Chọn module Sepasoft MES theo bài toán nhà máy: OEE, truy xuất lô, công thức, SPC, mẻ và kết nối ERP

Sepasoft, Inc. làm một bộ module MES cài trên Ignition, nền tảng của Inductive Automation, và mỗi module trả lời một câu hỏi khác nhau của nhà máy: OEE Downtime cho chuyện dừng máy và OEE, Track & Trace cho truy xuất lô, Settings & Changeover cho công thức máy, SPC cho lấy mẫu chất lượng, Batch Procedure cho mẻ theo ISA-88, còn Business Connector, Web Services và Interface for SAP ERP để nối với hệ thống khác. Tất cả cùng nằm trên module Production và một mô hình sản xuất chung, nên nhà máy có thể bắt đầu bằng đúng module trả lời câu hỏi gấp nhất rồi thêm các module khác sau.

Module nào cũng cần gì

Mọi module MES của Sepasoft đều cần Ignition, và trang tổng quan module của Sepasoft ghi rằng module Production luôn được cài kèm các module khác. Module Production mang các chức năng MES dùng chung: MES Equipment Manager cho mô hình thiết bị sản xuất, MES Object Editor cho vật tư, segment và operation, MES Schedule View và MES Work Order Table, các component phân tích, công cụ xem nhật ký thay đổi, công cụ sửa giá trị đã ghi, và chữ ký điện tử (e-Signature), hiện Sepasoft mới tích hợp với Batch Procedure.

Có ba yêu cầu thực tế phải xong trước khi tính tới module nào:

• Cơ sở dữ liệu. Các module MES tự tạo và quản lý schema của mình; nhà máy chỉ cần cấp một cơ sở dữ liệu, loại nào Ignition hỗ trợ cũng được. Với Microsoft SQL Server phải bật READ_COMMITTED_SNAPSHOT, nếu không module Production không khởi động, và kết nối tới cơ sở dữ liệu MES cần tối thiểu 24 kết nối.
• Phiên bản khớp nhau. Sepasoft làm MES 4.0 để chạy riêng với Ignition 8.3. Hệ đang ở 3.81.9 trở lên lên 4.0 mà không phải đổi cơ sở dữ liệu, script hay mô hình thiết bị; bản 3.81.0 tới 3.81.8 phải lên bản 3.81 mới nhất trước; MES 1.0, 2.0, 3.79 và 3.80 đã hết vòng đời và không nâng cấp thẳng được. Tài liệu ghi tính năng theo từng dòng phiên bản, ví dụ 3.81.13 SP3 và 4.83.3 SP3.
• Loại client. Phần lớn module có component cho cả hai loại client của Ignition. Perspective chạy trên trình duyệt web của máy tính, máy tính bảng và điện thoại; Vision là ứng dụng desktop. Inductive Automation khuyên dùng Perspective cho hầu hết các dự án mới.

License site bao gồm không giới hạn dây chuyền, máy và người dùng trong site đó. License cho hệ dự phòng (redundant), hệ phát triển (development) và hệ thử nghiệm (test) bán thêm cho mọi module.

Từ câu hỏi của nhà máy tới module

Dừng máy và OEE: OEE Downtime

OEE Downtime ghi lại chế độ và trạng thái thiết bị, các sự kiện dừng máy kèm lý do, số đếm và OEE theo lượt chạy, ca hoặc khoảng thời gian. Trạng thái là một số nguyên cho mỗi line hoặc cell, thường lấy từ tag PLC, nhưng nguồn nào ghi được vào tag Ignition cũng dùng được, kể cả màn hình cho người vận hành nhập; các chế độ phát hiện dừng máy như Initial Cell hay Key Reason quyết định máy nào gây ra lần dừng dây chuyền, và người vận hành có thể bổ sung lý do, ghi chú. Phía PLC, bộ đếm và bảng ghép tag cho dây chuyền ControlLogix và CompactLogix có trong bài OEE Downtime trên Ignition với PLC Allen-Bradley.

Truy xuất lô và thu hồi: Track & Trace

Track & Trace theo dõi vật tư từ nguyên liệu tới thành phẩm, kể cả vật tư tiêu hao và phụ phẩm, và được Sepasoft mô tả là xây theo ISA-95. Trang tính năng liệt kê phả hệ lô (lot genealogy) kèm số lô của vật tư đã tiêu thụ, số serial cho sản phẩm và cụm lắp ráp con, lệnh sản xuất, tồn kho bán thành phẩm (WIP) và tồn kho hiện có, cùng biểu đồ truy xuất (trace graph) để xem kết quả. Các mục Storage Zone và Storage Unit mô tả nơi chứa vật tư, và quy tắc xử lý lô quy định vật tư được giữ thành lô đơn, lô ngẫu nhiên hay lô trộn. Component truy xuất nhận giá trị gõ tay hoặc quét mã vạch. Lô, phả hệ và các điểm quét có trong bài Track & Trace: truy xuất lô và phả hệ trên Ignition.

