Menggerakkan Pabrik Digital dengan Data MES Real-Time

Dengan dorongan menuju pabrik yang sepenuhnya digital, perangkat lunak sistem eksekusi manufaktur (MES) tidak pernah lebih penting dari semua produsen. Dengan menggunakan solusi sistem eksekusi manufaktur respons cepat terbaru dalam operasi manufaktur, pembangun bisa mendapatkan pembaruan cepat pada data operasional sensitif waktu yang dapat membantu meningkatkan proses pabrik dan mendekatkan pabrik digital ke kenyataan.

Saat konvergensi manufaktur dan sistem perangkat lunak bisnis semakin maju, semakin banyak pabrikan yang menyadari keuntungan yang ditawarkan oleh pabrik digital, dengan kinerja data real-time atau mendekati real-time yang menawarkan lebih banyak wawasan manufaktur daripada yang tersedia bagi mereka di masa depan. masa lalu. Produsen semakin serius dalam menerapkan infrastruktur yang diperlukan untuk solusi manufaktur cerdas dan Industrial Internet of Things (IIoT), dan yang paling sering, sistem MES berbasis cloud menjadi inti dari teknologi ini.

“Trennya adalah menuju konvergensi sistem bisnis untuk mendapatkan analisis mendalam tentang peralatan dan operasi sistem. Kami melihat penyedia data bergabung,” kata Pete Tecos, wakil presiden eksekutif, 5ME (Cincinnati), mencatat kemitraan 5ME baru-baru ini dengan SmartWare yang menggabungkan solusi Freedom Smart Manufacturing dan platform Bigfoot CMMS (sistem manajemen pemeliharaan terkomputerisasi) Smartware. “Semakin cepat kami mengumpulkan data dan membagikannya di antara berbagai sistem, semakin baik tampilan yang kami dapatkan dari keseluruhan operasi.”

Dampak Awan

Karena semakin banyak perusahaan mulai mengadopsi teknologi manufaktur berbasis cloud, kemampuan solusi MES, manajemen sumber daya perusahaan (ERP) dan sistem pengumpulan data di lantai toko menyatu dengan lebih mulus, bekerja bersama untuk membuat upaya IIoT dan Industri 4.0 lebih efektif di toko lantai.

“Ini memungkinkan pengejaran ‘Holy Grail of Manufacturing:’ real-time, analisis sistem yang komprehensif melalui berbagi data,” kata Tecos. “Penyesuaian dan/atau koreksi dibuat lebih cepat, dan dengan sedikit gangguan pada operasi manufaktur.”

Solusi perangkat lunak manufaktur saat ini menawarkan banyak alat untuk melacak metrik pabrik utama, termasuk Overall Equipment Effectiveness (OEE) dan banyak lainnya, ke perusahaan manufaktur, dan sistem yang diperkaya ini menyatu dengan baik saat pengembang solusi ini bermitra untuk memenuhi tuntutan dari IoT/IIoT.

“Pada dasarnya, Anda mulai dari antarmuka tingkat pabrik dengan aset dan berbagai sistem manufaktur, kemudian memberikan lapisan visualisasi [kokpit OEE] untuk melihat kinerja dan KPI,” kata Tecos. “Terakhir, dorong informasi real-time ke hulu ke ruang sistem bisnis [ERP, MES, CMMS, sistem kualitas]. Jika semua sistem ini bekerja secara simbiosis, bukan dalam silo, Anda dapat mendorong operasi untuk mencapai manufaktur adaptif yang sangat efisien melalui pertukaran intelijen operasional waktu nyata—itulah Cawan Suci.”

Kompatibilitas dengan platform lain adalah kuncinya, tambah Tecos. “Kemudahan penggunaan, kemampuan pengumpulan data, dan keserbagunaan dengan jenis mesin juga penting. Perangkat lunak kami menyajikan data dari berbagai perspektif dan memasukkannya ke dalam tiga kategori:frekuensi, durasi, dan monetisasi. Kami melihat korelasi antara ini, pada dasarnya mengambil data frekuensi dan durasi untuk membuat tampilan
operasi yang dimonetisasi.”

