Siemens TIA. Poprawa bezpieczeństwa dzięki pełnej integracji automatyki i zarządzania produkcją MES

Transkrypt

1 Siemens TIA Poprawa bezpieczeństwa dzięki pełnej integracji automatyki i zarządzania produkcją MES V Sympozjum Bezpieczeństwa Maszyn, Urządzeń i Instalacji Przemysłowych Ciechocinek

2 Systemy IT na produkcji i w przedsiębiorstwie Od realizacji produkcji do zarządzania procesami biznesowymi. Produkcja jest integralną częścią kompletnego łańcucha dostaw. Web Portal Przedsiębiorstwo Sales Accounting ERP Engineer. PLM Suppliers SCM CRM Middleware XML Messages Produkcja Middleware XML Messages Legacy XML/B2MML MES: Production Orders Material Tracking and Tracing KPIs management Quality Management Middleware XML Messages Legacy Real Time Data OPC Control Control Control strona

3 Czym są systemy MES (Manufacturing Execution System)? MES systematyzuje, synchronizuje i integruje proces produkcji strona

4 Wpływ IT na produkcję Poszczególne obszary w zakresie nadzorowania produkcji powinny ze sobą współdziałać Firma Historia Teraz Przyszłość Produkcja Sterowanie Zamknięte systemy Szkielet/Komponenty Produkcyjny ekosystem IT Własne rozwiązania Wymiana danych Rozwiązania otwarte oparte na normach Współpraca Dynamiczne adaptacyjne rozwiązania Pełna integracja MES Więcej niż MES Synchronizacja produkcji strona Trend rynkowy

5 Systemy MES się przekształcają MES przechodzi od zbierania danych do etapu wyliczania wskaźnika zwrotu z inwestycji (ROI) ABCD$J5 Linia produkcyjna: Zbieranie danych i ich czytelna prezentacja Fabryka: Realne korzyści z rozwiązań stanowiących wartość dodaną do procesu wytwarzania strona

6 Rzeczywisty przykład z branży motoryzacyjnej Wymiana informacji na poziomie korporacyjnym jest wspierana wymianą informacji z warstwą produkcyjną MES strona

7 ISA-95 - Co mówi norma i jak Siemens ją wspiera? Business Level SIMATIC IT Level 4 Level 3 / 4 interface Level 3 Business Planning & Logistics Plant Production Scheduling, Operational Management, etc ERP zapewnia funkcjonalność optymalnego zarządzania przedsiębiorstwe m ISA-95 Level 4 Manufacturing Operations Management Dispatching Production, Detailed Production Scheduling, Reliability Assurance, etc ISA S95 strona SIMATIC lub systemy innych dostawców automatyki Level 0/1/2 Batch Control Continuous Control SIMATIC IT zapewnia pełną Discrete funkcjonalność Control optymalnej produkcji ISA-95 Level 3

8 Siemens TIA SIMATIC IT System MES firmy Siemens

9 SIMATIC IT SIMATIC IT zapewnia optymalne rozwiązanie: Zestaw w pełni zintegrowanych komponentów Zaprojektowane w celu integracji systemów w każdej fabryce, Standaryzacja produkcji w całym przedsiębiorstwie, Synchronizacja procesu produkcji z pełnym łańcuchem dostaw PLM Manufacturing-Operations Intelligence/Dashboards LIMS MES MIS Plant Intelligence strona

10 SIMATIC IT Production Suite Architektura SIMATIC IT funkcjonalnie odpowiada przemysłowej normie MES ISA-95 i koordynuje zasoby w czasie rzeczywistym ERP Definicja wyrobu wyrobu Zdolności Plan produkcyjne produkcji Data Integration Service (DIS) Wydajność produkcji MES Jak - -Siemens produkować? SIMATIC IT IT Co może być Real-time produkowane? Dynamiczny Kiedy i i co produkować? Na regułach Kiedy i i co zostało wyprodukowane? Elastyczny ISA-95: norma dot. MES SIMATIC Sterowanie Client Application Builder Report Manager Szczegół. Detailed plan Production produkcji Scheduling Scheduler Zarz. Production Equip zasobami Mgr Material Resource Mgr produkc. Personnel Mgt Mgr Zlecenie Production produkcji Order Dispatch Mgr Zarz. Product definicją Product Definition Definition wyrobów Mgr Mgt Production Produkcja Execution Modeler Realtime Data Server Material Śledzenie Production Mgr produkcji PPA Tracking Personnel Mgr Rejestracja Production danych Historian produkc. Data Collection Production Modeler Analiza Production wydajności Plant Performance produkcji Analyzer Analysis MES strona

