facebook LinkedIN LinkedIN - follow

Elektronické řízení výroby a údržby

Inovace dle vize Industry 4.0

ComesFenomén nové průmyslové revoluce Industry 4.0 směřuje k dosažení významných zlepšení průmyslové výroby. Mezi cíle Industry 4.0 patří podstatné zvýšení produktivity, snížení nákladů a rovněž dosažení vysoké flexibility výroby, spočívající v inteligenci technologií s možností pružně přecházet z jednoho výrobku na jiný stejně jako realizovat ekonomicky i výroby malých sérií výrobků.


Návrhy nových podob technologií Industry 4.0 jsou srozumitelné v oblasti požadavků na inteligentní senzoriku, v požadavcích na senzitivní roboty aj., méně srozumitelné jsou však myšlenky, jak prakticky dosahovat efektů v přínosech pro průmyslový podnik a parametry výroby. Další otázkou je návratnost, kolik inovace v duchu inteligentních technologií budou podniky stát a zda se jim masivní investice do technologií vyplatí, aby vyráběné výrobky byly prodejné.

Článek popisuje způsob, jak je možné modernizovat průmyslové podniky k dosažení lepší výroby s využitím stávající základny technických prostředků. Jednou z možností, která byla již několik let vyvinuta společností COMPAS automatizace, s. r. o. (dále jen COMPAS), je zlepšení systémů stávajících podniků v oblasti IT (ERP a MES) a automatizace na principu systémové integrace. COMPAS koncept „Elektronického řízení výroby“ nabízí dosahování významných efektů ve shodě s cíli Industry 4.0. Realizované aplikace konceptu Elektronického řízení výroby již od r. 2008 ukazují, že významných pozitivních efektů je možné dosáhnout i bez masivních technologických investic.

Co je elektronické řízení výroby?

Elektronické řízení výroby je založeno na systémové integraci podnikových systémů ERP – COMES – automatizace technologií. Jedná se o koncept podporující optimalizaci řízení výrobního týmu s příslušným výrobkovým portfoliem a souvisejícími výrobními prostředky (technologie, materiály, infrastruktura, …) tak, aby bylo dosaženo co nejefektivnější výroby. Principem je podpora výrobních činností a jejich synchronizace (výrobního týmu a výrobních prostředků) prostřednictvím výrobního IT tak, aby výroba probíhala co nejefektivněji.

Jádrem konceptu Elektronického řízení výroby je webový výrobní informační MES systém COMES vyvinutý firmou COMPAS. COMES disponuje potřebnými funkcemi, podporuje týmovou spolupráci a dodává výrobnímu týmu potřebné informace v elektronické podobě a v čase, kdy je uživatel potřebuje. Elektronické řízení výroby šetří administrativní činnosti jak výrobním operátorům, tak manažerům, kteří mohou využívat informací z výroby v reálném čase, např. plán zakázek versus výrobní realita, stavy technologie, jakost výroby, informace o materiálech ve výrobě. Počítá výkonové ukazatele a efektivitu linek (OEE) a tak umožňuje jejich optimalizaci a současně elektronicky dokumentuje výrobu. COMES obsahuje i CMMS systém řízení údržby COMES Maintenance.

Přínosy elektronického řízení výroby

Následující tabulka ukazuje vlastnosti konceptu Elektronického řízení výroby v duchu cílů Industry 4.0. ve fázi procesu výroby.