Hasil dari beberapa pelanggan 5ME sangat mengesankan. Setelah menginstal sistem eLog 5ME, pabrik pembuat peralatan berat East Peoria, IL, Caterpillar memangkas setengah panjang penundaan rata-rata dan meningkatkan waktu siklus alat berat sebesar 30% di seluruh alat berat tempat Freedom eLog dipasang, yang berjumlah $1,2 juta peningkatan nilai tambah. Perusahaan melaporkan bahwa mereka menemukan data elektronik “berbasis fakta” ​​jauh lebih baik, lebih akurat, dan tidak terlalu emosional dibandingkan sistem kertas/proses manual yang digunakan sebelumnya.

Mengambil Tampilan Perusahaan

Sistem MES bukan lagi sistem yang berdiri sendiri, kata Stephen Brown, wakil presiden, praktik manufaktur, Amerika, Siemens PLM Software (Plano, TX). “MES adalah bagian dari infrastruktur TI perusahaan yang saling terhubung. Nilai MES sekarang ditentukan oleh seberapa baik sistem MES terintegrasi dalam keseluruhan rantai nilai, baik hulu hingga pengembangan produk dan rekayasa produksi, dan hilir hingga otomatisasi,” katanya.

“Pelanggan ingin mendigitalkan seluruh rantai nilai, mulai dari desain produk, melalui perencanaan produksi, teknik produksi, pelaksanaan produksi, dan kemudian layanan. Kami menyebutnya Perusahaan Digital,” kata Brown. “Lebih spesifik lagi, kami menggunakan istilah Digital Twin. Kami membantu pelanggan kami membuat Digital Twin tidak hanya produk, tetapi juga proses produksi, dan pabrik dan peralatan produksi. Pelanggan kami kemudian menggunakan Digital Twin untuk benar-benar mensimulasikan produk dan proses manufakturnya sebelum berkomitmen untuk menghabiskan banyak uang untuk prototipe, perkakas, dan aset fisik.”

Faktor-faktor ini memungkinkan inovasi yang cepat, katanya. “Ini bukan hanya tentang mengelola operasi manufaktur. Ini tentang menciptakan proses manufaktur yang fleksibel, responsif, dan dapat diprediksi yang mampu merespons persyaratan produk baru.”

Setelah dalam produksi, dan ketika dikaitkan dengan otomatisasi, pelanggan Siemens dapat membuat keputusan menggunakan data real-time dari lantai toko, kata Brown. “Contohnya termasuk ketersediaan mesin waktu nyata atau waktu aktif yang dapat digunakan oleh perangkat lunak penjadwalan produksi untuk mengoptimalkan jadwal, dan masalah kualitas yang diidentifikasi selama produksi yang dapat dikomunikasikan secara hampir waktu nyata ke bagian rekayasa untuk disposisi bagian, yang sangat penting dalam luar angkasa,” kata Brown. “Terakhir, lapisi IoT dan analisis data dengan Mindsphere, dan kami menutup loop di seluruh Digital Enterprise.

Siemens mengelola proses inovasi dan perubahan dengan Teamcenter PLM-nya, menciptakan Kembar Digital dari produk dan proses manufaktur, kata Brown. “Kami kemudian berintegrasi dengan portofolio MOM [manufaktur operasi manajemen] kami, mengirimkan produk yang dibutuhkan, manufaktur dan data kualitas ke lantai toko, dan kemudian menggunakan Mindsphere untuk IoT dan analitik data besar untuk menangkap data yang dibangun, memberi wawasan kembali ke dalam produk dan desain proses untuk perbaikan berkelanjutan.”

Meningkatkan IIoT

Produsen mencari lebih banyak untuk memanfaatkan Big Data dan ledakan IoT/IIoT bersama dengan mobilitas cloud, kata Eric Green, wakil presiden Dassault Systèmes-Delmia. “Itu semua mempengaruhi produsen saat ini, tetapi sampai ada kasus bisnis yang pasti, mereka masih dalam tahap penjajakan,” katanya.

“Dengan beberapa teknologi khusus seputar IIoT dan IoT, mereka masih menemukan dan memahami apa peluangnya. Jika Anda berpikir tentang IIoT, produsen telah melakukan pendahuluan selama bertahun-tahun,” kata Green. “IIoT menyediakan generasi baru, evolusi baru. Tetapi kami memiliki pelanggan yang memiliki peralatan yang berusia lebih dari 20 tahun, dan teknologi baru ini harus dapat mendukung investasi peralatan yang ada.”

