Hệ Thống MES Là Gì ? Vì Sao Doanh Nghiệp Sản Xuất Cần Hệ Thống MES – Hệ Thống Thực Thi Sản Xuất ?

Hệ thống MES là gì ?

MES (Manufacturing Execution System) là một hệ thống quản lý sản xuất tích hợp tập trung vào giám sát khu vực sản xuất, kiểm soát, hậu cần, theo dõi lịch sử và quản lý chất lượng sản phẩm theo thời gian thực với mục tiêu nâng cao năng suất và hiệu quả kinh doanh.

MES cung cấp thông tin hữu ích để tối ưu hóa sản xuất và theo dõi tất cả dữ liệu sản xuất ngay tại thời điểm hoạt động. Là một hệ thống thông tin tích hợp chuẩn, MES không chỉ phục vụ như một trung tâm thông tin giữa các hệ thống doanh nghiệp khác nhau (ERP, QMS, EAM, SCM, và Tự động hóa), mà còn quản lý và tối ưu hóa các hoạt động, quá trình sản xuất của nhà máy hàng ngày.

Tổ chức ISA (Hiệp hội Tự động hóa Quốc tế) đã ban hành tiêu chuẩn ISA 95 – một chuẩn công nghiệp hướng dẫn thiết kế, triển khai hệ thống thực thi sản xuất – MES cho bất kì tổ chức doanh nghiệp nào có nhu cầu, không phân biệt quy mô ngành nghề.

Nhờ có tiêu chuẩn ISA 95, thời gian triển khai hệ thống thực thi sản xuất – MES được rút ngắn đi đáng kể, quá trình phát triển cũng ít xảy ra sự cố hơn. Đến nay ISA 95 gồm 6 phiên bản, trong đó phần 3 có miêu tả chức năng hoạt động của hệ thống thực thi sản xuất – MES.

MES có thể hoạt động trong nhiều khu vực chức năng như là: Quản lý vòng đời sản phẩm, lên kế hoach sản xuất, phân bố nguồn lực, yêu cầu phối hợp các bộ phận, phân tích sản xuất, quản lý thời gian máy dừng hay quản lý chỉ số hiệu suất tổng thể của máy móc (OEE – overal euipment effectiveness), chất lượng sản phẩm, quản lý vật tư.

MES tạo ra những mẫu dữ liệu, nắm giữ dữ liệu, quy  trình và đầu ra của quy trình sản xuất. Đó có thể là đặc biệt quan trong trong lĩnh vực công nghiệp và các lĩnh vực liên quan như là thực phẩm, đồ uống, thực phẩm, các nơi lưu trữ bằng chứng trong các quy trình, sự kiện và các hành động có thể được yêu cầu.

MES được coi là một hệ thống trung gian giữa các hệ thống: ERP (enterprise resource planning – hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp) và hệ thống SCADA (Supervisor control and dât qccquisition – hệ thống giám sát điều khiển và thu thập dữ liệu) hay là hệ thống quản lý quy trình. Ranh giới giữa các hệ thống này không quá rõ ràng, trong các tổ chứng công nghiệp lớn đã đầu tư xây dựng hệ thống thực thi sản xuất – MES từ khoản thập niên 1990.

Vai trò của hệ thống MES với doanh nghiệp sản xuất là gì ?

Ngày nay, nhiều công nghệ mới đang được đưa vào hoạt động sản xuất, nhưng MES, đã tồn tại trong nhiều thập kỷ, đã được xem như một yếu tố cơ bản của chuyển đổi số. Các công nghệ như thực tế mở rộng, trí tuệ nhân tạo, điện toán đám mây và cạnh, di động và Auto-ID đang được tích hợp vào các giải pháp MES.Tương tự, các máy móc thông minh, cảm biến và nền tảng IIoT đang mở rộng khả năng tích hợp vào các hệ thống doanh nghiệp như MES.

Bất kể những tin đồn về sự sụp đổ tiềm năng của các giải pháp MES, sự thật là nhiều chức năng và tính năng được cung cấp bởi MES không thể được thay thế bằng các nền tảng IIoT mới, ngay cả với các phân tích và ứng dụng.

Một mình các thiết bị và nền tảng IIoT không cung cấp nhiều khả năng mới cho các nhà sản xuất vì chúng không thể cung cấp bối cảnh hoạt động cho dữ liệu, không thể kích hoạt các hành động để đáp ứng với dữ liệu và không được thiết kế để sắp xếp các quy trình trong toàn bộ nhà máy và chuỗi giá trị.

Nhiều quy trình sản xuất cần con người trong vòng lặp và MES cung cấp nền tảng đó. MES không tự cung cấp giải pháp Sản xuất Kỹ thuật số. Nó cần được tích hợp vào nền tảng kỹ thuật số của hệ thống.

