MES-система для высокоскоростных производственных линий автоматических выключателей | Benlong

Когда производственная линия миниатюрных автоматических выключателей работает со скоростью 1500 полюсов в час и более, настоящей проблемой становится не скорость работы машин, а то, как быстро производственное предприятие замечает, фиксирует и реагирует на действия машин. При производительности примерно одного полюса каждые 2,4 секунды эта линия генерирует множество событий качества, данных калибровки и результатов тестирования. Бумажные журналы и отдельные ПЛК не справляются с этой нагрузкой. Таким образом, функция системы управления производством (MES) превращается из дополнительного инструмента, используемого на предприятии по производству автоматических выключателей, в незаменимый инструмент, который становится основой производственного процесса автоматических выключателей.

В этой статье мы описываем процесс того, как система MES работает на высокопроизводительной линии миниатюрных автоматических выключателей и почему эффективность производства выше 1500 полюсов в час делает её использование необходимым. Более того, мы объясняем, как тот же подход может быть применён к другим проектам низковольтного оборудования, таким как линии производства счётчиков электроэнергии.

Что на самом деле делает система MES на производстве

MES — это программная система, которая находится между уровнем бизнес-планирования (ваш ERP) и уровнем физического управления (ПЛК, тестеры, маркировочные станции и моторы). В то время как ERP-система знает, что и когда нужно производить, а ПЛК знает, как переместить цилиндр или подать тестовый ток, ни одна из этих систем по отдельности не предоставляет менеджеру завода актуальную картину происходящего на сборочной линии. Закрыть этот пробел — задача системы управления производством MES.

Проще говоря, система MES, управляющая линией МАВ, одновременно контролирует множество задач:

Отслеживание производства и отображение статуса незавершённого производства (WIP), что позволяет проследить любой продукт от сырья до готового автоматического выключателя.
Автоматический сбор данных с тестеров, калибровочных столов и визуальных машин, что исключает ручной ввод.
Контроль качества и статистический контроль процесса (SPC), обеспечивающий постоянство процесса, который наблюдается в режиме реального времени, а не анализируется после тестирования.
Прослеживаемость и генеалогия, связывающие материалы, параметры и результаты тестов с серийными номерами и идентификаторами партий.
Контроль производительности, что означает контроль качества согласно принципам OEE.
Планирование и диспетчеризация, настройка различных типов полюсов и номинальных токов на одной производственной линии.
Контроль документации и рецептов.

Поскольку все эти функции выполняются в реальном времени, система MES безусловно представляет собой единственный источник достоверной информации о том, что производит компания и как проводится тестирование. На медленной и ручной линии это хорошая практика; на линии с производительностью 1500 полюсов в час это единственный способ сохранить бизнес компании.

Где располагается MES: ERP, MES и SCADA

Понимание функционирования трех систем в современных заводах важно, так как эти системы часто путают. Уровень ERP занимается обработкой заказов, планированием материалов и обеспечением финансового порядка; таким образом, он отвечает на вопрос, что и когда должно быть произведено. Сам уровень управления может быть PLC или SCADA, который отвечает на вопрос: “Как выполнить движение или тест?» Однако уровень MES находится между ними и отвечает на вопросы о том, что происходит на линии в данный момент и что происходило в прошлом в контексте каждого единичного изделия, которое сейчас производится. Эта промежуточная позиция MES делает его такой подходящей системой для быстрой линии производства автоматических выключателей, поскольку ERP находится далеко от производственного цеха и, следовательно, не способен отслеживать конкретный произведенный выключатель, в то время как PLC слишком сосредоточен на предстоящем цикле машины и не имеет исторических данных.
Рассматривая это с такой точки зрения, оборудование линии и программное обеспечение больше не воспринимаются как отдельные покупки, а как единицы, работающие вместе. Станции тестирования, калибровки и маркировки служат датчиками и исполнительными механизмами завода, тогда как MES действует как нервная система, передающая их сообщения.

Почему линии МКВ с производительностью 1 500 полюсов в час нужна система MES

Математика пропускной способности делает ручное отслеживание невозможным

Работа на скорости около 1 500 полюсов в час означает, что один полюс заканчивается примерно каждые 2,4 минуты. Количество полюсов, произведенных за одну смену, составит около 12 000, а за две смены — более 24 000. В таких условиях, если дефекты остаются незамеченными в течение десяти минут, уже произведено около 250 полюсов, которые уже находятся в пути. Запись такого объема данных может оказаться невозможной; следовательно, вопрос “сколько полюсов мы потеряли” не может быть отвечен.

