MES Systémy ve strojírenství – část 3

 1.Systémový návrh inteligentního MES systému

  V této části budu zpracovávat obecný systémový návrh inteligentního MES systému.  Inteligence systému bude spočívat v:

  • schopnosti automatického zpracovávání velkého množství dat,
  • automatické provádění pozorování a vybírání podstatných informací pro řízení výrobního procesu,
  • automatické vyhodnocování parametrů a jejich zformování do klíčových výrobních charakteristik,
  • automatické plánování a provádění operací k dosažení optimální výroby v podniku za schopnosti řešit problémy bez numerických algoritmů - ve svém systémovém návrhu inteligentního MES systému se budu zabývat plánováním, přeplánováním a výkonnostními charakteristikami řešenými metodou genetických algoritmů. Automatické přeplánování bude probíhat na základě porovnávání Ganttových diagramů naplánovaného původního diagramu se skutečnou situací zakreslovanou do dalšího diagramu.

 Modely MES systému, jež budou použity v tomto systémovém návrhu inteligentních MES systémů: 

  1. Sběr a archivace dat – systém má schopnost provádět pozorování na základě monitoringu a dat přicházející z PLC, vybírat z nich podstatné informace a dále je třídit dle různých filtrů.
  2. Správa dokumentace - to bude znamenat, že ke každému výrobku bude v systému zavedena kompletní dokumentace, které budou zahrnovat technickou dokumentaci, popis výrobků, výkresovou dokumentaci, výrobní postupy, harmonogramy, protokoly o změnách, receptury, pracovní příkazy.
  3. Informace o průběhu a výsledcích výroby a porovnání plánu se skutečností budou spravovány modulem MES Analýza výkonnosti, kde se budou sledovat a počítat klíčové výrobní ukazatele, porovnávat výsledky aktuálně dosahované ve výrobě. Dosažené informace se budou formovat do grafů, tabulek a jiných charakteristik důležitých pro výrobu. Obsluze zařízení pak přímo ze systémů přichází instrukce a poskytuje informace potřebné k řízení výroby. Může též obsahovat instrukce týkající se dodržování předpisů v oblasti životního prostředí, zdraví a bezpečnosti práce, případně i vazbu na řízení jakosti ve smyslu norem ISO.
  4. Nedílnou součástí systému bude sledování pohybu a genealogie produktu. V systému bude sledován každý výrobek a dávka v celém výrobním cyklu. Důležitým faktorem je současné uložení skutečných podmínek, za nichž byly výrobky a dávky vyrobeny – záznamy o jednotlivých krocích, použitých materiálech, postupech, klíčových technologických veličin (např. teplota, hladina látky, konzistence, vlhkost) apod.
  5. Systémový návrh bude obsahovat Správu lidských zdrojů. Bude se v ní sledovat činnost pracovníků (každý pracovník bude mít svoji magnetickou kartu, kterou se musí přihlásit na terminálu stroje, kde se jeho karta načte pomocí RFID snímače) a jejich skupin (např. mistra na dílně a jeho podřízených) ve výrobě – na kterém stroji daný pracovník pracoval, jaké výrobky vyráběl, jakou měl zmetkovitost a její příčiny nebo naopak jakou měl produktivitu, jaké byly prostoje v jeho směně, proč vznikly a za jak dlouho se mohl stroj vrátit plně do výrobního procesu.
  6. Modul řízení kvality se zajišťuje analýzou dat snímaných z výrobního zařízení v reálném čase s cílem sledovat kvalitu vyráběného produktu a včas identifikovat nežádoucí odchylky. Jedná se o průběžné statistické vyhledávání rozdílů mezi požadovanými a skutečnými parametry procesu a vyhledávání příčin nežádoucích odchylek. Pro tento model se převážně využívá metoda SPC- statistická kontrola procesu/SQC- statistická kontrola kvality.
  7. Krátkodobé plánování, operativní řízení výroby – schopnost systémového generování denních až měsíčních plánů výroby na základě vnějších informací. Vizualizace stavů technologie slouží pro okamžitý přehled o provozním stavu jednotlivých strojů, výrobních linek a zařízení. Součástí jsou informace o provozních podmínkách ve výrobě, technologických parametrech ovlivňujících kvalitu výroby, údaje vztažené k výrobkům (operace strojů, počty kusů), evidence prostojů nebo výluk zařízení při seřizování strojů. To umožňuje tvorbu krátkodobých (např. denních) výrobních rozvrhů zohledňujících sekvence výrobních operací a jejich rozvržení mezi jednotlivá výrobní zařízení tak, aby se předešlo zbytečnému přestavování, prostojům, aby byla minimalizována spotřeba energie, omezeny dopravní operace apod. Jde o konečný rozvrh, beroucí v úvahu alternativní a paralelní i překrývající se výrobní operace s cílem přesně stanovit dobu trvání výroby.
1.1 Základní návrh funkce systému
Obr1
 
