keyfiyyəti hesabatların keyfiyyətini müəyyən edir.
4. Pilot xətt: bir xətdə istismara keçid, operatorların təlimi və ilk həftələrdə sistemin göstərdiyi ilə sahədə baş verənin müqayisəsi.
5. ERP inteqrasiyası: iş sifarişinin qəbulu və istehsal bildirişi.
6. Genişləndirmə: pilotda oturuşmuş təriflərlə digər xətlərə keçid.

Quraşdırma müddəti müəssisənin böyüklüyünə, dəzgah parkının müxtəlifliyinə və inteqrasiyaların sayına görə geniş diapazonda dəyişir. Gecikmənin ən çox rast gəlinən səbəbi isə proqram təminatından çox əsas məlumatlardır: ideal tsikl müddəti bilinməyən məhsullar, iki sistemdə fərqli kodlaşdırılan stansiyalar, mənası adamdan adama dəyişən dayanma səbəbləri. Görüntü analitikası üçün oxşar addımlar planını quraşdırma prosesi yazısında izah etdik.

MES və görüntü analitikası birlikdə necə işləyir?

Görüntü analitikası MES-i əvəz etmir; MES-in ən zəif olduğu yerlərdə ona məlumat təmin edir. PLC məlumatı olmayan dəzgahda dayanmanı və tsikl müddətini ölçür (kamera ilə OEE). Əl ilə işləyən montaj stansiyasında aktiv iş, gözləmə və xətt balansı itkilərini şəxsə bağlamadan, stansiya üzrə çıxarır (PPA). Qablaşdırma xəttində hər məhsulun görüntüsünü məhsulun identifikatoru ilə 1:1 uyğunlaşdıraraq izlənilə bilməni video sübutla tamamlayır (video sübut sistemi). Hər hadisə zaman möhürü, stansiya identifikatoru və hadisə növü ilə MES-ə axır; MES iş sifarişini dayandırır, keyfiyyət qeydi açır və ya OEE-ni yeniləyir.

Haradan başlamalı?

CX Teknoloji olaraq biz MES proqramı satmırıq; mövcud MES və ya ERP sisteminizə məlumat təmin edən görüntü analitikası qururuq. Standart quraşdırmada görüntü müəssisə daxilindəki edge serverdə emal olunur, hadisələr REST API və MQTT vasitəsilə yayımlanır, üz tanıma istifadə edilmir. Hələ MES-iniz yoxdursa, kameradan ölçülən dayanma və tsikl məlumatı seçim prosesində hansı modula əvvəlcə ehtiyac duyduğunuzu göstərən ilkin məlumat olur. Məlumat toplamanın ən çətin olduğu bir xətlə başlayan pilot üçün bizimlə əlaqə saxlaya bilərsiniz.

Tez-tez verilən suallar

MES ilə ERP arasındakı fərq nədir?

ERP şirkət səviyyəsində planlaşdırma aparır: sifariş, satınalma, ehtiyat, maya dəyəri və nəyin istehsal ediləcəyi. MES bu planın sahədə necə həyata keçdiyini idarə edir: iş sifarişinin hansı dəzgahda başladığı, dayanmalar, istehsal olunan yararlı və qüsurlu miqdar, istifadə edilən material partiyası. ERP günlər və həftələrlə, MES növbə, saat və dəqiqələrlə işləyir. İki sistem bir-birini tamamlayır; MES faktiki istehsalı ERP-yə geri bildirir.

MES ilə SCADA eyni şeydirmi?

Xeyr. SCADA dəzgah və proses məlumatını real vaxtda izləyən və idarə edən avtomatlaşdırma qatıdır; xəttin siqnalını (alarmını) və ya çənin səviyyəsini göstərir. MES bu məlumatın istehsal mənasını qurur: hansı iş sifarişi, hansı məhsul, neçə ədəd, hansı dayanma səbəbi. ISA-95 modelində SCADA avtomatlaşdırma səviyyələrində, MES üçüncü səviyyədə, ERP dördüncü səviyyədə yer alır.

Kiçik zavoda MES lazımdırmı?

Ehtiyac zavodun böyüklüyündən çox problemin növündən asılıdır. Dayanmaların və brak səbəblərinin görünmədiyi, müştərinin partiya üzrə izlənilə bilmə tələb etdiyi və ya iş sifarişlərinin kağızla dolaşdığı hər müəssisə istehsal monitorinqindən fayda götürür. Kiçik miqyasda tam əhatəli MES əvəzinə dayanma, OEE və iş sifarişi nəzarəti ilə başlamaq və ehtiyac aydınlaşdıqca modul əlavə etmək daha real yoldur.

PLC-si olmayan dəzgahlardan MES-ə məlumat necə alınır?

Üç yol var: dəzgaha sayğac və cərəyan sensoru kimi əlavə avadanlıq quraşdırmaq, operatorun terminaldan daxiletmə etməsi və ya dəzgahı görən kameradan iş vəziyyətini, tsikl müddətini və miqdarı görüntü ilə çıxarmaq. Əlavə avadanlıq kabelləşdirmə tələb edir, operator daxiletməsi qısa dayanmaları buraxır. Kamera PLC-yə toxunmadan məlumat yaradır; PLC məlumatı varsa, ikisi birləşdirilərək bir-birini təsdiqləyir.

MES quraşdırılması nə qədər vaxt aparır?

Müddət müəssisənin böyüklüyünə, dəzgah parkının müxtəlifliyinə, məlumat mənbələrinə və inteqrasiya ediləcək sistemlərin sayına görə dəyişir; vahid müddət demək yanıldıcı olardı. Adətən bir xətlik pilotla başlanılır, təriflər oturuşduqdan sonra digər xətlərə yayılır. Gecikmənin ən çox rast gəlinən səbəbi əsas məlumatlardır: ideal tsikl müddətlərinin, stansiya kodlarının və dayanma səbəbləri siyahılarının iki sistemdə uyğunlaşdırılması.

MES seçərkən ən vacib meyar nədir?

Həlledici olan sistemin sizin məlumat mənbələrinizdən həqiqətən məlumat toplaya bilib-bilmədiyidir. PLC-si olmayan dəzgahlar və əl ilə işləyən stansiyalar üçün həlli olmayan MES sahədə operator daxiletməsinə və natamam məlumata qalır. Bundan əlavə, istehsal növünə uyğunluq, ERP inteqrasiyası, proqramçı tələb etmədən konfiqurasiya edilə bilmə və operator ekranının sadəliyi birlikdə qiymətləndirilməlidir.