Hệ thống MES cho dây chuyền sản xuất MCB tốc độ cao | Benlong

Khi một dây chuyền sản xuất cầu dao nhỏ hoạt động với tốc độ 1.500 cực mỗi giờ hoặc hơn, vấn đề thực sự cần quan tâm không phải là tốc độ vận hành của máy móc mà là tốc độ cơ sở sản xuất nhận biết, ghi lại và phản ứng với những gì máy móc đang làm. Với tốc độ khoảng một cực được sản xuất mỗi 2,4 giây, dây chuyền sản xuất này tạo ra rất nhiều sự kiện chất lượng, dữ liệu hiệu chuẩn và kết quả kiểm tra. Nhật ký giấy và các PLC riêng biệt không thể đáp ứng được yêu cầu này. Do đó, chúng ta đến điểm mà chức năng của hệ thống thực thi sản xuất chuyển từ một công cụ tùy chọn được sử dụng trong cơ sở cầu dao thành một công cụ không thể thiếu, trở thành nền tảng cho quy trình sản xuất cầu dao.

Trong bài viết này, chúng tôi mô tả quy trình của cách một hệ thống MES hoạt động trên dây chuyền sản xuất cầu dao nhỏ công suất cao và lý do tại sao hiệu quả sản xuất trên 1.500 cực mỗi giờ khiến việc sử dụng nó trở nên cần thiết. Hơn nữa, chúng tôi giải thích cách tiếp cận tương tự có thể được áp dụng cho các dự án điện áp thấp khác, chẳng hạn như dây chuyền sản xuất đồng hồ đo năng lượng.

Hệ thống MES thực sự làm gì trên sàn sản xuất

MES là hệ thống phần mềm tồn tại giữa cấp độ lập kế hoạch kinh doanh (ERP của bạn) và cấp độ điều khiển vật lý (PLC, thiết bị kiểm tra, trạm đánh dấu và động cơ). Trong khi hệ thống ERP biết cần sản xuất gì và khi nào, còn PLC biết cách di chuyển xi lanh hoặc cung cấp dòng điện kiểm tra. Tuy nhiên, không hệ thống nào trong số này cung cấp cho quản lý nhà máy một bức tranh thời gian thực về những gì đang diễn ra trên dây chuyền lắp ráp. Đóng khoảng cách đó là nhiệm vụ của hệ thống thực thi sản xuất MES.

Nói đơn giản, một hệ thống MES vận hành dây chuyền MCB giám sát nhiều nhiệm vụ cùng lúc:

Theo dõi sản xuất và hiển thị trạng thái WIP cho phép truy xuất bất kỳ sản phẩm nào từ linh kiện thô đến cầu dao hoàn chỉnh.
Thu thập dữ liệu tự động từ các thiết bị kiểm tra, bàn hiệu chuẩn và máy thị giác, do đó loại bỏ việc nhập liệu thủ công.
Kiểm soát chất lượng và SPC, đảm bảo tính nhất quán của quy trình là một xu hướng liên tục được quan sát thay vì kết quả phân tích sau khi kiểm tra.
Truy xuất nguồn gốc và phả hệ, kết nối vật liệu, tham số và kết quả kiểm tra với số sê-ri và mã lô.
Kiểm soát hiệu suất, có nghĩa là kiểm soát chất lượng theo nguyên tắc OEE.
Lập lịch và điều phối, điều chỉnh các loại cực và định mức dòng điện khác nhau trên cùng một dây chuyền sản xuất.
Kiểm soát tài liệu và công thức.

Vì tất cả các chức năng này được thực hiện theo thời gian thực, hệ thống MES chắc chắn đại diện cho nguồn thông tin duy nhất về những gì công ty sản xuất và cách kiểm tra được thực hiện. Trên một dây chuyền chậm và thủ công, đây là thực hành tốt; trên một dây chuyền sản xuất 1.500 cực mỗi giờ, đây là cách duy nhất để giữ cho công ty tồn tại trong ngành.

