Üretim Yürütme Sistemleri(MES)
Güncelleme tarihi: 13 Haz 2022
MES Terimlerinin Belirlenmesi
Küresel üretim şirketleri, belirli iş ve müşteri talepleri doğrultusunda farklı pazarlarda faaliyet göstermekte ve farklı ürünler üretmektedir. Pazar gereksinimlerini karşılamak için sipariş işleme süreçleri tutarlı bir biçimde buna göre şekillenmelidir. Üretim İşleme yöntemlerini destekleyen bilgi teknolojileri araçları ERP (Enterprise Resource Planning) ve Üretim Yürütme Sistemleri (MES) olarak ikiye ayrılmaktadır;
Bu bölümde konuyla ilgili ana terimler ve MES fonksiyonları tanımlanacaktır, ardından MES işletim ve yapısına dair genel bir bakış açısı verilecektir.
ERP-MES karşılaştırma ve konumlandırma ile ilgili yazıya https://www.edtcenter.com/post/erp-vs-mes-mos-api adresinden ulaşabilirsiniz.
Üretim şirketleri için MES çözümleri başta ERP yazılımı olmak üzere ticari yazılımlar, üretim sürecinin yürütme düzeyi ile birleştirir. Literatürde MES’in tanımına dair çeşitli ifadeler bulunmaktadır.Burada MES'nin temel fikrinin anlaşılması önemlidir. Buradaki ana fikir hızlı tepki veren, entegre bilgi işlemelerinin sağlanması ve potansiyel fırsatlardan yararlanmaktır.
VDI Yönergesi 5600, bölüm 1’e göre 10 farklı MES görevi tanımlanmıştır.
Sipariş Yönetimi
Detaylı Planlama ve Kontrol
Kaynak Yönetimi
Malzeme Yönetimi
Personel Yönetimi
Veri Toplama
Performans Analizi
Kalite Yönetimi
Bilgi Yönetimi
Enerji Yönetimi
MESA** tanımına göre MES çözümleri, siparişin oluşturulmasından tamamlanmış ürüne kadar tüm üretim süreçlerinin optimizasyonunu sağlayabilecek bilgileri içerir. MES yazılımı, güncel ve doğru verileri kullanarak üretim faaliyetlerini yürütür. Üretimdeki faaliyetleri başlatır, işler ve çıktı verir. MES, katma değer üretmeyen süreçlerin azaltılmasına odaklanmasıyla beraber üretim akışını etkileyen koşullara hızlı yanıt vererek, verimli bir üretim ve süreç akışını sağlar.
NAMUR’a *** göre, MES çözümleri detaylı üretim planlama, üretim/malzeme akış kontrolü, envanter yönetimi, kalite yönetimi, şirketler arası üretim planlaması ve üretim
dokümantasyonu gibi fonksiyonları içerir. İşlev ve bilgi akışı tanımlamaları proses
endüstrisindeki ana süreçlerin tanımlanmasına dayanır. Proses endüstrisinde örneğin SPC
ile kalite yönetimi, parti takibi ve üretim dokümantasyonunun bulunduğu bir ürün
dokümantasyonu, parça mal üretiminden daha büyük bir önem taşır.
MES teriminin çok sayıda başka tanımı ve açıklaması vardır. VDI Yönergesi 5600, MES konusunda ilk olup, en doğru yönergelerden ve açıklamalardan biridir.
MES yazılımı, üretimle ilgili rutin görevlerin hızlı tepki vermesini amaçlar;
üretimle ilgili iletişimin merkezi ana bilgi ağını oluşturur. Burada “mal
girişinden mal çıkışına kadar” tüm üretim süreci dikkate alınır, malzeme ve bilgi akışı
planlanır ve kontrol edilir. Bu nedenle önemli bir özelliği de kalitenin (ürünün veya
üretim süreçlerinin) ve mal akışının bütünleşik değerlendirmesidir. Bu durum planlama ve kontrol ile alakalı olarak şu anlama gelir; İhtiyaçların kapasite planlaması ve kaynakların genel bir perspektiften değerlendirilmesi ERP düzeyinde gerçekleşiyorsa, MES düzeyinde tekil üretim siparişlerinin ve iş süreçlerinin kısa vadeli detaylı planlaması ve kontrolü bu işlemlerin odak noktasıdır. MES tipik olarak gerçek zamanlı bir sistemdir ve belirli durumlara tepki/eylem süresi, uygulama sürecindeki gerçek değişimlerden daha kısadır.
