Program ERP i warstwa techniczna ISA-95

1. ISA-95 Warstwa ERP i warstwa techniczna ANSI/ISA-95 Integracja ERP i Control System 5 poziomów połączeń wg ANSI/ISA-95 Poziom MES 2. Programy MES, HMI/SCADA, PLC Golem OEE LYNQ 3. ERP <---> MES Wymiana danych 4. Tematy powiązane

1. ISA-95 Warstwa ERP i warstwa techniczna

Warstwa ERP (biznesowa), to prezentowane tu moduły: planowanie, realizacja zleceń, gospodarka materiałami i wyrobami, rozliczanie zleceń. Warstwa techniczna, to sterowanie i kontrolowanie fizycznego procesu wytwórczego. To urządzenia i oprogramowanie do monitorowania procesów, sterowania maszynami.

ANSI/ISA-95 Integracja ERP i Control System

W organizacji ISA (The International Society of Automation) opracowano dokument ANSI/ISA-95 (ISA-95). Międzynarodowy standard tworzenia automatycznych powiązań (automated interface) między systemami ERP (biznesowymi) a systemami sterującymi.

5 poziomów połączeń wg ANSI/ISA-95

Poziom 4 Ogólny harmonogram produkcji, planowanie dostaw, zarządzanie zapasami ERP/MRP. Otrzymuje i analizuje dane o wykonaniu zadań produkcyjnych. Poziom 3 MES Zarządzanie operacjami produkcyjnymi #MES Na poziomie 3 (MES) zachodzi operacyjne sterowanie produkcją w celu wypełniania zadań sformułowanych na poziomie 4. Poziom 3 ma integrować informacje ekonomiczne i szczegółowe dane produkcyjne. System MES powinien prezentować informacje bezpośrednio kadrze zarządzającej przedsiębiorstwem oraz wymieniać je z systemami poziomu 4 (np. ERP). Poziom 2 Monitoring procesu, zarządzanie i automatyczne sterowanie procesem. HMI/SCADA Human Machine Interface Supervisory Control And Data Acquisition Tworzą systemy sterowania PLC/DCS oraz SCADA. Do systemów poziomu 2 wysyłane są szczegółowe plany produkcji oraz instrukcje pracy lub receptury. W odpowiedzi systemy te dostarczają informacje takie jak wartsci zmiennych procesowych, alarmy i zrealizowane zadania produkcyjne. Poziom 1 Wykrywanie stanu, manipulowanie procesem produkcyjnym. PLC Programmable Logic Controller. Programowalny sterownik logiczny. Urządzenie mikroprocesorowe przeznaczone do sterowania pracą maszyny lub urządzenia technologicznego) Poziom 0 Proces produkcyjny Obejmuje fizyczny proces produkcyjny - obiekt, na który oddziałują elementy wykonawcze poziomu 1, a zmiany w nim są obserwowane przez sensory, również należące do tego poziomu. Patrz rysunek: http://www.vix.com.pl/wp-content/uploads/systemy-mes.pdf (**typowy rysunek**, powtarzany w wielu publikacjach) https://apsom.org/docs/T061_isa95-04.pdf

Poziom MES #MES

Basic Plant Schedule, Inventory Level, Delivery and Shipping Product definition management, Production Performance Analysis

Level 4 Business (ERP)

o ^ | | <--- Jakie dane IN i OUT ? Patrz opis: ERP <---> MES v | -------------------o-------------------o---------------------- Level 3 MES | ^ v | Operation | Request | | Operations v Response Production ^ scheduling | v Production Production Tracking dispatching ^ | Production v Data Collection Operational ^ Commands Operational | Responses | ^ v | -------------------o-------------------o---------------------- | | v o

----- Level 2 Monitoring -----

Monitoring, Suprevisory Control, Automated Control of Production Process NOTE: W obszarze produkcji procesowej (Batch Process) takim standardem jest ISA-88 Guidelines for the design and specifications of batch control systems. NOTE: W obszarze pakowania: PackML Packaging Machine Language (język maszyn pakujących). Jest to standard dla przemysłowych systemów sterowania maszyn pakujących.

