AVEVA Manufacturing Execution System

Modelem řízený výrobní systém kategorie MES


Anotace

AVEVA Manufacturing Execution System (MES) je procesně orientovaný přístup k digitální transformaci výrobních postupů pro řízení a sledování výrobních operací v reálném čase, záznam skutečné výrobní historie a vyhodnocování celkové efektivity výrobních zařízení (OEE) včetně průkazné identifikace prostojů a jejich příčin.

Důsledné dodržování správné výrobní praxe, zavedení standardizace a opakovatelné využitelnosti vede nejen ke zlepšování výrobních operací, ale následně i ke zvyšování produktivity a ziskovosti.

Přínosy pro uživatele

AVEVA zákazníci implementací systému Manufacturing Execution System získali následující přínosy

Digitální transformace výrobních operací

Zajistěte plnou efektivitu svého výrobního podniku spojením lidí a procesů s pokročilými digitálními technologiemi pro nákladově efektivní a konzistentní přístup k provozní dokonalosti, dodržování předpisů, transparentnosti a agilitě podnikání v celém podniku.

AVEVA Manufacturing Execution System je softwarový systém, který výrobcům zajišťuje důsledné dodržování správných výrobních postupů, vysokou a stejnorodou kvalitu výrobků a průkazný záznam výrobní historie pro analýzu všech událostí při vlastní výrobě.

Pomáhá významně zvýšit efektivitu výroby a množství vyrobených produktů také tím, že umožňuje sledovat celkovou výrobní efektivitu (OEE) jednotlivých výrobních zařízení nebo celých výrobních linek a identifikovat příčiny výrobních ztrát způsobených jejich neefektivním využíváním.

Informace se získávají v reálném čase přímo z výrobních zařízení nebo od výrobních operátorů.

Řešení AVEVA MES tak umožňuje výrazně zlepšit provozní výkony, minimalizovat ztráty a maximalizovat využití výrobních zařízení pro udržení vysoké konkurenceschopnosti podniků v dnešním náročném tržním prostředí.

Ukázka klíčových ukazatelů výkonnosti (KPI) výrobní linky zobrazených formou přehledných grafických prvků

Modelem řízené výrobní operace

Výrobní organizace transformují své podnikání tím, že digitálně transformují své obchodní a administrativní procesy pro zlepšení interních činností a služeb svým zákazníkům.
Digitální transformace výrobních operací obdobně transformuje pracovní procesy tak, aby poskytovaly zlepšení produktivity a výkonu, zvyšovaly flexibilitu výroby, zajišťovaly kvalitu a bezpečnost a snižovaly náklady na dodržování interních nebo externích předpisů.

Přístup společnosti AVEVA založený na modelově řízeném MES systému kombinuje tradiční výhody systému MES s moderní technologií správy digitálních pracovních postupů (workflow) a zachycuje pracovní a provozní procesy v digitálních pracovních postupech a souvisejících konfiguracích uživatelských zkušeností (modely).

Modelem řízená digitální transformace pracovních procesů poskytuje vyšší úroveň automatizace, vynucuje konzistenci provozních činností a umožňuje systematickou spolupráci mezi týmy a organizacemi.

Digitální a grafické modelování pracovních procesů a provozních činností je plně abstrahuje od architektur řešení a technologických implikací. Výsledkem je nová úroveň udržitelnosti a opětovné použitelnosti, která je klíčovým faktorem pro sdílení osvědčených postupů a standardizaci procesů napříč výrobními linkami, závody a podniky s mnoha závody.