Cíle Industry 4.0 Elektronické řízení výroby
Flexibilita = více zákaznicky orientovaná výroba Ano Ano
Produktivita = vyšší produktivita a kratší výroba Ano Ano
Supply chain = real-time informace o výrobě a výrobcích napříč celým řetězcem výrobců Ano Ano, ve spolupráci s ERP
Náklady = větší efektivita, lepší využití zdrojů jako klíčový prvek konkurenceschopnosti Ano Ano, ve spolupráci s ERP
Technické provedení Vize Dostupné technické prostředky s postupnou integrací nových komponent dle Industry 4.0

Aplikace plné vize Industry 4.0 s masivními investicemi do pokrokových technologií bude dosahovat celkových efektů vyšších a pokrývá i procesy vývoje a správy životního cyklu výrobku, které dnes řeší PLM systémy. Trend ve využívání pokrokových technologií je nezbytností a stejně jako v Industry 4.0 mohou uživatelé v konceptu Elektronického řízení výroby začlenit nové pokrokové a efektivnější technologie. Nicméně důležitou otázkou každého rozvoje je návratnost investic do vlastního procesu výroby v průmyslové současnosti.

Funkce elektronického řízení výroby

Elektronické řízení výroby podporuje svými funkcemi jak vlastní řízení výroby, tak optimalizaci technologických procesů a jakosti, dokumentaci a vyhodnocování výroby v reálném čase i nutnou komunikaci s okolními systémy. Hlavní součástí konceptu Elektronického řízení výroby je MES COMES, jehož funkce umožňují řešit potřeby operativního řízení tovární výroby. Mezi jeho klíčové funkce patří:

1. Řízení výroby

  • podpora technické přípravy výroby (specifikace výrobků, kusovníků, receptur, postupů, operací aj.)
  • detailní plánování/rozvrhování výroby
  • řízení lidských zdrojů ve výrobě
  • management výrobních objednávek a jejich elektronické přidělování výrobním operátorům a technologiím
  • materiálový management (specifikace, identifikace, kusovníky, receptury, traceability a další)
  • výrobní dokumentace a její poskytování operátorům
  • operativní řízení výroby na terminálech u technologií
  • odvádění výroby a spotřeb materiálů

2. Optimalizace technologického procesu a jakosti

  • sběr, archivace technologických veličin a jejich analýza pro optimalizaci technologických procesů
  • řízení jakosti

3. Dokumentace a vyhodnocování výroby

  • dokumentace výroby, výrobních operací, výrobku
  • sběr výrobních dat, výpočty klíčových ukazatelů v reálném čase
  • řízení lidských zdrojů ve výrobě
  • spotřeby, statistiky a protokoly
  • komunikace na ERP

4. Řízení údržby CMMS

  • moderní funkce řízení údržby zaměřené na mobilitu a jednoduchou administraci údržby od plánování, evidence, vykazování práce a spotřeby materiálu a vyhodnocování údržby.

Technická realizace a komunikace s okolím

Elektronické řízení výroby využívá současných technických prostředků PC a mobilních zařízení, technologií společnosti Microsoft, orientace na webové technologie s možností provozování aplikací v cloudu. Technické prvky zahrnují systémy označování materiálů, senzory a akční členy, řídicí systémy a HMI, rozhraní na další IT aplikace klienta (ERP, MIS, DB, speciální aplikace). Komunikační technologie zahrnují průmyslový Ethernet (IE), fieldbus, IOT a současné standardy v rozhraní OPC UA.

Aplikace elektronického řízení výroby

Elektronické řízení výroby je aplikováno nejčastěji ve velkoobjemových typech výrob, ve dvou odlišných konceptech podle jejich charakteru, a to v diskrétních a dávkových výrobách.

Diskrétní výroby

Koncept COMES řízení diskrétní výroby umožňuje kapacitně plánovat diskrétní výrobu, řídit sklady surovin i výrobků a materiálovou logistiku výroby, sledovat průběhy zakázek, operativně řídit a vizualizovat výrobu, optimalizovat jakost, dokumentovat výrobu a odvádět ji do ekonomických/účetních IT systémů. Integrovaně podporuje výrobní tým v péči o stroje a jejich části prostřednictvím modulu COMES Maintenance.