2. Programy MES, HMI/SCADA, PLC

* Golem OEE #Golem

Program Golem OEE zbiera dane produkcyjne w czasie rzeczywistym, bezpośrednio z maszyn produkcyjnych. Program gromadzi dane w bazie, z której innne programy mogą pobierać np. ilości wykonanych wyrobów i czasy pracy maszyn Golem OEE Zbieranie danych produkcyjnych

* LYNQ

LYNQ Manufacturing execution system (MES) software. https://lynqmes.pl/ Etapy wdrażania: 1 Discovery Business process interviews (factory/data) Gap analysis Project plan 2 Design & Configuration ERP configuration Installation (sandbox/production) Solution configuration Automation configuration Demonstration of configured solution 3 Training Schedulers Workforce Supervisors Systems administration 4 User Acceptance Testing User testing Document solution design Project review 5 Transition Go live preparation Go live Post go live assistance Optimisation 6 Project Closure Handover to Customer Success Manager Hand over to support Customer success plan Estimated total effort (hours) 150

3. ERP <---> MES Wymiana danych

Wymiana danych między systemami ERP (Enterprise Resource Planning) a MES (Manufacturing Execution System) jest kluczowym elementem integracji procesów w przedsiębiorstwie. Patrz też możliwości wymiany danych między ERP a robotami przemysłowymi: Program ERP a Roboty przemysłowe

3.1 Zakres wymiany danych

Dane przesyłane z ERP do MES

* Zlecenia produkcyjne: Numery zleceń, wymagane ilości, terminy realizacji. Przesyłane dane: Patrz [A] * Receptury i BOM (Bill of Materials): Szczegóły dotyczące składników i parametrów procesu. * Harmonogram produkcji: Planowane czasy rozpoczęcia i zakończenia. * Dane materiałowe: Informacje o dostępności surowców i półproduktów. Przesyłane dane: Patrz [B] * Specyfikacje jakościowe: Parametry wymagane dla poszczególnych produktów.

Dane przesyłane z MES do ERP:

* Statusy zleceń: Aktualny postęp w realizacji, zakończenie operacji. Przesyłane dane: Patrz [C] * Raporty produkcyjne: Ilości wyprodukowane, liczba braków. Przesyłane dane: Patrz [D] * Dane o zużyciu materiałów: Faktyczne zużycie surowców w porównaniu z planem. * Informacje o maszynach: Przestoje, awarie, wydajność. Przesyłane dane: Patrz [E] * Dane jakościowe: Wyniki inspekcji i testów.

3.2 Technologie integracji

Interfejsy API:

* Umożliwiają bezpośrednią komunikację między systemami w czasie rzeczywistym. * REST API lub SOAP są najczęściej używane.

Middleware:

* Systemy pośredniczące (np. Dell Boomi, MuleSoft) zarządzające przepływem danych i transformacją formatów.

Bazy danych:

* Wspólne bazy danych jako bufor dla wymiany danych.

Pliki wymiany:

* CSV, XML, JSON jako formaty do wymiany danych między systemami.

Standardy przemysłowe:

* OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture): Standard do wymiany danych w automatyce przemysłowej. * ISA-95: Ramy integracji ERP-MES.

3.3 Proces integracji

Analiza wymagań biznesowych:

* Zidentyfikowanie kluczowych punktów wymiany danych.

Mapowanie danych:

* Dopasowanie pól danych między ERP i MES.

Projektowanie interfejsu:

* Określenie technologii integracji i standardów komunikacji.

Testowanie i walidacja:

* Sprawdzenie, czy dane są przesyłane dokładnie i w odpowiednim formacie. Utrzymanie i monitorowanie: * Monitorowanie procesów wymiany w czasie rzeczywistym i ich optymalizacja.

