Servizi
Výrobní systémy (MES)
Řídicí systém ví, co dělá stroj. Výrobní systém ví, co se vyrábí.
Řídicí systém ví, co dělá stroj. Výrobní systém ví, co se vyrábí. To je celý rozdíl mezi těmito dvěma vrstvami a zároveň důvod, proč se nedají navzájem nahradit.
MES, tedy systém řízení výroby, propojuje plán s technologií. Přebírá zakázky z podnikového plánování, určuje, co se má vyrobit v jakém pořadí a s jakými parametry, sleduje průběh výroby po jednotlivých kusech a předává zpět informaci o tom, co bylo skutečně vyrobeno.
Co výrobní systém řeší
Zakázky a jejich pořadí. Přebírá výrobní příkazy, rozděluje je na jednotlivé operace a určuje, které pracoviště je zpracuje. U linkových technologií jde zpravidla o řízení sledu, u pružnějších provozů o přiřazování práce pracovištím.
Sledování jednotlivého kusu. Každý vyráběný kus má identitu, která ho provází celým procesem. Podle ní se ví, kde se právě nachází, jaké operace už prošel a s jakým výsledkem.
Sběr výrobních dat. Doby operací, naměřené hodnoty, výsledky kontrol, prostoje a jejich důvody, spotřeba materiálu.
Dohledatelnost. Schopnost k hotovému výrobku zpětně dohledat, kdy a na jakém pracovišti vznikl, jaké byly parametry procesu a z jakých komponent se skládá.
Provozní ukazatele. Vyhodnocení výkonu linky, prostojů a kvality v podobě, se kterou se dá pracovat při řízení provozu.
Identita výrobku
Vše ostatní stojí na jedné věci: každý kus musí být jednoznačně identifikovatelný v každém okamžiku.
Způsob identifikace se liší podle technologie. Čárový nebo dvourozměrný kód přímo na výrobku, RFID nosič na paletě nebo závěsu, přiřazení k pozici v dopravníkovém systému, výrobní číslo. U linek s pevným sledem se identita často odvozuje z polohy: systém ví, který kus je na kterém místě, protože sleduje pohyb celého dopravníku.
Právě zde vzniká nejčastější zdroj problémů. Pokud dojde ke ztrátě čtení, k ručnímu zásahu do sledu nebo k vyřazení kusu mimo běžnou cestu, může se skutečnost rozejít s tím, co si systém myslí. Návrh proto musí od začátku počítat s tím, jak se identita obnoví, a poskytovat obsluze nástroj k opravě.
Vazba na podnikové plánování
Výrobní systém přebírá zakázky z ERP a vrací zpět informaci o vyrobeném množství a o spotřebě.
Podstatnou vlastností tohoto spojení je nezávislost. Obě strany pracují v jiném časovém měřítku a mají jinou dostupnost: výroba běží nepřetržitě, podnikové systémy procházejí aktualizacemi a odstávkami. Vazba se proto navrhuje tak, aby výpadek jedné strany nezastavil druhou.
Prakticky se to řeší asynchronním předáváním zpráv. Zakázky se z nadřazeného systému přenášejí zprávou, uloží se do databáze výrobního systému a dál se s nimi pracuje lokálně. Výroba tak má k dispozici plán na několik dní dopředu a pokračuje i tehdy, když je zdroj dat dočasně nedostupný. Zprávy o dokončené výrobě se ukládají a odesílají, jakmile je protistrana opět dostupná.
Pro tento typ komunikace se běžně používá protokol MQTT, který je pro asynchronní předávání navržený, případně webová rozhraní nebo výměna přes databázi, podle toho, co má zákazník zavedené.
Sledování materiálu a zásobování
Výrobní systém ví, kolik kusů prošlo pracovištěm, a z předpisu ví, kolik materiálu na kus připadá. Z toho lze průběžně dopočítávat spotřebu, aniž by ji někdo musel evidovat ručně.