Hlavní přínosy

Řešení založená na AVEVA MES zajišťují:

  • Dodržení správných výrobních postupů
  • Správné nastavení předepsaných parametrů výrobních zařízení pro jednotné provádění výrobních operací, zachování výrobní stejnorodosti a kvality a snížení zmetkovitosti
  • Podrobný automatický záznam všech důležitých výrobních událostí (skutečná výrobní historie) do elektronické databáze
  • Detailní obousměrné výrobní rodokmeny (použité suroviny, stroje, obsluha aj.) pro rychlou zpětnou dohledatelnost konkrétních výrobků a identifikaci příčin případných problémů
  • Identifikaci prostojů nebo snížené výkonnosti výrobních zařízení a jejich příčin
  • Zvýšení kapacity stávajících výrobních zdrojů odstraněním příčin prostojů, neplánovaných odstávek nebo snížené výkonnosti výrobních zařízení
  • Analýzu nestandardních stavů ve výrobě v závislosti na konkrétním výrobním zařízení, typu výrobku, směně nebo operátorovi
  • Minimalizaci vícenákladů na dodatečné suroviny díky snížení zmetkovitosti
  • Zpřesnění cyklů pravidelné údržby využitím přesných dat o skutečném chování výrobních zařízení
  • Průkazné záznamy o problémových výrobních zařízeních pro reklamace jejich dodavatelům

Přínosy moderní technologické infrastruktury

Systém AVEVA MES byl vytvořen jako rozšiřující funkční moduly průmyslové softwarové platformy AVEVA System Platform založené na moderní objektové architektuře ArchestrA.

V aplikacích AVEVA MES lze tedy profitovat ze všech výhod promyšlené filozofie této platformy využívající unikátní technologickou infrastrukturu pro průmyslové automatizační a informační aplikace.

Uživatelé oceňují zejména tyto výhody:
  • Univerzální sběr dat z různých řídicích systémů díky nezávislosti na konkrétní značce automatizačního hardwaru.
  • Možnost využití i stávajících řídicích systémů od různých dodavatelů.
  • Důsledně objektově-orientovanou koncepci.
  • Vysokou opakovatelnost inženýrské práce.
  • Snadné provádění změn během vývoje i po nasazení aplikace.
  • Centrální nasazení, správu a diagnostiku celé aplikace.
  • Neomezenou flexibilitu a škálovatelnost pro aplikace jakékoliv velikosti.
Objektový výrobní model

AVEVA MES obsahuje základní knihovnu objektů v podobě tzv. mateřských šablon (templates), které zajišťují příslušné funkčnosti pro správu výrobních vzorců a záznam výrobních událostí. Z těchto mateřských objektů se pro konkrétní nasazení odvozují dceřiné objekty (instances).

Instance objektů se začleňují do hierarchického modelu příslušné části závodu a jeho výrobních zařízení. Struktura modelu odpovídá skutečnému umístění zařízení nebo jeho logické funkčnosti v technologii. Výsledkem je velmi přehledná aplikace, což je výhodné obzvláště u větších projektů.

Objekty podporují dědičnost, což znamená, že při provádění jakýchkoliv změn ve vývoji aplikace nebo dodatečných změn při provozu aplikace stačí provést požadovanou změnu pouze v mateřských objektech a změny se poté automaticky uplatní ve všech odvozených dceřiných objektech v celé aplikaci. Tím se podstatně snižuje riziko možných chyb a významně šetří čas a cenná inženýrská práce.

Otevřenost a škálovatelnost

Díky otevřenosti architektury ArchestrA lze aplikace AVEA MES provozovat s novými i stávajícími výrobními zařízeními a řídicími systémy od různých výrobců. Tím nedochází ke ztrátě předchozích finančních investic ani intelektuálních znalostí, ale naopak k prodloužení morální životnosti stávajících výrobních systémů.

Funkcionalitu řešení AVEVA MES lze uplatňovat postupně podle požadovaného rozsahu funkčnosti a velikosti aplikace. Díky prakticky neomezené škálovatelnosti systémové architektury AVEVA System Platform se celé řešení snadno rozšiřuje dle rostoucích požadavků koncového uživatele.

V případě potřeby lze objekty AVEVA MES přidat i do hotové a již provozované aplikace kategorie SCADA/HMI (vizualizace a supervizní řízení/rozhraní člověk-stroj) na bázi platformy AVEVA System Platform nebo do její části, příp. i do samostatných operátorských vizualizačních aplikací AVEVA InTouch HMI. Tím dojde k obohacení funkčnosti celého MES řešení a zvýšení jeho přínosů pro koncové uživatele, a to při velmi malém rozsahu nových inženýrských prací.