MES İşlevleri
MES terimi günden güne insanların zihninde daha net bir hal alıyor, böylece tek tip bir MES anlayışı ortaya çıkıyor. Bir sonraki bölümde MES ’in tarihçesi ve daha sonraki bölümde günümüzde MES işlevlerinin nasıl kavrandığı anlatılmaktadır. Devamında planlama ve kontrolün MES ile nasıl desteklendiği açıklanmıştır. Son bölümde ise önemli MES metrikleri listelenmiştir.
MES Tarihçesi
MES terimi 1990’ların ortalarında ABD’de geliştirildi. Günümüzün MES çözümlerinden bazılarının kökenleri 1980’lerde kullanılan araçlara dayanmaktadır. Örneğin, atölye kontrolü veya üretim verisi toplama için bu araçlar kullanılmış ve yıllar boyunca geliştirilmeye devam edilmiştir.
1970'lerde çok sayıda şirket elle tutulan muhasebe sistemlerini elektronik sistemlere
dönüştürdü. Muhasebe sistemlerine ek olarak, malzeme yönetimi de dahil olmak üzere
faturalandırma ve satın alma odaklı sipariş işleme sistemleri oluşturulmuştur. Daha ileri
işlevlerle zenginleştirilmiş, günümüzde tanınan ERP yazılımı bu şekilde gelişmiştir. Yukarda bahsedildiği üzere MES terimi ilk olarak 1990’ların ortasında Amerika’da ilk organize ve konsolide standardizasyon sürecinde ortaya çıkmıştır. Bu aşamada uluslararası bir biçimde faaliyetlerini gösteren MESA ve ISA özellikle anılması gerekir. Almanca konuşulan coğrafyalarda NAMUR 2002 yılında yayınladığı çalışma ile MES terimini bu coğrafyaya tanıtmıştır.
2002’den bu yana MES pazarı ciddi ölçüde ilerleme kaydetti. İşletme odaklı fikirler, hedefler ve yaklaşımlar üretimle alakalı bilişim teknolojilerinin kullanımı şekillendirmiştir. Son 20 yılda enformasyon ve iletişim teknolojilerinin gelişmesiyle birbiriyle güçlü bağlantıları olan ve bu işi yapmak için tasarlanmış yazılım araçları ortaya çıktı. MES artık ayrı bir yazılım kategorisi olarak kabul ediliyor ve bu üretim yönetimi sistemleri,
ERP ve reel süreç yönetimini birbirine bağlıyor. MES çözümlerinin tüm görevlerinin, belirtilen her iki seviyeye uygun bir BT bağlantısıyla eşleştirilmiş hali, MES çözümlerinin faydalarından tam olarak yararlanır ve verimliliği önemli derecede artırır.
Günümüzde MES İşlevleri
MES işlev kategorileri Veri Yönetimi, Karar Verme ve Belgeleme olarak
üçe ayrılabilir.
Veri Yönetimi işlevleri ana verilerin, üst düzey ERP yazılımından üretim siparişlerinin ve üretim sürecinden gelen onay verilerinin sağlanması ve yönetimini içerir:
Ana veri yönetimi, ürün, kapasite ve personel ana verilerinin yanı sıra malzeme listeleri ve üretim belgelerini (çizimler, çalışma planları, muayene planları vb.) içerir. Bu bilgilerin çoğu periyodik ve olay odaklı olarak ERP yazılımından alınır ve genel olarak MES'e özel bilgilerle desteklenir.
