Metody a systémy sběru a vyhodnocení dat & Manufacturing Execution Systems (MES)

Cíle automatizace z hlediska vývoje v ČR 1990 – 1995 Modernizace vybavení elektro – rozváděče, kabeláže (Simatic S5, AB PLC/SLC atd.) Instalace řídicích systémů PLC/HMI 1995 – 2000 Základní cíle automatizace samozřejmě zůstaly Rozvoj „tzv. průmyslových sítí“ Sběr dat za účelem sledování výroby, protokoly, tisk křivek- Instalace jednoduchých tzv. „Historických databází“ s protokoly a křivkami 2000 – 20XX Nástup tzv. systémů MIS/MES – Manufacturing Information/Execution Systems Popis procesů v podniku normou S95 Popis řízení dávkových procesů normou S88 Růst požadavků na kvalitu, dohledání historie, optimalizaci výroby atd …

Pozice systémů průmyslového IT v modelu CIM EIS Informační systémy Data Warehousing ERP SAP (FI/CO, MM, IM, PM, SD, QM,PP,HR) MES Manufacturing Systems Strategy Řídicí systémy CONTROL

Cíle implementace jednoduchého systému sběru, sledování a vyhodnocení výrobních dat Monitorování historie výrobních procesů Ukládání historie procesních dat Uživatelsky konfigurovatelná prezentace výsledků Varianty tiskových výstupů Možnosti jednoduchých scriptů pro zpracování hodnot Přenos dat do dalších SW produktů

Jednoduché systémy sběru a vyhodnocení dat - architektura Informační systémy Podnikové informační systémy WWW stránky Specializované aplikace MS Office Komunikace do dalších SW produktů PROCESNÍ DATABÁZE komunikace, archivace, výpočty, Laboratorní data Automatický nebo ruční přenos dat Technologie 1 PLC & HMI Technologie 2 PLC & HMI Technologie N PLC & HMI MES Řídicí systémy

Procesní databáze Práce v reálném čase – uložení dat nutných pro řízení kvality nebo legislativou předepsané dokumenty Nepřetržitý sběr dat Komprese ukládaných „analogových hodnot“ Většinou Boxcar-Backslope Algoritmus Rozhraní pro PLC a HMI

Vstupy dat Automatické přenosy dat Ruční zadávání dat Použití OPC serverů Komunikační rozhranní založené na technologiích COM/DCOM On-line připojení na základě standardů průmyslových komunikačních standardů Profibus (DP, FMS), Interbus, Modbus … Ethernet (ISO Transport, TCP/IP) Souborový přenos Jednoduché, levné – není on-line Ruční zadávání dat Připojení pomocí standardních produktů (Excel, Access) Speciální aplikace přes otevřená rozhraní OLE

Příklad OPC technologie pro vstup dat Real Time DataBase Ethernet OPC Gateway 1 OPC Gateway n CIMIO OPC Client CIMIO OPC Client OPC Server 1.1 OPC Server 1.m OPC Server n.n OPC Server n.p PLC 1.1.1 PLC 1.m.1 PLC n.n.1 PLC n.p.1 HMI 1.2.1 HMI n.o.1 OPC Server OPC Server PLC 1.1.2 PLC 1.m.2 PLC n.n.2 PLC n.p.2 PLC 1.1.3 PLC 1.m.3 PLC n.n.3 PLC n.p.3 Industrial network 1 Industrial network 2 Industrial network m Industrial network n Industrial network o Industrial network p

Výstupy Typické klientské aplikace Speciální klientské aplikace Přístup na aktuální hodnoty, interpolované, průměrné hodnoty, sumy, maxima, minima, Start + Stop události pro dávky, šarže, kroky ... Alarm Messages, Operator Messages Charakteristiky šarží a protokoly Speciální klientské aplikace Aplikace na bázi ODBC nebo OLE

Záznam a zobrazení dat Record all Process/Plant Data Store Data in Realtime Database and Process Historian Replay History Time

Záznam a zobrazení dat Utilisation SPC KPI’s

Publish via Manufacturing Portal Záznam a zobrazení dat Publish via Manufacturing Portal

Záznam a zobrazení dat podle dávek (Batch) Model the Batch Create the Batch Record Replay Batch Records Time 1/3 14 Feb, 2002 15 Aug, 2002 1/4 1/5 1/6 1/7 1/8 Batch Records