Systém bude složen z následujících částí:
  1. Serverová aplikace – bude se zobrazovat na MES serveru a bude zodpovědná za komunikaci s databázi, kde budou uložena veškerá data systému (data o strojích, provozní data, data o objednávkách atd.). Dále bude provádět všechny výpočty a připravovat všechny reporty pro klientské aplikace
  2. Monitorovací modul – bude se zobrazovat na panelech u strojů. Bude se starat o vstup dat od operátora a seřizovače, automatický sběr dat a bude poskytovat základní statistiky o stroji. Nasbíraná data bude zasílat serverové aplikaci, která je bude ukládat do databáze.
  3. Vizualizace – bude zobrazovat rozvržení haly se základními informacemi o stavu výroby a strojů.
  4. Klientská aplikace – umožní vytvářet reporty a statistiky, zobrazovat aktuální stav výroby, měnit parametry strojů (normy atd.), nahrávat plán na dané stroje z plánovacího modulu apod.
  5. Plánovací modul – automatická schopnost plánování a přeplánování při překročení nastavených parametrů dispečerem. Výroba se bude neustále pomocí Ganttových diagramů porovnávat plán versus skutečnost a při překročení nastavených parametrů se automaticky přeplánuje výroba. Vysokou zmetkovitost (stroje, výrobku), délku operace (dávky) větší než nastavená, poruchy stroje a další negativní vlivy ve výrobě řídí dispečer. 

Při navrhování systému je třeba určit role zaměstnanců v podniku a stupeň jejich oprávnění pro vstup do systému.

Uživatelské role v systému: 

  • Seřizovač – bude moci v systému zadávat důvody prostojů při výměně nástroje nebo seřízení stroje. Systém automaticky pozná, že stroj nepracuje a uloží do systému čas začátku prostoje a při spuštění stroje zapíše do systému konec prostoje.
  • Údržbář – do systému bude vkládat typ prostoje podle charakteru prováděné údržby.
  • Operátor – oprávnění se vztahuje pouze na výběr zmetků a výběr prostoje
  • Kontrolor jakosti – na tuto pozici se vztahuje oprávnění nahlášení zmetků, oprava počtů a důvodů zmetků a zobrazení sestav.
  • Hlavní seřizovač – má možnost zobrazování výběru sestav, jejich vizualizace, měnit parametry strojů.
  • Směnový mistr – má oprávnění sledovat zobrazování sestav, vizualizace, měnit technické parametry strojů, nastavovat alarmy a opravovat data.
  • Technolog – pro kontrolu výroby bude moci sledovat zobrazování sestav, vizualizace, měnit technické parametry strojů, zpětně opravovat data, nastavovat alarmy.
  • Plánovač výroby, dispečer – bude sledovat automatické přeplánování výroby genetickým algoritmem a na základě svého odborného posouzení bude rozhodovat o zahájení nebo dalším přeplánování výroby. Bude mít oprávnění zobrazovat sestavy a vizualizaci systému.
  • Management, Vedoucí výroby – zobrazování sestav, vizualizace, změna parametrů strojů, oprava dat, správa alarmů.
  • Administrátor – kompletní administrace MES systému včetně administrace uživatelů a jejich rolí.

 Role uživatelů a jejich oprávnění

Obr2

 Každý uživatel využívající systém se musí přihlásit – buď jménem a heslem (do klientské aplikace) nebo identifikační kartou. Systém nabídne uživateli funkcionalitu podle jeho role. Každá část systému (reporty, nastavení systému, zadávání zmetků apod.) má určenu minimální úroveň oprávnění, kterou nastavuje administrátor (hodnota od nejmenší úrovně1 po nejvyšší hodnotu 10). Každá role má určenu konfigurovatelnou úroveň oprávnění do klientské aplikace. Každý uživatel může mít přiřazeno více rolí (v tom případě se bere nejvyšší hodnota oprávnění ze všech jeho rolí).

Literatura: 

[1] McClellan, M., Applying Manufacturing Execution System, CRC Press LLC, 1997

V následující části „MES Systémy ve strojírenství“ bude detailněji popsané jednotlivé funkcionality modulů navrhovaného systému.

Powered by Bullraider.com
Jste zde: Home Články MES-MOM MES Systémy ve strojírenství – část 3