11 4 rodzaje operacji w warstwie 3 normy ISA-95 4 filary przemysłowej normy ISA-95 szczegółowo definiują operacje realizowane w warstwie 3 (MES) Maintenance Operation Production Operation Quality Operation Inventory Operation P S O P P C A P S A P S O P P C A P S A P S O P P C A P S A P S O P P C A P S A M & E C P C P I C M & E C P C P I C M & E C P C P I C M & E C P C P I C P M M Q A M & S R & D & E P M M Q A M & S R & D & E P M M Q A M & S R & D & E P M M Q A M & S R & D & E Functions defined in ISA-95 part 3 Functions defined in ISA-95 part 3 Functions defined in ISA-95 part 3 Functions defined in ISA-95 part 3 Maintenance Maintenance Maintenance Request Response Capability Maintenance Detailed Maintenance Definitions Scheduling Maintenance Maintenance Resource Tracking Management Maintenance Dispatching Maintenance Analysis Maintenance Definition Management Maintenance Data Collection Maintenance Execution Product Production Production Production definition capability schedule performance Detailed production scheduling Production Production resource tracking management Production Production Performance dispatching analysis Product Production definition data management collection Production execution Quality Quality test Quality test Quality test definitions capability Request Response Detailed quality test scheduling Quality Quality test test resource tracking management Quality Quality test dispatching Performance analysis Quality definition management Quality test data collection Quality test execution Inventory Inventory Inventory Inventory definitions capability request response Detailed Inventory scheduling Inventory Inventory resource management tracking Inventory dispatching Inventory analysis Inventory definition management Inventory data collection Inventory execution Source: Team MES / CMMS strona

12 Architektura SIMATIC IT Data Integration Service do połączenia z systemami transakcyjnymi Programy innych firm są widziane jak komponenty SIMATIC Komponenty IT SIMATIC IT zapewniają funkcjonalność normy ISA-95 Real Time Reguły Data Server koordynują do połączenia działanie z systemami urządzeń, czasu rzeczywistego aplikacji i ludzi Opcjonalne komponenty do kontroli jakości i specyfikacji produktu strona

13 SIMATIC IT Production Modeler SIMATIC IT Framework służy do modelowania zakładu z pomocą bibliotek Przeciągnij i Metody upuść i zdarzenia Parametry Operacja produkcyjna Komponenty SIMATIC IT dostarczają wymaganej funkcjonalności SIMATIC IT Framework koordynuje i steruje pracą zakładu strona

14 SIMATIC IT Material Manager Modyfikowanie danych podstawowych dowolnych materiałów Tworzenie klas i definicji materiałów (surowce, półprodukty, wyroby gotowe) Śledzenie ruchów materiałowych (tracing & tracking) Import materiałów z systemu ERP certyfikat SAP!! Genealogia materiałów (wprzód i wstecz) Zarządzanie jednostkami magazynowymi Definiowanie list materiałowych (BoM) strona

15 SIMATIC IT Production Order Manager Modyfikowanie danych podstawowych zleceń produkcyjnych Hierarchiczne definiowanie zleceń (kampanie, szarże, etapy, itd.) Uruchamianie i bieżące monitorowanie zleceń Import zleceń z systemu ERP - certyfikat SAP!! Wsparcie różnych typów zleceń Tworzenie sekwencji zleceń strona

16 SIMATIC IT Client Application Builder CAB umożliwia tworzenie GUI dla MES w przeglądarce Internet Explorer Integracja z Microsoft Visual Studio (technologia.net Framework) Łatwy bezpośredni dostęp do danych SIMATIC IT Prezentacja danych transakcyjnych i czasu rzeczywistego Integracja z Messaging Managerem strona

17 SIMATIC IT Data Integration Service Wymiana danych z aplikacjami firm trzecich przy wykorzystaniu standardowych technologii i wsparcie dla języka XML SAP Connector MQ-Series, MSMQ Connector HTTP Connector File Connector COM Connector strona

18 SIMATIC IT Historian Historian przekształca dane z wielu źródeł w użyteczne informacje Dane bieżące (real-time) SIMATIC IT RTDS OPC Server WinCC Data Manager Dane historyczne (Kompresja danych z opcjonalnym modułem Plant Data Archive) RDB OPC Server WinCC Archive Relacyjne bazy danych SIMATIC IT Plant Performance Analyzer Alarmy WinCC Archive Aplikacje innych firm Batch Dane użytkownika strona SIMATIC BATCH