Отслеживаемость и генеалогия на уровне единицы продукции

Каждый миниатюрный автоматический выключатель (МКВ) имеет уникальную историю: серия биметаллических пластин, тип используемых катушек дугогасительной камеры, тип используемых серебряных контактов, количество калибровок, выполненных на оборудовании для установки значений срабатывания, и достигнутое конечное время срабатывания. MES позволяет связать все эти факторы с одним серийным номером или кодом партии, что в конечном итоге обеспечивает генеалогию каждого МКВ. Если в поле возникает жалоба от дистрибьютора, работающего в Индии, на Ближнем Востоке или в Бразилии, достаточно взглянуть на один серийный номер, чтобы узнать полную историю продукта от производства до тестирования и принять соответствующие меры.

Превращение автоматической линии тестирования в источник живых данных

Здесь Автоматизированная линия тестирования автоматических выключателей становится центральным элементом цифровой картины.

В отличие от типичных испытательных линий, испытательная линия, готовая к MES, отправляет всю измеренную информацию на программный уровень через OPC UA или Modbus TCP: мгновенное срабатывание по кривым B, C и D, тепловая калибровка при 1,13× и 1,45× In, сопротивление контактов и визуальный осмотр корпуса, этикетки и винтов. В отличие от типичного теста, который оценивает только 5-10% образцов продукции, испытательная линия ведет учет каждой единицы в производственном цикле, предоставляя MES полный набор данных.

Это позволяет инженерам выполнять истинный статистический контроль процесса. С информацией от системы сбора данных дрейф калибровки проявляется как постепенное изменение среднего значения задолго до достижения пределов спецификаций. Линию можно скорректировать во время производства и до отгрузки дефектной партии.

Видимость OEE и времени простоя в реальном времени

Обычно высокоскоростная производственная линия не теряет производительность из-за одной крупной поломки. Вместо этого линия теряет производительность из-за множества мелких инцидентов. Например, при скорости 1500 деталей в час задержка в пять минут приводит к потере 125 деталей. AMES помогает на этом этапе, постоянно рассчитывая OEE. Виртуальные метрики разбивают потери на доступность, производительность и качество, позволяя управляющему заводом видеть причины потери времени. Одновременно можно просмотреть историю двухминутных остановок на конкретной станции вместе с анализом OEE.

Контроль качества и замкнутый цикл управления

Когда условие тестирования выходит за пределы и партия компонентов определяется как подозрительная, MES может автоматически выполнить следующие действия: выдать предупреждение, изолировать затронутые единицы и предотвратить попадание плохой партии на этап упаковки. В ручных операциях это зависит от того, заметят ли люди и сохранят информацию. В отличие от этого, в процедурах, контролируемых MES, правило соблюдается при первом же сигнале.

Документация, готовая к аудиту для экспортных рынков

Производители автоматических выключателей с ориентацией на экспорт полагаются на сертификаты, включая IEC 60898 для автоматических выключателей, что означает необходимость иметь доказательства своих отгрузок и продукции. Это стандарт, требующий от производителей автоматических выключателей предоставлять документацию. С MES возможно автоматизировать отчетность через компьютеризированные системы вместо поиска по бумажным архивам. Аудиты превращаются в запросы к базе данных. В результате пользователь сможет документировать производство и успешно проходить аудиты.

Эффективность труда и безбумажная линия

Есть также более простое преимущество. Скорость ручного ввода данных чрезвычайно низкая. Кроме того, он подвержен ошибкам и снижает моральный дух. Операторы тратят время на повторный ввод чисел, которые уже измерил тестер. Как только MES начинает автоматически принимать такого рода данные, те же люди могут выполнять больше работы на производственной линии и заниматься реальными проблемами вместо переписывания отчетов тестирования. Более того, это приводит к меньшему количеству ошибок. Это означает, что данные будут более четкими, а поскольку данные более четкие, они более полезны для процессов контроля качества на заводе. Для производственной линии, которая производит тысячи полюсов каждый день, автоматизация ручного ведения записей имеет значительный эффект, так как позволяет устранить источник человеческой ошибки и освободить сотрудников для более важной работы.

MES на производственных линиях счетчиков электроэнергии

Значение системы управления производством выходит за рамки автоматических выключателей. Фактически, производство счетчиков электроэнергии является еще лучшим примером, поскольку производство счетчиков подлежит юридическому метрологическому регулированию. Каждый счетчик должен быть откалиброван на основе эталонного стандарта и должен соответствовать определенным требованиям точности для нескольких уровней нагрузки. В результате получается значительная документация всех калибровочных констант и графиков ошибок.

На автоматической производственной линии однофазных счетчиков, система MES фиксирует эти значения калибровки, показания ошибок на каждой проверяемой нагрузке, а также версию прошивки или аппаратного обеспечения и связывает их с серийным номером счетчика. Преимущества аналогичны преимуществам для автоматических выключателей, единственное отличие с юридической точки зрения: это обеспечивает прослеживаемость проверки, которая соответствует требованиям метрологических органов, контроль партий при обновлениях прошивки и быструю аналитику возвратов с поля. Когда счетчик подвергается сомнению даже спустя много лет после его поставки, вся соответствующая информация, касающаяся его производства и тестирования, может быть получена просто по ссылке на один серийный номер. Для производителя коммунальных счетчиков возможность проведения аудита является нормой, а не роскошью.

