Tự động hóa IoT
Nhà cung cấp thiết bị truyền thông, viễn thông, tự động hóa IoT chuyên nghiệp, liên hệ: Tel/Zalo +84 904 251 826, sales@mctt.com.vn

Thiết kế hệ thống thực thi sản xuất MES cho doanh nghiệp vừa và nhỏ

Lượt xem: 541

Hệ thống thực thi sản xuất (MES) đóng một vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ các doanh nghiệp vừa và nhỏ (SME) cho các hoạt động sản xuất hàng ngày của họ. Theo truyền thống, các doanh nghiệp vừa và nhỏ dựa vào hệ thống hoạt động dựa trên giấy tờ là chính. Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, chúng ta gần như có thể đảm bảo rằng điều này sẽ được thay thế bằng Smart MES hiệu quả và đáng tin cậy hơn.

Các bài viết trong mục này sắp tới sẽ trình bày cách tiếp cận để thiết kế một hệ thống sản xuất thời gian thực MES hỗ trợ RFID kết hợp 5 chức năng chính. 5 chức năng này sẽ được tích hợp vào giao diện dựa trên Android để đọc và ghi dữ liệu vào cơ sở dữ liệu dựa trên cloud trong thời gian thực. Công nghệ NFC cũng được sử dụng để cải thiện tính dễ sử dụng. Điều này nhằm mục đích thúc đẩy giao tiếp trong một công ty, cải thiện chất lượng sản phẩm, tối ưu hóa lưu trữ dữ liệu và giảm lãng phí giấy tờ trong sản xuất.

Giới thiệu về hệ thống MES cho doanh nghiệp vừa và nhỏ

Do toàn cầu hóa ngày càng tăng, chúng ta đang phải đối mặt với sự gia tăng các nhà máy sản xuất nhỏ hơn, sản xuất nhiều loại sản phẩm hơn cùng chất lượng yêu cầu ngày càng đòi hỏi cao hơn. Ngoài ra, do Internet, thương mại điện tử và nhu cầu tùy biến sản phẩm ngày càng tăng đã dẫn đến sự gia tăng các kỹ thuật sản xuất lai, trái ngược với dây chuyền sản xuất tuyến tính cổ xưa. Ngày nay, các sản phẩm phải đối mặt với sự chỉ trích cao từ khách hàng và với sự cạnh tranh giữa các công ty là các cơ sở sản xuất khốc liệt cần phải đảm bảo rằng các sản phẩm được sản xuất theo tiêu chuẩn cao trong khi hoạt động với tốc độ tối ưu. Điều này được thực hiện bằng cách giảm thời gian downtime, cải thiện thời gian giao hàng, tối ưu hóa tỷ lệ sản xuất và quản lý lịch trình cho cả công nhân và các công cụ họ sử dụng, vv . Các chức năng này tạo thành cơ sở của một hệ thống thực thi sản xuất (MES) được xác định bởi Hiệp hội Giải pháp Doanh nghiệp Sản xuất (MESA).

Internet vạn vật (IoT) là một thuật ngữ được sử dụng để mô tả sự kết nối giữa các thiết bị và thiết bị khác nhau thông qua Internet . Khái niệm này áp dụng cho nhiều ứng dụng trong cuộc sống, từ các ứng dụng thương mại và tiêu dùng như nhà thông minh, nền tảng giải trí kết nối và phương tiện thông minh có thể cải thiện lợi nhuận. IoT được sử dụng với nhiều lợi ích trong nhiều lĩnh vực bằng cách cung cấp cái nhìn sâu sắc về hoạt động của công ty qua việc sử dụng các cảm biến, phần cứng, phần mềm và thậm chí cả hệ thống cloud . Dữ liệu được thu thập với mạng IoT sau đó có thể được sử dụng để tối ưu hóa hiệu suất của công ty và cuối cùng dẫn đến tăng lợi nhuận. Mạng IoT cũng cho phép các tài sản của công ty được kết hợp vào mạng, mang lại cái nhìn sâu sắc về một tài sản riêng lẻ có thể được giám sát chặt chẽ. Điều này có thể dẫn đến một lượng lớn dữ liệu được tạo từ một thiết bị duy nhất, dữ liệu này sẽ vô dụng nếu nó không được xử lý trong thời gian thực, do đó việc sử dụng điện toán cloud được sử dụng để xử lý dữ liệu, thay vì máy chủ cục bộ hoặc máy tính cá nhân. Điện toán cloud cho phép liên lạc nhanh trong mạng do đó cho phép ra quyết định theo thời gian thực.

