Manufacturing Execution System (MES) i jego przydatność w branży automotive

Manufacturing Execution System (MES), to w wolnym tłumaczeniu, System Realizacji Produkcji. Technologie informatyczne, oprogramowanie i elementy automatyki pozwalają zbierać informacje wprost ze stanowisk produkcyjnych w czasie rzeczywistym. Zadaniem MES jest, najogólniej mówiąc zagwarantowanie możliwie najwyższej jakości produkcji, również w sektorze automotive.

Przemysł motoryzacyjny to w istocie zintegrowany ciąg dostawców, producentów i odbiorców. Gotowy wyrób, jakim jest samochód lub innego rodzaju pojazd składa się obecnie z kilkuset do nawet kilku tysięcy elementów wyprodukowanych przez kilkudziesięciu lub nawet kilkuset różnych producentów, nierzadko w różnych krajach świata.

Duży producent podzespołów z branży motoryzacyjnej otrzymał od końcowego odbiorcy – producenta samochodów wymóg zapewnienia pełnej identyfikowalności każdego, pojedynczego podzespołu. Realizacja zadania dotyczyła również jednej z polskich firm, będącej częścią międzynarodowego koncernu, a dostarczającej elementy tych podzespołów. Identyfikacja miała objąć cały etap produkcji począwszy od momentu wejścia surowców, a na pakowaniu i wysyłce kończąc.

W szczegółowych wymaganiach w stosunku do zintegrowanego systemu śledzenia produkcji i analizy statystycznej danych procesowych chodziło też o identyfikację poszczególnych elementów poprzez unikatowe kody DMC (Data Matrix Code) nanoszone na każdy element przy pomocy lasera, jak również powiązanie nadanego wewnętrznie identyfikatora produktu z kodem identyfikacyjnym DMC odbiorcy.

Z punktu widzenia obsługi systemu kluczowe stało się funkcjonowanie centralnej bazy danych, graficzny interfejs użytkownika, automatyczne pozyskiwanie danych z systemów sterowania, automatyczna identyfikacja elementów poprzez kamery i czytniki kodów DMC, automatyczna identyfikacja rodzaju podzespołów i numerów partii przy użyciu skanerów kodów kreskowych. Ważne stało się też, by dane uzupełniające można było wprowadzać przez stanowiska operatorskie.

Kluczem do przygotowania konkretnych rozwiązań było przeanalizowanie całego procesu produkcyjnego i “dopasowanie” stosownych rozwiązań analitycznych. Wdrożenia systemu MES dokonał Siemens wraz z lokalnym partnerem (ASKOM). Produkcja elementów rozpoczyna się od etapu przyjęcia od dostawcy, którym jest najczęściej huta, podstawowego surowca, czyli glinu (aluminium). Dostarczany jest w sztabkach. Surowiec jest topiony, podgrzewany i mieszany z dodatkami uszlachetniającymi. Odlewanie odbywa się w pełni automatycznie, przez robota.

Następnie gotowe odlewy poddawane są dodatkowemu wygrzewaniu w piecach. Tak przygotowane elementy wprowadzane są na główną linię obróbczą. Pierwszym urządzeniem na linii jest laser znakujący każdy odlew indywidualnym kodem zapisanym w postaci matrycy DMC.

Kolejnym etapom obróbki odlewy poddawane są na w pełni zautomatyzowanych maszynach. Po każdym etapie, automatycznie lub ręcznie dokonywany jest pomiar najistotniejszych cech jakościowych, poszczególnych wymiarów, średnic itd. Ostatnim etapem obróbki jest grafitowanie, po którym odlewy wysyła się do zewnętrznej firmy, do anodowania.

Po powrocie z anodowania odlewy trafiają do ostatniego etapu produkcji, którym jest kompletacja gotowego elementu, wraz ze znakowaniem kodem odbiorcy (również zapisany w postaci matrycy DMC) oraz kontrola ostateczna. Pozostaje już tylko pakowanie i wysyłka do odbiorcy.

Do “śledzenia” wykorzystano następujące elementy systemu MES SIMATIC IT:

– Production Modeller – centralny moduł pozwalający graficznie modelować proces produkcji;

– Material Manager – moduł zapewniający śledzenie i gromadzenie informacji o materiałach, ich partiach i wzajemnych relacjach (genealogii);

– Production Order Manager – moduł zapewniający zarządzanie zleceniami produkcyjnymi;

– Historian – moduł służący do gromadzenia i archiwizowania danych z systemu automatyki (parametry procesu produkcji);

– SPC – dedykowany moduł do statystycznej kontroli procesu produkcji; CAB GUI – moduł interfejsu użytkownika;

– Report Manager – otwarte środowisko pozwalające tworzyć i automatycznie generować raporty produkcyjne.

Po to by stworzyć pełny system śledzenia procesu produkcji w ramach wdrożenia MES wymagane było również połączenie tego systemu z warstwą automatyki, jak również z dodatkowo zainstalowanymi kamerami rozpoznającymi konkretne elementy na podstawie ich numeru w kodzie DMC (w miejscach krytycznych, z punktu widzenia identyfikowalności procesu). Połączenie z automatyką zrealizowano za pośrednictwem dedykowanego komputera, odpowiadającego za bezpośrednią komunikację ze sterownikami. Jest on również serwerem OPC dostarczającym wymagane dane do systemu SIMATIC IT.

Rolę łącznika z systemem kamer identyfikującym poszczególne elementy zapewnia komputer (zapisując wszystkie dane w postaci plików tekstowych).

Wdrożenie kompleksowego systemu do śledzenia produkcji podzespołów samochodowych pozwoliło zapewnić pełną identyfikowalność materiałów w trakcie całego procesu produkcji. Dzięki takiemu śledzeniu wszystkich materiałów możliwe stało się generowanie pełnej genealogii zarówno dla każdego wyprodukowanego elementu, jak i dla każdej partii aluminium. Przyspiesza to podejmowanie przez producentów właściwej reakcji, przy definiowaniu potencjalnych źródeł zagrożenia, ułatwia analizę ich przyczyn oraz pozwala, podejmować natychmiastowe działania korygujące.