Tự động hóa với hệ thống MES

Hệ thống MES là gì?

Hệ thống thực thi sản xuất (Manufacturing Execution System-MES); là hệ thống thông tin kết nối các màn hình và điều khiển với hệ thống sản xuất và luồng dữ liệu diễn ra trong nhà máy, phân xưởng. Mục tiêu chung của MES là đảm bảo rằng các hoạt động sản xuất được thực hiện hiệu quả và cải thiện sản lượng sản xuất. Điều này đạt được bằng cách theo dõi và thu thập dữ liệu chính xác và theo thời gian thực về toàn bộ chu trình quản lý vòng đời sản phẩm.

MES là một giải pháp dựa trên phần mềm được sử dụng trong sản xuất để giám sát và kiểm soát các quy trình sản xuất tại xưởng. Trong quản lý hoạt động sản xuất, MES đóng vai trò là cầu nối giữa hệ thống lập kế hoạch và kiểm soát của doanh nghiệp, chẳng hạn như hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP) và hoạt động sản xuất thực tế.

Các chức năng của hệ thống MES

Chi tiết cụ thể của từng chức năng có thể khác nhau tùy theo hệ thống phần mềm. Tuy nhiên, tất cả các hệ thống MES đều bao gồm những điểm chính sau:

Thu thập dữ liệu

Cho phép nhập tất cả thông tin trong quá trình sản xuất, thủ công và/hoặc tự động.
Lên lịch
Cung cấp cái nhìn tổng thể về các đơn đặt hàng sản xuất theo kế hoạch và lộ trình sản xuất của chúng, bao gồm cả thẻ công việc điện tử.

Quản lý nhân viên

Quản lý các kỹ năng và ủy quyền cần thiết cho con người, sản phẩm và/hoặc hoạt động.

Quản lý nguồn tài nguyên

Xác định và theo dõi trạng thái của từng nguồn lực liên quan đến việc sản xuất đơn vị sản xuất (công cụ sản xuất, máy móc, sự cố, thiếu nguyên liệu, v.v.).

Theo dõi sản xuất và điều phối

Quản lý luồng dữ liệu sản xuất hai chiều theo thời gian thực giữa ERP và xưởng.

Truy xuất nguồn gốc và phả hệ sản phẩm

Liên kết bộ phận hoặc lô cuối cùng với tất cả dữ liệu sản xuất của nó từ nguyên liệu thô đến bộ phận lắp ráp.

Quản lý chất lượng

Quản lý chất lượng của các quy trình và đơn vị sản xuất bao gồm các sai lệch và ngoại lệ về chất lượng. Chức năng này có thể được tích hợp trực tiếp vào phần mềm MES hoặc có thể sử dụng phần mềm bên ngoài như phần mềm SPC và NCMS (hệ thống quản lý sự không phù hợp).

Quản lý quy trình

Cung cấp định tuyến quy trình và trình tự vận hành bao gồm khả năng truy xuất nguồn gốc đầy đủ.

Phân tích hiệu suất

Hợp nhất dữ liệu để tính toán các chỉ số hiệu suất chính như Ngay lần đầu tiên (RFT), Làm lại, Phế liệu, Khả năng xử lý (Cpk), Hiệu suất thiết bị tổng thể (OEE), Cơ hội, v.v.

Quản lý tài liệu

Cung cấp cho người vận hành vào đúng thời điểm các tài liệu (hướng dẫn, bản vẽ, ghi chú) cần thiết để thực hiện công việc của họ.

Quản lý bảo trì

Lên lịch và theo dõi các hoạt động bảo trì của thiết bị sản xuất.

Lợi ích của hệ thống MES

Nếu bạn đang xem xét hệ thống MES, việc biết tất cả những lợi ích mà nó mang lại cho doanh nghiệp của bạn là điều quan trọng. Dưới đây là một số ví dụ về cách MES sẽ mang lại lợi ích cho hiệu quả sản xuất của bạn:

• Cải thiện sự hài lòng của khách hàng
• Cải thiện việc tuân thủ quy định
• Cải thiện hiệu suất máy
• Cải thiện khả năng hiển thị chuỗi cung ứng
• Chất lượng sản phẩm được cải thiện
• Chứng minh toàn quyền kiểm soát quá trình sản xuất của bạn
• Thời gian đưa ra thị trường nhanh hơn
• Loại bỏ giấy tờ và nhập dữ liệu thủ công
• Chi phí lao động thấp hơn
• Tăng tốc phân tích dấu vết
• Giảm thời gian thực hiện đơn hàng
• Giảm hàng tồn kho WIP
• Giảm thời gian sản xuất