Công thức, thông số và chuyển đổi sản phẩm: Settings & Changeover

Settings & Changeover quản lý công thức thông số máy (machine setpoint recipe) cho cả dây chuyền hoặc từng máy. Giá trị công thức có thể là chuỗi, số nguyên hoặc số thực, nằm trong tag bộ nhớ hoặc tag OPC của PLC, và module kiểm tra việc nạp công thức xuống PLC có thành công không. Sửa một giá trị ở công thức gốc (master recipe) thì thay đổi lan xuống các công thức con, còn giá trị đã đặt riêng ở công thức con thì giữ nguyên. Nhật ký sai lệch (variance log) ghi lại chỗ giá trị đang chạy trên máy khác với công thức đã nạp, kể cả khi ai đó sửa thẳng trên HMI chứ không qua công thức, với ngưỡng riêng cho từng giá trị. Mỗi lần sửa công thức đều ghi người sửa, thời điểm, giá trị cũ và lý do nếu đặt là bắt buộc, còn phân quyền theo vai trò giới hạn ai được sửa giá trị nào.

Với dây chuyền Allen-Bradley, câu hỏi đặt ra là hiện nay thông số nào nằm trong PLC, thông số nào nằm trên HMI, và ai được phép sửa chúng.

Lấy mẫu chất lượng và biểu đồ kiểm soát: SPC

Trong SPC, mỗi định nghĩa mẫu (sample definition) quy định thuộc tính cần đo, giới hạn kiểm soát, các tín hiệu cần xét và nơi lấy mẫu, chính là mục Location trong mô hình sản xuất. Mẫu có thể được lên lịch tự động theo điều kiện sản xuất hoặc nhập tay. Module theo dõi mẫu nào sắp tới, tới hạn hay đã trễ, nhắc qua e-mail, SMS hoặc đèn báo nhấp nháy trên màn hình, và có thể cho dừng sản xuất khi một mẫu quá hạn. Sepasoft liệt kê các biểu đồ biến và thuộc tính quen thuộc (X-bar với R hoặc S, giá trị đơn, p, np, c, u) cùng Pareto, histogram, box plot, năng lực quá trình (process capability) và hiệu năng quá trình (process performance); dữ liệu lấy được từ PLC qua OPC, thiết bị phòng thí nghiệm, thiết bị nối tiếp và USB, file, web service và cơ sở dữ liệu khác.

Mẻ: Batch Procedure

Theo Sepasoft, Batch Procedure được phát triển dựa trên hai tiêu chuẩn ISA-88 về điều khiển mẻ và ISA-106 về tự động hóa quy trình (procedure automation) trong quá trình liên tục. Module chỉ chạy trên Perspective, Ignition 8.1 trở lên, và được cài cùng các module Document Management và Production. Nó dùng các mục Process Cell và Unit của mô hình sản xuất. Một công thức là chuỗi các phase: phase dựng sẵn (bộ định thời, tài liệu, mẫu chữ ký điện tử), phase tự làm, và phase thiết bị (equipment phase) trao đổi tham số với PLC qua tag Ignition. Sepasoft cấp license theo server, không giới hạn số unit trên một server có license, trong phạm vi năng lực của server. Phần so sánh với FactoryTalk Batch có trong bài Batch Procedure của Sepasoft trên Ignition so với FactoryTalk Batch.

ERP, SAP và web service

• Business Connector là công cụ dựng chuỗi tích hợp bằng hình: mỗi tích hợp vẽ thành một sơ đồ gồm các khối hành động, có rẽ nhánh, vòng lặp và xử lý lỗi, chạy trên bộ máy BPEL. Một chuỗi khởi động theo lịch, khi tag đổi giá trị, khi có lời gọi web service hoặc từ script. Công cụ ánh xạ của nó chuyển dữ liệu từ hệ thống nghiệp vụ thành dữ liệu MES như lịch sản xuất và định nghĩa vật tư cho OEE Downtime, Settings & Changeover và Track & Trace, và module dùng B2MML, một dạng XML của các mô hình đối tượng ISA-95.
• Interface for SAP ERP mở rộng Business Connector bằng các khối hành động SAP. Module nối với SAP cài tại chỗ (on-premises) qua RFC, gọi được BAPI và các function module cho phép gọi từ xa, hỗ trợ RFC đồng bộ, giao dịch và hàng đợi (sRFC, tRFC, qRFC). Tài liệu của Sepasoft ghi phải cài và cấu hình module này thì mới dùng được Business Connector với SAP.
• Web Services vừa gọi vừa cung cấp dịch vụ REST và SOAP. Ở vai trò cung cấp, gateway Ignition trả lời truy vấn của hệ thống khác và tự sinh file WSDL cho SOAP; phía gọi hỗ trợ xác thực Basic, Digest và NTLM, phía cung cấp xác thực theo user source của Ignition, và đường truyền có thể dùng SSL.

