MES/MOM ir ERP Integracija: Kaip sukurti skaitmeninę liejimo gamyklą (Industry 4.0)

Skaitmenizacija kaip konkurencinis pranašumas

Moderniame liejimo ceche duomenys yra tokie pat svarbūs kaip ir elektra. MES/MOM integracija nebėra tik IT projektas – tai strateginis verslo sprendimas. Be realaus laiko informacijos apie ciklo trukmę, prastovas ir energijos sąnaudas, gamybos vadovai priima sprendimus remdamiesi "vakarykštėmis naujienomis".

IT/OT architektūros sluoksniai (L0-L4)

Norint sukurti veikiančią sistemą, būtina suprasti ISA-95 modelio sluoksnius:

• L0/L1 (Sensoriai ir PLC): Tiesioginis mašinos valdymas (Tederic Keba/Beckhoff valdikliai).
• L2 (SCADA/Monitoringas): Realaus laiko vizualizacija gamybos aukšte.
• L3 (MES/MOM): Gamybos užsakymų vykdymas, kokybės kontrolės protokolai ir medžiagų traceability.
• L4 (ERP): Verslo planavimas, pirkimai ir integracija su SAP, MS Dynamics ar kitomis sistemomis.

Kas yra MES ir MOM sistemos

MES (Manufacturing Execution System) ir MOM (Manufacturing Operations Management) – tai sistemos, užpildančios spragą tarp ERP planavimo ir mašinų valdymo. Jos atsakingos už užsakymų grafiką, formų priskyrimą, progreso stebėjimą, kokybės kontrolę, medžiagų partijų atsekamumą ir KPI ataskaitų teikimą. Liejimo ceche MES integruoja liejimo mašinas, aušinimo sistemas, periferinius robotus, montavimo stotis ir kokybės laboratoriją, sukurdama vientisą gamybos vaizdą.

Pagrindinis MES pranašumas prieš klasikinę SCADA sistemą yra verslo kontekstas. Sistema žino, koks užsakymas vykdomas, kokios tolerancijos galioja, kokios žaliavos buvo išduotos ir kiek laiko liko iki išsiuntimo termino. Todėl ji gali automatiškai reaguoti: perduoti operatoriui instrukcijas per terminalą, siųsti įspėjimą planuotojui sumažėjus našumui ar net pasiūlyti pakeisti užsakymų eiliškumą. MOM išplečia šią logiką išteklių, kompetencijų ir kokybės procedūrų valdymu, o tai reikalinga IATF 16949 ar ISO 13485 auditams.

Praktikoje MES tampa bendradarbiavimo platforma tarp skyrių. Technologas įrašo receptūrą, kokybės skyrius prideda kontrolės planą, priežiūros tarnyba planuoja apžiūras, o logistika mato medžiagų būseną. Viskas vyksta vienoje aplinkoje, pašalinant „duomenų salas". Integracija su ERP užtikrina partijų numeracijos nuoseklumą ir automatinį kaštų apskaitą, o tai labai supaprastina projektų ir pagrindinių sutarčių atsiskaitymus.

Komunikacijos standartai: Nuo Euromap 63 iki 77/83

Integracijos sėkmė priklauso nuo "kalbos", kuria bendrauja mašina ir serveris:

• Euromap 63: Senoji mokykla. Duomenų mainai vyksta per tekstinius failus (CSV/ASCII). Patikima, bet lėta, netinkama realaus laiko analitikai.
• Euromap 77 (OPC UA): Šiuolaikinis standartas. Naudoja OPC UA technologiją, kuri užtikrina saugų, objektinį duomenų modeliavimą.
• Euromap 83: Bazinis modelis, apibrėžiantis pagrindinius duomenis apie mašinos būseną, nepriklausomai nuo jos tipo.