Ứng dụng của hệ thống MES

Hệ thống MES có thể được triển khai và điều chỉnh để phù hợp với yêu cầu cụ thể của các ngành công nghiệp khác nhau. Mặc dù các chức năng cốt lõi của MES vẫn nhất quán giữa các ngành nhưng cách chúng được áp dụng và các tính năng cụ thể có thể khác nhau. Dưới đây là một số ví dụ về cách MES hoạt động trong các ngành khác nhau:

Ô tô

Trong sản xuất ô tô, MES đóng vai trò quan trọng trong việc điều phối các dây chuyền lắp ráp phức tạp. Họ theo dõi tiến trình của phương tiện trên dây chuyền lắp ráp, giám sát tính sẵn có của các bộ phận và đồng bộ hóa hoạt động trên các máy trạm khác nhau.

MES trong ngành ô tô thường tập trung vào việc giúp đảm bảo kiểm soát chất lượng, quản lý việc thu hồi và duy trì việc tuân thủ các tiêu chuẩn ngành.

Dược phẩm

MES trong ngành dược phẩm được thiết kế để thực thi việc tuân thủ quy định nghiêm ngặt và giúp đảm bảo tính toàn vẹn của sản phẩm. Họ theo dõi và ghi lại toàn bộ quy trình sản xuất, bao gồm theo dõi lô, phả hệ và tuân thủ các quy trình thực hành sản xuất tốt (GMP).

Hệ thống MES trong ngành này nhấn mạnh đến việc quản lý lô, quản lý công thức, hồ sơ lô điện tử và kiểm soát chất lượng theo thời gian thực.

Thực phẩm và nước giải khát

Trong ngành thực phẩm và đồ uống, hệ thống MES giúp quản lý sự phức tạp của việc quản lý công thức, công thức và tuân thủ các quy định an toàn thực phẩm.

Họ theo dõi nguyên liệu, quản lý công thức nấu ăn, giám sát tốc độ sản xuất và thực thi các quy trình kiểm soát chất lượng. MES trong ngành này cũng có thể bao gồm các tính năng để quản lý khả năng truy xuất nguồn gốc lô hàng, kiểm soát chất gây dị ứng và tuân thủ các tiêu chuẩn cụ thể của ngành.

Công nghiệp điện tử

Hệ thống MES trong ngành điện tử tập trung vào việc quản lý các quy trình phức tạp liên quan đến sản xuất linh kiện và thiết bị điện tử.

Họ xử lý việc quản lý hóa đơn nguyên vật liệu (BOM), giúp đảm bảo theo dõi thành phần chính xác, giám sát hiệu suất thiết bị và cung cấp khả năng hiển thị theo thời gian thực cho các quy trình sản xuất. Hệ thống MES trong ngành này thường tích hợp với các thiết bị như máy gắp và đặt và hệ thống kiểm tra tự động.

Hàng không vũ trụ và quốc phòng

Trong sản xuất hàng không vũ trụ và quốc phòng, hệ thống MES giúp đảm bảo tuân thủ các quy định nghiêm ngặt, quản lý các quy trình lắp ráp phức tạp và duy trì mức độ kiểm soát chất lượng cao.

Họ theo dõi chuyển động của các bộ phận, quản lý lệnh sản xuất để lắp ráp máy bay hoặc hệ thống phòng thủ, giám sát việc tuân thủ các tiêu chuẩn ngành và tạo điều kiện thuận lợi cho việc ghi lại các quy trình thử nghiệm và kiểm tra.

Hàng tiêu dùng

Hệ thống MES trong ngành hàng tiêu dùng hỗ trợ quản lý việc sản xuất hàng tiêu dùng nhanh (FMCG) như thực phẩm đóng gói, đồ uống, sản phẩm chăm sóc cá nhân và đồ gia dụng.

Họ tập trung vào việc tối ưu hóa hiệu quả sản xuất, quản lý các biến thể đóng gói và điều phối nhiều dây chuyền sản xuất. Hệ thống MES trong ngành này thường tích hợp với thiết bị đóng gói và cung cấp dữ liệu thời gian thực về tốc độ sản xuất, thông số chất lượng và mức tồn kho.

Hệ thống MES hoạt động ra sao?

