hệ thống mes

Hệ Thống MES – Vì Sao Phải Áp Dụng MES?

Hệ thống MES điều hành sản xuất nhà máy ( Manufacturing execution system) là gì

Manufacturing execution systems (MES) là hệ thống máy tính – phần mềm được sử dụng trong nhà máy, dùng để theo dõi, giám sát và lưu trữ thông tin từ vật tư đầu vào thành sản phẩm đầu ra. Hệ thống MES cung cấp thông tin giúp những người ra quyết định trong nhà máy hiểu được tình trạng hiện thời của nhà máy nhằm tối ưu và cải tiến hoạt đột sản xuất. Hệ thống MES làm việc trực tuyến thời gian thực để điều khiển nhiều thiết bị cùng lúc trong sản xuất. (đầu vào, con người, máy máy và dịch vụ hỗ trợ)

Hệ thống MES có thể hoạt động trong nhiều khu vực chức năng như là:

  •  Quản lý vòng đời sản phẩm.
  • Lên kế hoạch sản xuất, phân bố nguồn lực.
  • Yêu cầu phối hợp các bộ phận.
  • Phân tích sản xuất.
  • Quản lý thời gian máy dừng.
  • Quản lý chỉ số hiệu suất tổng thể của máy móc (OEE – overal euipment effectiveness).
  • Chất lượng sản phẩm, quản lý vật tư.
  • Hệ thống MES tạo ra những mẫu dữ liệu, nắm giữ dữ liệu, quy  trình và đầu ra của sản xuất.

 

MES - Manufacturing Execution Systems

Sơ Đồ Hệ Thống MES trong quá trình vận hành.

Trong sản xuất, tiền của bạn được tạo ra trên sàn cửa hàng. Đó là lý do tại sao khả năng hiển thị chính xác, theo real time vào khu vực sản xuất và nhà máy là một thành phần quan trọng của môi trường sản xuất hiện đại. Hệ thống MES của Viot tăng cường khả năng hiển thị và tính minh bạch trong mọi khía cạnh của hoạt động sản xuất. Hệ thống MES có sẵn dưới dạng:

  1. Thành phần cốt lõi của hệ thống MES và ERP đã hoàn chỉnh.
  2. Hệ thống MES có thể được tích hợp với giải pháp ERP hiện có của bạn.

hệ thống MES có thể đặc biệt quan trọng trong các lĩnh vực công nghiệp, thực phẩm, đồ uống, thực phẩm. Những nơi dữ liệu yêu cầu lưu trữ làm bằng chứng trong các quy trình, sự kiện.

Ngoài việc hiển nhiên hệ thống MES đã thay thế hệ thống báo cáo bằng giấy tờ, hệ thống MES cũng đã trở thành một yếu tố kết nối giữa việc điều hành sản xuất và các hệ thống doanh nghiệp (ví dụ: ERP, PLM). Bằng cách này các công ty có thể xử lý các hoạt động, sự kiện theo thời gian thực để hồ sơ lịch sử thiết bị có thể được cập nhật tức thời trong khi quá trình sản xuất đang diễn ra thay vì sau khi sản xuất.

Trong các ngành công nghiệp tự động hóa cao, hệ thống MES cung cấp một tập hợp các công cụ trung gian quản lý cầu nối giữa hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP) và hệ thống kiểm soát và thu thập dữ liệu (SCADA) hoặc hệ thống điều khiển quá trình tự động hóa máy móc (PLC). Đối với các ngành công nghiệp phức tạp khác, hệ thống MES cung cấp cầu nối liên kết quản lý sản xuất với các thông số kỹ thuật thiết bị dây chuyền, thông số sản phẩm trong PLM và quản lý hàng tồn kho trong ERP. Ranh giới giữa các hệ thống này không quá rõ ràng. Trong các tổ chức công nghiệp lớn đã đầu tư xây dựng hệ thống MES từ khoảng thập niên 1990.