Integracijos architektūrų tipai

Iš diegimo praktikos išryškėja trys pagrindiniai architektūros tipai:

• Tiesioginė integracija (point-to-point) – MES tiesiogiai bendrauja su kiekviena liejimo mašina ar valdikliu. Paprasta, bet sunkiai prižiūrima turint daug įrenginių.
• Integracija per tarpinį sluoksnį (Edge/Middleware) – duomenys iš mašinų patenka į edge serverį, kur filtruojami, standartizuojami ir tik tada siunčiami į MES/ERP. Dažniausiai naudojama architektūra 2025 m.
• Debesų integracija – liejimo mašinos siunčia duomenis į debesų platformą (pvz., Tederic Smart Monitoring Cloud), kuri teikia API sąsajas MES/MOM sistemoms. Puikiai tinka organizacijoms su keliais gamybos objektais.

Architektūros pasirinkimas priklauso nuo mašinų skaičiaus, saugumo reikalavimų, IT kompetencijų prieinamumo ir to, ar gamykla planuoja naudoti bendrus prietaisų skydelius įmonių grupėje. Taip pat svarbu nustatyti, kuriuos sprendimus norime priimti automatiškai (pvz., mašinos blokavimas aptikus neatitinkančią partiją), o kuriuos palikti operatoriams.

Euromap 63 integracija

Euromap 63 vis dar sutinkamas senesnėse mašinose. Jis remiasi RS232/RS485 komunikacija ir paprastomis telegramomis, aprašančiomis mašinos būseną, ciklų skaičių, temperatūras, aliarmus. Nors ribotas, kartais tai vienintelė galimybė modernizuojant mašinų parką. Geras sprendimas yra naudoti serial-to-Ethernet konverterius ir adapterius, kurie verčia duomenis į OPC-UA protokolą. Tederic siūlo paruoštus šliuzus (gateway), užtikrinančius ne tik vertimą, bet ir duomenų buferizavimą praradus ryšį su MES.

Euromap 63 diegimą verta papildyti papildomais jutikliais ir medžiagų partijų registracija. Pavyzdžiui, galima integruoti didmaišio svarstykles su MES terminalu, kad kiekvienas žaliavų pakeitimas būtų automatiškai užregistruotas. Nepaisant apribojimų, šis standartas vis dar užtikrina bazinį atsekamumą ir gali maitinti OEE ataskaitas.

Sudėtingesni projektai naudoja hibridinį sprendimą: pagrindiniai parametrai gaunami iš Euromap 63, o kokybės duomenys (formos temperatūros, aušinimo srautai) perduodami per papildomus IO-Link modulius. Toks požiūris leidžia laipsniškai modernizuoti nekeičiant visos mašinos ir paruošia pagrindą vėlesniam Euromap 77 diegimui.

Euromap 77 ir OPC-UA integracija

Euromap 77 šiuo metu yra aukso standartas liejimo mašinoms su OPC-UA. Jis pateikia pilną kintamųjų sąrašą: ciklo būsenas, profilio parametrus, aliarmus, receptūras, darbo valandų skaitiklius. Dėl to MES gali automatiškai gauti užduočių sąrašą ir išsiųsti receptūras į mašinas kartu su neautorizuotų pakeitimų blokada.

Euromap 77 darbo eiga:

1. ERP siunčia užsakymą
2. MES perduoda parametrus (forma ir medžiaga)
3. Tederic valdiklis vykdo užduotį
4. Grįžtamieji duomenys į MES
5. Ataskaitos į ERP

Operatorius tik patvirtina pasiruošimą ir pradeda gamybą.

Euromap 77 taip pat apima saugumo mechanizmus, įskaitant OPC-UA šifravimą ir vartotojų autorizaciją. Verta aktyvuoti roles ir vesti audito žurnalus – tai svarbu klientų auditams. Dėka semantinio modelio integratoriai neturi rašyti specialių susiejimų; sistema pati atpažįsta, kurie kintamieji atsakingi už temperatūrą, slėgį ar skaitiklius.

