Hệ thống thực thi sản xuất là gì
Hệ thống thực thi sản xuất (MES) là phần mềm theo dõi và điều khiển sản xuất tại xưởng theo thời gian thực: nhận lệnh sản xuất từ ERP, cho từng trạm làm việc biết cần chạy gì, ghi lại điều thực sự đã xảy ra và gửi kết quả về ERP.
Nó nằm giữa hoạch định (ERP) và thiết bị (PLC, cảm biến). ERP biết cái gì đã bán và đã mua; MES biết, từng phút một, dây chuyền đang làm gì, vì sao dừng và có bao nhiêu sản phẩm đạt.
MES nằm ở đâu: kim tự tháp ISA-95
Tiêu chuẩn ISA-95 (IEC 62264) tổ chức tích hợp giữa doanh nghiệp và điều khiển thành các cấp. MES nằm ở cấp 3, quản lý vận hành sản xuất.
| Cấp | Là gì | Ví dụ |
|---|---|---|
| 4 | Hoạch định doanh nghiệp | ERP, bán hàng, mua hàng, tính giá thành |
| 3 | Vận hành sản xuất | MES, lập lịch chi tiết, chất lượng, truy xuất nguồn gốc |
| 2 | Giám sát và điều khiển | SCADA, HMI |
| 1 | Điều khiển trực tiếp | PLC, biến tần, cảm biến |
| 0 | Quá trình vật lý | Máy móc, dây chuyền, người vận hành |
Cấp 4 và cấp 3 làm việc trên các chân trời khác nhau: ERP hoạch định theo ngày và tuần (xem MRP và kế hoạch sản xuất chủ đạo); MES làm việc theo ca, lệnh và công đoạn.
Các chức năng của MES
Mô hình MESA International năm 1997 liệt kê 11 chức năng. Trong thực tế chúng được gom thành sáu khối:
- Lập lịch chi tiết và điều phối: thứ tự lệnh theo từng máy và phát lệnh xuống trạm. Bổ sung cho hoạch định và kiểm soát sản xuất.
- Thu thập dữ liệu và báo cáo: số lượng, phế phẩm, thời gian chuyển đổi, giờ công và thời gian dừng, bằng đọc tự động hoặc thiết bị đầu cuối.
- Quản lý nguồn lực và nhân lực: tình trạng máy và dụng cụ, trình độ của người vận hành.
- Chất lượng và kiểm soát quá trình: kiểm tra, cảnh báo sai lệch, giữ lô.
- Truy xuất nguồn gốc và phả hệ: lô nguyên liệu, máy và người vận hành nào đã làm ra từng sản phẩm.
- Phân tích hiệu suất và bảo trì: OEE, năng suất và yêu cầu bảo trì.
Không công ty nào cần tất cả cùng lúc. Phần lớn bắt đầu từ báo cáo và thời gian dừng, vốn đã cung cấp dữ liệu cho OEE và andon.
Tích hợp MES và ERP
| Chiều | Dữ liệu trao đổi |
|---|---|
| ERP sang MES | Lệnh sản xuất, số lượng và ngày, định mức nguyên vật liệu, quy trình, độ ưu tiên |
| MES sang ERP | Số lượng đạt và phế phẩm, tiêu hao vật tư thực tế, giờ máy và giờ công, trạng thái lệnh |
Lợi ích nằm ở chiều thứ hai. Không có MES, ERP nhận xác nhận trễ và nhập tay, nên giá thành thực tế và tồn kho chậm. Có MES, giá thành sản xuất đến từ dữ liệu đo được chứ không phải ước tính.
Ví dụ: OEE tính từ dữ liệu MES
Ví dụ minh họa: một dây chuyền gia công với ca kế hoạch 480 phút. MES ghi nhận 60 phút dừng máy, thời gian chu kỳ lý tưởng 30 giây (0,5 phút) mỗi sản phẩm, 700 sản phẩm được làm ra và 679 sản phẩm đạt.
| Mục | Phép tính | Kết quả |
|---|---|---|
| Thời gian chạy | 480 − 60 | 420 phút |
| Độ sẵn sàng | 420 ÷ 480 | 87,5% |
| Hiệu suất | (700 × 0,5) ÷ 420 | 83,3% |
| Chất lượng | 679 ÷ 700 | 97,0% |
| OEE | 0,875 × 0,833 × 0,97 | 70,7% |
Kiểm tra: 679 sản phẩm đạt × 0,5 phút = 339,5 phút thời gian hoàn toàn hiệu quả, và 339,5 ÷ 480 = 70,7%. MES đáng giá nhờ dữ liệu đầu vào: với ghi chép thủ công, 60 phút dừng máy thường bị khai thiếu và OEE trông tốt hơn thực tế.
