Endüstri 4.0 yaklaşımının temel aldığı kavramlardan olan Siber-Fiziksel sistemler (Cyber-Physical Systems - CPS), akıllı nesnelerin birbirleri ile etkileşime girerek ya da ilişkili süreçlere izlenebilir, işlenebilir, analiz edilebilir veri üretmeleri prensibine dayanır. NSF (National Science Foundation) tarafından yapılan tanım ise “Her biri farklı mekanlarda olabilen ve farklı zamansal ölçeklerde veri üreten, çok sayıda ve farklı özellik sergileyen ve sayısız şekilde birbirleriyle etkileşime giren, derinlemesine iç içe geçmiş fiziksel ve yazılım bileşenlerinden oluşan sistemler”dir. Fiziksel bileşen olarak üretim işletmelerinde makine, araç, malzeme, ürün, yazılım bileşeni olarakta şirket içerisinde dikey entegrasyonda konumlandırılan ERP, MES gibi çözümler örnek gösterilebilir. Daha önceki yazılarımızda fiziksel nesnelerin veri kaynağı olarak tanımlanması (IoT, IIoT) ve dikey entegrasyonda yazılım konumlandırılması ile ilgili konulara değinmiştik. Bu bölümde ise en kritik orta katman çözümü olarak MES (Manufacturing Execution System) yazılımlarının modüler ve fonksiyonel özelliklerine değineceğiz.
Sipariş karşılama yöntemleri
Üretim işletmeleri, sipariş karşılamada farklı üretim yöntemleri kullanırlar.
ETO (Engineer-to-Order): Mühendislik çalışmalarına dayalı sipariş karşılama
CTO (Configure-to-Order): Mevcut ürün üzerinden konfigürasyon değişiklikleri ile sipariş karşılama
MTS (Make-to-Stock): Daha sonra gelecek siparişleri karşılanması amacı ile stoğa üretim
MTO (Make-to-Order): Mevcut ürün portföyü kullanılarak siparişe dayalı üretim
ATO (Assemble-to-Order): Hazır parçaların sipariş özelliklerine bağlı olarak birleştirilmesi
Görsel 1 : Üretim işletmelerinde sipariş karşılama yöntemleri
İşletmeler tek bir yöntem kullanabileceği gibi (Örn: MTO) birden fazla yöntem de aynı anda kullanılabilir. (Örn: ETO, CTO)
Tüm bu operasyonların üst seviye iş yazılımlarının (ERP) fonksiyonları ile yürütülmesi düşünülemez. Dolayısıyla MES çözümleri üretim operasyonlarının yürütülmesi ve üst seviye sistemler ile veri alışverişinde önemli rol oynamaktadır.
Değişen yapı
Dikey entegrasyonda veri akışı ISA-95 standartlarına uygun olarak gerçekleştirilmektedir.
Bu yapı içerisinde 4 seviye mevcuttur. (Görsel 2)
Seviye 1,2: Üretim süreçlerinde kullanılan nesnelerden dijital veri üretme, izleme ve kontrol (Sensörler, PLC,DCS,SCADA gibi)
Seviye 3: Veri toplama, işleme, malzeme-ürün izleme, performans yönetimi, kalite, bakım, üretim emri kontrol gibi üretim operasyonlarının yönetimi
Seviye 4: Kurumsal kaynak planlama ve lojistik yönetimi
Görsel 2 : ISA-95 standardında seviyeler (Kaynak: mesa)
Ancak ISA-95 standardı hem yatay entegrasyondaki veri trafiğini IoT düzeyinde karşılamakta hem de bulut bilişim teknolojisi (IoT Platformları) kullanımında yetersiz kalmaktadır. Bu amaçla oluşturulmuş farklı modeller mevcuttur ve daha sonraki makalelerimizde ayrıntılı olarak işlenecektir. (Örn: RAMI 4.0 - Reference Architectural Model Industrie 4.0)
Görsel 3 : RAMI 4.0 model (Kaynak: platform industrie 4.0)
Yerli, yabancı MES çözümleri
Son yıllarda farklı projelerde yerli ve yabancı MES çözümlerini değerlendirme ve karşılaştırma imkanım oldu. Yerli çözümlere baktığımda maalesef Endüstri 4.0 ile gündeme gelen makinelerden veri toplama isteği, sunulan çözümlerin sadece bu talebe karşılık verdiğini gördüm. Başka bir deyişle yerel MES çözümlerinin çoğunu “VERİ TOPLAMA ve OEE HESAPLAMA ARACI” olarak isimlendirebiliriz. Yabancı çözümleri değerlendirdiğimizde ise, uzun yıllar çalışma, farklı sektör tecrübeleri, bulundukları ya da hizmet verdikleri ülkelerdeki şirketlerin dijital dönüşüm olgunluk seviyelerindeki yükseklik gibi gerekçelerle, ERP sistemleri ile yürütülemeyen operasyonları modül ve fonksiyon yapısı ile kapsamlı bir şekilde gerçekleştirdiklerini gördüm.