Với sự ra đời của IoT và khối lượng dữ liệu khổng lồ mà nó thu được trong hệ sinh thái, MES đã phát triển từ một chức năng hạn chế, cứng, mã hóa thành các thiết kế mô đun linh hoạt hơn, có thể được điều chỉnh để phù hợp với các nhu cầu và cấu hình khác nhau cho doanh nghiệp, gọi là các MES thế hệ mới.

Cũng như các thế hệ sản xuất công nghệ cao trước đây, một hệ thống thực hiện sản xuất (MES) vẫn là trung tâm. Trong một số cách, vai trò của nó thậm chí còn quan trọng hơn so với trong quá khứ. Các nền tảng IoT hiện nay đang bước vào với các chức năng liên kết dữ liệu, phân tích  và Machine Learning : những điều mà một  hệ thống MES truyền thống không thể thực hiện được.

Với IoT trong hình, hệ thống có thể chuyển từ báo cáo quản lý trực tiếp các thông số tại nơi sản xuất  sang thực hiện các ứng dụng dựa trên phân tích cứng như phân tích dự đoán, Dashboardcó thể định cấu hình người dùng linh hoạt, trực quan hóa dữ liệu mạnh mẽ cho phép hiểu biết sâu sắc cho mọi cấp độ.

Được kết nối với IoT, MES sau đó sẽ có thể làm việc với & kết nối với nhiều loại thiết bị đa dạng dựa trên các công nghệ mới nhất như di động, thiết bị wearable và AR. Các giải pháp MES sẽ cung cấp các tính năng quan trọng cần có để tích hợp Hoạt động vào chiến lược Chuyển đổi số:

• Thông tin chi tiết thông minh. Dữ liệu thô được thu thập từ máy móc và công nhân trong quá trình sản xuất phải được chuyển thành thông tin bằng cách thêm bối cảnh và tổ chức. Bối cảnh bao gồm dữ liệu về thông số kỹ thuật của sản phẩm, bước xử lý, con người và thiết bị liên quan đến hoạt động khi đo dữ liệu như một phép đo kích thước hoặc điều kiện môi trường.
• Tổ chức dữ liệu được lưu trữ : cũng rất quan trọng để cho phép các chế độ xem tham gia dữ liệu từ nhiều hoạt động để phân tích tương quan và nguyên nhân gốc. Việc tổ chức dữ liệu giúp dễ dàng tổng hợp dữ liệu thành các số liệu quan trọng và các chỉ số hiệu suất chính (KPIs). Nó giúp đưa con người vào vòng lặp để đưa ra quyết định tốt hơn một cách nhanh chóng.

• Quản lý dữ liệu và quản trị. Sự phổ biến của các ứng dụng tùy chỉnh trong sản xuất có thể dẫn đến vô số các silo dữ liệu không được phối hợp để tạo điều kiện tích hợp và tổng hợp. Cơ sở dữ liệu MES cung cấp quản trị thực tế, thông qua mô hình dữ liệu tập trung vào sản xuất và giao diện tích hợp, duy trì dữ liệu sạch sẽ, chuẩn hóa và được tổ chức để tạo điều kiện tham gia và tìm kiếm trên dữ liệu trong doanh nghiệp.

• Tiêu chuẩn hóa và kiểm soát. MES quản lý và thực thi mọi khía cạnh của các bước công việc bao gồm thiết bị, vật liệu và thu thập dữ liệu cho các quy trình tự động và thủ công. MES thi hành các chính sách và quy tắc để đảm bảo rằng mọi người và thiết bị đang hoạt động như họ mong muốn. Việc tiêu chuẩn hóa làm cho các quy trình sản xuất có thể lặp lại với hiệu suất và chất lượng phù hợp.

• Hành động đáp ứng. Các function MES bao gồm các phương thức để xử lý các sự kiện hướng ngoại lệ trong quá trình sản xuất. Các sự kiện hoặc sự cố như khiếm khuyết nghi ngờ hoặc quá trình bất thường. MES là hệ thống tự nhiên để nhận các loại thông báo và cảnh báo này từ nền tảng phân tích IIoT. Trong MES, các kích hoạt này có thể bắt đầu các quy trình để ghi lại sự khác biệt, thay đổi cài đặt thiết bị hoặc hướng dẫn vận hành dựa trên điều kiện được phát hiện tự động.

• Kết nối và chủ đề kỹ thuật số. MES cung cấp một cầu nối tích hợp giữa các hệ thống doanh nghiệp và nhà máy chính bao gồm hệ thống PLM của kỹ thuật, và hệ thống ERP mua sắm, hàng tồn kho và quản lý chi phí. Việc tích hợp này có thể được phối hợp để cung cấp một luồng kỹ thuật số liên kết đặc điểm thiết kế kỹ thuật của sản phẩm với quy trình Thực thi sản phẩm và thậm chí các dịch vụ bảo trì sản phẩm theo cách tạo điều kiện duy trì bản sao kỹ thuật số cho từng đơn vị sản phẩm vật lý .

