سیستم MES چیست و چه نقشی در هوشمندسازی کارخانه‌ها دارد؟

در مسیر حرکت کارخانه‌ها به سمت استاندارد جهانی صنعت نسخه 4.0، خودکارسازی ماشین‌آلات به تنهایی کافی نیست و داده‌های تولید باید به اطلاعات قابل استفاده برای تصمیم‌گیری تبدیل شوند. در این میان صنایع به یک ابزار قابل اطمینان و کارآمد برای مدیریت تمامی اجزای کارخانه نیاز پیدا می‌کنند تا مدیریت و تحلیل هزاران داده در لحظه را امکانپذیر کند.

بنابراین صنعت جهانی توانست یک سیستم اجرای تولید یا MES را خلق و استاندارد سازی کند که با صنایع امروزی و فناوری‌های هوشمند، سازگار باشد. در این مقاله با سیستم MES، نحوه عملکرد، قابلیت‌ها، مزایا، مراحل پیاده‌سازی و تفاوت آن با ERP، SCADA و PLC آشنا می‌شویم.

سیستم MES چیست؟

برای آشنایی با سیستم MES باید جایگاه آن در ساختار فناوری اطلاعات و اتوماسیون کارخانه را شناخت. MES مخفف Manufacturing Execution System به معنی سیستم اجرایی تولید است و برای مدیریت، پایش و کنترل عملیات تولید در سطح کارخانه استفاده می‌شود. این سیستم بر اساس استاندارد ISA-95، در سطح مدیریت عملیات تولید قرار دارد و نقش واسط میان سیستم‌های سازمانی و کنترل‌های صنعتی را ایفا می‌کند.

هدف اصلی MES تبدیل داده‌های پراکنده تولید به اطلاعات قابل استفاده برای مدیران و کارکنان خط تولید است. به همین دلیل، نرم افزار MES یکی از اجزای مهم دیجیتالی‌سازی تولید محسوب می‌شود. این سامانه با فراهم کردن داده‌های واقعی تولید، تصمیم‌گیری و کنترل فرآیند را بهبود می‌دهد.

سیستم MES چگونه کار می‌کند؟

تجهیزات کارخانه اطلاعاتی مانند تعداد تولید، سرعت، دما، زمان سیکل و وضعیت عملکرد را تولید می‌کنند. این اطلاعات از طریق PLC، SCADA، حسگرها و سایر تجهیزات اتوماسیون به MES منتقل می‌شوند.

نرم افزار MES این داده‌ها را با سفارش تولید، برنامه ساخت و استانداردهای کیفیت ترکیب کرده و وضعیت تولید را به صورت لحظه‌ای نمایش می‌دهد. در نتیجه توقفات، گلوگاه‌ها، انحرافات کیفیت و مشکلات بهره‌وری سریع‌تر شناسایی می‌شوند.

مهم‌ترین قابلیت‌های سیستم MES

از مهم‌ترین مزایای استفاده از سیستم MES می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مدیریت سفارش تولید: سیستم MES سفارش‌های تولید را دریافت و مراحل اجرای آن‌ها را در کارخانه مدیریت و پایش می‌کند و فاصله میان برنامه‌ریزی و تولید واقعی را کاهش می‌دهد.
• ردیابی محصول: MES تاریخچه مواد، فرآیندها، تجهیزات و عملیات انجام شده روی محصول یا دسته تولید را ثبت می‌کند. این قابلیت در صنایع حساس اهمیت زیادی دارد.
• مدیریت کیفیت: پارامترهای کیفی در مراحل مختلف تولید ثبت و با استانداردهای تعیین شده مقایسه می‌شوند و انحرافات قابل شناسایی و پیگیری هستند.
• مدیریت عملکرد تجهیزات: اطلاعات مربوط به زمان کارکرد، توقف و خرابی تجهیزات برای تحلیل بهره‌وری و شناسایی گلوگاه‌های تولید جمع‌آوری می‌شود.
• مدیریت عملیات و نیروی انسانی: MES می‌تواند مشخص کند هر عملیات توسط چه فردی، در چه زمانی و طبق چه دستورالعملی انجام شده است و به مستندسازی فرآیند کمک کند.

مزایای استفاده از سیستم MES

نقش MES در کارخانه هوشمند زمانی اهمیت پیدا می‌کند که تولید از گزارش‌های دستی به محیطی داده‌محور تبدیل شود. در چنین محیطی داده باید از تجهیزات دریافت، تحلیل و برای تصمیم‌گیری عملیاتی استفاده شود. مهم‌ترین نقش‌های MES در هوشمندسازی عبارت‌اند از:

• پایش لحظه‌ای تولید
• کاهش خطاهای ورود دستی اطلاعات
• کاهش توقفات و شناسایی گلوگاه‌ها
• بهبود کنترل و ردیابی کیفیت
• کاهش ضایعات و مصرف منابع
• کاهش زمان گزارش‌گیری و تحلیل اطلاعات
• بهبود هماهنگی میان واحدهای تولید و مدیریت
• فراهم کردن داده برای تصمیم‌گیری دقیق‌تر

مراحل پیاده‌سازی سیستم MES

پیاده سازی MES تنها یک پروژه نرم‌افزاری نیست و باید فرآیندهای تولید، تجهیزات، زیرساخت شبکه و نیازهای سازمان همزمان بررسی شوند. مراحل اصلی عبارت‌اند از:

• تحلیل فرآیندهای تولید: در ابتدا فرآیندها، جریان مواد، تجهیزات، نقاط ثبت اطلاعات، مشکلات تولید و شاخص‌های عملکرد بررسی می‌شوند تا نیازهای واقعی کارخانه مشخص شود.
• انتخاب نرم افزار مناسب: در انتخاب بهترین نرم افزار MES باید علاوه بر قابلیت‌ها، سازگاری با صنعت، امکان توسعه، اتصال به تجهیزات، امنیت، پشتیبانی و هزینه مالکیت را نیز در نظر گرفت.
• اتصال به تجهیزات کارخانه: در این مرحله ارتباط MES با تجهیزات تولید ایجاد می‌شود. ارتباط MES با PLC و SCADA می‌تواند از طریق پروتکل‌ها و رابط‌های استاندارد صنعتی انجام شود.
• یکپارچه‌سازی با ERP: سامانه ERP بیشتر وظایفی مانند برنامه‌ریزی منابع، خرید، مالی و سفارش‌ها را مدیریت می‌کند، در حالی که MES بر اجرای تولید تمرکز دارد. یکپارچه‌سازی این دو سیستم جریان اطلاعات میان مدیریت و کارخانه را بهبود می‌دهد.
• آموزش کاربران: پذیرش سیستم توسط اپراتورها، سرپرستان و مدیران اهمیت زیادی دارد. بنابراین آموزش کاربران و تعریف مسئولیت‌ها باید بخشی از پروژه باشد.
• راه‌اندازی و بهینه‌سازی: پس از راه‌اندازی اولیه، عملکرد سیستم و کیفیت داده‌ها بررسی و مشکلات اصلاح می‌شوند. قابلیت‌های جدید نیز می‌توانند به صورت مرحله‌ای توسعه پیدا کنند.

تفاوت MES با ERP چیست؟

تفاوت اصلی این دو سیستم در سطح فعالیت آن‌هاست. ERP مدیریت منابع و فرآیندهای سازمانی را بر عهده دارد، در حالی که MES بر اجرای واقعی تولید در کارخانه تمرکز می‌کند. MES و ERP مکمل یکدیگر هستند و یکپارچه‌سازی آن‌ها می‌تواند جریان اطلاعات میان کارخانه و مدیریت را بهبود دهد.

تفاوت MES با SCADA و PLC

برای آشنایی با سیستم MES باید تفاوت آن با سیستم‌های اتوماسیون نیز مشخص باشد. PLC وظیفه کنترل مستقیم ماشین‌آلات را دارد، SCADA برای نظارت و جمع‌آوری داده استفاده می‌شود و MES در سطح بالاتری، عملیات تولید را مدیریت می‌کند.

چه صنایعی به سیستم MES نیاز دارند؟

نیاز به MES به اندازه کارخانه، پیچیدگی فرآیند و اهمیت داده‌های تولید بستگی دارد. در صنایع حساس مانند صنایع دارویی، غذایی و تجهیزات پزشکی، قابلیت‌هایی مانند ردیابی، کنترل کیفیت و مستندسازی اهمیت بیشتری دارند. صنایعی که معمولاً بیشترین استفاده را از این فناوری دارند عبارت‌اند از:

1. خودروسازی و قطعه‌سازی
2. صنایع غذایی و نوشیدنی
3. داروسازی و تجهیزات پزشکی
4. صنایع شیمیایی و پتروشیمی
5. صنایع الکترونیک
6. صنایع فلزی و تولید تجهیزات
7. هوافضا
8. کارخانه‌های دارای فرآیندهای پیچیده و چندمرحله‌ای

آیا MES برای کارخانه‌های کوچک مناسب است؟

پاسخ به این پرسش به پیچیدگی فرآیند و هزینه اجرای پروژه بستگی دارد. کارخانه‌ای با فرآیند ساده و تجهیزات محدود ممکن است به یک سیستم MES کامل نیاز نداشته باشد. اما در کارخانه‌های کوچک دارای چند خط تولید، سفارش‌های متنوع، نیاز به ردیابی، کنترل کیفیت یا جمع‌آوری داده لحظه‌ای، استفاده از MES می‌تواند توجیه اقتصادی داشته باشد. راهکارهای ماژولار و ابری نیز امکان شروع با قابلیت‌های محدود و توسعه تدریجی سیستم را فراهم می‌کنند.

آینده سیستم‌های MES

آینده MES به سمت معماری‌های ابری، اینترنت اشیای صنعتی، تحلیل داده و هوش مصنوعی حرکت می‌کند. سیستم‌های جدید می‌توانند داده‌های بیشتری را از تجهیزات دریافت کرده و برای تحلیل عملکرد، پیش‌بینی مشکلات و بهینه‌سازی فرآیند استفاده کنند. در این مسیر، MES از یک سیستم ثبت و پایش تولید به یک لایه هوشمند برای تصمیم‌گیری عملیاتی تبدیل می‌شود.

ترکیب MES با IIoT، تحلیل پیشرفته و هوش مصنوعی می‌تواند تشخیص زودهنگام اختلالات، کاهش مصرف منابع و افزایش انعطاف‌پذیری خطوط تولید را امکان‌پذیر کند. در فرایند دیجیتالی‌سازی خط تولید با MES نباید فقط بر خرید نرم‌افزار آن تمرکز داشته باشد، بلکه معماری داده، اتوماسیون، زیرساخت ارتباطی و فرآیندهای سازمان را نیز باید در نظر بگیرد.

سخن پایانی

مزایای MES زمانی بیشترین اثر را دارند که این سیستم با ERP، SCADA و تجهیزات اتوماسیون یکپارچه شود. بنابراین پیاده‌سازی MES باید بخشی از برنامه جامع دیجیتالی‌سازی و حرکت به سمت کارخانه هوشمند باشد. آذرتسکا با تخصص در اتوماسیون صنعتی و راهکارهای هوشمندسازی، می‌تواند در طراحی معماری، انتخاب فناوری و پیاده‌سازی راهکارهای دیجیتال تولید در کنار صنایع قرار گیرد.

سوالات متداول