Üretim siparişi yönetimi, ERP yazılımının kabaca planlanmış siparişlerini devralır ve bunları yönetir, gerekirse MES'den gelen ayrıntılı bilgilerle desteklenir. Ana veri yönetiminde olduğu gibi burada da ERP ve MES seviyeleri arasında veri tutarlılığı sağlanmalıdır.
Veri toplama, siparişlerin, ekipmanın ve personelin durumuyla ilgili olarak üretim sürecinde ortaya çıkan verileri ve gerekirse işlemin yürütülmesi için sıcaklık, kuvvet veya gerilim eğrileri gibi verileri de ayrıca toplar.
Karar verme işlemleri, tüm planlama ve kontrol işlevlerini birleştirir: Bunlar, üretimdeki
siparişlerin sevki ve işlenmesinin kaynak gereksinimleri (ekipman, personel vb.) ve kaynak
kullanılabilirliği temelinde belirlendiği desteğiyle ayrıntılı planlama ve kontrolü içerir. Ayrıntılı planlama/kontrol, olası kaynak uyuşmazlığını (darboğazları) belirlemeli ve gerekirse çözüm önermelidir. Malzeme yönetimi, diğer bir karar verme işlevi olarak malzeme gereksinimlerini tür, miktar ve tarihlere göre belirlemenin dışında, ilgili tüketim yerindeki malzemelerin sağlanmasını da belirler. Kaynak yönetimi, aletlerin/araçların ve NC verilerinin yönetiminden, taşıma kontrolünden ve ayrıca bakım önlemleri ve bakımla ilgili sistem verilerinden sorumludur.
Değerlendirme ve belgeleme fonksiyonları, tüm performans analizlerini, örneğin kapasite kullanımı veya sipariş üretim süreleri, kalite kriterlerinin izlenmesiyle kalite yönetimi için analizleri ve söz konusu üretim alanları için belirlenen kalite göstergelerinin sağlanmasının yanı sıra sipariş evrakları ve doküman yönetimi gibi alt fonksiyonları ile bilgi yönetimini de içermektedir.
Sipariş Yönetimi
Sipariş yönetimi, üretim siparişlerini faaliyetler için bir tetikleyici olarak yönetir. Böylece
işlemede kullanılacak gerekli bilgiler için veri ambarını oluşturur ve hem hedef hem de
planlanan değerlerin yanı sıra verilerden gelen gerçek değerleri içerir. Buradaki odak nokta, tipik olarak operasyonla ilgili ERP sipariş bilgilerinin, üretim kısıtlamalarını (örneğin, çizelgeleme koşulları veya işleme uygunluğu) hesaba katarak detaylandırılması ve çözülmesi üzerinedir.
Veri Toplama
Veri toplama, üretim sürecinden verileri toplar ve önceden işler. Bir yandan, kayıt içeriği (veri türleri) ayırt edilmelidir: Özet olarak, bunlar durum ve süreç verileri olmak üzere iki
kategoriye ayrılır ve sipariş verileri (parça üretimi, montajı ve dahili nakliye siparişleri, ...),
malzeme tüketim/teknik süreç verileri (işleme sürecinin), kaynak, lojistik koşullar, ürünlerin test verileri ve personel verileri gibi kısımları içerir. Öte yandan bunların toplanma aşamaları ise manuel, yarı otomatik ve tam otomatiktir.
Bilgi Yönetimi
Bilgi yönetimi, MES görevlerini bir kontrol merkezi olarak bütünleştirir ve bu amaca yönelik gerekli belge ve iş akışlarını düzenler. Bu tür iş akışı yönetimi, özellikle ilgili veri sağlama (örn. izlenebilirlik verileri için) ile süreç kontrolünü içerir. BT sistemlerinde süreç kilitleri/frenleri olarak adlandırılanlar, belirli makine veya süreç durumlarında işlemeyi önler veya durdurur. Gerekli sipariş ve süreç bilgileri merkezi olarak sağlanır. Burada kağıt ve dijital tabanlı formlar önemlidir. Bilgi yönetiminin potansiyel faydaları, her şeyden önce, bilgiyi taşıma ve tedarik etme çabalarının azaltılmasında yatmaktadır.