3.4 Korzyści z integracji

* Zwiększenie przejrzystości: Lepszy wgląd w procesy produkcyjne i zasoby. * Optymalizacja procesów: Szybsze reagowanie na zmiany w produkcji. * Poprawa jakości danych: Eliminacja ręcznych operacji i potencjalnych błędów. NOTE: Lista przesyłanych danych: [A] [B] [C] [D] [E] + przykład danych w formacie JSON Patrz w dokumentacji projektowej ******************************************************* [A] ```json 1 1 6 8 0 2 | | | | v v v v { "order_id": "ZP12345", "product": { "product_code": "P9876", "description": "Produkt testowy", "revision": "1.2" }, "quantity": { "target": 1000, "batch_size": 250, "minimum_acceptable": 950 }, "schedule": { "start_date": "2024-01-15T08:00:00", "end_date": "2024-01-20T18:00:00" }, "bom": [ { "material_id": "M123", "quantity": 5, "unit": "kg" }, { "material_id": "M124", "quantity": 10, "unit": "pcs" } ], "resources": { "machines": ["M1", "M2"], "operators": ["John Doe", "Jane Smith"] }, "quality": { "tests": ["dimension_check", "visual_inspection"], "tolerances": { "length": "0.05mm", "weight": "1g" } }, "attachments": ["drawing.pdf", "work_instruction.docx"], "notes": "Zamówienie priorytetowe dla klienta X." } ``` --- ******************************************************* ******************************************************* [B] 1 1 6 8 0 2 | | | | v v v v ```json { "material_id": "MAT45678", "name": "Aluminium Sheet 6061-T6", "type": "Raw Material", "specifications": { "density": "2.7 g/cm", "tensile_strength": "310 MPa" }, "unit_of_measure": "kg", "batch_number": "BATCH2024123", "expiry_date": "2025-01-01", "stock": { "available_quantity": 1000, "reserved_quantity": 200, "location": "Warehouse A, Shelf 5" }, "logistics": { "lead_time": "5 days", "order_quantity": "500 kg" }, "bom_link": { "product_id": "PROD12345", "required_quantity": 50 }, "documentation": [ "safety_data_sheet.pdf", "quality_certificate.pdf" ], "notes": "Ensure humidity <60% during storage." } ``` --- ******************************************************* ******************************************************* [C] ```json { "order_id": "ZP12345", "batch_number": "BATCH2024123", "status": { "current_status": "in_progress", "progress_percentage": 75, "stage": "production" }, "production_data": { "produced_quantity": 750, "defective_quantity": 25, "remaining_quantity": 225 }, "time": { "start_time": "2024-01-15T08:00:00", "planned_end_time": "2024-01-20T18:00:00", "actual_end_time": null, "downtime": { "total_minutes": 120, "causes": ["machine_failure", "material_shortage"] } }, "resource_usage": { "materials_used": [ { "material_id": "MAT45678", "used_quantity": 500 }, { "material_id": "MAT12345", "used_quantity": 200 } ] }, "quality": { "tests_passed": true, "rework_quantity": 10, "notes": "Minor adjustments required for batch 3." }, "comments": "Production proceeding as plannedafter initial setup delay." } ******************************************************* ******************************************************* [D] ```json { "order_id": "ZP12345", "batch_number": "BATCH2024123", "product": { "product_code": "P98765", "product_name": "Widget A", "revision": "1.1" }, "production_summary": { "planned_quantity": 1000, "produced_quantity": 950, "scrap_quantity": 30, "rework_quantity": 20, "remaining_quantity": 50 }, "time": { "actual_production_time": "15 hours", "downtime": { "total_minutes": 120, "causes": ["machine_maintenance", "material_shortage"] }, "setup_time": "2 hours", "planned_vs_actual_time": { "planned": "18 hours", "actual": "17 hours" } }, "efficiency": { "oee": { "availability": 92, "performance": 88, "quality": 96 }, "actual_speed": 55, "planned_speed": 60 }, "quality": { "tests_passed": true, "nonconformities": ["Dimensional issue", "Surface defect"], "actions_taken": ["Adjust machine settings"] }, "materials_used": [ { "material_id": "MAT123", "quantity_used": 500, "batch_number": "LOT001" }, { "material_id": "MAT124", "quantity_used": 200, "batch_number": "LOT002" } ], "costs": { "material_costs": 1500, "scrap_costs": 300, "labor_costs": 1200 }, "comments": "Production completed with minor delays due to maintenance." } ``` ******************************************************* ******************************************************* [E] ```json { "machine_id": "MACH12345", "type": "CNC_Lathe", "location": "Plant 1, Zone A", "status": { "current_status": "operational", "uptime": "15 hours", "downtime": { "total_minutes": 30, "causes": ["tool_change"] } }, "performance": { "oee": { "availability": 95, "performance": 90, "quality": 98 }, "mtbf": "200 hours", "mttr": "30 minutes" }, "production_data": { "total_produced": 500, "scrap_quantity": 10, "materials_used": [ { "material_id": "MAT123", "quantity": 50 }, { "material_id": "MAT124", "quantity": 25 } ] }, "maintenance": { "last_maintenance_date": "2024-01-15", "maintenance_type": "scheduled", "repair_cost": 200 }, "energy_consumption": { "total_kwh": 120, "cost": 50 }, "comments": "Machine operating efficiently with minor downtime due to tool replacement." } ``` *******************************************************

4. Tematy powiązane

Opis systemu produkcji Zarządzanie produkcją Kartoteka zleceń produkcyjnych MRP Planowanie potrzeb materiałowych Słowa kluczowe #Produkcja-Automatyzacja #Produkcja-Zlecenia #Produkcja-Technologia #TrawersERP-Automatyzacja