Kunci bagi produsen akan menemukan di mana dan bagaimana mereka dapat menerapkan inovasi, tambahnya. “Sebagai konsumen, masing-masing dari kita menciptakan pengalaman, dengan mobil yang kita kendarai, dan smartphone serta peralatan pintar yang kita miliki. Apa yang dilakukan adalah memiliki efek pada bagaimana perusahaan pergi ke pasar. Ini memaksa produsen ini untuk menjadi lebih efisien atau lebih inovatif.”

Untuk pengembang seperti Dassault, tujuannya adalah untuk membawa produk baru yang menarik ke pasar dengan cepat dan efisien, katanya. “Jika Anda melihat membawa produk baru ke pasar, dari desain produk hingga manufaktur dan ke konsumen, platform inovasi membutuhkan kemampuan berkolaborasi dengan cepat untuk membawa desain ke pasar.” Ini melampaui ERP, tambahnya, menjadi lebih dari platform inovasi bisnis. Aplikasi seperti MOM, manajemen operasi manufaktur, yang mengambil produk dari desain hingga manufaktur melalui pendekatan berbasis model kolaboratif, dapat mempercepat pengiriman peluncuran produk.

“Bagi kami sebagai sebuah organisasi, kami melihat itu sebagai prioritas utama,” kata Green. “MOM adalah seperangkat kemampuan yang lebih luas daripada MES—melibatkan banyak situs, rangkaian dan cakupan yang lebih luas, dan kontrol inventaris yang lebih luas. Apa yang Anda lihat adalah berbagai organisasi telah memperluas cakupannya untuk menyertakan MOM, dan ini terkait dengan inovasi yang kami tawarkan.”

Memberikan kemampuan mendekati waktu nyata kepada pengguna adalah keuntungan utama. “Nilainya ada karena kami memiliki visibilitas global, jika ada perubahan, perubahan itu dapat disebarkan dan kesalahan dihilangkan.”

Perangkat lunak Delmia-Apriso memungkinkan kontinuitas digital, mulai dari teknik hingga semua aspek manufaktur, kata Green. “Ini adalah kemampuan untuk menggunakan dunia virtual untuk mengoptimalkan skenario yang berbeda, seperti campuran model,” katanya. “Dengan menggabungkan model dan tanggal eksekusi dunia nyata dengan dunia teknik virtual, kami menggunakan simulasi atau pengoptimalan untuk menilai dampak perubahan berdasarkan data pabrik nyata, sebelum menerapkan perubahan ke pabrik. Perangkat lunak Delmia Apriso membantu pengguna memberikan visibilitas dan kontrol operasi global untuk mengoptimalkan eksekusi di seluruh produksi, inventaris, dan kualitas.”

Portofolio MOM Siemens mencakup MES, Quality, Advanced Scheduling, dan Manufacturing Intelligence. “Terkait dengan aplikasi tersebut adalah solusi untuk desain dan simulasi pabrik, portofolio Tecnomatix kami, dan tentu saja IoT dan analisis data dengan Mindsphere,” tambah Brown. “Kami mengambil BOM rekayasa, dan mengubahnya menjadi BOM manufaktur, lalu tagihan proses. Di sinilah MES mengambil alih.

“Kami membuat instruksi kerja untuk setiap langkah, termasuk langkah kualitas dan inspeksi, dan kemudian dapat mengirimkan instruksi tersebut ke operator saat bagian tertentu disajikan kepada operator di stasiun kerja,” kata Brown. Atau kita dapat mengirim kode tertentu ke sel kerja robot berdasarkan bagian yang disajikan ke sel kerja tersebut. Dalam dunia kustomisasi massal, di mana ukuran lot mendekati satu, kami dapat mencapai waktu siklus dan biaya yang secara historis hanya terlihat dengan otomatisasi keras dan proses yang sangat besar.”