Praktické využití je v zásobování linky. Jakmile zbývající množství klesne pod stanovenou mez, odešle systém požadavek do zásobovacího systému a materiál se doplní dřív, než dojde. Pracoviště se tak nezastaví kvůli chybějícímu dílu a zároveň se u linky neskladuje víc, než je potřeba.
Přesnost tohoto mechanismu závisí na kvalitě vstupních dat, tedy na správných normách spotřeby a na zachycení zmetků a oprav. Bez nich se dopočet postupně rozchází se skutečností a je nutné jej korigovat inventurou.
Dohledatelnost a vazba na reklamace
Dohledatelnost znamená schopnost k jednotlivému výrobku doložit průběh jeho vzniku: kdy prošel kterým pracovištěm, jaké byly v tu chvíli parametry procesu, jaké komponenty byly použity a jaké byly výsledky kontrol.
Její praktická hodnota se ukáže u reklamací. Přichází-li reklamace na kus vyrobený před delší dobou, rozhoduje schopnost doložit podmínky jeho výroby. Bez vazby na konkrétní kus lze prokázat pouze to, že linka v daném období fungovala, což pro posouzení jednotlivé reklamace zpravidla nestačí.
Rozsah dohledatelnosti se proto odvíjí od délky záruky a od požadavků odběratele. U dodávek do automobilového průmyslu bývá požadavek na dohledatelnost součástí smluvních podmínek a určuje, jaká data se musí uchovávat a jak dlouho.
Technicky jde o propojení dvou věcí: identity kusu a archivu procesních hodnot. Podrobněji je archivace popsána v kapitole o vizualizaci a SCADA.
Provozní ukazatele
Nejrozšířenějším ukazatelem je OEE, tedy celková efektivita zařízení. Počítá se jako součin tří složek.
Dostupnost vyjadřuje, jakou část plánovaného času linka skutečně vyráběla. Výkon vyjadřuje, zda běžela svou jmenovitou rychlostí, nebo zpomaleně. Kvalita vyjadřuje, jaký podíl vyrobených kusů byl v pořádku.
Výsledkem je jedno procentní číslo, které umožňuje srovnání mezi linkami i v čase. Jeho hodnota ale spočívá až v rozpadu na složky, protože teprve ten ukazuje, kde se ztráta děje. Linka s nízkým OEE kvůli krátkým opakovaným zastavením vyžaduje jiný zásah než linka, která stojí kvůli dlouhým přestavbám.
Předpokladem je sběr dat v dostatečné podrobnosti, zejména zachycení prostojů s uvedením důvodu. Prostoj bez důvodu je údaj, se kterým se nedá dál pracovat, a jeho doplňování zpětně je nespolehlivé. Řeší se to tak, že důvod zadává obsluha v okamžiku události, případně se odvozuje automaticky z hlášení řídicího systému.
Standardní systém a aplikace nad jeho rámec
Výrobní systémy jsou hotové produkty. Pokrývají to, co je společné většině provozů, a v tom je jejich přednost i jejich hranice.
Každá výroba má přitom situace, které z její konkrétní technologie vyplývají a které obecný produkt neřeší. Obsluha musí denně ručně opravovat tentýž typ nesrovnalosti. Určitý stav dat systém nezachytí a přijde se na něj až s odstupem. Provoz potřebuje pohled na data, který sestavy v produktu neposkytují.
Takové úlohy se řeší doplňkovou aplikací, která pracuje nad daty stávajícího systému. Sleduje výskyt daného stavu, upozorní na něj v okamžiku, kdy nastane, a dá obsluze nástroj k jeho vyřešení. Samotný systém zůstává beze změny.
Podmínkou je udržovatelnost: aplikace se píše v technologiích, které má IT zákazníka schválené, a pracuje přes dokumentovaná rozhraní, aby ji aktualizace produktu nerozbila.