Hệ thống phần mềm MES thu thập dữ liệu thời gian thực từ nhiều nguồn khác nhau trong nhà máy và sử dụng thông tin đó để giám sát và kiểm soát hoạt động sản xuất. Dưới đây là tổng quan chung về quy trình:

Thu thập dữ liệu: Hệ thống thu thập dữ liệu từ nhiều nguồn, bao gồm máy móc, cảm biến, người vận hành và các hệ thống thông tin khác như hệ thống ERP hoặc hệ thống quản lý vòng đời sản phẩm (PLM). Dữ liệu này có thể bao gồm tốc độ sản xuất, trạng thái máy, mức tồn kho, đo lường chất lượng, v.v.

Tích hợp dữ liệu: Dữ liệu thu thập được xử lý và tích hợp trong hệ thống MES, tạo ra cái nhìn toàn diện về môi trường sản xuất. Việc tích hợp này giúp đảm bảo rằng MES có thông tin chính xác và cập nhật để làm việc.

Lập kế hoạch sản xuất: Dựa trên các đơn đặt hàng sản xuất nhận được từ hệ thống lập kế hoạch cấp cao hơn, MES tạo ra một lịch trình sản xuất. Lịch trình này xem xét các yếu tố như mức độ ưu tiên của đơn hàng, nguồn lực sẵn có, năng lực máy móc và nguồn lao động sẵn có.

Quản lý lệnh sản xuất: Hệ thống phân công lệnh sản xuất cho người vận hành hoặc máy trạm dựa trên lịch trình. Nó cung cấp cho người vận hành các hướng dẫn, thông số kỹ thuật và tài liệu cần thiết để giúp họ thực hiện nhiệm vụ của mình. Hệ thống theo dõi tiến độ của từng lệnh sản xuất và cập nhật trạng thái công việc đang thực hiện theo thời gian thực.

Tích hợp máy móc và thiết bị: Hệ thống giao tiếp với máy móc và thiết bị trong xưởng để theo dõi trạng thái của chúng, thu thập dữ liệu sản xuất và trao đổi thông tin. Sự tích hợp này có thể đạt được thông qua nhiều phương tiện khác nhau như cảm biến máy, giao diện bộ điều khiển logic lập trình (PLC) hoặc các giao thức truyền thông như OLE (liên kết và nhúng đối tượng) để điều khiển quá trình (OPC).

Quản lý chất lượng: Dữ liệu chất lượng được ghi lại trong quá trình sản xuất, chẳng hạn như kết quả đo lường, kiểm tra và thử nghiệm. Nó thực thi các quy trình kiểm soát chất lượng, kích hoạt cảnh báo hoặc thông báo về các vấn đề chất lượng và ghi lại thông tin liên quan đến chất lượng để phân tích và truy xuất nguồn gốc.

Quản lý nguyên liệu và hàng tồn kho: MES theo dõi sự chuyển động của nguyên liệu và linh kiện trong suốt quá trình sản xuất. Nó giám sát mức tồn kho, bắt đầu yêu cầu trưng dụng hoặc bổ sung nguyên liệu và giúp đảm bảo rằng nguyên liệu chính xác có sẵn vào đúng thời điểm và đúng số lượng.

Phân tích và báo cáo dữ liệu: Dữ liệu thu thập được sẽ được phân tích để cung cấp thông tin chi tiết và số liệu hiệu suất theo thời gian thực. Nó tạo ra các báo cáo, bảng thông tin và hình ảnh trực quan giúp ban quản lý và người vận hành đưa ra quyết định sáng suốt cũng như xác định các lĩnh vực cần cải thiện.

Tích hợp với các hệ thống cấp cao hơn: Hệ thống giao tiếp với các hệ thống khác như hệ thống ERP, PLM hoặc hệ thống quản lý chuỗi cung ứng (SCM). Sự tích hợp này cho phép trao đổi dữ liệu, đồng bộ hóa thông tin và liên kết các quy trình sản xuất với hoạt động kinh doanh tổng thể.

Những thách thức khi triển khai hệ thống MES

Việc triển khai và vận hành hệ thống MES có thể đi kèm với những rủi ro và thách thức nhất định. Dưới đây là một số cái phổ biến:

Triển khai phức tạp: Việc mua sắm và triển khai hệ thống MES có thể phức tạp và tốn thời gian. Nó đòi hỏi phải lập kế hoạch, cấu hình, tích hợp đáng kể với các hệ thống hiện có và tùy chỉnh để phù hợp với các quy trình sản xuất cụ thể.

Sự phức tạp của việc thực hiện có thể dẫn đến sự chậm trễ, vượt ngân sách và những gián đoạn tiềm ẩn trong giai đoạn chuyển tiếp. Hiệp hội Giải pháp Doanh nghiệp Sản xuất (MESA) là một cộng đồng phi lợi nhuận toàn cầu chuyên giúp đỡ các công ty thành viên triển khai và áp dụng thành công các hệ thống MES cũng như các phương pháp liên quan.