Siemens juga telah menambahkan aplikasi Gateway Otomatisasi baru untuk Simatic IT MES UAF 2.1 yang menawarkan konektivitas OPC dan konektivitas langsung ke pengontrol Siemens S7, kata Brown. Aplikasi mengonfigurasi objek simpul otomatisasi yang disusun oleh properti yang terhubung ke tag sistem otomatisasi. “Automation Gateway mencakup layanan pemeliharaan koneksi dengan sistem otomatisasi, sinkronisasi data otomatisasi,” katanya. “Data otomatisasi diekspos ke perintah aplikasi UA untuk membaca dan menulis, dan aplikasi dapat berlangganan peristiwa perubahan data otomatisasi melalui manajemen sinyal.”

Lebih Banyak Analisis Mesin

Seiring meningkatnya permintaan akan analitik, semakin banyak pilihan seperti solusi analitik mesin baru yang diumumkan Rockwell Automation (Milwaukee) musim gugur lalu di Rockwell Automation Fair. Sistem ini termasuk FactoryTalk Analytics for Devices dari Rockwell dan aplikasi berbasis cloud FactoryTalk for Machines untuk pembuat peralatan, ditambah analisis sistem dan perusahaan.

Analytics melengkapi sistem MES dan ERP, dan membantu produsen memanfaatkan data yang berkembang yang mengalir dari sensor yang terhubung melalui IIoT. “Orang-orang terus berbicara tentang Industri 4.0 dan Manufaktur Cerdas,” kata Todd Montpas, manajer bisnis, Perangkat Lunak Informasi, Rockwell Automation. “Yang benar-benar mereka minati adalah apakah teknologi memiliki ekstensi untuk kinerja mesin, dan yang sebenarnya mereka minta adalah semua kemampuan di tingkat eksekusi—kita harus memastikan mereka memiliki proses yang berfungsi.”

Banyak pelanggan tertarik pada sistem berbasis cloud, tambahnya, mencatat bahwa beberapa pelanggan utama tertarik pada cloud Azure Microsoft. “Apa yang kami coba lakukan adalah memiliki pendekatan yang sangat skalabel, dengan eksekusi yang skalabel, tetapi dibangun ke dalam strategi analitik yang skalabel; dengan menempatkan sensor di dalamnya, Anda bisa mendapatkan analitik real-time yang Anda lakukan di tingkat mesin, dan pembelajaran mesin untuk memprediksi kegagalan.”

Di Hannover Messe, GE Digital (Boston) pada bulan April meluncurkan solusi Plant Applications MES baru yang bertujuan untuk meningkatkan penawarannya bagi industri manufaktur hybrid untuk proses produksi yang sangat otomatis. Versi baru ini menawarkan antarmuka pengguna baru kepada pelanggan, menggunakan desain UX canggih GE, untuk memungkinkan staf operasi menganalisis efektivitas peralatan dengan lebih baik dan mengidentifikasi akar penyebab downtime.

“Salah satu hal menarik yang saya lihat hari ini adalah banyak pelanggan yang ingin ‘bersiap-siap’ untuk IoT Industri,” kata Matthew Wells, wakil presiden, Manajemen Produk Digital, GE Digital. “Ini berkembang tetapi menetap menjadi konsep cloud hybrid. Ini MES dengan Big E [menekankan eksekusi]; mereka ingin tetap menjalankannya pada premis. Apa yang ditawarkan oleh Industrial IoT dan cloud adalah cara untuk melengkapinya.”

Waktu respons, dan kebutuhan akan keandalan 99% lebih untuk operasi manufaktur, telah mencegah produsen berbondong-bondong ke cloud, kata Wells. “Apakah keandalan 99% cukup? Banyak pelanggan tidak akan menerima risiko itu untuk pabrik mereka, ”katanya. “Apa yang sebenarnya disediakan oleh cloud adalah cara untuk menyelami data lebih dalam. Di cloud, Anda dapat menyimpan riwayat dan melakukan pembelajaran mesin. Jika Anda memiliki cloud, Anda dapat mengakses data dalam jumlah besar, dan itu meningkatkan efektivitas analitik Anda.”

Mengakses beberapa terabyte data kapan saja di cloud memungkinkan produsen untuk sepenuhnya memanfaatkan Digital Twin, tambah Wells, yang merupakan daya tarik utama IIoT. “Digital Twin adalah seperangkat analitik yang pada dasarnya memodelkan perilaku mesin yang terus berjalan di latar belakang, mengubah data,” kata Wells. “Di situlah nilai IoT Industri dimulai. Ini adalah pasar berkembang yang berkembang pesat.”