Chức năng chính của hệ thống MES

Qua nhiều năm, các tiêu chuẩn và mô hình quốc tế đã điều chỉnh phạm vi của các hệ thống giới hạn các hoạt động. Những thông thường bao gồm:

  1. Quản lý các định nghĩa sản phẩm. Điều này có thể bao gồm lưu trữ, kiểm soát phiên bản và trao đổi với các hệ thống dữ liệu tổng thể khác như: quy tắc sản xuất sản phẩm, hóa đơn, chứng từ, quy trình. Dữ liệu nhận được tất cả tập trung vào việc xác định cách tạo sản phẩm. Quản lý các định nghĩa sản phẩm có thể là một phần của Quản lý vòng đời sản phẩm.
  2. Quản lý nguồn lực: Bao gồm đăng ký, trao đổi và phân tích thông tin các nguồn lực, nhằm chuẩn bị đơn đặt hàng với các nguồn lực có đủ năng lực và tính sẵn sàng.
  3. Kế hoạch (Quy trình sản xuất) đó là các hoạt động xác định kế hoạch sản xuất như là thu thập thông tin yêu cầu công việc để đáp ứng được yêu cầu sản xuất, những yêu cầu được nhận từ hệ thống ERP hay các hệ thống lên kế hoạch sản xuất khác, tối ưu sử dụng nguồn lực sẵn có.
  4. Phân bổ đơn hàng sản xuất. Tùy thuộc vào loại quy trình sản xuất, có thể bao gồm phân phối các đơn đặt hàng hoạt loạt trong tương lai, chạy các đơn hàng làm việc, đưa các yêu cầu đến các trung tâm điều phối công việc và điều chỉnh các điều kiện không  mong đợi.
  5. Thực hiện các đơn hàng sản xuất (PO – Production Order). Hệ thống MES có thể kiểm tra nguồn lực và xác nhận với các hệ thống khác về tiến độ của sản xuất trong quy trình.
  6. Phân tích hiệu suất sản xuất. Tạo thông tin hữu ích từ các dữ liệu thu thập thô về tình trạng sản xuất hiện tại, như Tồn kho trong tiến trình (WIP), và hiệu suất sản xuất, hiệu quả “Thiết bị Tổng thể” – OEE hoặc bất kỳ chỉ tiêu Hiệu suất khác.
  7. Theo dõi và giám sát sản xuất. Đăng ký và thu thập thông tin liên quan đến đơn hàng đã hoàn thành của các lô hàng, yêu cầu thiết bị (đặc biệt quan đến sức khoẻ trong sản xuất)
  8. Số hoá các thông tin hoàn chỉnh từ sổ tay ghi chú vào hệ thống Web/máy tính bảng. Chức năng giao tiếp điều chỉnh các thông số và đẩy xuất hệ thống SCADA vào một ngân hàng dữ liệu dùng chung.
  9. Giao điện kiểm tra có thể đánh giá hiệu suất  của các tiện ích như là nhiệt độ của là nấu, tháp lạnh… cái mà được thu thập dữ liệu từ hệ thống SCADA được lưu trữ trong các dữ liệu dùng chung.

Lợi ích khi triển khai hệ thống MES

Hệ Thống MES tạo ra và cung cấp một quy trình quản lý sản xuất hoàn hảo, nhận phản hồi và yêu cầu phản ứng trong thời gian thực, cung cấp thông tin tại một nguồn duy nhất. Lợi ích của một hệ thống MES được thiết lập hoàn chỉnh có thể bao gồm:

  1. Giảm: lãng phí, sửa lỗi và huỷ hàng, thời gian khởi động nhanh hơn.
  2. Nắm bắt chính xác dữ liệu về chi phí: nhân sự, hư hỏng vật tư, dừng máy, thiết bị & công cụ sản xuất.
  3. Tăng thời gian hoạt động khả dụng của máy móc.
  4. Hỗ trợ hoạt động công việc không cần giấy tờ.
  5. Giảm tồn kho, thông qua việc loại bỏ tồn kho không cần thiết.

Vì sao doanh nghiệp cần hệ thống MES?