Tích hợp dữ liệu: Việc tích hợp hệ thống MES với các hệ thống khác như ERP, PLM hoặc SCM có thể là một thách thức. Việc giúp đảm bảo trao đổi và đồng bộ hóa dữ liệu liền mạch giữa các hệ thống khác nhau có thể yêu cầu các nỗ lực tùy chỉnh, ánh xạ dữ liệu và tích hợp rộng rãi. Dữ liệu không nhất quán hoặc sai sót trong quá trình tích hợp có thể dẫn đến thông tin không chính xác và cản trở việc ra quyết định hiệu quả.

Quản lý thay đổi: Việc triển khai hệ thống MES không cần giấy tờ thường liên quan đến những thay đổi trong quy trình kinh doanh, quy trình công việc và vai trò trong tổ chức. Việc phản đối sự thay đổi từ nhân viên hoặc các bên liên quan có thể đặt ra thách thức và ảnh hưởng đến việc chấp nhận của người dùng. Các chiến lược quản lý thay đổi phù hợp, bao gồm đào tạo và giao tiếp, là rất quan trọng để vượt qua sự phản kháng và giúp đảm bảo quá trình chuyển đổi và chấp nhận hệ thống MES diễn ra suôn sẻ.

Bảo mật dữ liệu: Hệ thống MES xử lý khối lượng lớn dữ liệu sản xuất nhạy cảm, bao gồm sở hữu trí tuệ, thông số quy trình và thông tin chất lượng. Giúp đảm bảo an ninh dữ liệu và bảo vệ khỏi sự truy cập trái phép hoặc các mối đe dọa mạng là điều tối quan trọng. Các biện pháp bảo mật mạnh mẽ, chẳng hạn như mã hóa dữ liệu, kiểm soát quyền truy cập của người dùng và các biện pháp bảo vệ mạng, phải được áp dụng để giảm thiểu rủi ro.

Điều quan trọng là phải ghi nhớ những thách thức này khi lập kế hoạch triển khai hệ thống MES. Nhưng hãy nhớ rằng mọi sự chuyển đổi đều đi kèm với những thách thức như vậy và việc thiếu hệ thống MES có thể dẫn đến hoạt động kém hiệu quả, giảm năng suất và giảm khả năng cạnh tranh. Với cách tiếp cận đúng đắn, những thách thức này có thể vượt qua được.

Xu hướng phát triển của hệ thống MES

Một số xu hướng chuyển đổi kỹ thuật số đang định hình sự phát triển của hệ thống MES trong những năm gần đây.

MES dựa trên đám mây: Điện toán đám mây đã thu hút được sự chú ý trong ngành sản xuất và phần mềm MES ngày càng được cung cấp dưới dạng giải pháp dựa trên đám mây. Hệ thống MES dựa trên đám mây mang lại các lợi ích như khả năng mở rộng, tính linh hoạt, giảm chi phí cơ sở hạ tầng và truy cập dữ liệu dễ dàng hơn từ nhiều địa điểm. Chúng cũng tạo điều kiện tích hợp với các ứng dụng dựa trên đám mây khác và cho phép cộng tác theo thời gian thực.

Tích hợp IoT: Việc tích hợp các hệ thống MES với Internet of Things (IoT) công nghiệp là một xu hướng quan trọng. Hệ thống MES sử dụng công nghệ IIoT để thu thập dữ liệu từ cảm biến, máy móc và thiết bị được kết nối trong thời gian thực. Sự tích hợp này cho phép nâng cao khả năng hiển thị, phân tích dự đoán, giám sát từ xa và tối ưu hóa quy trình sản xuất.

Phân tích dữ liệu lớn (Big data Analytics): Hệ thống MES đang sử dụng khả năng phân tích dữ liệu lớn để xử lý và phân tích lượng dữ liệu khổng lồ được tạo ra trong hoạt động sản xuất. Các thuật toán phân tích nâng cao và kỹ thuật học máy được áp dụng để xác định các mẫu, mối tương quan và thông tin chi tiết có thể hành động. Điều này giúp tối ưu hóa sản xuất, nâng cao chất lượng và cho phép bảo trì dự đoán.