Vị trí của MES: ERP, MES và SCADA

Việc hiểu ba hệ thống hoạt động trong các nhà máy hiện đại là quan trọng, vì các hệ thống này thường bị nhầm lẫn nhiều. Lớp ERP chịu trách nhiệm xử lý đơn hàng, lập kế hoạch vật liệu và đảm bảo tài chính được sắp xếp hợp lý; do đó nó trả lời câu hỏi về những gì nên được sản xuất và khi nào. Lớp điều khiển có thể là PLC hoặc SCADA, chịu trách nhiệm cho câu hỏi, “Làm thế nào để thực hiện một chuyển động hoặc một bài kiểm tra?” Tuy nhiên, lớp MES nằm ở giữa và trả lời các câu hỏi về những gì đang xảy ra trên dây chuyền vào lúc này và những gì đã diễn ra trong quá khứ trong bối cảnh của từng đơn vị đang được sản xuất. Vị trí trung gian của MES là điều làm cho nó trở thành hệ thống phù hợp cho dây chuyền MCB nhanh vì ERP đứng xa sàn sản xuất và do đó không thể theo dõi một bộ ngắt mạch cụ thể được sản xuất trong khi PLC quá tập trung vào chu kỳ tiếp theo của máy và thiếu dữ liệu lịch sử.
Khi nhìn từ góc độ này, thiết bị và phần mềm trên dây chuyền không còn được xem là các khoản mua riêng biệt, mà là các đơn vị hoạt động cùng nhau. Các trạm kiểm tra, hiệu chuẩn và đánh dấu đóng vai trò như cảm biến và bộ truyền động của nhà máy, trong khi MES hoạt động như hệ thống thần kinh truyền tải các thông điệp của chúng.

Tại sao một dây chuyền MCB 1.500 cực/giờ cần hệ thống MES

Toán học thông lượng khiến việc theo dõi thủ công trở nên không thể

Vận hành với tốc độ khoảng 1.500 cực mỗi giờ có nghĩa là một cực được hoàn thành khoảng mỗi 2,4 phút. Số lượng cực được sản xuất trong một ca sẽ vào khoảng 12.000 cực, và con số cho hai ca lên đến hơn 24.000. Trong những điều kiện như vậy, khi lỗi không được phát hiện trong mười phút, khoảng 250 cực đã được sản xuất và đang trên đường đi. Ghi lại lượng dữ liệu như vậy có thể là điều không thể; do đó câu hỏi “chúng ta đã mất bao nhiêu cực” không thể được trả lời.

Khả năng truy xuất và nguồn gốc ở cấp đơn vị

Mỗi bộ ngắt mạch mini (MCB) có một câu chuyện riêng biệt: chuỗi các dải kim loại kép, loại cuộn dây ống hồ quang được sử dụng, loại điểm bạc được sử dụng, số lần hiệu chuẩn được thực hiện trên máy móc dùng để thiết lập giá trị ngắt, và thời gian ngắt cuối cùng đạt được. MES cho phép liên kết tất cả các yếu tố này với một số sê-ri hoặc mã lô, điều này cuối cùng cung cấp nguồn gốc của từng MCB. Nếu có khiếu nại được đưa ra tại hiện trường bởi một nhà phân phối hoạt động ở Ấn Độ, Trung Đông hoặc Brazil, chỉ cần xem một số sê-ri để biết toàn bộ lịch sử của sản phẩm từ khi sản xuất đến khi kiểm tra để có thể hành động phù hợp.

Biến dây chuyền kiểm tra tự động thành nguồn dữ liệu trực tiếp

Đây là nơi Dây chuyền kiểm tra tự động MCB trở thành trung tâm của bức tranh kỹ thuật số.

Không giống như các dây chuyền kiểm tra điển hình, dây chuyền kiểm tra sẵn sàng MES gửi tất cả thông tin đo được đến lớp phần mềm thông qua OPC UA hoặc Modbus TCP: ngắt mạch tức thì trên các đường cong B, C và D, hiệu chuẩn nhiệt ở 1,13× và 1,45× In, điện trở tiếp xúc và kiểm tra hình ảnh vỏ, nhãn và vít. Không giống như kiểm tra điển hình, chỉ đánh giá 5-10% mẫu sản xuất, dây chuyền kiểm tra ghi lại mọi đơn vị trong chu trình sản xuất, cung cấp cho MES một bản ghi dữ liệu đầy đủ.