Trong các thị trường toàn cầu cạnh tranh ngày nay, sản xuất ngày càng khó khăn và phức tạp. Nếu bạn cần kiểm soát, tuân thủ, đáp ứng yêu cầu thời gian tiếp cận thị trường và khả năng quản lý vòng đời sản phẩm với các hướng dẫn chính xác, dữ liệu thời gian thực và sản xuất thông minh, bạn có thể cần hệ thống MES.

Nói cách khác, có thể bạn sẽ cần có hệ thống MES nếu bạn gặp sự cố ở bất kỳ vấn đề nào sau đây:

  1. Khó khăn trong việc đổi mới để đáp ứng nhu cầu thị trường
  2. Đối phó với tốc độ thay đổi: Quản lý sự thay đổi
  3. Độ trễ của thông tin: nhận dữ liệu quá muộn để phân tích hữu ích
  4. Các vấn đề về truy xuất tài liệu
  5. Thiếu quản lý trực quan, khó theo dõi các công việc đang thực hiện.
  6. Không đáp ứng được lịch sản xuất hoặc đạt được sản lượng
  7. Quá nhiều rủi ro và quá nhiều lỗi do quy trình thủ công hoặc dựa trên giấy tờ.
  8. Quá nhiều hệ thống trong nhà máy: thiếu một hệ thống thống nhất và trung thực.

Vì sao doanh nghiệp đã có phần mềm ERP nhưng vẫn nên cần có hệ thống MES?

Triển khai ERP là một bước quan trọng đối với bất kỳ doanh nghiệp nào và thường cần có thời gian và nguồn lực. Sau khi một công ty trải qua quá trình như vậy, việc triển khai hệ thống MES có vẻ tẻ nhạt. Vì vậy, “tại sao bạn cần hệ thống MES? Một hệ thống ERP đã có tất cả.” Và đây là một số lý do tại sao doanh nghiệp của bạn cần một hệ thống MES ngay hôm nay.

ERP biết ‘tại sao’, nhưng hệ thống MES biết ‘cách giải quyết vấn đề’. ERP chủ yếu hỗ trợ ra quyết định chiến lược, trong khi hệ thống MES hỗ trợ ra quyết định vận hành. Hệ thống MES biết cách làm cho mọi thứ hoạt động với những ý tưởng do ERP tạo ra. Đồng thời, ERP phải dựa vào hệ thống MES để biến ý tưởng ERP thành hiện thực. Đó là một sự cộng sinh thiết yếu và là nền tảng của mọi thành tựu.

ERP không được thiết kế để tồn tại trong môi trường sàn sản xuất. Các máy sản xuất một sản phẩm trong mỗi chu kỳ không có khả năng báo cáo với ERP rằng chúng đã hoàn thành một chu kỳ, bất chấp tất cả các tính năng liên quan đến thực thi sản xuất của ERP. ERP liên quan đến việc quản lý chiến lược của công ty và hệ thống MES liên quan đến việc thực hiện kịp thời các quy trình sản xuất. Bằng cách kết hợp hai hệ thống này với nhau, các cơ sở sản xuất có thể đáp ứng liên tục nhu cầu năng động của khách hàng, cơ quan quản lý, nhà cung cấp và thậm chí cả nhân viên nội bộ.

Người dùng ERP có nhu cầu khác với người dùng hệ thống MES. Hai nhóm người dùng này không chỉ cần thông tin khác nhau mà còn có thể cần thông tin được trình bày theo những cách khác nhau. Hệ thống ERP lựa chọn và tổ chức thông tin cho phép người dùng đưa ra quyết định chiến lược cho một tổ chức. Mọi thứ di chuyển nhanh hơn trong môi trường sản xuất, vì vậy thông tin cần được đóng gói để cho phép ra quyết định nhanh chóng, nếu không phải là ngay lập tức. Hệ thống MES có liên quan chặt chẽ đến sản xuất và có thể thu thập thông tin quan trọng đối với việc ra quyết định chiến lược, nhưng hệ thống ERP đơn giản là không thể thu thập và phân tích thông tin này.