Производство счетчиков также, как правило, более дисциплинировано по сравнению с изготовлением товарных компонентов, просто из-за того, что обновление прошивки или микросхемы измерения может повлиять на точность работы. Уровень исполнения гарантирует, что каждая партия счетчиков контролируется точно, так что в случае, если определенная версия прошивки будет признана дефектной, серийные номера дефектных счетчиков можно легко получить, а не искать их вручную. Это означает, что поставщик может предоставить метрологическому органу или крупному оператору коммунальных услуг полную информацию вместо извинений.

Помимо автоматических выключателей и счетчиков: другие проекты низковольтного оборудования

Тот же принцип цифровой логики применяется во всей линейке низковольтного оборудования на различных типах автоматических выключателей. Например, MCCB, RCCB, AC контактор, устройство защиты от перенапряжений (SPD) и ACB накапливают параметрические данные измерений, и мониторинг единиц реализован для всех продуктов. Автоматизированное управление процессами в рамках производства также свидетельствует о поставке продукции безупречного качества. Аналогичный аргумент можно привести всякий раз, когда производственная линия достигает значительной скорости или безопасность изготовленных единиц зависит от результатов измерений.

Что искать в программном обеспечении MES-системы

Не каждое внедрение требует самой крупной платформы на рынке. Важно соответствие линии и чистый путь для данных. При оценке программного обеспечения системы управления производством (MES) для низковольтного завода несколько практических моментов имеют наибольшее значение:

• Преимущества подключения: OPC UA и Modbus TCP означают, что оборудование может получать данные в реальном времени, а SQL или CSV — что оно может отправлять отчеты.
  Единица может быть легко идентифицирована, либо по штрихкоду, лазерной маркировке, либо даже с помощью технологии RFID. Это обеспечивает упрощение ведения записей.
  Модульное внедрение позволяет клиентам начать с сбора данных и прослеживаемости, затем добавить планирование и панели OEE.
  Интеграция с существующими ERP-системами помогает с производственными заказами и отслеживанием завершения продукции.
  Важный момент — это то, что цех получит панели, которые он действительно будет использовать, а не просто отчеты для руководства.

  Одно важное решение — убедиться, что системы управления производством готовы до установки. Новые производственные линии с MES-совместимыми системами сбора данных, соответствующими протоколами и правильной маркировкой будут готовы за несколько дней. Однако уже построенные производственные линии с жесткими процессами тестирования потребуют гораздо больше работы для адаптации.

Поэтапный подход к внедрению MES-системы

Перспектива подключения всего завода может сделать внедрение MES-системы похожим на проект «все или ничего», но это не обязательно. Лучший способ добиться успешного внедрения — начать с малого и постепенно расширять реализацию. Например, основные этапы внедрения процесса производства низковольтного оборудования включают:

Автоматический сбор данных и прослеживаемость на линии тестирования; здесь ожидается наибольшая отдача, и здесь данные уже предоставляются.

После того как данные доступны, необходимо внедрить статистический контроль процессов и панели OEE.
После выполнения предыдущих шагов важно внедрить планирование, управление рецептами и многое другое для улучшения общего производственного процесса.
Наконец, необходимо внедрение ERP для обеспечения возврата данных в систему.
Преимущества этой последовательности очевидны; более дорогие и сложные вещи должны внедряться первыми, а затем следует переходить к другим этапам. Единственная сложность будет в том, чтобы.
После выполнения предыдущих шагов важно реализовать планирование, управление рецептами
и многое другое, чтобы улучшить общий производственный процесс.
Наконец, необходимо внедрить ERP, чтобы обеспечить возврат данных в
систему.

Преимущества этой последовательности должны быть очевидны; более дорогие и сложные вещи следует
внедрять в первую очередь, а затем предпринимать остальные шаги. Единственная сложность будет в том, чтобы
получить все оборудование, которое будет необходимо для этого процесса в начале, так как в противном случае потребуется переоборудование оборудования позже.
Как только уровень производства превысит 1500 полюсов в час, дело уже не только в скорости; речь идет о бесспорной, контролируемой скорости. Система MES преобразует необработанный поток в надежные, проверяемые и оцениваемые данные.

Заключение

Она регистрирует каждый элемент, превращает автоматическую линию тестирования в датчик качества в реальном времени, выявляет потери, снижающие эффективность быстрого производства; и предоставляет данные для сертификации, необходимые для экспортных рынков.

Хуан Сяолей | Benlong Automation