Trong thị trường cạnh tranh ngày nay, các nhà sản xuất cần tăng cường hiệu quả để đạt được lợi thế. Về cơ bản, bạn cần kiếm được nhiều hơn với ít nguồn lực hơn và một hệ thống thực thi sản xuất (MES) có thể giúp bạn làm điều đó.
Về mặt kỹ thuật, một hệ thống thực hiện sản xuất là một hệ thống kết nối và giám sát các máy móc và trung tâm làm việc trong nhà máy. Mục tiêu chính của MES là đảm bảo thực hiện hiệu quả các hoạt động sản xuất và nâng cao hiệu quả sản xuất.
Hãy nghĩ về nó giống như thế này nếu bạn bắn ra một tên lửa, thì MES giống như trung tâm điều khiển nhiệm vụ. Khi tên lửa phóng đi, bạn theo dõi hệ thống kiểm soát độ cao, sức mạnh, lực đẩy, từ xa, và nhiều hơn nữa. Bằng cách theo dõi và theo dõi thông tin này, bạn có thể đảm bảo tên lửa đạt được quỹ đạo thành công và bạn có thể tìm thấy các khu vực cải tiến cho lần phóng tên lửa tiếp theo.
KHÁI NIỆM MES VÀ THUẬT NGỮ
Giống như bất kỳ phần mềm nào, các hệ thống thực thi sản xuất đi kèm với một loạt các khái niệm và thuật ngữ giúp cung cấp sự hiểu biết tốt hơn về chúng. Nhìn bề ngoài, chúng có vẻ như có ngôn ngữ riêng, nhưng nó không phức tạp lắm. Dưới đây là một số thuật ngữ và khái niệm phổ biến hơn liên quan đến MES:
- Hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP): Các công cụ quản lý quy trình kinh doanh chiến lược và mạnh mẽ tích hợp tất cả các khía cạnh của doanh nghiệp vào một hệ thống thông tin toàn diện có thể được truy cập bởi các cá nhân trong toàn bộ tổ chức
- MESA-11, được xuất bản vào năm 1997, mô hình này được tạo bởi Hiệp hội Giải pháp Doanh nghiệp Sản xuất (MESA) đã đưa ra 11 chức năng cốt lõi của một MES tiêu chuẩn
- Tiêu chuẩn ANSI / ISA-95 được Hiệp hội tự động hóa quốc tế tạo ra cho các nhà sản xuất toàn cầu, đây là bộ hướng dẫn chuẩn để các nhà phát triển tuân theo khi tạo phần mềm tự động liên kết các hệ thống doanh nghiệp như ERP ERP và các hệ thống điều khiển
- Hiệu quả thiết bị tổng thể (OEE) Đơn vị đo lường chung của đơn vị đánh giá mức độ hiệu quả của một cỗ máy so với tiềm năng đầy đủ của nó
- Kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA): Hệ thống các yếu tố phần mềm và phần cứng cho phép các nhà sản xuất duy trì hiệu quả, xử lý dữ liệu cho các quyết định thông minh hơn và truyền đạt các vấn đề hệ thống để giúp giảm thời gian chết
CHỨC NĂNG CỐT LÕI MES
Theo mô hình MESA-11, các hệ thống thực thi sản xuất tiêu chuẩn yêu cầu 11 chức năng cốt lõi. Trong những năm kể từ khi nó được xuất bản lần đầu tiên, MESA đã sửa đổi mô hình để mở rộng các sáng kiến chiến lược cấp doanh nghiệp, hoạt động kinh doanh, vận hành nhà máy và sản xuất thực tế. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ tập trung vào 11 chức năng cốt lõi ban đầu, đó vẫn là một phần của hệ thống MES ngày nay và cách mà họ dùng để cải thiện hiệu quả sản xuất.
Quản lý hoạt động
Cung cấp cho nhân viên của bạn một cái nhìn toàn cảnh về các đơn đặt hàng sản xuất theo kế hoạch và định tuyến sản xuất của các đơn hàng. Điều này đảm bảo toàn bộ nhân viên của bạn ở trên cùng một hệ quy chiếu và giảm lỗi do thông tin sai lệch.