19 SIMATIC IT OEE/DTM Całkowita efektywność urządzeń to ogólny wskaźnik wydajności opisujący możliwość realizacji procesów produkcyjnych, sprawność ich przebiegu oraz jakość produkowanych wyrobów Współczynnik dostępności to stosunek faktycznego czasu pracy do planowanego czasu pracy Zarządzanie przestojami Współczynnik wydajności to porównanie faktycznej przepustowości maszyny do idealnego cyklu produkcyjnego Współczynnik jakości określa ilość sztuk dobrej jakości, w stosunku do wszystkich wyprodukowanych sztuk Analiza produkcji Zarządzanie jakością strona

20 SIMATIC IT Statistical Process Control SPC pozwala poprawić kontrolę jakości i wydajność produkcji przez statystyczną kontrolę procesu produkcji w czasie rzeczywistym SPC zapewnia statystyczną miarę zmienności procesu. SPC wprowadza metody by: Zrozumieć dlaczego proces jest stabilny i niezmienny w czasie Wskazać przyczyny zmienności/zakłóceń procesu i je kontrolować Główne cechy SPC: Zbieranie danych z procesu Zbieranie próbek ręcznie i automatycznie (z użyciem sprzętu pomiarowego) Przechowywanie danych w repozytorium Obliczenia statystyczne, kalkulacje, itp. Graficzna prezentacja wyników Uruchamianie działań korekcyjnych Product Z45Y11X Control limits: < x < strona Przykład zbierania danych w powiązaniu z limitami kontrolnymi

21 SIMATIC IT Predictive Detailed Scheduler Szczegółowy harmonogram to plan pracy (od kilku dni do 1-2 tygodni) opisujący, jakie zasoby będą wykorzystywane w których operacjach produkcyjnych, w jakiej kolejności i w jakim czasie. MES Released To Production Execution and Control Logic Manual On Line Order Management Detailed Scheduler Executing To Be Dispatched Scheduled now 1-3 shifts 1-3 weeks time strona

22 SIMATIC IT Industry Libraries Biblioteka reprezentuje gotowy przetestowany zestaw funkcji MES Batch Analysis Scheduling Genealogy Quality HACCP OEE Custom Functions Shop Floor Integration Warehouse Management Maintenance Management Performances & Efficiency Genealogy & Quality Real-Time Scheduling Order Management ERP Integration Maintenance SIMATIC IT Orders strona

23 SIMATIC IT Report Manager Wspólne rozwiązanie do tworzenia raportów dla wszystkich komponentów systemu SIMATIC IT strona

24 SIMATIC IT Intelligence Suite Kontekst zmienia dane produkcyjne w inteligentną informację strona

25 Siemens TIA SIMATIC Połączenie z automatyką

26 Zbieranie danych z obiektu SCADA MES ODBC OPC OPC Komunikacja wg standardów Windows SERWER OPC Sieci procesowe Profibus, Ethernet, Modbus TCP Sieci procesowe Profibus, Ethernet, Modbus TCP PLC, DCS, KONCENTRATORY Z ŁĄCZEM SZEREGOWYM Sygnały elektryczne strona DI, DO AI, AO Łącza szeregowe Zabezpieczenia liczniki, itp. OBIEKT Sieci obiektowe Profibus DP, PA, AS- I Profinet, Modbus

27 SIMATIC IT w ramach TIA W ramach TIA SIMATIC IT może zostać zintegrowany z: SIMATIC PCS 7/WinCC Variable/Message level Phase level (SFC Types integration) SIMATIC Batch: Batch level Batch Analysis Batch Data Archiving Electronic Batch Reporting strona

28 Poziomy integracji Integracja pomiędzy SIMATIC PCS 7/WinCC a SIMATIC IT może mieć miejsce na 3 różnych poziomach Poziom zmiennych i komunikatów (variable/message level) Zmienne i alarmy PCS 7 / WinCC mogą być dostępne na poziomie MES SIMATIC Tag Browser pozwala przeglądać zmienne, które następnie mogą zostać zaimportowane do SIMATIC IT RTDS Zmienne archiwizowane w OS Tag Logging mogą być bezpośrednio dostępne z SIMATIC IT PPA Alarmy mogą być dostępne z SIMATIC IT PPA bezpośrednio poprzez SIMATIC Message Channel Poziom faz (phase level) SFC Types integration umożliwia SIMATIC IT dostęp do funkcji systemu sterowania bezpośrednio z Production Modelera strona Poziom wsadów (batch level) Zdarzenia i metody związane z porcjami mogą być przeniesione z SIMATIC Batch do SIMATIC IT Production Modelera i Plant Performance Analyzer