Euromap 77 išplėtimai yra 83 ir 84 profiliai. Jie leidžia įtraukti į vieną duomenų srautą termostatą, aušintuvą, detalių paėmimo robotą ir vaizdo sistemą. MES gauna pilną gamybos celės vaizdą, todėl žino, ar prastova kilo dėl laukimo aušinimo, ar dėl roboto klaidos. Dėl to OEE analizės yra tikslesnės, o tobulinimo veiksmai nukreipiami tiksliai ten, kur yra silpnoji grandis.

IT sluoksnis

IT sluoksnis apima MES serverius, duomenų bazes, žiniatinklio aplikacijas, ataskaitų modulius ir integracijas su ERP. Pagrindinės MES/MOM funkcijos liejimo ceche: užsakymų valdymas, formų planavimas, eDHR (Electronic Device History Record), andon/aliarmų sistema, SPC kontrolė, medžiagų partijų sekimas ir operatorių darbo laiko registracija. ERP atsakinga už paklausos planą, medžiagų užsakymus, finansus ir gamybos apskaitą. Integracija leidžia automatizuoti duomenų srautą nuo užsakymo priėmimo iki išsiuntimo.

Šiuolaikinės MES sistemos siūlo low-code modulius, kuriuose galima konfigūruoti kokybės kontrolės formas, saugos tikrinimo sąrašus, perderinimo instrukcijas. Dėl to technologai patys modifikuoja procesus neįtraukdami programuotojų. Taip pat verta atkreipti dėmesį į galimybę dirbti neprisijungus – jei ryšys su ERP nutrūksta, MES turėtų toliau kaupti duomenis ir sinchronizuoti juos atkūrus ryšį.

Neatskiriama architektūros dalis yra duomenų saugykla arba lakehouse, kaupiantis gamybos istoriją. Ten patenka duomenys iš MES, ERP, LIMS, CMMS ir finansų. Remiantis jais kuriamos valdymo ataskaitos, kaštų analizės, paklausos prognozės ir ESG prietaisų skydeliai. Vis dažniau naudojami duomenų valdymo (data governance) įrankiai, užtikrinantys duomenų kokybę ir atitiktį BDAR.

GoFactory sprendimas: Tederic ekosistema

GoFactory yra debesų kompiuterija pagrįsta platforma, sukurta specialiai Tederic mašinų parkui. Ji leidžia be didelių investicijų į vietinius serverius turėti pilną gamybos monitoringą, energijos analitiką ir prediktyvaus serviso pranešimus.

Realaus laiko duomenų nauda: OEE ir Kokybė

Integracija leidžia pasiekti pamatuojamą naudą:

1. Automatinis OEE fiksavimas: Sistema mato kiekvieną mikro-sustojimą, kurio operatorius gali nepastebėti.
2. Receptų valdymas: ERP sistema nusiunčia formos parametrus į mašiną automatiškai – nulis klaidų įvedant duomenis rankiniu būdu.
3. Traceability: Kiekviena detalė susiejama su tiksliais įpurškimo slėgio ir medžiagos partijos duomenimis (būtina Automotive ir MedTech sektoriams).

Integracija su ERP (SAP, MS Dynamics, Odoo)

Liejimo gamyklose kritinė yra savikainos kontrolė. Kai MES siunčia ERP sistemai tikslius energijos sąnaudų ir ciklo laiko duomenis kiekvienam užsakymui, vadovybė mato realų, o ne planuojamą pelningumą.

Pritaikymo scenarijai

MES/MOM ir ERP integracija atveria dešimtis scenarijų:

• Automatinis gamybos raportavimas – po kiekvieno ciklo sistema įrašo detalių skaičių, atliekas, ciklo laiką ir energijos sąnaudas.
• Medžiagų partijos atsekamumas – MES priskiria kiekvieną granulių ritę konkrečiam užsakymui, kas palengvina reklamacijas.
• Dinaminis planavimas – planas perskaičiuojamas remiantis faktiniu progresu, formų ir operatorių prieinamumu.
• Integracija su kokybės laboratorija – CMM matavimų ar funkcinių testų rezultatai automatiškai patenka į eDHR.
• Energijos valdymas – duomenys apie kWh sąnaudas vienai detalei patenka į ESG modulį, kas padeda CSRD ataskaitoms.
• Prediktyvus servisas – mašinų įvykiai automatiškai generuoja užklausas CMMS sistemoje kartu su parametrų istorija.