Phân bổ nguồn lực và trạng thái
Xác định và theo dõi trạng thái tài nguyên của bạn và cách chúng được sử dụng trong quy trình sản xuất
Phân bổ đơn hàng sản xuất
Quản lý luồng dữ liệu sản xuất hai chiều trong thời gian thực giữa ERP và nhà máy sản xuất. Điều này đảm bảo dữ liệu sản xuất luôn chính xác, nhất quán và cập nhật.
Phân tích hiệu suất
Hợp nhất dữ liệu để tính toán các chỉ số hiệu suất chính (KPI) như làm lại, phế liệu, khả năng xử lý, OEE, v.v. Điều này cho bạn biết quy trình sản xuất của bạn đang hoạt động như thế nào và có thể cải thiện nó như thế nào.
Quản lý bảo trì
Dễ dàng và chính xác hơn kế hoạch bảo trì máy phòng ngừa để giảm thời gian chết và gián đoạn sản xuất.
Quản lý quy trình
Cung cấp định tuyến quy trình và sắp xếp trình tự hoạt động bao gồm cả truy xuất nguồn gốc sản xuất đầy đủ.
Quản lý chất lượng
Quản lý chất lượng của quy trình sản xuất và các đơn vị của bạn, bao gồm các sai lệch và ngoại lệ về chất lượng. Chức năng này có thể được tích hợp trực tiếp vào phần mềm MES hoặc có thể sử dụng phần mềm bên ngoài.
Thu thập dữ liệu
Theo dõi và thu thập dữ liệu cần thiết trong toàn bộ quá trình sản xuất và dễ dàng truy cập lại dữ liệu đó khi bạn cần.
Theo dõi sản phẩm và phả hệ
Điều này có thể bao gồm lưu trữ, kiểm soát phiên bản và trao đổi với các hệ thống dữ liệu tổng thể khác như: quy tắc sản xuất sản phẩm, hóa đơn, chứng từ, quy trình. Tất cả dữ liệu nhận được tập trung vào việc xác định cách tạo sản phẩm. Quản lý các định nghĩa sản phẩm có thể là một phần của Quản lý vòng đời sản phẩm. Dữ liệu này đặc biệt hữu ích cho các nhà sản xuất phải tuân thủ các quy định của chính phủ hoặc ngành.
Quản lý lao động
Dễ dàng quản lý con người, sản phẩm và / hoặc hoạt động của bạn và theo dõi bất kỳ kỹ năng hoặc ủy quyền nào họ yêu cầu. Điều này đảm bảo rằng bạn luôn có đúng người tại mỗi bước của quy trình sản xuất.
Kiểm soát tài liệu
Cung cấp một cách đơn giản để các nhà khai thác của bạn truy cập vào các tài liệu quan trọng, bao gồm các hướng dẫn, bản vẽ, ghi chú và nhiều hơn nữa khi họ cần chúng. Điều này giúp bạn và nhân viên của bạn tiết kiệm thời gian bằng cách không phải tìm kiếm trong tủ hồ sơ để biết thông tin bạn cần.
VỊ TRÍ CỦA MES TRONG TỔ CHỨC
Theo định nghĩa được áp dụng bởi tiêu chuẩn hàng đầu ANSI / ISA-95, MES nằm ở cấp 3 giữa ERP ở cấp 4 và kiểm soát quá trình ở các mức 0, 1, 2. Với việc công bố tiêu chuẩn thứ ba của tiêu chuẩn năm 2005, các hoạt động ở Cấp 3 được chia thành bốn hoạt động chính: sản xuất, chất lượng, hậu cần và bảo trì.
Liên hệ với các hệ thống tầng 3.
Trong mô hình tiêu chuẩn ISA-95: Tầng 3 có thể được gọi là Hệ thống quản lý điều hành sản xuất. Ngoài hệ thống MES còn các hệ thống khác: Quản lý thông tin phòng thí nghiệm LIMS, Quản lý tồn kho WMS, số hoá hoạt động bảo trì bảo dưỡng CMMS. Từ phía MES có những luồn giao tiếp dữ liệu như sau:
– Đến LIMS: chất lượng yêu cầu, mẫu kiểm tra, dữ liệu thống kê quy trình.