Způsoby realizace
Rozsah zásahu do stávajícího prostředí se volí podle toho, co daný systém umožňuje, a podle pravidel zákazníka. Cesty jsou v podstatě tři a obvykle se kombinují.
Konfigurace v rámci produktu. Řada systémů umožňuje vytvářet obrazovky, sestavy a pravidla vlastními nástroji. Je to nejlevnější cesta a přežije aktualizace produktu.
Práce nad datovým modelem. Systémy s dokumentovaným databázovým schématem umožňují číst data a stavět nad nimi vlastní vyhodnocení nebo zobrazení.
Vlastní webová aplikace. Tam, kde nároky na zobrazení nebo na pracovní postup přesahují možnosti produktu, se vytvoří samostatné rozhraní pracující nad stejnými daty.
Volba není otázkou preference, ale důsledkem toho, co systém dovoluje a co dovolují pravidla závodu.
Reporting
Data sbíraná ve výrobě mají smysl teprve tehdy, když se z nich dá číst. Rozdíl mezi provozem, který data má, a provozem, který je používá, je právě v reportingu.
Základem je automatické doručení. Pravidelný přehled výroby, prostojů a kvality za směnu, den nebo týden má být k dispozici sám od sebe, ve stanovený čas a bez toho, aby jej někdo musel sestavovat. Ruční příprava podkladů je práce, která se každý týden opakuje a přitom nepřináší nic nového.
Druhou částí je pohled v reálném čase. Přehled na obrazovce v kanceláři nebo přímo ve výrobě ukazuje aktuální stav plnění plánu a probíhající prostoje, takže se odchylka řeší v okamžiku, kdy nastala, a ne až z ranního hlášení.
Třetí částí je možnost jít do hloubky. Souhrnný ukazatel říká, že něco není v pořádku, ale ne proč. Užitečný report proto umožňuje rozpad na jednotlivé směny, pracoviště, typy výrobku nebo důvody prostoje, a to bez nutnosti obracet se na někoho, kdo umí pracovat s databází.
Reporting slouží různým rolím a každá potřebuje jinou podobu. Vedení provozu sleduje plnění plánu a vývoj ukazatelů v čase. Technologie a údržba potřebují detail o konkrétních událostech. Kvalita pracuje s vazbou na jednotlivé kusy. Jeden univerzální přehled tyto potřeby nepokryje, ale všechny mají vycházet ze stejných dat, aby se čísla z různých zdrojů nerozcházela.
Předpokladem všeho je sběr dat v dostatečné podrobnosti. Report lze doplnit kdykoli, chybějící data zpětně ne.
Provozní prostředí a IT
Výrobní systémy běží na serverech a pracují s databázemi, čímž se dostávají do působnosti podnikového IT. To přináší požadavky, které se u řídicí úrovně neřeší.
Patří sem umístění serverů a jejich zálohování, kapacita a údržba databází, řízení přístupů a jejich napojení na správu identit zákazníka, bezpečnostní pravidla a segmentace sítí a také plán aktualizací, který musí respektovat výrobní režim.
Součástí návrhu je i chování systému při výpadku. Rozhoduje se, které funkce musí být dostupné vždy, které mohou být dočasně nedostupné bez dopadu na výrobu a jak se systém po obnovení uvede do souladu se skutečností.
Nasazení do běžícího provozu
Výrobní systém se zpravidla nasazuje do provozu, který nelze zastavit, a jeho chyba se projeví okamžitě na výrobě.
Praktickým důsledkem je potřeba odděleného testovacího prostředí, ve kterém lze změny ověřit před nasazením, a postupného zavádění, tedy nejprve souběžný běh nebo nasazení na části provozu. Součástí je i způsob návratu k předchozímu stavu, pokud se po nasazení objeví problém.
Tento postup prodlužuje přípravu, ale je jediný, který u systémů zasahujících do běžící výroby dává smysl.