Detaylı Planlama ve Kontrol
Ana MES görevlerinden biri ayrıntılı planlama ve hassas kontroldür. Üretimin belirli koşullar ve hedefleri altında iş listesinin işlenmesi için çok önemlidir. Ayrıntılı planlama öngörüyle hareket ederken, hassas kontrol beklenmedik olaylara gerçek zamanlı olarak tepki verir. Ayrıntılı planlama ve kontrol, öncelikle iş listesini ve kaynak ve malzemelerin mevcudiyetini dikkate alarak bir atama planı oluşturur. Doluluk/Müsaitlik planı, işyerleri için doluluk listelerini içerir (örn. parça üretimi, montajı). Tüm üretim personeli ve MES kullanıcıları tarafından ücretsiz olarak erişilebilir ve belirli kurallara göre güncellenir.
Beklenmeyen olaylar, değerlendirilmesi ve çözülmesi gereken çatışmalar yaratabilir. Bu
çözüm ya MES ya da kişilerin harici bir müdahelesi ile ortaya çıkar. MES, doluluk
alternatifleri, kapasite artışları veya ertelemelere dayalı olarak çeşitli alternatif çözümler
önermektedir. Hedefin gerçekleştirilmesine ilişkin bir değerlendirmeden sonra, kullanıcı veya üretimden sorumlu kişi, mümkün olan en iyi plana karar vermelidir.
Kaynak Yönetimi
Kaynak yönetiminde MES'in görevi, kaynakların zamanında ve gerektiği gibi kullanılabilir
olması ve teknik işlevlerin garanti edilmesidir. Buna makineler ve sistemler, cihazlar, aletler, NC ve ölçüm programları gibi üretim, taşıma ve depolama faaliyetlerindeki yardımcı araçlar da dahildir. Özellikle makinelerin ve sistemlerin kapasite durumları, sorunsuz bir sipariş süreci ve planlama/kontrol aşamasında doluluk/müsaitlik planı takibi için çok önemlidir. Bu açıdan düzenli olarak makineler/sistemlere bakım yaptırmak elzemdir. Kaynakların kullanımı takip için arşivlenir ve böylece üretim sürecindeki iyileştirme potansiyelinden yararlanırken tekrardan kullanılabilir. Kaynak yönetiminin potansiyel faydaları, öncelikle kaynak verilerinin çevrimiçi kullanılabilirliğinde ve kaynakların sağlanmasındaki iyileştirmede yatmaktadır.
Malzeme Yönetimi
Malzeme yönetimi, üretim için malzemeleri tedarik eder, fazla/artık malzemeleri elden
çıkarır ve dolaşımdaki stoku yönetir. Ek olarak, diğer MES görevleri ve yakın temasta
bulunulan sistemler için (örneğin ERP) gerekli olan malzeme bilgilerini sağlar. Malzeme
yönetiminin potansiyel faydalarına, yarım kalan işlerin, eksik kalan ürünlerin yönetimi/azaltılması ve buna bağlı olarak bağıl finansal kaynakların azaltılması örnek gösterilebilir.
Personel Yönetimi
Personel yönetiminin amacı, personel ile ilgili kapasite verileri (örn; vardiya planı) dikkate
alınarak uygun niteliklere sahip personeli belirlenen/amaçlanan bir tarihe kadar
hazırlamaktır. Bu süre zarfında çalışanların aktif çalışma saatlerini kaydetmek çok önemlidir. Personel yönetimi çalışanların bilgilerini yönetir ve işler, ihtiyaç duyulduğunda bu çalışanları belirli pozisyonlar için hazır tutar ve gerekli atamaları yapar. Çalışanlar, üretim kontrolünü etkileyen doğrudan bir faktördür ve etkili personel kullanımı önemlidir, bu da iyi planlama ve kontrol ile de yakın bir ilişki içerisindedir.