Hlavní funkčnosti

Komplexní sběr dat

Produkty AVEVA dlouhodobě podporují průmyslové standardy pro sběr dat a průmyslovou komunikaci. AVEVA MES tedy využívá vedoucího postavení AVEVA v této oblasti a umožňuje získávat data prakticky z jakýchkoliv zařízení poskytujících data z výrobních procesů; typicky se jedná o řídicí systémy (PLC, DCS, I/O aj.) všech významných světových výrobců.

AVEVA MES zajišťuje přesnost a správnost dat především jejich automatickým sběrem přímo z výrobních procesů, čímž se minimalizuje možnost chyb nebo různých opomenutí. V případě potřeby je však lze do aplikace zadávat i ručně.

Zvýšení spolehlivosti a stejnorodosti výrobních operací

AVEVA MES důsledně zajišťuje stejnorodé nastavení a provoz strojů a výrobních linek a detailně zaznamenává všechny důležité výrobní události, které mohou být dostupné až na úroveň každého jednotlivého výrobku.

Každou výrobní objednávku je možné přiřadit určenému výrobnímu zdroji nebo zařízení, například konkrétní výrobní jednotce nebo výrobní lince. Automaticky se zvolí potřebné parametry výrobních receptů a přiřadí příslušné nastavovací body (setpointy) výrobnímu zařízení.

Záznam výrobní historie, rodokmeny výrobků

Během výroby se získávají a ukládají podrobné informace o konkrétních spotřebovaných materiálech, které byly použity při výrobě konkrétních výrobků, na jakých strojích se tyto výrobky vyráběly, kdo je obsluhoval a další související výrobní informace, které lze třídit podle výrobních lotů, dávek nebo i sériových čísel jednotlivých výrobků.

Vzniknou tím tzv. „rodokmeny výrobků“ obsahující informace od vstupních surovin až po finální produkty umožňující zpětně vysledovat kompletní výrobní historii.

Informace o skutečném průběhu výroby jsou uloženy v elektronické databázi a klientský přístup k uloženým informacím je umožněn prostřednictvím reportů založených na otevřeném standardu Microsoft SQL Server Reporting Services.

Reporty lze proto snadno začlenit i do jiných internet / intranetových portálů, čímž lze v případě potřeby zajistit hladkou integraci reportního systému z aplikací AVEVA MES do jiných existujících firemních informačních portálů (mySAP, MS SharePoint aj.).

Příklady reportních sestav – Vlevo rodokmen výrobku vyrobený na základě konkrétního pracovního příkazu (Work Order); vpravo report zobrazující vyrobené produkty nebo meziprodukty za určitý časový úsek na konkrétních výrobních zařízeních

Analýzy skutečné výrobní historie

Kterýkoliv oprávněný pracovník může snadno a rychle analyzovat vybrané údaje nebo využívat hotové reportní sestavy.

Vyhodnocovat lze například následující informace:
  • Použité materiály (BOM – Bill Of Materials).
  • Skutečná spotřeba množství a druhu surovin, které byly použity pro každý finální výrobek, výrobní šarži (lot) nebo dávku, a to včetně identifikace případných mezivýrobků nebo odpadu.
  • Ve kterých hotových výrobcích byla použita určitá vstupní surovina nebo mezivýrobek. V případě dodatečně zjištěných problémů na této surovině tak lze okamžitě a přesně zpětně identifikovat veškeré dotčené finální výrobky.
  • Využití konkrétních výrobních zařízení při výrobě konkrétních produktů.
  • Kteří operátoři se podíleli na výrobě konkrétních produktů.
  • Další události související s určitou částí výrobního procesu, určitým zařízením nebo operátorem.
  • Porovnání plánovaných a aktuálních hodnot spotřeby materiálu, časy pracovních cyklů atd.
Přehled o stavu výrobních operací na jednotlivých výrobních zařízeních pro konkrétní výrobní příkaz.

Podpora pro splnění zákonných nařízení

AVEVA MES pomáhá výrobcům nejen zajišťovat správné výrobní parametry a tím i kvalitu a stejnorodost výroby díky automatizaci nastavení výrobních zařízení, ale i splnit řadu požadavků, které jsou dány různými vládními nařízeními, směrnicemi a iniciativami, určenými k ochraně veřejného zdraví a bezpečnosti.