Nhu cầu về dữ liệu nhà máy thời gian thực hơn và kết nối toàn doanh nghiệp đang tiếp nhiên liệu cho mối quan tâm đến MES. Các công nghệ IIoT là một sự bổ sung tuyệt vời cho bối cảnh sản xuất IT , tuy nhiên, vì những lý do được liệt kê ở trên, MES cần thiết hơn bao giờ hết như là một phần nền tảng cho chiến lược Sản xuất Kỹ thuật số.

Lợi ích của Hệ thống thực thi sản xuất (MES)

• Tăng cường sử dụng thiết bị : Hệ thống MES cho phép các nhà sản xuất biết việc sử dụng thiết bị thực tế. Với kiến ​​thức này, bạn có thể điều chỉnh công việc của thiết bị, tối ưu hóa các vật liệu được sử dụng và ảnh hưởng tốt nhất đến người vận hành. 
• Lưu giữ hồ sơ và phân tích dữ liệu tốt hơn: MES (Hệ thống thực thi sản xuất) cho phép thiết lập hồ sơ chỉ liên quan đến việc sử dụng máy móc, công việc và lô. Điều này mang lại một số lợi thế. Đầu tiên, có sự theo dõi tốt hơn các vật liệu thực tế được sử dụng, tăng trách nhiệm sử dụng thiết bị cho các đội chuyên dụng, điều này thường làm giảm chi phí không chất lượng. Thứ hai, nếu xảy ra sự cố về chất lượng, theo dõi lô sẽ liên kết câu hỏi trả về của từng lô riêng lẻ.
• Bạn có thể tính đến tiến độ thời gian thực của sản xuất so với công việc và cho phép người vận hành vận hành có thông tin rất hữu ích để cho phép nếu cần thiết để sửa đổi tỷ lệ và điều chỉnh các biến đổi năng suất.

Chức năng của hệ thống thực thi sản xuất – MES

Các chức năng của MES rất đa dạng tuỳ theo ngành sản xuất, Tuy nhiên chúng ta thấy sẽ tập trung vào 4 function chính bao gồm :

• Production Function : các chức năng phục vụ cho sản xuất (Quản lý BOM, Production Execution, Production Planning, con người…)
• Quality Function : Quản trị chất lượng sản phẩm sản xuất
• Machine Function : Quản trị bảo trì bảo dưỡng, OEE, theo dõi hoạt động máy móc, thu thập dữ liệu
• Tích hợp các hệ thống khác.

Quản lý các thông số xác định sản phẩm

Là tập hợp các thông tin về sản phẩm được yêu cầu sản xuất, bao gồm các quy tắc để để sản xuất nên sản phẩm.

Chức năng này nhận định nghĩa sản phẩm từ bộ phận điều hành doanh nghiệp, sau đó truyền các quy định về trang thiết bị Thực thi sản phẩm xuống cho khu vực kiểm soát dây chuyền sản xuất.

Chức năng này cũng truyền các mô tả về sản phẩm sang cho các chức năng Thực thi yêu cầu và phân phối yêu cầu sản xuất.

Các hoạt động của chức năng này gồm có:

• Quản lý các văn bản như hướng dẫn sản xuất, công thức, lược đồ cấu thành sản phẩm, các tham số sản phẩm.
• Quản lý các sản phẩm mới
• Quản lý các thay đổi đối với định nghĩa sản phẩm. Có thể bao gồm các thiết kế định tuyến và các thay đổi số bill sản phẩm.
• Cung cấp các quy tắc sản phẩm đối với các ứng dụng, nhân sự và các hoạt động, trong hình thức các bước sản xuất, các công thức, các quy tắc thiết lập máy móc
• Duy trì các tuyến sản xuất cho sản phẩm
• Cung cấp các routing cho vận hành sản xuất ở cấp độ chi tiết theo yêu cầu của vận hành sản xuất
• Tối ưu hóa các quy tắc sản xuất dựa trên phân tích tiến trình và phân tích kết quả sản xuất.
• Tạo ra và duy trì các quy tắc sản xuất khác như làm sạch, khởi động và tắt máy.
• Quản lý KPI liên quan đến sản phẩm

Quản lý nguồn lực sản xuất

Là tập hợp các hoạt động quản lý thông tin về nguồn lực sản xuất. Các nguồn lực là máy móc, công cụ, nhân công (với các kĩ năng nhất định), vật tư và năng lượng. Kiểm soát trực tiếp những nguồn lực này để đáp ứng yêu cầu sản xuất được Thực thi ở các hoạt động khác, chẳng hạn như Phân phối yêu cầu và Thực thi yêu cầu.