Performans Analizi
Performans analizi üretim süreçlerinin akışını objektif olarak değerlendirir. Kontrol sistemleri formundaki performans analizi, üretim organizasyonunun optimizasyonu için temel metrikleri ve enformasyonu sağlar.
Kalite Yönetimi
Kalite yönetiminin görevleri kalite planlama ve kalite testinin yanı sıra test araçlarının
yönetimini de kapsar. Bu durum ürün kalitesini ve süreç kalitesini de güvence altına alır.
Kalite kriterlerine uyum bu MES görevinde önemlidir. Üretim süreçlerinde kalite durumu her daim kontrol edilebilir ve her an hazır bulunmaktadır.
Enerji Yönetimi
Bu MES fonksiyonunun temel amacı üretim esnasındaki enerji tüketiminin azaltılmasıdır.
Burada üretim açısından optimal enerji tüketimi ve dağıtımını yönetebilmek için planlama,
sistematik olarak kayıt tutma ve kontrol gerçekleştirilmektedir.
MES ürün modül ve fonksiyonel yapısı ile ilgili detaylara https://www.edtcenter.com/post/mes-ürünü-modül-ve-fonksiyon-yapısı adresinden ulaşabilirsiniz.
MES aracılığıyla planlama ve kontrol süreçlerinin desteklenmesi
Operasyonel planlama ve kontrolün işlevsel etkileşimi, bir kontrol döngüsünde gösterilebilir. Birbirinden ayrılan dört “Planlama döngüsü” vardır. Stratejik konumlanmanın amacı temelde AMAÇ-değerini hedefler. Bunlar genelde performans hedefleridir örnek olarak zamanında teslimat veya teslim süresi verilebilir.
İşletmenin ve müşterilerin talepleri OLMASI GEREKEN-değerleri belirler. Bunlar geriye dönük zaman belirlemeden kaynaklanır. ( Müşteri talebinden veya sözleşme tarihinden başlayıp evvelden geçmişe). Bu değer mutlaka sözleşmeye uygun olmalıdır.
Sipariş yönetim işlevleri dahili ve harici siparişleri PLAN-Değerine dönüştürür, geleneksel olarak ileriye dönük planlama yapılır.
Bu sürecin işletilmesinden sonra geri bildirim fonksiyonları REEL-durumu ortaya çıkarır
Bu şekilde saptanan AMAÇ, OLMASI GEREKEN DEĞER, PLAN ve REEL durum karşılaştırması aşağıdaki şekildeki gibi birçok kontrol sistemini doğurur.
Bu sistemler sadece yürütmenin lojistik kalitesini garantilemez aynı zamanda da planlamanın kalitesini de güvence altına alır.
MES Metrikleri
MES’in değerlendirme ve dokümantasyon fonksiyonları açısından metrikler belirleyici rol
üstlenirler. Başarıyı belirleyen etkileri görünür hale getirdikleri gibi aynı zamanda üretim süreçleri için kalite testi veya hedefler belirlerler. Bu sebepten ötürü her işletme kendine özgü KPI değerlerini kendisi belirlemelidir. Bu noktada iki farklı kullanım durumu vardır:
Kontrol metrikleri, süregelen üretim işlemlerini destekler ve operasyonel
gereksinimleri belirler. Örneğin planlanan iş gücü kapasitesinde beklenilen aşırı ya da
yetersiz kullanımları gösterir ve yönetimsel müdahalelerin gerekliliğini tanımlar.
Başarı göstergeleri, üretimin yeniden şekillendirilmesini destekler -geleneksel olarak
kesintisiz iyileştirme süreçleri kastedilir ve yaratıcı faaliyet ihtiyaçlarını gösterir.