29 Zmienne i komunikaty Zmienne skonfigurowane w PCS 7 / WinCC mogą być dostępne ze strony SIMATIC IT za pomocą SIMATIC Tag Browser Przeglądanie specyficznych zmiennych i importowanie ich do SIMATIC IT RTDS Wartości w czasie rzeczywistym są dostępne poprzez RTDS dla SIMATIC IT Plant Performace Analyser a i Production Modeler a - Archiwizacja wartości - Wykonywanie predefiniowanych oraz dowolnych własnych kalkulacji - Wykorzystanie bieżących wartości w regułach Production Modeler a Komunikaty generowane przez serwer PCS 7/WinCC mogą być pobierane bezpośrednio przez SIMATIC IT PPA poprzez SIMATIC Message Channel Tworzenie filtrów ograniczających komunikaty tylko do wybranych Odtwarzanie z archiwum WinCC Alarm archive strona

30 Integracja w zakresie danych historycznych Wartości procesowe zarchiwizowane w PCS 7/WinCC Tag Logging mogą być dostępne bezpośrednio z SIMATIC IT PPA Archiwizowanie - Dane mogą być zapisywane w długoterminowym archiwum PPA long-term archive Kalkulacje i agregacja danych - Dane Tag Logging mogą być agregowane przy pomocy predefiniowanych kalkulacji statystycznych lub skryptów użytkownika Graficzna prezentacja danych - Historian owe kontrolki ActiveX mogą być używane do prezentacji archiwalnych lub zagregowanych danych na wiele różnych sposobów Punkty odtwarzania - Wartości zarchiwizowane w Tag Logging mogą być używane jako punkty odtwarzania danych z backupu strona

31 Bezpośredni dostęp do SFC SFC Server steruje instancjami SFC bezpośrednio z SIMATIC IT Production Modeler a sterowanie wysokiego poziomu funkcjami pojedynczego PLC z MES sterowanie wysokiego poziomu prostymi sekwencjami z MES SFC Server zapewnia: Metody do zarządzania i sterowania sekwencyjnego bezpośrednio na SFC (Start, Resume, Stop,...) Zestaw zdarzeń które mogą być używane do uruchamiania odpowiednich akcji w Production Modeler ze (np. gdy SFC kończy sekwencję lub zmienia stan) Użyteczne dla obszarów produkcyjnych, które nie wymagają pełnej funkcjonalności oferowanej przez SIMATIC Batch (np. linie pakujące) strona

32 Integracja SIMATIC Batch z SIMATIC IT Production Modeler SIMATIC IT Production Modeler może zostać zintegrowany z SIMATIC Batch poprzez bibliotekę SIMATIC Batch Library, która zawiera odpowiednie metody, które można wykorzystać do budowania reguł w Production Modeler ze Sterowanie obiektami SIMATIC Batch Metody do tworzenia, modyfikowania i usuwania obiektów SIMATIC Batch - Tworzenie, kopiowanie i kasowanie formuł - Tworzenie i kasowanie zleceń - Tworzenie i kasowanie wsadów - Ustawianie stanu, trybu, wielkości i parametrów wsadów - Specjalne bloki faz mogą być wstawiane do SFC w celu synchronizacji realizacji poszczególnych faz z regułami MES strona Śledzenie operacji SIMATIC Batch Dowolne zdarzenia są wywoływane, gdy wystąpi określona operacja wsadowa - Wsad jest tworzony, zamykany, archiwizowany lub kasowany, - Formuła jest tworzona, kasowana, jej nazwa lub status są zmieniane, - Status operacji jest zmieniany, - Specjalne zdarzenia związane z materiałem są wysyłane do PM by monitorować ruchy, przetwarzanie i zużycie materiałów podczas realizacji procesu wsadowego Metody do pobierania danych związanych z procesem wsadowym - Zlecenia, formuły, receptury, materiały - Parametry wsadu i formuły

33 Zunifikowany model produkcji Model produkcji z Batch a wg ISA-88 może być importowany do SIMATIC IT Historian i zostać połączony z modelem wg ISA-95 zdefiniowanym w Production Modeler ze aby otrzymać jeden zunifikowany model produkcji strona

