Mempercepat Transformasi Digital: Data MES Real-Time Mendorong Efisiensi Pabrik

Dengan dorongan menuju pabrik sepenuhnya digital, software manufacturing execution systems (MES) tidak pernah lebih krusial bagi produsen dari segala macamnya. Dengan menggunakan solusi manufacturing execution systems responsif terbaru dalam operasi manufaktur, pembuat dapat mendapatkan pembaruan cepat atas data operasional yang sensitif waktu yang dapat membantu meningkatkan proses pabrik dan mendekatkan pabrik digital ke kenyataan.

Saat konvergensi sistem software manufaktur dan bisnis maju, semakin banyak produsen yang menyadari keuntungan yang ditawarkan pabrik digital, dengan kinerja data real-time atau hampir real-time yang memberikan wawasan manufaktur yang jauh lebih banyak daripada yang telah tersedia bagi mereka di masa lalu. Produsen semakin serius dalam menerapkan infrastruktur yang diperlukan untuk solusi manufaktur pintar dan Industrial Internet of Things (IIoT), dan paling sering, sistem MES berbasis cloud terletak di inti teknologi ini.

"Trennya adalah menuju konvergensi sistem bisnis untuk mendapatkan analisis mendalam tentang operasi peralatan dan sistem. Kami melihat penyedia data bergabung," kata Pete Tecos, executive vice president, 5ME (Cincinnati), menyebutkan partnerasi terbaru 5ME dengan SmartWare yang menggabungkan solusi Freedom Smart Manufacturing dan platform Bigfoot CMMS (computerized maintenance management system) Smartware. "Semakin kami mengumpulkan data dan membagikannya antara berbagai sistem, semakin baik tampilan yang kami dapatkan tentang operasi secara keseluruhan."

Dampak Cloud

Semakin banyak perusahaan yang mulai mengadopsi teknologi manufaktur berbasis cloud, kemampuan solusi MES, enterprise resource management (ERP) dan sistem pengumpulan data lantai produksi semakin terintegrasi dengan lancar, bekerja bersama untuk membuat upaya IIoT dan Industri 4.0 lebih efektif di lantai produksi.

"Ini memungkinkan pengejaran 'Holy Grail of Manufacturing:' analitik sistem yang komprehensif dan real-time melalui pembagian data," kata Tecos. "Penyesuaian dan/atau koreksi dilakukan lebih cepat, dan dengan sedikit gangguan pada operasi manufaktur."

Solusi software manufaktur saat ini menawarkan beragam alat untuk melacak metrik kunci pabrik, termasuk Overall Equipment Effectiveness (OEE) dan banyak lagi, bagi perusahaan manufaktur, dan sistem yang diperkaya ini berpasangan dengan baik saat pengembang solusi ini bekerjasama untuk memenuhi permintaan IoT/IIoT.

"Dasarnya, Anda memulai dari tingkat lantai pabrik berinteraksi dengan aset dan berbagai sistem manufaktur, kemudian menyediakan lapisan visualisasi [OEE cockpit] untuk melihat kinerja dan KPI," kata Tecos. "Akhirnya, dorong informasi real-time ke atas ke ruang sistem bisnis [ERP, MES, CMMS, sistem kualitas]. Jika semua sistem ini bekerja simbiotis alih-alih dalam silo, Anda dapat mendorong operasi menuju manufaktur adaptif yang sangat efisien melalui pertukaran intelijen operasional real-time—itulah Holy Grail."

Kompatibilitas dengan platform lain adalah kunci, kata Tecos. "Kemudahan penggunaan, kemampuan pengumpulan data, dan keberagaman dengan tipe mesin juga penting. Software kami menyajikan data dari berbagai perspektif dan memasukkannya ke dalam tiga kategori: frekuensi, durasi, dan monetisasi. Kami melihat korelasi antara keduanya, dasarnya mengambil data frekuensi dan durasi untuk menciptakan tampilan yang dimonetisasi
dari operasi."