Vì thế hệ thống MES phải có những cải tiến đáng kể do sự phát triển nhanh chóng của các công nghệ so với các ví dụ hiện có bên cạnh việc tạo ra một hệ thống phù hợp với các doanh nghiệp vừa và nhỏ (SME). Ba yếu tố đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện MES bao gồm tính minh bạch, khả năng đáp ứng và hiệu quả chi phí. Để tăng tính minh bạch phải có một cú hích để cải thiện sự tích hợp của doanh nghiệp vào hệ thống. Điều này sẽ dẫn đến cải thiện giao tiếp giữa các bộ phận tài chính và các bộ phận sản xuất. Khả năng đáp ứng của hệ thống thường biểu thị tốc độ dòng dữ liệu. Thời gian phản hồi tăng giúp phát hiện các sự cố và sự kiện bất ngờ nhanh hơn, giúp xác định vị trí và giải quyết vấn đề trước khi nó lan rộng. Cuối cùng, MES phải cung cấp tối ưu hóa như một công cụ cơ bản cho mọi chức năng MES. Tối ưu hóa này giúp tiết kiệm tài nguyên và thời gian, cuối cùng giảm chi phí. Loạt bài viết này sẽ trình bày một hệ thống Smart MES hỗ trợ RFID có 5 chức năng chính sau đây :

  • Data Collection – Thu thập / Thu thập dữ liệu : Chức năng cốt lõi này mô tả cách lấy dữ liệu từ sàn nhà máy tự động từ thiết bị / công nhân theo cách thức thời gian thực.
  • Workflow Management – Production Management – Quản lý quy trình – Giám sát sản xuất bằng cách sửa chữa và cải tiến các quy trình, được thực hiện tự động hoặc bằng cách tư vấn sử dụng thông tin có được từ thiết bị thông minh.
  • Resources Allocation – Phân bổ tài nguyên và trạng thái – Một phương tiện quan trọng để giám sát các tài nguyên được sử dụng bởi công ty. Tài nguyên bao gồm, lao động lành nghề, vật liệu, máy móc và công cụ sản xuất. Nó cũng hiển thị trạng thái của các tài nguyên trên.
  • Proudction Scheduling – Lập kế hoạch vận hành và chi tiết – Một công cụ được sử dụng để tổ chức và lập kế hoạch hoạt động dựa trên tầm quan trọng của nó, sự phụ thuộc của nó vào thiết bị sản xuất và thứ tự được yêu cầu phải tuân theo.
  • Performance Management – Phân tích hiệu suất – Đây là một công cụ chính trong các hệ thống sản xuất được sử dụng để so sánh kết quả với cả kết quả trong quá khứ và mục tiêu kinh doanh trong tương lai, hỗ trợ ra quyết định, nâng cao hiệu quả và tiến bộ tích cực.

Smart MES

Hình 1 – Smart Cloud MES

Smart Machine

Kiến trúc của Smart MES được hiển thị trong trên. Lớp vật lý bao gồm một số lớp con bao gồm các thành phần được phân loại khác nhau.