34 Integracja SIMATIC Batch z SIMATIC IT Material Manager SIMATIC IT Material Manager może być używany do tworzenia i zarządzania materiałami wykorzystywanymi przez SIMATIC Batch Materiały mogą być zarządzane bezpośrednio w poziomu MES a w Material Manager ze i okresowo przesyłane do SIMATIC Batch, gdzie są używane w recepturach Pełna synchronizacja (Full Download) Synchronizacja różnicowa (Delta Download) Ogólnie obowiązują następujące reguły: Jeżeli materiał nie istnieje w SIMATIC Batch to jest tworzony Jeżeli materiał istnieje w SIMATIC Batch to jest uaktualniany Jeżeli materiał istnieje w SIMATIC Batch ale nie ma go w Material Manager ze to jest kasowany ale tylko w przypadku gdy nie występuje w żadnej recepturze ani formule (tylko Full Download) strona

35 Integracja SIMATIC Batch z SIMATIC IT Plant Performance Analyzer Każda operacja wykonana w ramach produkcji wsadu w SIMATIC Batch jest śledzona w SIMATIC IT Historian przez zdarzenia wysyłane z SIMATIC Batch Dane związane z wsadem są zbierane w czasie rzeczywistym przez SIMATIC IT PPA Electronic Batch Data Recording Informacje o wsadach i nagłówek receptury sterującej Sekwencja kroków procesu wsadowego (sekwencja różnych formalnych elementów, które są wykonywane podczas procesu wsadowego) Komunikaty związane z procesem wsadowym są automatycznie zbierane bez potrzeby wcześniejszej ich konfiguracji Wartości procesowe skonfigurowane jako tagi w recepturze są archiwizowane przez PCS 7 OS Tag Logging w odniesieniu do specyficznych elementów receptury Automatyczne odtwarzanie w przypadku awarii zdarzeń, alarmów lub tagów związanych z procesem wsadowym Centralne archiwum do archiwizacji, analizy i raportowania danych związanych z procesem wsadowym, dla wielu komórek procesowych (Process Cell) strona

36 Narzędzia do analizy wsadów Production Viewer: wyświetla wszystkie wsady i odpowiednie sekwencje kroków oraz parametry elementów receptury Message viewer / Message analyzer: wyświetla statystyki komunikatów i alarmów Trend viewer: wyświetla zmienne związane z wsadami, porównuje pojedyncze zmienne w ramach różnych wsadów X-Y chart: analizuje powiązanie pomiędzy 2 zmiennymi Bargraph viewer: wyświetla wartości zmiennych w ramach różnych wsadów strona

37 Raportowanie z SIMATIC Batch (SIMATIC IT Report Manager) Standardowe rodzaje raportów: Electronic Batch report Batch Comparison report Batch Material Consumption report Batch Overview report strona

38 Siemens TIA Przykłady wdrożeń

39 Danone NUTRICIA Zakłady Produkcyjne w Opolu NUTRICIA jest największym w Europie producentem żywności dla dzieci i niemowląt oraz żywności klinicznej należącym do grupy Danone. Główne marki handlowe: Bebiko, BoboVita, Milupa, Cow&Gate. Zakład produkcyjny w Opolu obejmuje: Wydział produkcji wyrobów sypkich (części C1 i C2), Wydział BoboVita (żywność w słoiczkach), Dział kontroli jakości wraz z laboratorium, Dział rozwoju produktów (R&D). strona

40 Danone NUTRICIA etapy rozwoju NUTRICIA stawia na stały rozwój i unowocześnianie zakładu, zwiększanie zdolności produkcyjnych oraz poprawę zarządzania jakością poprzez automatyzację i informatyzację produkcji oraz współpracujących działów kontroli jakości i rozwoju produktu. Etapy rozwoju: System sterowania SIMATIC PCS7 System nadzoru produkcji wsadowej SIMATIC Batch System zarządzania jakością LIMS SIMATIC IT Unilab System zarządzania produkcją MES SIMATIC IT Production Suite Pełna integracja TIA TIA 2007 (PCS7 - SIMATIC IT) Gwarancja sukcesu: Jeden producent jeden integrator!! strona

41 AkzoNobel ICI Paints w Pilawie ICI Poland (dawniej Polifarb Pilawa) należy obecnie do największego w Europie producenta farb i lakierów firmy AkzoNobel. Główne marki handlowe: Dulux Hammerite Pillak W nowo wybudowanej fabryce w Pilawie k/warszawy wdrożono: Siemens TIA 2007 (Totally Integrated Automation) SIMATIC PCS7 / SIMATIC WinCC / SIMATIC Batch SIMATIC IT Historian archiwizacja danych procesowych SIMATIC IT Report Manager - system raportowy strona

42 Gliwice ul. Sowińskiego 13 tel fax Dziękuję za uwagę! Tomasz Cwołek tel kom