Hasil dari beberapa pelanggan 5ME sangat mengesankan. Setelah memasang sistem eLog 5ME, pabrik East Peoria, IL, pembuat peralatan berat Caterpillar memotong rata-rata panjang keterlambatan menjadi setengahnya dan meningkatkan waktu siklus mesin sebesar 30% di seluruh mesin tempat Freedom eLog dipasang, yang berarti peningkatan nilai tambah senilai $1,2 juta. Perusahaan melaporkan bahwa data "berbasis fakta" elektronik jauh lebih baik, lebih akurat, dan lebih tidak emosional daripada sistem kertas/proses manual yang digunakan sebelumnya.

Mengambil Pandangan Enterprise

Sistem MES tidak lagi sistem mandiri, kata Stephen Brown, vice president, manufacturing practice, Americas, Siemens PLM Software (Plano, TX). "MES adalah bagian dari infrastruktur IT enterprise yang terhubung. Nilai MES kini ditentukan oleh seberapa baik sistem MES terintegrasi dalam rantai nilai secara keseluruhan, baik ke arah atas menuju pengembangan produk dan rekayasa produksi, maupun ke arah bawah menuju otomatisasi," kata dia.

"Pelanggan ingin memdigitalkan seluruh rantai nilai, mulai dari desain produk, melalui perencanaan produksi, rekayasa produksi, eksekusi produksi, dan kemudian layanan. Kami menyebutnya Digital Enterprise," kata Brown. "Lebih spesifik, kami menggunakan frasa Digital Twin. Kami membantu pelanggan menciptakan Digital Twin dari tidak hanya produk, tetapi juga proses produksi, dan pabrik serta peralatan produksi. Pelanggan kami kemudian menggunakan Digital Twin untuk mensimulasikan produk dan proses manufaktur sepenuhnya sebelum berkomitmen pada biaya konkret untuk prototipe, tooling, dan aset fisik."

Faktor-faktor ini memungkinkan inovasi yang cepat, kata dia. "Ini bukan sekadar tentang mengelola operasi manufaktur. Ini tentang menciptakan proses manufaktur yang fleksibel, responsif, dan dapat diprediksi yang dapat merespon persyaratan produk baru."

Setelah dalam produksi, dan saat terhubung dengan otomatisasi, pelanggan Siemens dapat membuat keputusan menggunakan data real-time dari lantai produksi, kata Brown. "Contohnya termasuk ketersediaan mesin real-time atau uptime yang dapat digunakan oleh software penjadwalan produksi untuk mengoptimalkan jadwal, dan masalah kualitas yang teridentifikasi selama produksi yang dapat dikomunikasikan dalam waktu dekat real-time ke rekayasa untuk penyesuaian bagian, yang sangat penting di penerbangan," kata Brown. "Akhirnya, tambahkan IoT dan analitik data dengan Mindsphere, dan kami menutup lingkaran di seluruh Digital Enterprise."

Siemens mengelola proses inovasi dan perubahan dengan Teamcenter PLM-nya, menciptakan Digital Twin dari produk dan proses manufaktur, kata Brown. "Kami kemudian mengintegrasikan dengan portofolio MOM [manufacturing operations management] kami, mengirim data produk, manufaktur, dan kualitas yang diperlukan ke lantai produksi, dan kemudian menggunakan Mindsphere untuk IoT dan analitik big data untuk menangkap data as-built, mengumpulkan wawasan kembali ke desain produk dan proses untuk perbaikan berkelanjutan."

Mempersiapkan Diri untuk IIoT

Produsen semakin mencoba memanfaatkan Big Data dan boom IoT/IIoT bersama dengan mobilitas cloud, kata Eric Green, vice president Dassault Systèmes-Delmia. "Semua ini mempengaruhi produsen saat ini, tetapi sampai ada kasus bisnis yang pasti, mereka masih dalam tahap eksplorasi," kata dia.