Phạm vi hoạt động của chức năng này có thể ở cấp độ vùng, khu vực, thậm chí ở cấp độ trung tâm. Mặc dù quản lý các nguồn lực sản xuất có thể dùng máy tính để xử lý, nhưng vẫn cần có sự tham gia một phần hoặc toàn bộ bởi con người.

Quản lý các nguồn lực có thể bao gồm đăng kí các nguồn lực hiện có để nắm bắt nhu cầu trong tương lai. Có thể hiểu là hệ thống đăng kí sử dụng tài nguyên khi có đơn hàng mới.

Sau khi đăng kí sử dụng nguồn lực, thông tin về tình trạng nguồn lực cần thiết cho các phân đoạn sản xuất cần được duy trì và thông báo về tình hình sử dụng các nguồn lực ( có sẵn/ đã đăng kí/không đủ Thực thi ) trong một thời điểm nào đó.\

Xu hướng MES trong tương lai

Khi lựa chọn MES,  Chúng ta cần xem xét các xu hướng sau đây khi đánh giá MES (Hệ thống thực thi sản xuất)

• Thu thập dữ liệu tự động từ công nghệ IoT, IIoT. Công nghệ mới cho phép lấy dữ liệu nhanh chóng từ shop floor dễ dàng và đơn giản hơn. Dữ liệu chính xác hơn nhập liệu bằng tay.
• Tăng cường sử dụng tài liệu điện tử : Cách đây không lâu, nhà điều hành sản xuất  đã sử dụng ngăn xếp và ngăn xếp của hướng dẫn sử dụng để mô tả các quy trình, đơn đặt hàng sản xuất và báo cáo sản xuất.Xu hướng bây giờ là thay thế các tài liệu giấy bằng các tài liệu điện tử. MES cũng không ngoại lệ với xu hướng này và cho phép người dùng tạo đơn hàng điện tử sản xuất và nhận thông tin kỹ thuật mong muốn chỉ bằng một cú nhấp chuột.
• Gia tăng ứng dụng thiết bị di động : Trong hội thảo, nhà khai thác sử dụng nhiều thiết bị di động hơn dưới dạng máy tính bảng, thiết bị đầu vào để nhập thông tin trực tiếp vào MES (Hệ thống thực thi sản xuất).
• Tích hợp tốt hơn với các hệ thống : Khi xem xét ERP được sinh ra từ sự phát triển của MRP, không có gì đáng ngạc nhiên khi việc tích hợp với các hệ thống khác là một xu hướng cơ bản.
  Từ kho, thông qua bảo trì phòng ngừa (để theo dõi thời gian sử dụng thiết bị) hoặc thông báo cho phần mềm bảng lương để tuân theo chi phí nhân lực dành cho mỗi nhiệm vụ), MES là một liên kết tự nhiên của ERP và hệ thống thông tin công nghiệp của nó.
• Việc kết nối máy với hệ thống thực thi sản xuất – MES : Cảm biến và hệ thống liên lạc công nghiệp được kết nối trực tiếp với máy giúp cho máy có thể giao tiếp với máy tính và người vận hành và cho phép các dây chuyền sản xuất được kiểm soát trong thời gian thực (ví dụ: tải xuống công thức trong trường hợp cần thiết).
• Hợp nhất dữ liệu và trực quan hóa : Cùng quan điểm, MES cho phép hợp nhất thông tin từ các hệ thống khác nhau, các sản phẩm khác nhau giúp các nhà quản lý sản xuất có một cái nhìn duy nhất để giám sát các hoạt động trong thời gian thực.
• Các khả năng ứng dụng Phân tích dữ liệu nâng cao để hỗ trợ các chức năng quản trị sản xuất theo định hướng dữ liệu.

Triển khai MES tại Việt Nam

Tại Việt Nam, MES (Manufacturing Execution System) chưa được biết đến rộng rãi như ở các nước công nghiệp, nhưng không phải chúng chưa được ứng dụng.

Hiện tại có những giải pháp MES hàng đầu thế giới đã được ứng dụng tại Việt Nam, có thể kể đến : Siemens, SAP, Oracle, WonderWare,…

Tuy nhiên vấn đề khó khăn gặp phải khi triển khai MES thường thấy là các máy móc thiết bị tại VN đã cũ, sử dụng nhiều chủng loại khác nhau, việc chuẩn hóa dữ liệu và kết nối sẽ gặp nhiều khó khăn nên đòi hỏi đơn vị tư vấn phải có kinh nghiệm không chỉ dừng lại ở nghiệp vụ sản xuất, lập trình mà còn hiểu về các chuẩn truyền dữ liệu, các hệ thống báo cáo quản trị phù hợp.

Nguồn: https://smartfactoryvn.com/