  1. Thứ nhất, thẻ RFID tần số cao được triển khai vào các thành phần và máy khác nhau.
  2. Thứ hai, các thành phần quan trọng, công cụ cắt, bộ điều khiển máy và thiết bị thu thập dữ liệu được bao gồm trong lớp này. Chúng có thể mang các cảm biến khác nhau để trạng thái của chúng có thể được theo dõi và theo dõi trong thời gian thực. Các máy móc và robot thông thường có thể sử dụng các công cụ khác nhau (ví dụ: công cụ cắt) cho các quy trình khác nhau. Do đó, chúng được xác định bởi các thiết bị RFID. Ví dụ: thẻ RFID được gắn trên mỗi máy riêng lẻ để có thể nhận dạng duy nhất. Dịch vụ báo cáo thống kê điện tử cho phép theo dõi tiến trình sản xuất thông qua điện thoại thông minh của end-user. Giao diện tùy chỉnh có thể được thiết kế theo các ứng dụng và điều kiện khác nhau, chẳng hạn như lập kế hoạch sản xuất và lập kế hoạch mùa cao điểm.
  3. Lớp phụ thứ ba bao gồm tất cả các vật liệu và tài nguyên cơ bản được sử dụng để tạo ra sản phẩm cuối cùng. Tuy nhiên, các tài liệu này cần phải có kích thước được đặt và số hữu hạn để có thẻ RFID được liên kết với nó. Vật liệu thường được chuyển đến xưởng với kích thước đặt sẵn với số lượng lớn. Các vật liệu khối sau đó có thể được nhóm lại theo lô và được liên kết với các thẻ, sẵn sàng để sử dụng. Nguyên liệu thô thường nằm trong hình dạng và kích thước không đều hoặc lớn, với số lượng không xác định. Điều này có thể yêu cầu một công nhân xử lý nguyên liệu thô theo kích thước đã đặt và nhóm chúng với số lượng có thể quản lý trước khi liên kết chúng với thẻ RFID. Ví dụ, một công nhân có thể cắt các mảnh vải bằng sợi carbon đồng nhất và sắp xếp các mảnh theo lô với số lượng nhất định, trước khi liên kết từng lô với Thẻ RFID. Mỗi lô sau đó có thể được sử dụng để tạo ra một số lượng hữu hạn của bảng tổng hợp, mà không có bất kỳ data thừa. Các thẻ RFID đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi các tài liệu và tài nguyên thành các đối tượng thông minh để chúng có thể được sử dụng trong MES. Do đó, các quy trình ra quyết định và quy trình vận hành của họ có thể được tổ chức lại và hợp lý hóa bằng giải pháp hỗ trợ IoT.

Khu vực sản xuất (Shop Floor)

Toàn bộ khung Shop Floor bao gồm các yếu tố hữu hình và vô hình. Khu vực sản xuất đại diện cho một trong những yếu tố hữu hình được yêu cầu bởi người dùng cuối, đặc biệt là công nhân Khu vực và người quản lý của họ. Chúng bao gồm một điện thoại thông minh, được trang bị đầu đọc / ghi RFID và đang chạy trên hệ điều hành Android và kết nối internet không dây kết nối điện thoại với cloud.

Nó cũng chứa một cơ sở dữ liệu sao lưu có thể ghi lại thông tin nếu có sự cố trong kết nối mạng với cloud, Cơ sở dữ liệu sao lưu có thể lưu trữ danh sách Công việc trong vài ngày. Shop Floor sản xuất đóng vai trò là trung tâm kết nối trung tâm, liên kết Người dùng Cuối và Lớp Vật lý với MES dựa trên cloud.

End Users

Người dùng cuối là tất cả những người có thể ảnh hưởng và sử dụng MES dựa trên cloud, đây thường là công nhân và người quản lý xưởng. Người quản lý xưởng có các công cụ và cài đặt bổ sung có thể được sử dụng để thực hiện thay đổi và cải thiện hiệu suất của hội thảo. Người quản lý có khả năng thêm các công việc mới vào danh sách công việc và chỉnh sửa các công việc hiện có. Các nhà quản lý cũng có thể xem các chỉ số phân tích hiệu suất cho các khía cạnh khác nhau của quy trình sản xuất. Các thành viên điều hành của công ty có thể sử dụng các báo cáo hiệu suất do MES tạo ra để hiểu xu hướng trong sản xuất mà họ có thể sử dụng để định hình tương lai của công ty. Nhân viên trong lĩnh vực tài chính sử dụng các hệ thống CNTT khác như phần mềm Lập kế hoạch nguồn lực doanh nghiệp, được sử dụng để kiểm soát tài nguyên của công ty, giảm chi phí và nâng cao năng suất. Một MES dựa trên cloud có thể dễ dàng đồng bộ hóa với các hệ thống CNTT khác, tăng khả năng kết nối trong một công ty.