"Beberapa teknologi khususnya di sekitar IIoT dan IoT, mereka masih menemukan dan memahami apa peluangnya. Jika Anda memikirkan IIoT, produsen telah melakukan pratinjau 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, tambah dia. "Sebagai konsumen, setiap satu dari kita menciptakan pengalaman, dengan mobil yang kami opret, dan smartphone serta peralatan pintar yang kami miliki. Apa yang dilakukan ini memiliki efek pada bagaimana perusahaan pergi ke pasar. Ini memaksa produsen ini untuk lebih efisien atau lebih inovatif."

Bagi pengembang seperti Dassault, tujuannya adalah untuk membawa produk baru yang menarik ke pasar dengan cepat dan efisien, kata dia. "Jika Anda melihat pembaruan produk baru ke pasar, dari desain produk hingga manufaktur dan hingga konsumen, platform inovasi memerlukan kemampuan untuk berkolaborasi dengan cepat untuk membawa desain ke pasar." Ini melampaui ERP, tambah dia, menuju platform inovasi bisnis. Aplikasi seperti MOM, manufacturing operation management, yang mengambil produk dari desain melalui manufaktur melalui model kolaboratif berbasis, dapat mempercepat peluncuran produk.

"Bagi kami sebagai organisasi, kami melihat ini sebagai prioritas utama," kata Green. "MOM adalah serangkaian kemampuan yang lebih luas dari MES—melibatkan banyak situs, serangkaian dan cakupan yang lebih luas, dan kontrol inventaris yang lebih luas. Apa yang Anda lihat adalah organisasi berbeda telah memperluas cakupan mereka untuk mencakup MOM, dan ini terkait dengan inovasi yang kami tawarkan."

Memberikan pengguna kemampulan hampir real-time adalah keuntungan utama. "Nilainya adalah karena kami memiliki visibilitas global, jika ada perubahan, perubahan tersebut dapat disebarkan dan kesalahan dapat dihilangkan."

Software Delmia-Apriso memungkinkan kontinuitas digital, dari rekayasa melalui semua aspek manufaktur, kata Green. "Ini adalah kemampuan untuk menggunakan dunia virtual untuk mengoptimalkan skenario yang berbeda, seperti campuran model," kata dia. "Dengan mengganti model eksekusi dunia nyata dan data dengan dunia virtual rekayasa, kami menggunakan simulasi atau optimisasi untuk menilai dampak perubahan berdasarkan data pabrik nyata, sebelum menerapkan perubahan ke pabrik. Software Delmia Apriso membantu pengguna menyediakan 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 ini adalah solusi untuk desain dan simulasi pabrik manufaktur, portofolio Tecnomatix kami, dan kemudian tentu saja IoT dan analitik data dengan Mindsphere," tambah Brown. "Kami mengambil engineering BOM, dan mentransformasi itu menjadi manufacturing BOM, lalu bill of process. Inilah tempat MES mengambil alih."

"Kami membuat instruksi kerja untuk setiap langkah, termasuk langkah kualitas dan inspeksi, dan dapat kemudian mengirim instruksi tersebut ke operator ketika bagian tertentu disajikan kepada operator di stasiun kerja," kata Brown. "Atau kami dapat mengirim kode tertentu ke sel kerja robotik berdasarkan bagian yang disajikan kepada sel kerja tersebut. Di dunia mass customization, di mana ukuran lot mendekati satu, kami mampu mencapai waktu siklus dan biaya yang secara historis hanya terlihat dengan otomatisasi keras dan run yang sangat besar."

Siemens juga telah menambahkan aplikasi Automation Gateway baru untuk Simatic IT MES UAF 2.1 yang menawarkan konektivitas OPC dan konektivitas langsung ke kontroler Siemens S7, kata Brown. Aplikasi ini mengonfigurasi objek node otomasi yang terdiri dari properti yang terhubung dengan tag sistem otomasi. "Automation Gateway termasuk layanan yang memelihara koneksi dengan sistem otomasi, menyinkronkan data otomasi," kata dia. "Data otomasi diekspos ke perintah aplikasi UA untuk baca dan tulis, dan aplikasi dapat berlangganan peristiwa perubahan data otomasi melalui manajemen sinyal."