– Từ LIMS: kết quả chất lượng kiểm tra, chứng chỉ sản phẩm, tình trạng kiểm tra.
– Đến WMS: Yêu cầu nguồn vật tư, định nghĩa vật tư, thời gian giao hàng sản xuất.
– Từ WMS: vật tư có sẵn hay không, tình trạng phân lô, vận chuyển thành phẩm.
– Đến CMMS: Dữ liệu chạy của thiết bị, thiết bị hỗ trợ, yêu cầu bảo trì, bảo dưỡng.
– Từ CMMS: Quy trình bảo dưỡng, khả năng của thiết bị, lịch bảo bảo trì.
Liên hệ với các hệ thống tầng 4.
Theo tiêu chuẩn ISA-95 Tầng 4 là Hệ thống quản lý vòng đời sản phẩm (PLM), Hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP), Hệ thống phản hồi hài lòng khách hàng (CRM), Quản lý nguồn nhân lực, Quy trình phát triển sản phẩm (PDES). Hệ thống MES liên kết dữ liệu với các hệ thống tầng 4:
– Đến PLM: kết quả kiểm tra sản phẩm từ sản xuất
– Từ PLM: định nghĩa sản phẩm, chứng từ giao nhận, hướng dẫn thao tác số, thông số cài đặt.
– Đến ERP: Kết quả sản xuất, sản xuất và tiêu thụ vật tư.
– Từ ERP: kế hoạch sản xuất, yêu cầu của đơn hàng.
– Đến CRM: giám sát sản xuất, truy xuất lịch sử sản xuất.
– Từ CRM: phàn nàn của khách hàng về sản phẩm.
– Đến HRM: Kết quả công việc cá nhân.
– Từ HRM: kỹ năng, có sẵn nhân lực.
– Đến PDES: Kết quả kiểm tra và thực hiện sản xuất.
– From PDES: định nghĩa sản phẩm, manufacturing flow definitions, định nghĩa các tiêu chuẩn thông số.
Liên kết với tầng quản lý 0, 1, 2.
Hệ Thống: Supervisory Control And Data Acquisition(SCADA), Programmable Logic Controllers (PLC), Hệ thống điều khiển phân tán và hệ thống điều khiển sản xuất hàng loạt. Dòng thông tin giữa MES và hệ thống điều khiển như là PLC:
Từ PLC đến MES: giá trị hoạt động, báo động, điều chỉnh điểm cấu hình, kết quả sản xuất.
Từ MES đến PLCs: Hướng dẫn sử làm việc, work instructions, công thức, cài đặt tham số.
Hầu hết các hệ thống MES bao gồm bộ phận kết nối với hệ thống sản xuất. Trực tiếp kết nối với PLC, kết nối thông qua hệ thống điều khiển rời rạc hay kết nối với hệ thống SCADA – OPC. (OPC là tiêu chuẩn trong quá khứ. Giờ đây có nhiều kênh kết nối hiệu quả và rẻ hơn)
TƯƠNG LAI CỦA MES
Tương lai của các hệ thống thực hiện sản xuất gắn liền với tương lai của chính ngành sản xuất. Khi Công nghiệp 4.0 và Internet vạn vật (IoT) trở nên phổ biến, các hệ thống MES đang cho phép các nhà sản xuất triển khai thực hiện nhà máy của họ trong tương lai.
Cảm biến IoT trong nhà máy thu thập dữ liệu và liên kết các máy móc thiết bị. Hệ thống MES sẽ kết nối nhiều thiết bị hơn, truy cập và thu thập dữ liệu nhiều hơn, chính xác hơn với tốc độ lớn hơn, sau đó chuyển tiếp thông tin đó cho bạn. Khi các công nghệ này phát triển và thậm chí còn được tích hợp nhiều hơn như thực tế tăng cường (AR), trí tuệ nhân tạo (AI) và máy móc thông minh, MES sẽ đóng vai trò lớn hơn trong hoạt động sản xuất của bạn. Giống như nhạc trưởng của một dàn nhạc, các hệ thống thực hiện sản xuất sẽ dẫn đường trong khi nhà máy của bạn tự vận hành.
