Working Smarter by IoT & Digital Transformation

Tổng quan tích hợp hệ thống thực thi sản xuất – MES và ERP theo ISA-95 và B2MML

1 407

Giới thiệu

Trong mô hình sản xuất hiện nay, các hệ thống thực hiện sản xuất (MES) đóng một vai trò quan trọng trong quản lý sản xuất hiệu quả. Các giải pháp phần mềm được cung cấp đồng thời thu hẹp khoảng cách giữa các hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP) và kiểm soát thiết bị sản xuất hoặc các ứng dụng SCADA (Kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu). Các hệ thống ERP hiện tại thường chứa các mô-đun để quản lý vật liệu, kế toán, quản lý nguồn nhân lực và tất cả các chức năng khác hỗ trợ hoạt động kinh doanh. Trong những năm qua, vai trò của ERP đã được mở rộng để phối hợp giữa các tổ chức. Ngày nay, khi tối ưu hóa các hoạt động sản xuất ngày càng mang tính thường xuyên, sự hợp tác của ERP và MES trở thành mối quan tâm lớn của các doanh nghiệp quản lý sản xuất.

Bối cảnh ra đời của ERP và MES

Từ góc độ lịch sử, sự xâm nhập của công nghệ thông tin vào công nghệ sản xuất được tạo điều kiện bởi sự phát triển và tiến bộ của máy tính máy tính lớn trong những năm 1950 và 1960. Nó đã cho các nhà sản xuất khả năng nắm bắt, thao tác và chia sẻ thông tin và tự động hóa tính toán và phân tích để hỗ trợ thiết kế các sản phẩm ngày càng phức tạp và có khả năng. Đồng thời, trong khuôn khổ quản lý sản xuất, việc kiểm soát hàng tồn kho có tầm quan trọng rất lớn và hầu hết các phần mềm trong những năm 1960 đã được phát triển cho mục đích này. 

Thông thường, kiểm soát hàng tồn kho được xử lý bởi một công cụ gọi là bộ xử lý BOM (hóa đơn vật liệu), được sử dụng như một phương tiện để thể hiện các kế hoạch xử lý. Trọng tâm đã chuyển từ những năm 1970 sang Kế hoạch yêu cầu vật liệu (MRP) khi sự phức tạp của các hoạt động sản xuất tăng lên. Công cụ quản lý này cho phép các nhà quản lý tài chính vừa xem và kiểm soát quy trình kinh doanh của họ chặt chẽ hơn nhiều. Các công cụ để tự động hóa các quy trình kinh doanh đã được tăng cường bằng cách thêm các chức năng tiếp theo để đáp ứng các yêu cầu gia tăng. Sau đó, vào những năm 1980, thuật ngữ Kế hoạch tài nguyên sản xuất (MRP II) đã trở nên phổ biến. Một MRP II đã trình bày mở rộng các chức năng MRP để đạt được sự tích hợp tất cả các khía cạnh của việc lập kế hoạch và kiểm soát nhân sự, vật liệu và máy móc (Kimble & McLoughlin, 1995). 

Lịch sử của ERP

Kể từ đó, các giải pháp được đánh dấu bằng từ viết tắt ERP đã được thực hiện vào đầu những năm 1990. Một hệ thống ERP có thể được định nghĩa là một hệ thống xử lý thông tin tích hợp hỗ trợ các quy trình kinh doanh khác nhau như tài chính, phân phối, nguồn nhân lực và sản xuất (Choi & Kim, 2002). Phiên bản mới nhất ERP II đã được nhóm Gartner (Mohamed & Fadlalla, 2005) công bố rộng rãi. Về cơ bản, ERP II báo hiệu sự thay đổi trong các ứng dụng ERP truyền thống từ việc tập trung vào thu thập dữ liệu nội bộ và thông tin quy trình quản lý đến các đối tác, nhà cung cấp và khách hàng bên ngoài thông qua Web (Farver, 2002). 

Quan điểm chung về sự phát triển của hệ thống ERP được thể hiện trong Hình . Ban đầu, khái niệm này đã đạt được sự phổ biến rất lớn giữa các nhà sản xuất, nhưng khi phạm vi của các hệ thống được quản lý tăng lên, hệ thống ERP không phù hợp để kiểm soát các hoạt động ở cấp độ shop-floor. Với mục đích này, một công cụ quản lý sản xuất mới có tên là Hệ thống điều hành sản xuất đã được phát triển và sử dụng trong những năm 1990. 