Dávkové (šaržové) výroby

Koncept COMES řízení dávkové výroby umožňuje kompletní Elektronické řízení dávkové výroby. Umožňuje přípravu a plánování dávkové výroby, řízení skladů surovin i výrobků a materiálovou logistiku výroby, sledování průběhu zakázek, řízení výrobních procesů (jak manuálních, polo-automatizovaných i plně automatizovaných technologií) s případnou integrací na automatizaci, řízení jakosti modulem COMES LAB, automatizované vytváření výrobní dokumentace v elektronické podobě včetně elektronických podpisů a hlídání nákladů výroby včetně přenášení údajů do ekonomických/účetních IT systémů. Současně modulem COMES Maintenance podporuje tým údržby a slouží k řízení servisní činnosti technologií a jejich částí.

Příkladem aplikace konceptu řízení dávkové výroby je Elektronické řízení výroby kosmetiky. Strukturu výrobních funkcí a jejich vzájemné provázání mezi IT systémy ukazuje obrázek 1. Zpracování výrobní zakázky je podporováno a synchronizováno v následujících krocích, ve kterých je shrnuta posloupnost výrobních činností a souvisejících procesů:

  1. Načtení dat z příjmu surovin a obalových materiálů z ERP do COMES.
  2. Vytvoření a vyplnění laboratorních testů nově přijatých šarží surovin a obalů.
  3. Odeslání výsledků testů z COMES do ERP.
  4. Uskladnění propuštěných surovin a obalových materiálů.
  5. Import aktuálního plánu výroby polotovarů z ERP do COMES.
  6. Naplánování výrobních dávek do modulu COMES Batch podle plánu výroby.
  7. Vytvoření požadavku na navažování surovin pro zaplánované výrobní dávky.
  8. Vyskladnění požadovaných surovin ze skladu.
  9. Navážení požadovaného množství surovin a jejich označení etiketou s čárovým kódem.
  10. Odeslání navážených surovin do varny polotovarů.
  11. Výroba polotovaru podle výrobního předpisu modulu COMES Batch.
  12. Rozvážení polotovaru do polotovarových obalů a jejich označení etiketou s čárovým kódem.
  13. Odeslání informací o vyrobených polotovarových obalech do Helios a jejich naskladnění ve skladu polotovarů.
  14. Import aktuálního plánu adjustace finálních výrobků z ERP do COMES.
  15. Rozvržení týdenního plánu a přiřazení směnných plánů na konkrétní adjustační linky v modulu COMES Modeller.
  16. Zahájení adjustačního směnného plánu na konkrétní adjustační lince. Záznam spotřeby vstupních materiálů a výroba jednotlivých palet finálního produktu. Korekce spotřebovaných vstupních materiálů a vyrobených kusů finálního produktu. Ukončení adjustace směnného plánu a odeslání potvrzených dat do úrovně ERP.
  17. Laboratorní kontrola finálního produktu vyplněním laboratorních testů ukončené adjustace finálního produktu.
Obr. 1. Příklad aplikace Elektronického řízení výroby v kosmetickém průmyslu
Obr. 1. Příklad aplikace Elektronického řízení výroby v kosmetickém průmyslu


Řízení údržby

Pro řízení údržby prostředků podniku slouží modul COMES Maintenance, integrovaný s koncepty řízení výroby. Umožňuje plánovat procesy údržby, řídit opravy, podporovat pracovníky dokumentací a zaznamenávat výkony údržby. Nová verze modulu je zaměřena především na štíhlý a mobilní charakter CMMS v duchu Industry 4.0.

Obr. 1. Příklad aplikace Elektronického řízení výroby v kosmetickém průmyslu
Obr. 2. COMES Maintenance rozhraní pro mobilní přístroje


Závěr

Elektronické řízení výroby je dostupné a osvědčené řešení, které může průmyslovému podniku pomoci naplnit cíle rozvoje ve vizi Industry 4.0. Podpoří flexibilitu, efektivitu i jakost výroby a tím přispěje k úspěchu průmyslového podniku.

Ing. Vlastimil Braun
Autor článku je ředitelem společnosti Compas Automatizace.