Cách triển khai trong 6 bước
- Xác định vấn đề: báo cáo chậm, không truy xuất được, dừng máy không ghi nguyên nhân.
- Lập sơ đồ luồng và dữ liệu của dây chuyền, như trong sơ đồ chuỗi giá trị.
- Chọn thí điểm: một dây chuyền hoặc cell có điểm nghẽn đã biết.
- Tích hợp: ERP (lệnh và xác nhận) và máy móc (bộ đếm và trạng thái).
- Chuẩn hóa mã dừng máy và mã phế phẩm trước khi vận hành.
- Đào tạo, dùng trong cuộc họp hằng ngày, rồi mới mở rộng sang các dây chuyền khác.
MES là xương sống dữ liệu xưởng của công nghiệp 4.0, nhưng không thay thế một quy trình được xác định rõ.
Sai lầm thường gặp
- Mua hệ thống trước khi chuẩn hóa quy trình và mã dừng máy.
- Giữ báo cáo thủ công song song, làm công việc của người vận hành tăng gấp đôi.
- Triển khai mọi chức năng và mọi dây chuyền cùng lúc.
- Tích hợp với ERP mà không quyết định ai là chủ sở hữu từng dữ liệu.
- Đo mà không hành động: dữ liệu không bao giờ đến cuộc họp hằng ngày thì không tạo ra cải tiến.
Bước tiếp theo: trước khi so sánh nhà cung cấp, hãy ghi lại trong hai tuần trên một dây chuyền các lần dừng máy và phế phẩm với mã chuẩn hóa, dù chỉ trên giấy. Nếu đội dùng dữ liệu đó mỗi ngày, bạn đã sẵn sàng tự động hóa việc thu thập; nếu không, phần mềm sẽ không giải quyết được vấn đề.
Câu hỏi thường gặp
MES là viết tắt của gì?
Manufacturing Execution System, tức hệ thống thực thi sản xuất. Nó điều khiển và ghi nhận sản xuất theo thời gian thực.
Khác biệt giữa MES và ERP là gì?
ERP hoạch định nguồn lực và doanh nghiệp (đơn hàng, tồn kho, giá thành). MES thực thi và ghi nhận những gì xảy ra trong sản xuất, theo lệnh, máy và ca.
MES có thay thế hoạch định sản xuất không?
Không. Hoạch định thì hoạch định; MES thực thi, thu thập dữ liệu và cho phép lập lại kế hoạch với thông tin thực.
MES nằm ở cấp nào của ISA-95?
Cấp 3, giữa ERP (cấp 4) và giám sát, điều khiển (cấp 2 và 1).
Nhà máy nào cũng cần MES không?
Không. Với ít máy, bảng tính và một tấm bảng có thể đủ. MES có lợi khi có nhiều lệnh, yêu cầu truy xuất nguồn gốc hoặc ghi chép thủ công làm chậm quyết định.
MES có tính OEE không?
Có, khi nó thu thập thời gian dừng, số lượng sản phẩm và phế phẩm. Đó là một trong những ứng dụng đầu tiên.
Nguồn tham khảo
- ANSI/ISA-95 / IEC 62264. Enterprise-Control System Integration.
- MESA International. MES Functionalities and MRP to MES Data Flows (white paper), 1997.
- KLETTI, J. (Ed.). Manufacturing Execution Systems: MES. Berlin: Springer, 2007.
- NAKAJIMA, S. Introduction to TPM: Total Productive Maintenance. Cambridge, MA: Productivity Press, 1988.
Các nguồn bằng tiếng Anh, trừ khi có ghi chú khác.
Về tác giả
Chuyên gia Lean Manufacturing và quản trị hành vi
Hơn 20 năm trong ngành ô tô và cơ khí kim loại (GM và Dana), thực hành Lean Manufacturing từ năm 2006. Là giảng viên SENAI và cố vấn của chương trình Brasil Mais Produtivo (Brazil), ông đã tư vấn, đào tạo và đánh giá cho hơn 50 doanh nghiệp, kết hợp chất lượng, năng suất và phát triển con người.