Có nhiều giải thích về MES tùy thuộc vào các điều kiện sản xuất khác nhau, nhưng đặc điểm chung cho tất cả là MES nhằm mục đích cung cấp giao diện giữa hệ thống ERP và bộ điều khiển sàn shop-floor bằng cách hỗ trợ các hoạt động khác nhau của thực hiện trên mạng như lên lịch, phát hành đơn hàng, kiểm soát chất lượng và thu thập dữ liệu (MESA # 6, 1997) . Trong bối cảnh phát triển và triển khai MES, điều quan trọng là chỉ ra rằng Hệ thống thực thi sản xuất ban đầu được thiết kế để cung cấp quản lý giám sát tuyến đầu với một công cụ hiển thị để quản lý các đơn đặt hàng công việc và phân công máy trạm. Liên tiếp, MES mở rộng thành liên kết không thể thiếu giữa toàn bộ các bên liên quan của doanh nghiệp và các sự kiện thời gian thực xảy ra trong các quy trình sản xuất và hậu cần trong chuỗi giá trị mở rộng (McClellan, 2004)

Tích hợp ERP và MES

Hệ thống MES bên cạnh các chức năng điển hình của chúng đã được phát triển và cũng được sử dụng làm giao diện giữa ERP và kiểm soát quy trình, bởi vì người ta thường nhận ra rằng các hệ thống ERP không thể mở rộng. 

Ngày nay, tính khả dụng của truyền thông XML dựa trên Web đã thu hẹp thành công các lỗ hổng giữa các hệ thống thực thi sản xuất – MES và ERP. Được xây dựng trên XML, tiêu chuẩn B2MML (ngôn ngữ đánh dấu doanh nghiệp sản xuất) chỉ định các định nghĩa và định dạng dữ liệu được chấp nhận để trao đổi thông tin giữa các hệ thống và tạo điều kiện cho luồng thông tin và cập nhật giữa ERP và hệ thống thực thi sản xuất. Nó cũng thúc đẩy xác định lại vai trò của MES trong sản xuất

B2MML – Business To Manufacturing Markup Language là một dạng triển khai XML của họ tiêu chuẩn ANSI / ISA 95 (ISA-95), được biết đến với tên quốc tế là IEC / ISO 62264. B2MML bao gồm một tập hợp các lược đồ XML được viết bằng ngôn ngữ Lược đồ XML (XSD) của World Wide Web Consortium để triển khai các mô hình dữ liệu trong ISA-95. B2MML được sử dụng như một định dạng dữ liệu phổ biến để liên kết các hệ thống quản lý chuỗi cung ứng và ERP với các hệ thống sản xuất như hệ thống kiểm soát và Hệ thống thực thi sản xuất.

Vị trí của MES trong hệ thống phân cấp của các hệ thống CNTT

Các tiêu chuẩn được đề cập và các tiêu chuẩn khác của ISA, tạo điều kiện thuận lợi cho việc triển khai các hệ thống sản xuất tích hợp. Nó nhằm mục đích tích hợp các hệ thống ERP với các hệ thống điều khiển như DCS và SCADA. Để hỗ trợ tối ưu hóa mức điều khiển hàng loạt, S88.01 tiêu chuẩn (ANSI / ISA, 1995) đã được phát triển. Nó cung cấp các mô hình và thuật ngữ tiêu chuẩn cho việc thiết kế và vận hành các hệ thống điều khiển hàng loạt. Ở cấp độ kiểm soát, thuộc tính khóa là tích hợp tất cả thông tin quá trình vào một nơi. Với mục đích này, cả hai bộ điều khiển logic lập trình và phần mềm SCADA đều được sử dụng thông thường.

Một chức năng quan trọng của MES là cung cấp phản hồi cho ERP với mục đích điều chỉnh dữ liệu lập kế hoạch và thuật toán của họ theo cách thực tế hơn. Trong kết nối này, cần phải xem xét các khía cạnh nhất định của sự không tương thích. Ban đầu, hệ thống ERP đã được phát triển cho các nhà quản lý tài chính hơn là các nhà quản lý sản xuất. Hơn nữa, tần số luồng dữ liệu trong hệ thống ERP thấp hơn ở mức MES. Theo đó, sẽ không có ý nghĩa gì khi cung cấp một lượng dữ liệu đầu ra có sẵn ở cấp độ nhà máy vào hệ thống ERP và đảo ngược. Một nỗ lực để làm như vậy thường liên quan đến số lượng lớn nhập dữ liệu thủ công. Do đó, một vai trò quan trọng của tối ưu hóa quản lý sản xuất bởi MES có thể được nhìn thấy trong việc giảm nhập dữ liệu thủ công trên ranh giới của các lớp hệ thống thông tin. Về cơ bản, nó có liên quan trong trường hợp này khi thông tin doanh nghiệp và hệ thống kiểm soát được thiết kế như một phức hợp. Sau đó, dự kiến ​​giảm các hoạt động thủ công có thể bị tổn hại do tích hợp các cấp hệ thống.