Chúng tôi khuyên liệt kê từng bản tin cùng chiều đi và sự kiện kích hoạt (lệnh được phát hành trên ERP, một lượt chạy kết thúc trên dây chuyền, một lô được tiêu thụ) rồi mới chọn module.

Nhiều nhà máy: MES Enterprise

MES Enterprise gom dữ liệu OEE, Track & Trace, Settings & Changeover, SPC và Batch Procedure từ nhiều nhà máy, phân phối vật tư, thiết bị, lịch sản xuất và hướng dẫn công việc xuống các server của từng nhà máy, và giữ cấu hình MES đồng bộ, qua Ignition Gateway Network. Trang giá của Sepasoft ghi một license MES Enterprise Central Server cho server cấp doanh nghiệp, dùng cùng ít nhất một module cấp nhà máy. Kho kiến thức (knowledge base) của Sepasoft mô tả hai cách cấp license cho các nhà máy bên dưới: mỗi server nhà máy có license site riêng, hoặc một license chính (master) trên server doanh nghiệp quy định số nhà máy được phép và các server nhà máy nhận quyền từ đó. Chọn mô hình nào thì thống nhất với Sepasoft khi tính quy mô hệ thống.

Các module phối hợp với nhau thế nào

Các module dùng chung một mô hình sản xuất và các đối tượng MES do module Production quản lý; Sepasoft ghi rằng OEE Downtime dùng cùng mô hình đối tượng với Track & Trace. Trong thực tế:

• Theo Sepasoft, khi đã cài các module khác, một lần chọn sản phẩm trong Settings & Changeover làm được nhiều việc: giá trị công thức xuống máy, OEE bắt đầu được theo dõi, mẫu SPC được lấy và truy xuất được ghi nhận.
• MES Counter, số đếm dùng cho OEE, cũng có thể làm nguồn số lượng cho các material process segment trong MES Management.
• Live Analysis có thể tính theo khoảng thời gian của công thức đang dùng, và chế độ này cần license Settings & Changeover.

Sepasoft cũng cảnh báo đổi tên một mục trong mô hình sản xuất là tạo ra mục mới, còn dữ liệu đã ghi vẫn nằm ở mục cũ. Vì mọi module dùng chung mô hình này, hãy thống nhất tên một lần, trước khi module đầu tiên chạy thật.

Bắt đầu từ một dây chuyền

Trang MES trên Ignition của TDL mô tả bước đầu hay gặp: OEE Downtime trên một dây chuyền, rồi thêm Track & Trace, Settings & Changeover hoặc SPC khi cần. Bài MES đã trình bày con đường đó và các câu hỏi cần trả lời trước khi mua, gồm cả dữ liệu gốc và phạm vi license. Riêng với module Sepasoft, cần chuẩn bị:

• Mô hình sản xuất. Tên enterprise, site, area, line và cell, thống nhất trước lượt chạy đầu tiên.
• Tín hiệu PLC theo từng module. Trạng thái và số đếm cho OEE Downtime, tag thông số cho Settings & Changeover, giao diện phase cho Batch Procedure, và cái nào đã có sẵn.
• Cơ sở dữ liệu và phiên bản Ignition, hai thứ quyết định dòng phiên bản MES.

Vai trò của TDL

TDL Industrial Automation là Sepasoft MES Certified Integrator và Ignition Certified Integrator. Các việc TDL đã làm với những chức năng này tới nay đều trên nền tảng Rockwell Automation: điều khiển mẻ và công thức trên FactoryTalk Batch và PlantPAx, trình soạn công thức và tự động đổi cỡ trên dây chuyền đóng gói, kiểm tra mã vạch, camera và cân kiểm tra, và word alarm của máy ghép vào hệ thống sản xuất của nhà máy. Khi nhà máy dùng hoặc chọn các module Sepasoft, TDL nối chúng với PLC của dây chuyền; trang tích hợp Ignition mô tả phần nền tảng.