Chức năng chính của MES cho doanh nghiệp vừa và nhỏ

Middleware RFID

Middleware RFID là một trong những tính năng quan trọng nhất của MES. Nó chịu trách nhiệm cho các dịch vụ quản lý dữ liệu thô cũng như liên lạc giữa các thiết bị. Hai chức năng chính được liên kết với dịch vụ này – thu thập / thu thập và quản lý bảo trì dữ liệu. Điều thứ hai sẽ không được thảo luận trong bài viết này vì nó chưa được thực hiện.

Thu thập dữ liệu là điều cần thiết để thực hiện đúng các hệ thống thực hiện sản xuất. Phong cách hoạt động dựa trên giấy truyền thống, thường dễ bị lỗi và không thể đối phó với các cửa hàng năng động, trong số những thứ khác. Những vấn đề này phát sinh chủ yếu là do việc thu thập thông tin kịp thời có thể đạt được thông qua việc triển khai đúng cách các thiết bị thông minh hỗ trợ RFID như công nhân, máy móc và tài nguyên.

Hình 1 cho thấy ứng dụng điện thoại thông minh thu hẹp khoảng cách kết nối giữa các thiết bị RFID và MES trên đám mây. Việc sử dụng hợp lý điều này ở các giai đoạn chính, sẽ cho phép dữ liệu được cập nhật thường xuyên, cho phép biết được vị trí và trạng thái, trong số những thứ khác. Khi dữ liệu này được thu thập, nó được sắp xếp thành thông tin có thể được sử dụng để có thể gửi phản hồi thích hợp. Do tính chất của RFID, nhiều biện pháp bảo mật cần được đưa ra để ngăn ngừa mất dữ liệu

Planning & Scheduling

Planning & Scheduling cung cấp hướng dẫn thích hợp trong việc tối ưu hóa các quy trình và hoạt động. Chức năng này giải quyết hai chức năng – quản lý quy trình và, hoạt động và lập kế hoạch chi tiết. Quản lý quy trình là phương pháp được sử dụng để xác định quy trình mà nguyên liệu thô sẽ phải trải qua khi nó trở thành sản phẩm cuối cùng. Trong khi đó hoạt động và lập kế hoạch chi tiết được sử dụng để xác định thời gian và thời gian quá trình sẽ xảy ra.

Prouduction Scheduling

Khi công việc được đăng ký, người quản lý sẽ nhập thông tin như mức độ ưu tiên, mức độ quan trọng, quy trình gia công để sử dụng, v.v. Chức năng middleware RFID sau đó sẽ thu thập và sắp xếp dữ liệu này để có thể tính toán một phương pháp tối ưu. Điều này sẽ được xây dựng cho từng trường hợp bằng cách sử dụng một bộ quy tắc hoặc logic được điều chỉnh bởi các tham số đầu vào cũng như dữ liệu thời gian thực. Khi phương thức quy trình được biết đến, các hoạt động và lập lịch chi tiết có thể được tạo và gửi cho công nhân. Điều này sẽ tính đến các ràng buộc tài khoản, chẳng hạn như ngày đáo hạn, được đặt bởi khách hàng hoặc nếu không và tự động điều chỉnh lịch trình hiện tại và tương lai.

Hiển thị và theo dõi thời gian thực

Mục đích của dịch vụ này là cung cấp sự cải tiến trong việc trao đổi thông tin để ra quyết định liên quan đến việc lập kế hoạch và kiểm soát vật liệu theo thời gian thực. Một số bước phải được thực hiện để điều này thành công. Điều này bao gồm việc thu thập dữ liệu kịp thời và giải thích và phản hồi thông tin hữu ích.

Việc thu thập dữ liệu kịp thời được quản lý bởi dịch vụ middleware và được hỗ trợ bởi việc triển khai đúng cách các thẻ RFID. Thông tin có tổ chức được thu thập bởi ứng dụng được sử dụng để tạo thông tin có ý nghĩa có thể được trình bày theo cách đồ họa. Người quản lý hoặc người dùng được ủy quyền khác có thể xem tình hình hiện tại của sàn cửa hàng và theo dõi hoặc chỉnh sửa phân bổ tài nguyên, mức tồn kho, hiệu suất của công nhân, v.v. để đảm bảo rằng mọi quyết định được đưa ra đều có thể được đưa ra trên cơ sở thời gian thực

Bình luận