Điều này cho phép các kỹ sư thực hiện kiểm soát quy trình thống kê thực sự. Với thông tin từ hệ thống thu thập dữ liệu, sự trôi hiệu chuẩn thể hiện như một sự thay đổi dần dần trong giá trị trung bình trước khi các thông số kỹ thuật được đáp ứng. Dây chuyền có thể được điều chỉnh trong quá trình sản xuất và trước khi lô hàng lỗi được vận chuyển.

Hiển thị OEE và thời gian ngừng hoạt động theo thời gian thực

Thông thường, một dây chuyền sản xuất tốc độ cao sẽ không bị mất sản lượng do một sự cố lớn duy nhất. Thay vào đó, dây chuyền mất sản lượng qua nhiều sự cố nhỏ. Ví dụ, với tốc độ 1.500 bộ phận mỗi giờ, một sự chậm trễ năm phút tương đương với mất 125 bộ phận. AMES hỗ trợ tại điểm này bằng cách liên tục tính toán OEE. Các chỉ số ảo sẽ phân tích tổn thất thành khả dụng, hiệu suất và chất lượng, cho phép quản lý nhà máy thấy được thời gian mất là do gì. Đồng thời, lịch sử các lần dừng hai phút tại một trạm cụ thể có thể được xem cùng với phân tích OEE.

Kiểm soát chất lượng và điều khiển vòng kín

Khi điều kiện kiểm tra nằm ngoài giới hạn và một lô linh kiện được xác định là nghi ngờ, MES có thể tự động thực hiện các hành động sau: phát cảnh báo, cách ly các đơn vị bị ảnh hưởng và ngăn lô hàng lỗi đến giai đoạn đóng gói. Trong các hoạt động thủ công, điều này phụ thuộc vào việc con người nhận biết và lưu giữ thông tin. Ngược lại, trong quy trình được điều khiển bởi MES, quy tắc được tuân thủ ngay từ dấu hiệu đầu tiên.

Tài liệu sẵn sàng kiểm toán cho thị trường xuất khẩu

Các nhà sản xuất MCB tập trung vào xuất khẩu dựa vào các chứng nhận bao gồm IEC 60898 cho MCB, điều này có nghĩa là các nhà sản xuất cần có bằng chứng về các lô hàng và sản phẩm của họ. Đây là một tiêu chuẩn yêu cầu các nhà sản xuất MCB phải tạo tài liệu. Với MES, có thể tự động hóa báo cáo thông qua hệ thống máy tính thay vì tìm kiếm trong các hồ sơ giấy. Kiểm toán trở thành truy vấn cơ sở dữ liệu. Kết quả là người dùng có thể ghi lại quá trình sản xuất và đạt thành công trong kiểm toán.

Hiệu quả lao động và dây chuyền không giấy tờ

Cũng có một lợi ích đơn giản hơn. Tốc độ nhập dữ liệu thủ công rất chậm. Ngoài ra, nó dễ mắc lỗi và làm giảm tinh thần làm việc. Người vận hành mất thời gian nhập lại các số liệu mà thiết bị kiểm tra đã đo. Ngay khi MES bắt đầu tự động thu thập loại dữ liệu này, cùng một người có thể làm nhiều việc hơn trên dây chuyền sản xuất và làm việc với các vấn đề thực tế thay vì sao chép báo cáo kiểm tra. Hơn nữa, điều này dẫn đến ít lỗi hơn. Điều này có nghĩa là dữ liệu sẽ rõ ràng hơn, và vì dữ liệu rõ ràng hơn, nó hữu ích hơn cho các quy trình chất lượng tại nhà máy. Đối với một dây chuyền sản xuất tạo ra hàng nghìn cực mỗi ngày, tự động hóa việc ghi chép thủ công có ảnh hưởng đáng kể, vì nó cho phép loại bỏ nguồn lỗi do con người và giải phóng nhân viên cho công việc quan trọng hơn.