Tính linh hoạt và nhanh nhẹn trong Real-time rất quan trọng đối với các quy trình sản xuất. Một thay đổi chiến lược duy nhất được quản lý ở cấp độ ERP có thể tạo ra lượng thay đổi gấp khoảng 10 lần ở cấp độ sản xuất. Do đó, các hệ thống MES phải được thiết kế và triển khai cụ thể, có tính đến cả quy mô yêu cầu và tốc độ thay đổi cần thiết.

Hiệu quả của chuỗi cung ứng là một lợi thế cạnh tranh quan trọng. Trong thị trường ngày nay, cạnh tranh đã vượt ra ngoài cấp độ chiến lược. Hiệu quả của toàn bộ chuỗi cung ứng quyết định sự thành công hay thất bại của một công ty. Tích hợp thông tin chỉ có thể đạt được bằng cách liên kết đầu cuối tất cả các cấp của tất cả các liên kết trong chuỗi từ khu vực sản xuất đến thượng nguồn. Chỉ thông qua việc trao đổi thông tin kịp thời và chính xác một cách liên tục và hiệu quả

Vị trí và sự liên kết giữa hệ thống MES với các hệ thống khác.

Vị trí hệ thống MES trong Tiêu chuẩn ANSI / ISA-95:

Một hệ thống phân cấp chức năng đã được xác định trong đó hệ thống MES nằm ở cấp 3 giữa ERP ở cấp 4 và kiểm soát quá trình ở các mức 0, 1, 2. Với việc công bố tiêu chuẩn thứ ba của tiêu chuẩn năm 2005, các hoạt động ở Cấp 3 được chia thành bốn hoạt động chính: sản xuất, chất lượng, hậu cần và bảo trì.

hệ thống mes

Vị trí Hệ Thống MES trong tầng hệ thống sản xuất.

Hệ Thống MES liên kết với các hệ thống khác:

hệ thống mes

Hệ Thống MES, sự liên kết với các hệ thống sản xuất khác.

Hệ thống MES liên hệ với các hệ thống tầng 3. 

Trong mô hình tiêu chuẩn ISA-95: Tầng 3 có thể được gọi là Hệ thống quản lý điều hành sản xuất. Ngoài hệ thống MES còn các hệ thống khác: Quản lý thông tin phòng thí nghiệm LIMS, Quản lý tồn kho WMS, số hoá hoạt động bảo trì bảo dưỡng CMMS. Từ phía hệ thống MES có những luồn giao tiếp dữ liệu như sau:

  • – Đến LIMS: chất lượng yêu cầu, mẫu kiểm tra, dữ liệu thống kê quy trình.
  • – Từ LIMS: kết quả chất lượng kiểm tra, chứng chỉ sản phẩm, tình trạng kiểm tra.
  • – Đến WMS: Yêu cầu nguồn vật tư, định nghĩa vật tư, thời gian giao hàng sản xuất.
  • – Từ WMS: vật tư có sẵn hay không, tình trạng phân lô, vận chuyển thành phẩm.
  • – Đến CMMS: Dữ liệu chạy của thiết bị, thiết bị hỗ trợ, yêu cầu bảo trì, bảo dưỡng.
  • – Từ CMMS: Quy trình bảo dưỡng, khả năng của thiết bị, lịch bảo bảo trì.

Hệ thống MES liên hệ với các hệ thống tầng 4.

Theo tiêu chuẩn ISA-95 Tầng 4 là Hệ thống quản lý vòng đời sản phẩm (PLM), Hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP), Hệ thống phản hồi hài lòng khách hàng (CRM), Quản lý nguồn nhân lực, Quy trình phát triển sản phẩm (PDES). Hệ thống MES liên kết dữ liệu với các hệ thống tầng 4:

  • – Đến PLM: kết quả kiểm tra sản phẩm từ sản xuất
  • – Từ PLM: định nghĩa sản phẩm, chứng từ giao nhận, hướng dẫn thao tác số, thông số cài đặt.
  • – Đến ERP: Kết quả sản xuất, sản xuất và tiêu thụ vật tư.
  • – Từ ERP: kế hoạch sản xuất, yêu cầu của đơn hàng.
  • – Đến CRM: giám sát sản xuất, truy xuất lịch sử sản xuất.
  • – Từ CRM: phàn nàn của khách hàng về sản phẩm.
  • – Đến HRM: Kết quả công việc cá nhân.
  • – Từ HRM: kỹ năng, có sẵn nhân lực.
  • – Đến PDES: Kết quả kiểm tra và thực hiện sản xuất.
  • – From PDES: định nghĩa sản phẩm, manufacturing flow definitions, định nghĩa các tiêu chuẩn thông số.