MES çözüm modül ve fonksiyon alt yapısı
İdeal bir çözüm, konumlandığı orta katmanda veri akışını düzenli şekilde sağlayan bir araç olarak düşündüğümüzde, ana veri yönetiminden kalite, bakım gibi operasyonları da destekleyebilecek aşağıdaki modül ve fonksiyonlara sahip bir yapıda olması gerekir.
Ana veri ve kaynak yönetimi
Yatay ve dikey entegrasyonda kurumsal ana verinin (item master, BOM, routing, …) merkezi yönetimi, doğruluğunun tek bir merkezden sağlanması. (Single Source of Truth)
Sipariş Kabul
Sipariş karşılamada müşteri siparişlerinin koşullara dayalı değerlendirilmesi, kabul, red, özel şartların dikkate alınması.
Sipariş Yönetimi
Müşteri siparişlerinin üretim aşamalarınındaki durumlarının izlenmesi. Kaba planda, detay planda, üretim emri yaratıldı, operasyon aşamalarında, tamamlandı, sevke hazır, sevk edildi gibi durum bilgileri.
İhtiyaç planlama
Siparişin karşılanmasında farklı sınıf ve seviyelerde (hammadde, yarı mamul gibi) malzeme ihtiyaçlarının belirlenmesi.
Sipariş karşılama süre hesaplama
İş akışı ve kapasite kullanımına dayalı en uygun üretim tarihinin belirlenmesi.
Kapasite ihtiyaç planlama
Sipariş karşılamada kullanılabilir kapasite kontrolü ve kapasite kullanım ihtiyaçlarının belirlenmesi.
Üretim kaynak ve araçlarının kullanabilirlik kontrolü
Siparişin karşılanmasında üretim kaynakları ve araçlarının (kalıp, aparat, taşıyıcı gibi) uygunluk kontrolünün yapılması.
Sipariş yayınlama
Kesin sipariş onayı sonucu iş emrinin farklı statülerde (planlı, kesin planlı, üretime gönderilmiş) yayınlanması.
Grafiksel planlama
Planlamanın grafiksel tablo üzerinde izlenmesi.
Sıralama
İş emirlerinin karakteristik özelliklerine (öncelik, setup,…) göre sıralanması.
İş merkezi planlama
İş emri bazında bağlantılı operasyonların planlanması ve çizelgelenmesi.
İş gücü planlama
İş gücünün koşullara dayalı (tekli, çoklu, maliyet, yetkinlik gibi) planlanması.
Transfer, nakliye planlama ve kontrol
Stok transfer hareketlerinin (toplama, çekme gibi) planlanması ve kontrolü
İş emri belge yaratma
İş emri bağlantılı belgelerin (talimat, çizim, kalite prosedürleri gibi) oluşturulması
Üretim veri toplama -
Üretim verilerinin (başlama, bitirme, duruş gibi) toplanması
Makine veri toplama
Makine verilerinin (hız, sıcaklık gibi) toplanması
Çalışan zaman bilgileri toplama
Çalışan zaman bilgilerinin (operatör kimlik, aktif çalışma gibi) toplanması
Üretim emri görüntüleme
Üretim emirlerinin görüntülenmesi (durum bilgisi, öndeki/sonraki operasyonlar, tüketimler, üretimler gibi)
Uyarı, bilgilendirme
Koşullara dayalı bilgilendirmelerin yapılması (duruş sırasında sms, email bilgilendirme, sensör ölçüm değerlerinin eşik değerler ile karşılaştırılarak uyarı gibi)
Üretim kontrol (raporlama, istatistik)
Üretim verilerinin analizi ve raporlanması
Bakım yönetimi
Bakım envanter takibi, planlama, iş emirlerinin oluşturulması, onay, prosedürler, veri analizi ve raporlama, kestirimci bakıma yönelik analitik uygulamalar
Kalite yönetimi
Kalite özellikleri, şablonlar, kalite iş emirleri, onay, veri analizi
Belge yönetimi
Operasyonlar ile ilişkili tüm belgelere erişim, kontrol (çalışma, paketleme talimatları, kalite kontrol prosedürleri gibi)
Geriye doğru izlenebilirlik
Lot/parti/seri no kullanılarak ürünün geriye doğru izlenebilirliği
EDT Center, dijital dönüşüm ve Endüstri 4.0 alanında uluslarası tecrübe ve bilgi birikimi ile şirketlere baştan uca çözümler üretmektedir.
* Uygun çözüm ve sağlayıcı bulma (www.i40markt.com) (www.it-matchmaker.com.tr)
* Proje yönetimi
Detaylı bilgiler: EDT Center - i40Markt