MES trên Dây chuyền Sản xuất Đồng hồ Đo điện

Tầm quan trọng của hệ thống thực thi sản xuất không chỉ áp dụng cho cầu dao tự động. Thực tế, sản xuất đồng hồ đo điện cung cấp một ví dụ tốt hơn vì việc sản xuất đồng hồ phải tuân thủ quy định đo lường pháp lý. Mỗi đồng hồ phải được hiệu chuẩn dựa trên tiêu chuẩn tham chiếu và phải đáp ứng các yêu cầu chính xác nhất định cho nhiều mức tải khác nhau. Kết quả là có tài liệu đầy đủ về tất cả các hằng số hiệu chuẩn và biểu đồ lỗi.

Trên một dây chuyền sản xuất tự động đồng hồ đo pha đơn, hệ thống MES ghi lại các giá trị hiệu chuẩn đó, các chỉ số lỗi tại mỗi điểm tải được kiểm tra, và phiên bản phần mềm hoặc phần cứng, đồng thời liên kết chúng với số sê-ri của đồng hồ. Các lợi ích tương tự như đối với MCB, chỉ khác về mặt pháp lý: nó cung cấp khả năng truy xuất xác minh đáp ứng yêu cầu của cơ quan đo lường, kiểm soát lô hàng qua các bản cập nhật phần mềm, và phân tích nhanh các trường hợp trả hàng từ hiện trường. Khi một đồng hồ bị nghi ngờ ngay cả sau nhiều năm kể từ khi giao hàng, tất cả thông tin liên quan đến sản xuất và kiểm tra có thể được truy xuất đơn giản bằng cách tham chiếu số sê-ri. Đối với nhà sản xuất đồng hồ tiện ích, khả năng kiểm toán là điều hiển nhiên chứ không phải là sự xa xỉ.

Sản xuất đồng hồ cũng có xu hướng kỷ luật hơn so với việc làm các linh kiện hàng hóa, đơn giản vì việc cập nhật phần mềm hoặc chip đo có thể ảnh hưởng đến hiệu suất chính xác. Lớp thực thi đảm bảo rằng mỗi lô đồng hồ được kiểm soát chính xác để trong trường hợp một phiên bản phần mềm nhất định bị phát hiện có lỗi, số sê-ri của các đồng hồ bị lỗi có thể được lấy dễ dàng thay vì phải truy tìm. Điều này có nghĩa là nhà cung cấp có thể cung cấp cho cơ quan đo lường hoặc nhà vận hành tiện ích lớn thông tin đầy đủ thay vì lời xin lỗi.

Ngoài MCB và Đồng hồ: Các Dự án Điện áp Thấp Khác

Nguyên tắc logic số tương tự được áp dụng trong toàn bộ dòng sản phẩm điện áp thấp trên các loại cầu dao khác nhau. Ví dụ, MCCB, RCCB, bộ tiếp điểm AC, thiết bị bảo vệ chống sét (SPD) và ACB đều tích lũy dữ liệu đo tham số, và việc giám sát đơn vị được thực hiện cho tất cả các sản phẩm. Kiểm soát quy trình tự động như một phần của sản xuất cũng cho thấy việc giao hàng các sản phẩm có chất lượng hoàn hảo. Một lập luận tương tự có thể được đưa ra bất cứ khi nào một dây chuyền sản xuất đạt được tốc độ đáng kể, hoặc sự an toàn của các đơn vị sản xuất phụ thuộc vào kết quả đo lường.

