O tom, že se jedná také o evoluci, svědčí např. metody a postupy, které již dříve byly v systémech řízení a automatizace výroby aplikovány. Jedním z nich je MES/MOM přístup obsažený v integrovaných řešeních ve vizi Elektronického řízení výroby firmy COMPAS automatizace, s. r. o. (COMPAS) na platformě MES systému COMES®.

Projekt, který téměř vzorově implementoval MES/MOM systém (řečeno dnešním názvoslovím) realizovala firma SAPELI, přední výrobce interiérových dveří, při výstavbě své nové továrny společně s dodavateli MES fy COMPAS a ERP dodavatelem OR CZ již v roce 2008-2009. Cílem projektu SAPELI, dnes bychom řekli ve vizi I4.0, bylo zajistit mimořádnou flexibilitu výroby cca 300 000 ks interiérových dveří ročně na základě kusových objednávek zákazníků. Přesněji řečeno cca 280 000 ks je vyráběno unikátně a jen zbývajících 20 000 ks je typových. Požadavkem na systém řízení výroby bylo zajistit tuto flexibilitu. Nutnou podmínkou pro flexibilní výrobní systém bylo navrhnout, zkonstruovat a dodat rovněž odpovídající technologická zařízení a jejich řídicí systémy, které tuto pružnost umožňovaly.

Proces výroby dveří řízený MES/MOM systémem COMES

Výroba SAPELI je tvořena třemi samostatnými výrobními linkami L1, L2, L3, automatickým meziskladem, dopravníky dveřních polotovarů a pomocnými mezisklady materiálů.

Celý proces výroby dveří začíná u zákazníka firmy SAPELI, který vytvoří nabídku na zhotovení kompletu dveří, zárubní a kování u obchodního partnera ve webové aplikaci, tzv. konfigurátoru. Obchodní informace pořízené zákazníkem jsou přenášeny do podnikového ERP systému, kde dochází k vytvoření jednotlivých řádků nabídek. ERP systém na základě vlastností a jednotlivých hodnot vlastností u každého výrobku vygeneruje kompletní kusovník, výkresovou dokumentaci a technologický postup s kompletní sadou výrobních parametrů pro všechna zařízení ke každému výrobku. Ke každému kusu dveří se přiřadí unikátní číslo výrobku pro výrobní proces, které je zapsáno do čárového kódu na štítku dveří. Takto připravená data výrobků jsou předána do MES/MOM systému COMES. Na základě mnoha parametrů jednotlivých dveří jsou tvořeny optimalizované výrobní dávky (paleta) typově stejných dveří k výrobě.

Nové výrobní dávky jsou v COMES formou plánovacího formuláře poskytnuty plánovačům výroby, kteří upravují podle dispozic a stavu výroby harmonogramy výrobních operací na linkách. Výroba dveří začíná na lince L1, kde operátor načtením čárového kódu dveří zahajuje jejich opracování a získává na COMES terminálu informace o výrobním postupu, obrázek dveří a materiálovou skladbu. Po připravení výchozích materiálů zahájí výrobu dveří automatickým opracováním na první lince. Jednotlivé operace řídí v reálném čase systém COMES podle specifikace výrobku – dveří. Před jednotlivými pracovišti jsou na válečkovém dopravníku dveří umístěny automatické scannery čárového kódu výrobku. Po automatické identifikaci výrobku provede COMES těsně před příjezdem dveří na pracoviště jeho nastavení/parametrizaci pro požadovanou operaci podle specifikace výrobku:

• V případě ručních operací dojde k zaslání informací na terminál operátora, který dle výrobních instrukcí provede požadovanou operaci a její provedení potvrdí na terminálu. Data vyrobené operace jsou uložena k výrobku – dveřím.
• V případě automatizovaných operací dojde po identifikaci výrobku před strojem k zaslání parametrů automatické operace ze systému COMES do řídicího systému stroje. Po vykonání operace přebere COMES informace z řídicího systému a uloží data o automaticky provedené výrobní operaci k databázi výrobku.
  

Obr.1:Terminál na lince Sapeli L1


Obr. 2: Obrazovka vstupu rámů linky L1

Výstupem z linky L1 je dveřní polotovar, který dosahuje již požadovaných rozměrů dveří a je opatřen povrchovými plášti konečného typu dekoru. Linka L1 skládá na konci dveřní polotovary manipulátorem na sebe do výrobní palety. Výrobní paleta je po signalizaci připravenosti automatizovaně přesunuta systémem COMES do meziskladu výrobních dávek, kde dveře čekají na další opracování.

Obr. 3: Mezisklad dveřních polotovarů


Obr. 4: Vizualizace skladu polotovarů

Podle plánu výroby na další opracování dávky jsou dveře systémem COMES nalezeny na příslušné skladové pozici a přivezeny k výrobní lince L2, kterou procházejí jednotlivé dveře několika průchody. Každým průchodem je modelována jedna hrana dveří a polepena ohraňovací páskou. Po opracování na lince L2 jsou dveře přemístěny na pozici kontroly kvality, kde obsluha za pomoci čtečky čárového kódu a dotykového terminálu COMES klasifikuje případné vady na dveřích. Kontrola kvality výrobku probíhá i na všech předchozích pracovištích v průběhu výrobního procesu a její výsledky jsou archivovány.