Praktikoje tipinė automobilių pramonės gamykla, integravusi 20 Tederic DE liejimo mašinų su MES ir SAP, pasiekia: perderinimo laiko sumažinimą 12%, broko sumažinimą 1,8 proc. punkto, pilną partijų atsekamumą PPAP 3 lygyje ir audito paruošimo laiko sumažinimą nuo savaitės iki vienos dienos. Medicinos įmonės vertina galimybę vesti elektronines DHR korteles ir automatinį gamybos blokavimą, jei SPC rezultatai viršija limitus.

Vis populiaresnis scenarijus yra integracija su klientų platformomis. OEM gali pateikti API sąsają, į kurią tiekėjas realiu laiku siunčia užsakymo būseną ir kokybės duomenis. Dėl to tiekimo grandinė tampa skaidri, o tiekėjas gauna greitą grįžtamąjį ryšį apie prognozių pakeitimus. Vidinė integracija taip tampa bilietu į dalyvavimą prestižinėse tiekėjų programose.

Integracijos strategija

Pagrindiniai klausimai: kokius KPI norime pagerinti? kokius reguliavimus turime atitikti? kaip atrodo dabartinė IT/OT infrastruktūra? Remiantis tuo sudarome prioritetų žemėlapį ir nusprendžiame, ar pradedame nuo vienos linijos (piloto), ar iš karto integruojame visą gamyklą. Verta taikyti Value Stream Mapping metodą, kad nustatytume informacijos praradimo vietas, o tada parinkti MES modulius, kurie duos greičiausią investicijų grąžą.

Renkantis tiekėją atkreipiame dėmesį į: Euromap/OPC-UA palaikymą, paruoštus ERP jungtis, darbo eigos konfigūravimo galimybes, licencijavimą (prenumerata ar nuolatinė), 24/7 serviso prieinamumą ir pramonės rekomendacijas. Ne visada reikia keisti visą sistemą – kartais pakanka išplėsti esamą SCADA MES moduliu, kad atitiktume klientų lūkesčius. Ilgalaikę strategiją verta grįsti technologiniu planu, numatančiu skaitmeninių dvynių diegimą, DI kokybės kontrolėje ir ESG ataskaitų teikimą. Integracija turi būti pakankamai lanksti, kad aptarnautų šiuos projektus be brangaus pagrindų perstatymo.

Saugumas: OT tinklo apsauga (TISAX, IEC 62443)

Daugiau jungčių reiškia daugiau rizikų. TEDESolutions padeda įgyvendinti saugius sprendimus:

• Tinklų segmentavimas: Atskiriame gamybos tinklą (OT) nuo biuro tinklo (IT).
• VPN tuneliai: Nuotoliniam servisui naudojami saugūs, šifruoti kanalai.
• TISAX atitiktis: Užtikriname, kad jūsų integracija atitiktų automobilių pramonės informacijos saugumo reikalavimus.

Apibendrinimas

Integracija tarp liejimo mašinos ir verslo sistemų (ERP/MES) yra nebe pasirinkimas, o būtinybė norint išlikti konkurencingam 2025 m. rinkoje. Tai raktas į mažesnes prastovas, geresnę kokybę ir skaidrią gamybos savikainą.

Domina skaitmeninė transformacija jūsų ceche? Susisiekite su TEDESolutions ekspertais. Mes padėsime suplanuoti ir įgyvendinti Industry 4.0 sprendimus, pritaikytus jūsų biudžetui ir tikslams.

Taip pat rekomenduojame: DI ir Kokybės kontrolė bei TCO analizė.