Sledování výrobních dat – kusová výroba Integrated Material Tracking

Integrace s dalšími IT systémy Connect Applications Configure Integration Logic Record & Replay

Příklad jednodušší aplikace Klientské aplikace IT network Server Industrial Network PLC 1 PLC 2 PLC n

Příklad složitější aplikace Klientské stanice s aplikacemi IT síť Server Síť MES OPC Gateway 1 PLC Industrial Network 1 OPC Gateway 2 OPC Gateway m PLC Industrial Network n Industrial Network 2 PLC

Nový ekonomicko-kvalitativní pohled na výrobu Základní požadavky EFEKTIVITA VÝROBY SLEDOVÁNÍ NÁKLADŮ KVALITA VÝROBY DOHLEDÁNÍ HISTORIE VÝROBKU

Nová typ informačních systémů MES – Manufacturing Execution Systems Integrace dat v prostoru Připojení výrobních a laboratorních systémů Integrace dat v čase Archivace dat s definovanou přesností a po definovanou dobu Integrace dat kontinuálního procesu a dat jednotlivých výrobků Integrace dat s ekonomickými systémy CÍL: MAXIMALIZACE EFEKTIVITY A KVALITY VÝROBY Z HLEDISKA VŠECH UKAZATELŮ

Nová kvalita – MES (originální text z MES Journal) MES promotes the application of best-practise, strategies and innovation in managing manufacturing operations, quality and in achieving plant-floor execution excellence. MES takes in information from all the other enterprise systems to ensure intelligent use of the production requirements information in the plant. MES functionalities are described and defined by the ISA S95 standard.

ISA S95 performance schedule capability Level 2 Process Control Production data collection execution resource management dispatching tracking performance Detailed production scheduling schedule Product definition Level 2 Process Control Performance analysis capability

Příklady některých sledovaných parametrů Productivity and Effectivity, Excess Works B.O.S. charts – EOL rejects, scrap, output, etc. KPI's for production Employee Planning (operatives, long-term planning) OEE for each Production Line Results for different Production Cost Centres Evidence of operators and their production attendance Operators training level evidence Production Quality results Idle times and overtimes Machine breakdowns Weekly production performance Daily production performance B.O.S. – Business Operating System EOL - End Of Line tests: měřák na konci linky a zajímavé jsou výpadky na něm QOS – OEE – Overall Equipment Efficiency KPI – Key Performance Indicator

S 95 Manufacturing Model Level 4 Business Planning & Logistics Level 3 Operations & Control Production Management Systems Batch Control Discrete Continuous Level 4 Level 3 Levels 2,1,0

Tracking & Traceability S 95 MES Architektura Visualization KPI Reporting Ad Hoc Reporting Batch Tracking Product Trace 3 Presentation Layer Manufacturing Portal Weighing & Dispensing Alarm & Event Mgt Reporting & Analysis EBR Recipe MGT Tracking & Traceability Production Workflow Integration 2 Applications Layer Process Manufacturing Database 1 Database Layer

MES Implementation Process – Time-table Project Start Project End URS FDS Development Commissioning – HW Commissioning – SW Testing Finalization

MES Benefits – I Cost saving (reduction of manual work) Correct information regarding any process Historical overview of production data and targets achievement Prompt identification of problems and opportunity for immediate reaction Implementation of record management and evidence – simple data accessibility and no risk of data loss Wider and immediate reports accessibility for relevant employees without any special SW installations Better flexibility to customer demands Information presented clearly – management decision process improvement Removal of duplicate and useless data collection Standardized calculation method of indicators with impossibility to influence neither the source nor the report data Facilitate the continuation of improvements introduced by B.I.T. Full support – ISO/TS, VDA, BPM, OE, lean production, etc.

Implementace MES systémů - realita Značný zájem o systémy „sběru dat“ Nutné budovat síťovou infrastrukturu Heterogenní prostředí PLC, HMI Jak definovat „která data potřebujeme“ a kolik jich opravdu potřebujeme Co má systém skutečně „dělat“ – jaké protokoly, jaké křivky a reporty Spolehlivé aplikace jsou relativně náročné Nutnost podrobné „funkční specifikace“ „Co Čech to odborník na počítače

Implementace MES systémů – závěr ???