Po průchodu pracovištěm kontroly kvality jsou dveře uloženy zpět do meziskladu výrobních dávek, kde čekají na operace prováděné linkou L3, nebo jsou přesunuty přímo na finální opracování k L3.

Obr. 5: Linka Sapeli L2

Zde jsou na dveřích provedeny potřebné výřezy pro vložení skel a jiných dekorativních prvků. Kompletace konečné podoby dveří je prováděna operátory ručně na kompletačních pracovištích. Operátoři kompletace jsou vedeni informacemi terminálů COMES®, které materiály na kompletaci použít. Tento elektronický způsob poskytnutí postupu kompletace přináší obsluze časovou úsporu a zefektivnění kompletační práce. Při variabilitě a množství druhů dveří, které firma SAPELI svým zákazníkům nabízí, by distribuce těchto informací například v papírové podobě znamenala velkou nevýhodu a zdržení v pracovním postupu. Zkompletované dveře jsou dopravníky přesunuty na konec linky L3, kde jsou zastaveny na posledním kontrolním pracovišti. Hlavní supervizor výroby má na svém terminálu dostupné kompletní informace o průběhu výroby, informace o případných opravách nebo klasifikovaných vadách a informace, jaký pracovník prováděl dílčí výrobní operaci. Dveře z tohoto pracoviště odjíždějí do baličky na zabalení a dále přes centrální expedici k zákazníkovi.

Architektura MES/MOM systému a distribuce výrobních dat

Při implementaci MES/MOM systému COMES do firmy SAPELI byla většina hlavních funkcí systému použita k vyladění optimálního přístupu k výrobním informacím a zařízením. COMES splnil podle požadavků SAPELI následující kritéria, která byla klíčová pro úspěšnou realizaci celého projektu:

• Distribuci výrobních informací do všech systémů,
• synchronizaci výrobních operací,
• sběr dat z výrobních operací, jejich archivaci a poskytování uživatelům i jiným systémům.

Specifičnost projektu a unikátní výrobní technologie od různých dodavatelů jednotlivých zařízení výrobních linek vnesly do projektu potřeby rozdílných komunikačních rozhraní a způsobů výměn dat. Tyto komunikace bylo potřeba zabezpečit jedním výrobním systémem, který zvládne distribuovat a transformovat data a informace a řídit jednotlivé výrobní operace. Tento úkol řeší MES/MOM systém COMES a stal se integrující platformou všech pracovníků výrobního týmu, systémů a výrobních zařízení.

V projektu byla použita komunikace Ethernet pro výměnu informací mezi systémy ERP, řídicími systémy strojů a linek, čtečkami čárových kódů, tiskárnami pro tisk štítků dveří, dotykovými terminály a LCD obrazovkami. Na základě podnětů z výrobních procesů jsou operátorům na klientských obrazovkách COMES zobrazovány potřebné výrobní specifikace a parametry.

Monitoring výroby a kvality

MES systém COMES® zaznamenává všechny potřebné výrobní informace od chvíle přijetí dveří v podobě informace o nové výrobní dávce z ERP systému až do konečného zabalení dveří před expedicí. Data o výrobě každých jednotlivých dveří jsou archivována a slouží jak obsluze při výrobě, tak pro potřeby reportování a tvorby bilančních statistik. Výrobní protokoly jsou také využívány v případě řešení reklamací. Mezi hlavní informace evidované systémem COMES o každém výrobku patří:

• Časové informace o zahájení a ukončení každé výrobní operace a průchodech výrobním zařízením.
• Informace o obsluze na pracovišti: prostoje pracovníků, výkonnost a kvalita jejich práce.
• Informace o stavu linek a zařízení (poruchy, prostoje).
• Informace o procesních veličinách (rychlost motorů, teplota aj.) ve formě grafických trendů.

Operátoři linek mají v COMES k dispozici vizualizaci, která zobrazuje aktuální informace o průběhu výroby, informace o umístnění dveří ve výrobním procesu a stavu jednotlivých zařízení. Vizualizace a monitoring výroby pomáhá obsluze rychleji a snáze řešit problémy na výrobních linkách.

Vedoucí pracovníci a mistři SAPELI využívají protokoly a bilanční statistiky k určení denních objemů výroby, průchodnosti dveří jednotlivými linkami a k získání informací o výkonnosti linek i pracovníků jednotlivých pracovišť.

Všechny uvedené informace ukládá MES COMES na server zákazníka a zabezpečuje jejich zálohování.

Shrnutí

Implementace integrovaných řešení výrobních MES/MOM systémů může efektivně řešit hromadnou výrobu malých sérií výrobků, jejichž provedení může být specifikováno přímo zákazníkem, což je jeden z typických cílů Industry 4.0. Kromě vysoké pružnosti mohou MES/MOM systémy také přispět k optimálnímu průběhu výroby, ke zvýšení její produktivity, efektivity i jakosti.

Popisovaný projekt byl realizován v letech 2008–2009, tedy několik let předtím, než byly publikovány první vize o Industry 4.0. SAPELI přihlásilo realizaci svojí moderní továrny nazvanou „Řízení výrobní linky datovými podklady z konfigurace výrobku zákazníkem“ do celostátní soutěže o IT projekt roku 2009, ve které zvítězilo.