Вторник, 08 Сентябрь 2015 14:46

Определение, реализация и интеграция MES систем со SCADA и ERP системами

Wonderware MES Решения Wonderware MES Решения

Современные MES системы (manufacturing execution systems) обеспечивают гибкость, которая позволяет производителям определять решения, отвечающие их стратегическим нуждам. MES система является тем, как она реализована: определите требуемые MES функции, используйте стандарты, учитывайте модульность, интегрируйте системы управления оборудованием с MES системой, и MES систему с системой планирования ресурсов предприятия ERP (enterprise resource planning), как необходимо вам.

Рис. 1 ISA-95 Иерархия SCADA MES ERP Систем

Интеграция информационных систем предприятия развивается последние два десятилетия. В то время, когда доступно множество технологий для реализации этой цели, количество компаний, которым действительно удалось достичь значительной степени интеграции, относительно невелико. Первое поколение реализаций систем MES были среди первых технологических категорий, целью которых было предоставить "клей" для интеграции всех частей предприятия, и определили потенциал этих категорий. Однако, их успех был ограничен, частично из-за узких и часто конфликтующих определений того, чем на самом деле являются область MES и ее функциональность. Сегодня, новое поколение более открытых, гибких систем позволяет производителям определить MES систему таким способом, который работает наилучшим образом для их предприятий.

Определение MES

MES это динамическая информационная система, которая осуществляет эффективное исполнение производственных процессов. Используя текущие и аккуратные данные, MES система направляет, реагирует и генерирует отчетность в отношении процессов предприятия по мере возникновения событий. В идеале, MES система состоит из набора функций, управляющих производственными операциями от момента выдачи заказа в производство до момента изготовления продукта, отображая все стадии полного процесса производства.

Одной из самых значительных программ определения технологии MES и ее роли в улучшении производственных процессов был стандарт ISA-95, разработанный Международным Обществом Автоматизации ISA (International Society of Automation), совместно с производственным сообществом и поставщиками систем, включая системы управления SCADA, системы планирования ресурсов предприятия (ERP), а также с разработчиками MES систем. ISA-95 рассматривает концепцию MES, используя несколько более широкое определение Управления Производственными Операциями MOM (Manufacturing Operations Management), хотя оба пытаются построить модель обмена информацией между программным обеспечением бизнес-логистики и программным обеспечением производственных операций. Они также моделируют действия, которые может осуществлять программное обеспечение, и обмен информацией внутри систем управления производственными процессами.

Рис. 1 показывает функциональную иерархию уровней принятия производственных решений в представлении ISA-95. На уровне 4 находятся решения в области бизнес-планирования и логистики, которые поддерживаются системами ERP и системами управления цепочками поставок SCM (supply chain management). Уровень 3 это уровень, на котором располагаются традиционные MES системы, предоставляя отслеживающую информацию и тренды для поддержки принятия решений в таких областях, как протекание рабочего процесса, управление рецептами и техническое обслуживание. На уровнях 0, 1 и 2 находятся решения, относящиеся к производственным событиям реального времени, такие как обработка сигналов датчиков процесса, манипуляции в системах супервайзерского управления и технология автоматизации технологического процесса. Это область распределенных систем управления, супервайзерского управления и сбора данных (SCADA), а также систем на базе программируемых логических контроллеров (PLC).

Рис. 2 Модель функций MES Университета Purdue

В дополнение к разметке иерархии производственных операций, ISA-95 также стремится улучшить их совместное функционирование, в особенности взаимодействие между ERP и MES системами. Рис. 2 отображает компактный вид систем согласно стандарту ISA-95, размеченный в соответствии со справочной моделью Purdue. Штриховая линия обозначает возможную границу между ERP и системой управления оборудованием. При наиболее типичном протекании процессов запланированные заказы передаются на уровень управления, который возвращает отклик процесса производства и информацию о возможности выполнения. Стандарт описывает информацию о материалах, персонале, оборудовании и др., требуемую для эффективной модели расписаний. При этом критическим замечанием является то, что целью стандарта не является точно продиктовать, какую систему и в каких ситуациях использовать. Он только предоставляет нейтральное руководство и структуры обмена данными, которые компаниям рекомендуется адаптировать к своей специфике.

Стандарт ISA-95 также предоставляет руководящие указания для определения функционального охвата деятельности управления производственными операциями. Это включает управление определениями, управление ресурсами, детальное расписание, диспетчеризацию, управление исполнением, сбор данных, отслеживание и анализ, в мере их применения в областях производства, технического обслуживания, контроля качества и уровня запасов. Традиционно MES системы рассматриваются как слой "переводчик" между слоем ERP (уровень 4) и слоем управления и автоматизации оборудования (уровень 2). В этой роли целью системы MES является регистрация и контроль в почти реальном времени всех производственных заказов, приходящих с уровня ERP. Она осуществляет это посредством взаимодействия с уровнями управления, собирая и обеспечивая производственные данные реального времени, и возвращая все необходимые, относящиеся к логистике и финансам, данные назад в ERP систему. Но определение функции MES только таким способом не оценивает ее огромный потенциал для улучшения производительности, качества и гибкости. Ее способность обрабатывать данные реального времени, поддерживать бизнес правила и интегрировать их с рабочими потоками процессов инжиниринга, контроля качества и производства делает ее идеальной платформой для непрерывного улучшения.

Расширяя категории

Реализация истинного потенциала MES требует перемещения фокуса с попыток определить, где что-либо вписывается в категории, на взгляд, что требуется для максимизации ценности производства для конечного пользователя. С тех самых пор, как Ассоциация Решений для Промышленных Предприятий MESA (Manufacturing Enterprise Solutions Association) создала первую модель, MESA и промышленность в целом признали, что границы между различными системами, которые совместно существуют в промышленной компании являются подвижными, а не строгими. Глядя на барьеры между программным обеспечением ERP и MES, к примеру, видно ясное пересечение между многими функциями, такими как планирование, контроль выполнения заказов, управление человеческими ресурсами (HR) и управление техническим обслуживанием, называя лишь некоторые. И точно так же есть пересечения между тем, что может представлять действия на уровне MES и на уровне супервайзерского управления оборудованием (уровень 2).

Современные аналитические рамки могут помочь нам определить возможность реализации, усилия и затраты, гибкость и поддерживаемость установки систем ПО на различных уровнях предприятия.

Следующее является примерами критериев, которые могут быть использованы при установке ПО:

  • Разрешение: какое разрешение данных требуется для прослеживания прохождения продукта?
  • Отклик: Необходимы ли для производства данные реального времени или возможен режим контроля партий в целом?
  • Конфигурируемость: Возможна ли конфигурация за счет "коробочных" опций ПО или необходима специальная разработка?
  • Устойчивость к изменениям: Будет ли производственный процесс стабильным в определенном интервале времени или он требует частых изменений и адаптации ПО?

Ответы на подобные вопросы направляют принятие решения о том, какую систему использовать для реализации каждой из MES функций. В то время как стандарт ISA-95 делает прозрачным понимание какие функции уровня 3 вписываются в общий охват MOM, он не диктует, что обязательно все должны быть реализованы каким-либо MES решением. На самом деле для отдельных промышленных применений некоторые из этих функций могут быть лучше воплощены в системе ERP.

По материалам журнала Control Engineering.

Прочитано 3128 раз
Яндекс.Метрика

ООО "ВЭНТ", 127427, г.Москва, ул.Кашенкин Луг, д.6, к.3., офис 11, телефон/факс: +7 (499) 239-18-15, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.