Ứng dụng di động: Các ứng dụng di động ngày càng được tích hợp vào hệ thống MES để cho phép truy cập dữ liệu và chức năng theo thời gian thực từ điện thoại thông minh và máy tính bảng. Người vận hành, người giám sát và người quản lý có thể giám sát và kiểm soát các quy trình sản xuất, xem bảng điều khiển sản xuất và nhận thông báo trên thiết bị di động của họ. Ứng dụng MES di động cải thiện tính linh hoạt trong vận hành và cho phép đưa ra quyết định khi đang di chuyển.

Tích hợp với hệ thống chuỗi cung ứng: Hệ thống MES đang mở rộng khả năng tích hợp để kết nối với các hệ thống chuỗi cung ứng. Sự tích hợp này cho phép luồng thông tin liền mạch giữa các hệ thống MES, ERP và SCM, cho phép cải thiện khả năng hiển thị chuỗi cung ứng, lập kế hoạch và đồng bộ hóa nhu cầu. Nó tạo điều kiện hợp tác tốt hơn với các nhà cung cấp, khách hàng và đối tác hậu cần.

AI và machine learning: Công nghệ AI và machine learning đang được áp dụng trong các hệ thống MES để tự động hóa việc ra quyết định, tối ưu hóa quy trình và kích hoạt khả năng dự đoán. Các thuật toán AI có thể phân tích dữ liệu lịch sử, xác định các điểm bất thường, dự đoán kết quả sản xuất và đề xuất cải tiến quy trình. Xu hướng này trao quyền cho các hệ thống MES cung cấp thông tin chuyên sâu thông minh theo thời gian thực và hỗ trợ việc ra quyết định dựa trên dữ liệu.

Giao diện người dùng và trực quan hóa nâng cao: Hệ thống MES đang tập trung vào việc cung cấp giao diện người dùng trực quan và khả năng hiển thị nâng cao. Bảng điều khiển tương tác, hình ảnh 3D, thực tế tăng cường và thực tế ảo đang được tích hợp để nâng cao trải nghiệm người dùng và tạo điều kiện hiểu rõ hơn về dữ liệu sản xuất. Điều này cho phép người vận hành và người quản lý nhanh chóng xác định các xu hướng, điểm bất thường và các lĩnh vực cần cải thiện.

Các tính năng tuân thủ và quản lý: Với các quy định ngày càng nghiêm ngặt trong các ngành khác nhau, hệ thống MES đang kết hợp các tính năng quản lý và tuân thủ mạnh mẽ hơn. Điều này bao gồm các tính năng lưu trữ hồ sơ điện tử, theo dõi kiểm toán, quản lý tài liệu và tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định cụ thể của ngành. Hệ thống MES đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tuân thủ các quy định như yêu cầu của FDA trong sản xuất dược phẩm và thiết bị y tế.

Những xu hướng này phản ánh sự tập trung của ngành vào việc sử dụng các công nghệ tiên tiến, khả năng kết nối và phân tích dữ liệu để nâng cao hiệu quả, tính linh hoạt và khả năng ra quyết định trong hoạt động sản xuất. Việc triển khai những xu hướng này trong hệ thống MES có thể mang lại cho các nhà sản xuất lợi thế cạnh tranh.

Sự khác biệt giữa hệ thống MES và ERP là gì?

Hệ thống MES là một lớp thiết yếu giữa ERP (Lập kế hoạch nguồn lực doanh nghiệp) và các hệ thống kiểm soát quy trình trong sản xuất. MES và ERP đóng vai trò riêng biệt nhưng phối hợp với nhau để cải thiện quy trình sản xuất. Hệ thống ERP tích hợp các bộ phận khác nhau của một tổ chức vào một hệ thống thông tin. Tất cả dữ liệu đều có sẵn theo thời gian thực, giúp người ra quyết định đưa ra quyết định kinh doanh sáng suốt hơn, giống như MES. Cả hai hệ thống đều hoạt động nhằm giúp đơn giản hóa quá trình ra quyết định cho chủ sở hữu và ban quản lý doanh nghiệp, cung cấp cho họ dữ liệu thời gian thực mà họ cần để đánh giá hiệu quả hoạt động của công ty.

MES thực hiện vai trò tương tự nhưng đối với lớp giữa hệ thống sản xuất và kinh doanh, lập kế hoạch và hậu cần hoặc ERP của bạn. Hệ thống ERP cho bạn thấy rằng bạn có thể cần phải cải tiến chu trình sản xuất của mình, MES sẽ cho bạn biết cách thực hiện. Việc tích hợp ERP và MES là nền tảng cho Công nghiệp 4.0, được cho là tương lai của hiệu quả hoạt động. Sử dụng cả hai cùng nhau giúp doanh nghiệp trở nên linh hoạt hơn và đáp ứng nhu cầu thay đổi.