Những điều cần tìm trong phần mềm hệ thống MES

Không phải mọi triển khai đều cần nền tảng lớn nhất trên thị trường. Điều quan trọng là phù hợp với dây chuyền và một đường dẫn dữ liệu rõ ràng. Khi đánh giá phần mềm hệ thống thực thi sản xuất MES cho một nhà máy điện áp thấp, một vài điểm thực tế mang trọng lượng lớn nhất:

• Ưu điểm của kết nối: OPC UA và Modbus TCP có nghĩa là thiết bị có thể nhận dữ liệu thời gian thực, và SQL hoặc CSV có nghĩa là nó có thể gửi báo cáo.
  Một đơn vị có thể dễ dàng được nhận dạng, bằng mã vạch hoặc đánh dấu laser, hoặc thậm chí công nghệ RFID. Điều này đảm bảo việc lưu giữ hồ sơ trở nên dễ dàng hơn.
  Việc triển khai theo mô-đun cho phép khách hàng bắt đầu với thu thập dữ liệu và truy xuất nguồn gốc, sau đó thêm lịch trình và bảng điều khiển OEE.
  Việc tích hợp với các hệ thống ERP hiện có giúp quản lý đơn đặt hàng sản xuất và theo dõi hoàn thành sản phẩm.
  Điểm quan trọng là sàn sản xuất sẽ nhận được các bảng điều khiển mà họ thực sự sử dụng, không chỉ là các báo cáo dành cho quản lý.

  Quyết định quan trọng duy nhất là đảm bảo hệ thống thực thi sản xuất sẵn sàng trước khi lắp đặt. Các dây chuyền sản xuất mới có hệ thống thu thập dữ liệu tương thích MES, các giao thức phù hợp và đánh dấu đúng sẽ sẵn sàng trong vài ngày. Tuy nhiên, các dây chuyền sản xuất đã xây dựng với quy trình kiểm tra nghiêm ngặt sẽ cần nhiều công việc hơn để thích ứng.

Phương pháp tiếp cận theo giai đoạn trong triển khai hệ thống MES

Viễn cảnh kết nối toàn bộ nhà máy có thể khiến việc triển khai hệ thống MES trở thành một dự án tất cả hoặc không, nhưng không nhất thiết phải như vậy. Cách tốt nhất để đạt được triển khai thành công nhất là bắt đầu nhỏ và mở rộng triển khai theo thời gian. Ví dụ, các bước chính trong triển khai quy trình sản xuất điện áp thấp bao gồm:

Thu thập dữ liệu tự động và truy xuất nguồn gốc trên dây chuyền kiểm tra; đây là nơi kỳ vọng lợi tức lớn nhất,

và nơi dữ liệu đã được cung cấp.
Khi dữ liệu có sẵn, việc triển khai kiểm soát quy trình thống kê và bảng điều khiển OEE.
cần được thực hiện.
Sau khi hoàn thành các bước trước, việc triển khai lịch trình, quản lý công thức.
và nhiều hơn nữa là quan trọng để cải thiện quy trình sản xuất tổng thể.
Cuối cùng, việc triển khai ERP là cần thiết để đảm bảo dữ liệu được truyền trở lại.
hệ thống.
Lợi ích của trình tự này là rõ ràng; những việc đắt tiền và phức tạp hơn nên được.

thực hiện trước và chỉ sau đó mới thực hiện các bước khác. Khó khăn duy nhất sẽ là
được thực hiện trước và chỉ sau đó các bước khác mới nên được thực hiện. Khó khăn duy nhất sẽ là để
thu được tất cả thiết bị cần thiết cho quá trình này ngay từ đầu, vì nếu không, sẽ cần phải điều chỉnh lại thiết bị sau này.
Một khi mức sản xuất vượt quá 1.500 cực trong một giờ, không chỉ còn là vấn đề tốc độ nữa; mà là tốc độ không thể tranh cãi, được giám sát.

Phần kết luận

Hệ thống MES là thứ biến thông lượng chưa xử lý thành dữ liệu đáng tin cậy, có thể kiểm tra và đánh giá. Nó ghi nhận từng sản phẩm, biến dây chuyền kiểm tra tự động thành cảm biến chất lượng theo thời gian thực, tiết lộ các tổn thất làm giảm hiệu quả sản xuất nhanh; và cung cấp dữ liệu chứng nhận cần thiết cho thị trường xuất khẩu.

Huang Xiaolei | Tự động hóa Benlong