Úplné záznamy o výrobcích ve stavu „jak bylo skutečně vyrobeno“ jsou díky uložení do databáze a přehlednému reportnímu systému ihned k dispozici.

AVEVA MES řešení je proto ideálním prostředkem pro splnění přísných zákonných požadavků, které jsou z hlediska bezpečnosti a ochrany zdraví vyžadovány v určitých typech výrobních sektorů jako např. v potravinářském, farmaceutickém, chemickém a automobilovém průmyslu. Jedná se např. o směrnice americké organizace pro ochranu potravin a léčiv (FDA), zákon EU 178/2002 o bezpečnosti potravin, požadavky finálních výrobců automobilů na dodavatele důležitých komponent (airbagy, brzdy, skla apod.) aj.

Uživatelé AVEVA MES tedy snadno splní požadavky na přesnost a rychlou dostupnost záznamů o složení a kvalitě všech svých výrobků v celém výrobním cyklu.

Minimalizace prostojů a dalších ztrát

Každá minuta, po kterou jsou drahá výrobní zařízení mimo provoz nebo pracují ve sníženém výkonu či kvalitě, má samozřejmě negativní vliv na produktivitu a ziskovost výroby.

AVEVA MES umožňuje podrobně zaznamenávat a systematicky analyzovat veškeré prostoje, snížený výkon nebo nekvalitu výroby na sledovaných výrobních strojích, linkách a dalších zařízeních.

Pareto grafy (grafická zobrazení četností závažných událostí) a další diagramy a reportní sestavy dávají řídicím pracovníkům přehled, které typy prostojů, sníženého výkonu a nekvalitní výroby nastávají na jednotlivých výrobních zařízeních.

Díky převážně automatizovanému sběru dat přímo z řídicích systémů lze podchytit i relativně krátké prostoje nebo snížení výkonu, které se obvykle nikde neevidují, ale které mohou v konečném součtu znatelně snižovat výrobní produktivitu.

Sledování celkové efektivity výrobních zařízení (OEE)

Celková efektivita výrobních zařízení, v anglické terminologii označovaná jako OEE (Overall Equipment Effectiveness), je všeobecně uznávaný ukazatel a metodika měření pro porovnávání účinnosti zařízení, výrobních linek nebo celých výrobních závodů.

Při výpočtu OEE se kombinují informace o dostupnosti a výkonnosti výrobních zařízení a kvalitě výroby na těchto zařízeních. Výsledné údaje umožňují jednoznačné a porovnatelné hodnocení, jak jsou jednotlivá výrobní zařízení využívána.

AVEVA MES automaticky v reálném čase zjišťuje a ukládá do databáze parametry dle metodiky měření OEE pomocí snadno konfigurovatelných objektů.

Data poskytovaná systémem AVEVA MES lze v reálném čase názorně zobrazovat v operátorském vizualizačním systému AVEVA InTouch HMI. Prostřednictvím grafických symbolů jsou k dispozici přehledná zobrazení jednotlivých parametrů i výsledných hodnot OEE. I výrobní operátoři tak mohou rychle reagovat na aktuální problémy.

Ukázka reportu s informacemi o celkové efektivitě (OEE) výrobního zařízení včetně jejích dílčích složek (dostupnost, výkonnost a kvalita) a vyčíslení ztrátových časů za požadovaný časový interval

Vylepšení údržby výrobních zařízení

Nasazení systému AVEVA MES také přispěje k zefektivnění údržby. Poskytování přesných dat o prostojích výrobních zařízení a jejich příčinách může významně zpřesnit cykly pravidelné údržby a minimalizovat tak potřebu neplánovaných oprav.

Možnost spolupráce s ERP systémy

Aplikace AVEVA MES umožňují propojení a spolupráci s nadřazenými podnikovými informačními systémy kategorie ERP (Enterprise Resource Planning) – např. SAP aj. Propojením na nadřazené informační systémy tak lze dále zvýšit celkové přínosy pro uživatele.