Tích hợp ERP và MES

Lợi ích của việc sử dụng các tiêu chuẩn tích hợp ISA-95 và B2MML

Để các công ty tồn tại và thậm chí phát triển trong nền kinh tế toàn cầu đang thay đổi nhanh chóng, họ cần sự linh hoạt trong hoạt động và triển khai nhanh chóng. Do thách thức của chi phí tồn kho cao đã được thảo luận trước đó, họ không còn đủ khả năng để duy trì một lượng lớn hàng tồn kho thành phẩm trong tay, mà về cơ bản là gắn liền với tiền mặt không thể được sử dụng để phát triển và điều hành một doanh nghiệp cho đến khi đã bán. Hàng tồn kho dư thừa nên được tránh bằng mọi giá và ở mọi cấp độ nguyên liệu thô, làm việc theo tiến độ và thành phẩm.

Một ví dụ về B2MML

Các thông tin chức năng chính của B2MML

Các thông tin chức năng chính được bao phủ bởi các lược đồ B2MML Phiên bản 3.0 bao gồm:

  • Thiết bị – các lớp thiết bị, thiết bị và kiểm tra năng lực có thể được trao đổi giữa các hệ thống kinh doanh và hệ thống hoạt động sản xuất.
  • Bảo trì – yêu cầu bảo trì, đơn đặt hàng công việc bảo trì và phản hồi bảo trì có thể được trao đổi giữa các hệ thống kinh doanh và hệ thống hoạt động sản xuất.
  • Vật liệu – định nghĩa vật liệu, lớp vật liệu, lô nguyên liệu, lô vật liệu và kiểm tra QA (Đảm bảo chất lượng) có thể được trao đổi giữa các hệ thống kinh doanh và hệ thống hoạt động sản xuất.
  • Nhân sự – người, lớp nhân sự và kiểm tra trình độ có thể được trao đổi giữa các hệ thống kinh doanh và hệ thống hoạt động sản xuất.
  • Phân đoạn quy trình – một nhóm hợp lý các nguồn nhân lực, tài nguyên thiết bị và vật liệu cần thiết để thực hiện một bước sản xuất có thể được trao đổi giữa các hệ thống kinh doanh và hệ thống hoạt động sản xuất.
  • Định nghĩa sản phẩm (BOM – BOP)- bao gồm các tham chiếu đến Quy tắc sản xuất sản phẩm, Hóa đơn vật liệu và Hóa đơn tài nguyên có thể được trao đổi giữa các hệ thống kinh doanh và hệ thống hoạt động sản xuất.
  • Năng lực sản xuất – thông tin về khả năng theo tài nguyên và theo phân đoạn quy trình, có thể được trao đổi giữa các hệ thống kinh doanh và hệ thống hoạt động sản xuất.
  • Hiệu suất sản xuất – một báo cáo hiệu suất sản xuất được tạo thành từ một tập hợp các phản hồi sản xuất cộng với thông tin theo ngữ cảnh như thời gian bắt đầu, thời gian kết thúc, địa điểm và ngày xuất bản.
  • Lịch trình sản xuất – một tập hợp các yêu cầu sản xuất cộng với thông tin theo ngữ cảnh xác định bối cảnh của lịch trình, chẳng hạn như thời gian bắt đầu, thời gian kết thúc, địa điểm và ngày xuất bản.

Kết Luận

Khi các công ty cố gắng đạt được sự xuất sắc trong hoạt động trong môi trường thị trường toàn cầu, nhịp độ nhanh hiện nay, việc cho phép khả năng tương tác giữa các hệ thống kinh doanh và sản xuất là rất quan trọng để thành công. Kết nối các lớp ERP và MES có thể giúp các công ty tối ưu hóa hoạt động của nhà máy và cải thiện lợi nhuận bằng cách tăng khả năng hiển thị dữ liệu quản lý hoạt động thời gian thực của họ để tiêu thụ nguyên liệu, báo cáo hiệu suất, thực hiện lịch trình thời gian thực và các chức năng khác của chuỗi cung ứng và cấp doanh nghiệp. Việc tìm hiểu đầy đủ tiêu chuẩn ISA-95 và B2MML sẽ dễ dàng giúp các nhà tích hợp CNTT có thể kết nối ERP và MES tạo ra 1 hệ thống liền lạc thông tin từ cấp điều hành đến cấp giám sát sản xuất, mang lại nhiều hiệu quả hoạt động cho doanh nghiệp.

Đăng ký để nhận ebook
Đăng ký để nhận ebook "Những điều cơ bản cần biết về Smart Factory và công nghệ IoT" từ chúng tôi.
Đăng ký để được nhận ebook "Những điều cơ bản cần biết về Smart Factory và công nghệ IoT".

Để lại bình luận

Địa chỉ email của bạn sẽ không được công bố.