Hệ thống MES liên kết với tầng quản lý 0, 1, 2.

Hệ Thống: Supervisory Control And Data Acquisition(SCADA), Programmable Logic Controllers (PLC), Hệ thống điều khiển phân tán và hệ thống điều khiển sản xuất hàng loạt. Dòng thông tin giữa hệ thống MES và hệ thống điều khiển như là PLC:

  • PLC=> MES: giá trị hoạt động, báo động, điều chỉnh điểm cấu hình, kết quả sản xuất.
  • MES=> PLCs: Hướng dẫn sử làm việc,  work instructions, công thức, cài đặt tham số.

Hầu hết các hệ thống MES bao gồm bộ phận kết nối với hệ thống sản xuất. Trực tiếp kết nối với PLC, kết nối thông qua hệ thống điều khiển rời rạc hay kết nối với hệ thống SCADA – OPC. (OPC là tiêu chuẩn trong quá khứ. Giờ đây có nhiều kênh kết nối hiệu quả và rẻ hơn)

Cách triển khai hệ thống MES trong thực thi sản xuất

Trước khi triển khai hệ thống MES, bạn phải dành thời gian để lập kế hoạch.

Bắt đầu bằng cách xác định nhu cầu của công ty bạn và phần nào của những nhu cầu này mà hệ thống MES sẽ giải quyết. Hãy nhớ rằng các hệ thống thực thi sản xuất hoàn toàn có thể tùy chỉnh dựa trên nhu cầu của bạn, có hàng trăm khả năng bạn có thể thêm vào hệ thống của mình, vì vậy bạn phải hiểu đầy đủ nhu cầu của mình.

Tiếp theo, bạn cũng phải hiểu toàn bộ phạm vi của dự án để có thể tính toán thời gian và ngân sách hợp lý. Sau đó, phải thông báo cho tất cả thành viên của bạn trong quá trình tích hợp.

Bạn cũng sẽ muốn đưa ra đánh giá rủi ro trong mọi giai đoạn triển khai hệ thống MES của mình, cụ thể là thiết kế, phát triển và thực hiện.

Cuối cùng, bạn nên hợp tác với một công ty tư vấn sản xuất chuyên nghiệp. Làm việc với các chuyên gia đảm bảo rằng dự án của bạn được hoàn thành đúng thời hạn và trong phạm vi ngân sách.

Tương Lai Hệ Thống MES? – Hệ Thống MES 4.0

Hệ thống MES đã và đang phát triển hàng ngày với nhiều kiến thức hơn được tích hợp vào nó. Internet of Things (IoT) đã được hình dung như là một phần không thể tách rời của ngành công nghiệp sản xuất, nó sẽ tác động đến tất cả các lĩnh vực từ việc lập kế hoạch đến khi giao hàng, điều này cũng sẽ tác động đến hệ thống MES. Kết hợp hệ thống MES và IoT lại tạo nên khái niệm hệ thống MES 4.0. Nó cấu hình lại việc quản lý hệ thống sản xuất, chất lượng, bảo trì và kiểm kê; hệ thống MES 4.0 là một nhà máy thông minh trên cơ sở tích hợp các trụ cột: Sản Xuất, Chất Lượng, Tồng Kho, Bảo Trì; thông qua các đối tượng thông minh để cung cấp các quy trình thông minh.

Một hệ thống thực hiện sản xuất thông minh?

Ngành công nghiệp 4.0 được thành lập để dẫn đầu việc số hóa các quy trình sản xuất và sản xuất. MES là một thành phần rất quan trọng trong ngành công nghiệp 4.0. Hệ thống MES 4.0 đóng vai trò là cầu nối giữa các hệ thống thông tin sản xuất trong nhà máy. Nó là một hệ sinh thái giao tiếp thời gian thực; nhờ đó các quyết định được đưa ra tốt hơn, nhanh hơn.