Analitik Mesin Lebih Banyak

Seiring dengan pertumbuhan permintaan analitik, semakin banyak pilihan muncul seperti solusi analitik mesin baru yang diumumkan Rockwell Automation (Milwaukee) pada musim gugur lalu di Rockwell Automation Fair-nya. Sistem ini mencakup FactoryTalk Analytics for Devices dari Rockwell dan aplikasi berbasis cloud FactoryTalk for Machines untuk pembuat peralatan, ditambah analitik sistem dan enterprise.

Analitik melengkapi sistem MES dan ERP, dan membantu produsen memanfaatkan data yang semakin banyak yang mengalir dari sensor yang terhubung melalui IIoT. "Orang terus bicara tentang Industri 4.0 dan Smart Manufacturing," kata Todd Montpas, business manager, Information Software, Rockwell Automation. "Apa yang benar-benar mereka minati adalah apakah teknologi memiliki ekstensi pada kinerja mesin, dan apa yang benar-benar mereka minta adalah semua kemampuan tersebut di tingkat eksekusi—kami harus memastikan mereka memiliki proses yang berfungsi."

Banyak pelanggan tertarik pada sistem berbasis cloud, tambah dia, menyebutkan beberapa pelanggan besar yang tertarik pada cloud Microsoft Azure. "Apa yang kami coba lakukan adalah untuk memiliki pendekatan yang sangat scalable, dengan eksekusi yang scalable, tetapi tertanam dalam strategi analitik yang scalable; dengan memasang sensor, Anda dapat mendapatkan analitik real-time yang Anda lakukan di tingkat mesin, dan machine learning untuk memprediksi kegagalan."

Di Hannover Messe, GE Digital (Boston) pada April memperkenalkan solusi MES Plant Applications baru yang bertujuan untuk meningkatkan tawaran mereka untuk industri manufaktur hibrid untuk proses produksi yang sangat terotomatisasi. Versi baru ini menawarkan pelanggan antarmuka pengguna baru, menggunakan desain UX canggih GE, untuk lebih memungkinkan staf operasi untuk menganalisis efektivitas peralatan dan mengidentifikasi penyebab utama downtime.

"Salah satu hal yang menarik yang saya lihat saat ini adalah banyak pelanggan mencoba 'siap-siap' untuk Industrial IoT," kata Matthew Wells, vice president, Digital Product Management, GE Digital. "Ini berkembang tetapi sedang menetap menjadi konsep cloud hybrid. Ini adalah MES dengan Big E [menekankan eksekusi]; mereka ingin menjalankannya di on-premise. Apa yang ditawarkan Industrial IoT dan cloud adalah cara untuk melengkapinya."

Waktu respons, dan kebutuhan akan keandalan 99%-plus untuk operasi manufaktur, telah mencegah produsen bergegas ke cloud, kata Wells. "Apakah keandalan 99% cukup? Banyak pelanggan tidak akan menerima risiko itu untuk pabrik manufaktur mereka," kata dia. "Apa yang benar-benar disediakan cloud adalah cara untuk menelusuri data lebih dalam. Di cloud Anda dapat menyimpan riwayat dan melakukan machine learning. Saat Anda memiliki cloud, Anda dapat mengakses sejumlah besar data, dan ini meningkatkan efektivitas analitik Anda."

Mengakses beberapa terabyte data kapan saja di cloud memungkinkan produsen untuk memanfaatkan Digital Twin sepenuhnya, tambah Wells, yang merupakan daya tarik utama IIoT. "Digital Twin adalah serangkaian analitik yang dasarnya memodelkan perilaku mesin yang terus berjalan di latar belakang, menyesuaikan data," kata Wells. "Itulah sebenarnya di mana nilai Industrial IoT dimulai. Ini adalah pasar yang tumbuh yang berkembang dengan cepat."