Örnek olarak reel teslim tarihinin belirlenmiş hedeflere bir veya birden fazla
dönemde erişip erişmediğini gösterir.
KPI’lar genellikle bir organizasyonu tekil organizasyonel birimlerin veya makinelerin başarı
performans ve kapasite kullanımı açısından birbiriyle ilişkilendiren işletmesel metriklerdir. Temel olarak AMAÇ/REEL durum karşılaştırmalarının sürdürülmesi ve denetlenmesi ayrıca durum ve dokümantasyon değerlendirmesi için karar alma temellerini sunarlar.
Üretimin idaresi ve kontrolü için VDMA standart protokolü 66412 endüstride yaygın olan
hedeflerin süreç değerlendirmelerini ve türevlerini tanımlar. Bunlar başlangıç, icra ve
ölçümleri ve dolayısıyla kesintisiz iyileştirme süreçlerini destekler. Metrikler tek başına genellikle önemli tedbirlere işaret etmezler. Sadece tolerans aralıklarının kombinasyonu eylem ihtiyaçlarının tanımlanabildiği ve iyileştirme tedbirlerinin türetilebildiği kontrol enstrümanlarını üretebilir.
İhtiyaç durumunda metriklerdeki sınır değerler değiştirilebilir, misal olarak uyarı ve müdahale sınırları ayarlanabilir. Uyarı limitleri sadece alışılmadık değişimler ve gelişimlerin mümkün olan en erken şekilde tanınması için bilgi sağlıyorsa
müdahale limitinin aşılması durumunda bir aksiyon ihtiyacı doğar. MES yazılımı bu durumda destek olabilir ve tanımlı limitler aşıldığında otomatik olarak alarm verebilir veya belirli tedbirleri uygulayabilir.
Yukarıda bahsedilen VDMA Protokolü bu konuyla ilgili aşağıdaki kilit performans göstergelerini verir:
Çalışan verimliliği
Doluluk derecesi
Verim
Verisellik seviyesi
Fayda seviyesi
Teknik fayda seviyesi
Süreç seviyesi
İlk Geçiş Verimi (First Pass Yield)
Ret oranı
OEE Endeksi
Erişilebilirlik
Efektiflik
Kalite Seviyesi
Hazırlık Seviyesi
İş sonrası çalışma oranı
Makine yetenek endeksi
Kritik makine yetenek endeksi
Süreç yeteneği endeki
Kritik Süreç yeteneği endeksi
Bu metrikler tedbir dağılımını yönetimi ve kontrol sürecini kesintisiz iyileştirme süreçlerinin
yapılmasına imkân sağlıyor ve birçok süreçte kullanılabiliyor. Üretim tesislerinin ve alanların sayısı arttıkça bu görevlerin karmaşıklığı da artmaktadır. Gelecekte metriklerin hesaplanması ve değerlendirmesi için çıktı verileri, karşılaştırılabilir bir şekilde MES'de mevcut olmalıdır. Bu, sorunun gerçek nedenlerini verimli bir şekilde çıkarmak için gerekli bilgi temelini ve tanımlanmış metrikleri kullanarak iyileştirmeler için ilgili kolları yaratır.
*MES:Manufacturing Execution Systems
**MESA:Manufacturing Execution Systems Association
***NAMUR:User Association of Automation Technology in Process Industries
Bu metinde kaynak olarak https://www.trovarit.com/studien/marktspiegel/mes-fertigungssteuerung/ linkindeki ilgili döküman kullanılmıştır.
EDT Center, dijital dönüşüm ve Endüstri 4.0 alanında uluslarası tecrübe ve bilgi birikimi ile şirketlere baştan uca çözümler üretmektedir.
* Endüstri 4.0 bilinçlendirme eğitimleri
* Endüstri 4.0 Olgunluk Seviyesi Ölçümü
* Uygun çözüm ve sağlayıcı bulma (www.i40markt.com) (www.it-matchmaker.com.tr)
Detaylı bilgiler: EDT Center - i40Markt