Hệ thống MES đã và đang phát triển hàng ngày với nhiều kiến thức hơn được tích hợp vào nó. Internet of Things (IoT) đã được hình dung như là một phần không thể tách rời của ngành công nghiệp sản xuất, nó sẽ tác động đến tất cả các lĩnh vực từ việc lập kế hoạch đến khi giao hàng, điều này cũng sẽ tác động đến hệ thống MES. Kết hợp hệ thống MES và IoT lại tạo nên khái niệm hệ thống MES 4.0. Nó cấu hình lại việc quản lý hệ thống sản xuất, chất lượng, bảo trì và kiểm kê; hệ thống MES 4.0 là một nhà máy thông minh trên cơ sở tích hợp các trụ cột: Sản Xuất, Chất Lượng, Tồng Kho, Bảo Trì; thông qua các đối tượng thông minh để cung cấp các quy trình thông minh.

Hệ thống MES đã được phân thành bốn chức năng; Sản xuất, chất lượng, hàng tồn kho và bảo trì. Bài viết này tập trung vào bốn lĩnh vực này liên quan đến lính vực IOT. Thông qua đó cố gắng phát triển một khái niệm cho hệ thống MES 4.0. Phân tích dự đoán mức độ mà IoT có thể được sử dụng trong quản lý sản xuất, tồn kho, bảo trì và chất lượng.

Hành trình chuyển đổi Hệ Thống MES lên MES 4.0

Việc đánh giá quá trình áp dụng IOT vào hệ thống MES theo các tiêu chí sau:

  • Đánh giá mỗi chức năng cùng những hoạt động của nó.
  • Kiểm tra mức độ tích hợp của IOT.
  • Nếu đúng, đánh giá mức độ áp dụng IOT theo thang 5.
  • Đánh giá mức độ áp dụng IOT theo thang điểm trên.

Kết quả phân tích hệ thống MES tích hợp IoT

Khả năng ứng dụng của IOT được phân tích dựa trên các cuộc phỏng vấn của các SME đang sử dụng hệ thống MES và IOT; thông qua các nguồn trực tuyến và tài liệu được xuất bản khác nhau. Mức độ IOT có thể áp dụng cho từng khu vực chức năng được thống kê như sau:

  • Phạm vi bao phủ hiện tại của IOT trong bốn lĩnh vực của hệ thống MES hàng tồn kho có tỷ lệ cao nhất (41%)
  • Sản xuất 32%.
  • Chất lượng 20%.
  • Bảo Trì 34%

Nhìn chung mức độ bao phủ trung bình của IOT là 32%, điều đó có nghĩa là còn rất nhiều khoản trống để cải tiến về sau.

Khuyến nghị hệ thống MES tích hợp IoT

Việc tích hợp công nghệ tự động và công nghệ thông tin trong quy trình sản xuất tạo nên khái niệm mới về IOT. Nó đang xác định lại quy trình sản xuất và hệ thống của nó. Các phân tích trình bày ở đây cho thấy phạm vi IOT có thể thực hiện. Dưới đây là một số ý chính cần nắm:

  • IOT có phạm vi rộng lớn trong lĩnh vực hệ thống MES với mức độ bao phủ trung bình chỉ 32% còn lại đến 78% khoảng trống hệ thống MES chưa khai thác.
  • IoT cần phải được áp dụng tại các vị trí đã được xác định ở đây để hệ thống MES có thể đáp ứng nhu cầu trong tương lai của nhà máy sản xuất.
  • Cách tiếp cận được thảo luận ở đây có thể được sử dụng để nghiên cứu nhu cầu cụ thể của người dùng để thực hiện hoặc nâng cấp hệ thống MES khi IOT được tích hợp trong các quy trình sản xuất.

Xem thêm:

Tìm Hiểu Về Hệ Thống MES và giải pháp: https://iotvn.vn/

Trí Cường
tricuong.le@iotvn.vn