INFORMAČNÍ SYSTÉMY

SYSTÉMY PRO ŘÍZENÍ VÝROBY

Ing. Roman Danel, Ph.D.roman.danel@vsb.cz

Institut ekonomiky a systémů řízení

Hornicko – geologická fakulta

Obsah

• Systémy řízení výroby

• Šaržová výroba

• Identifikace výrobků

• MES systémy

Systémy pro řízení výroby

• Cílem těchto systémů je připravit kvalitní podklady úměrné pracovní pozici příjemce

• Kategorie příjemce– dělník, mistr, manažer,…

Co zajímá manažera?– Termíny, rozpočet, kvalitativní a kvantitativní

údaje zakázky, stav materiálových zdrojů, stav lidských zdrojů

Přínosy SŘV

• Automatizace opakujících se činností (procesů)

• Odstranění informačních „ostrovů“ v procesu výroby (od objednávky po expedici produktů)

• Odstranění duplicitních agend a činností• Sekundární efekt – eliminace „předstírané“

práce• Zkrácení průběžných časů zpracování• Minimalizace prostojů• Vyhodnocování výroby a vazba na obchod

Automatizace a řízení výroby

• Úkol automatizace:

maximálně efektivní výroba

• Nestačí odděleně optimalizovat jednotlivé části výroby, ale je nutné ji optimálně řídit jako celek

Siemens:

TIA (Totally Integrated Automation)

Druhy systémů podle typu výroby

• Diskrétní výroba (Factory Manufacturing) – řízení diskrétních výrobních procesů – např. strojní výroba

• Kontinuální výroba (Process Manufacturing) – kontinuální výrobní procesy, např. chemie

• Dávková výroba (Batch Manufacturing) – produkt se vyrábí v dávce – farmacie, hutě

Operativní řízení výroby

• Plánování

• Identifikace a sledování materiálového toku

• Sběr dat

• Vizualizace výrobních dat

• Řízení kvality

Vsádková (šaržová) výroba

Definice:

zpracovává vstupní suroviny konečného množství v předem určených objemech a výrobních posloupnostech, které vyprodukují určité množství konečného produktu

Vsádka = dávka = šarže

Šaržová výroba - struktura

předpis Šarže

operace operace

fázefáze

fáze

fázefáze

fáze

Šaržová výroba - předpis

Předpis (recipe) – soubor nezbytných informací, který jednoznačně definuje výrobní požadavky pro konkrétní produkt

Typy předpisů:– Obecný (general recipe)– Místní (site recipe)– Hlavní (master recipe)– Prováděcí (control recipe)

Operace a fáze

Operace (operation) – funkce obsahující minimálně jednu fázi

Fáze je prvek procedury, základní výrobní krok, patří vždy ke konkrétní operaci

Oblasti dávkové výroby

• Farmacie

• Potravinářství

• Kosmetický průmysl

• Chemické procesy

IS pro šaržovou výrobu

• Elektronický záznam o šarži (o průběhu šarže)

• Protokol o šarži

Požadavky uživatelů na IS:– značná míra volnosti (pružné přizpůsobování

sortimentu výrobků požadavkům zákazníků) – Vysoká jakost a plně dokumentovatelná

výroba

Identifikace výrobků

• Čárové kódy

• RFID

• Kamerové systémy

Čárové kódy

• Kód tvořen černotiskem vytvořenými pruhy (nebo mozaikou)

• Optické rozpoznávání odrazem laserového světla (světlo je pohlcováno tmavými čárami a odráženo světlými mezerami)

• každá číslice či písmeno je zaznamenáno v čárovém kódu pomocí předem přesně definovaných šířek čar a mezer.

• 12-15 znaků• Musí být viditelný kontakt s čtečkou

Prvky čárového kódu• X - šířka modulu - jde o nejužší element kódu, tedy nejmenší

přípustnou šířku čáry či mezery • R - světlé pásmo - doporučeno minimálně desetinásobek

šířky modulu, nejméně však 2,5 mm • H - výška kódu - udává svislý rozměr pásu kódu, doporučeno

je minimálně 10 % délky pásu pro ruční čtení, pro čtení skenerem se doporučuje 20 % délky pásu, minimálně však 20 mm, pro kód EAN je doporučeno 75 % délky pásu.

• L - délka kódu - obsazená délka pásu od první značky Start po poslední značku Stop, ale bez světlého pásma

• C - kontrast - je poměr rozdílu jasu odrazu pozadí a odrazu čáry k jasu odrazu pozadí a pro uspokojivě čitelný kód by měl přesahovat 0,7.

Typy čárových kódů

Příklady kódů:

EAN 13

UCC/EAN 128

CODE 39

EAN

• European Arcticle Number

• Nejčastěji používaný čárový kód

• EAN-8 a EAN-13 – 8/13 znaků, norma

• První tři znaky kód země, ČR: 859

CODE-39

• 1974

• Číslice, písmena, interpunkční znaky

• Nerozlišuje velká a malá písmena

• Každý znak obsahuje 5 čar a 4 mezery

CODE 128

• alfanumerický kód, který podporuje velká i malá písmena.

• 128 znaků (včetně řídicích kódů)

• Znaky sestávají ze 3 čar a 3 mezer

Další kódování

• U.P.C.A

• Code 93

• Interleaved 2/5 a Interleaved 2/5 Mod 10

• Codabar

• MSI

• PDF 417 (Portable Data File)

Přenosné terminály pro sběr dat

Denso BHT-8000 (Toyota)

MC 9000 (Motorola)

Tiskárny a příslušenství

Nanášecí kleště

Průmyslová tiskárna Datamax

RFID

• Radio Frequency Identification

• Až 96 KB

• Přepisovatelné

• Vysokofrekvenční rádiový signál bez potřeby viditelného kontaktu

• Možnost současného čtení více etiket

• Vyvolání události přemístěním objektu z/do dosahu RFID čtečky

Princip RFID

RFID etiketa (tag) má kmitavý obvod, který přijme signál a zároveň ho moduluje -> přenos EPC (Electronic Product Code) -> čtečka dekóduje informace z přijatého VF signálu a předává EPC přes middleware (úkolem middleware je redukce datového toku spojeného s opakovaným zpracováním)

RFID etiketa

• Dle způsobu napájení– Pasivní– Polopasivní– Aktivní

• Obsahuje paměť – přes čtečku z ní lze číst data i data ukládat

• RFID tag lze využít jako snímače

RFID etiketa a stolní čtečka

MES systémy - funkce

Krátkodobé rozvrhování

• Vytváření krátkodobých harmonogramů

• Vychází obvykle z plánování v nadstavbových ekonomických systémech (ERP)

• Cílem je odstranit prostoje, zbytečné přestavování, optimalizovat dopravní operace, minimalizace spotřeby energie…

Přidělování zdrojů a kapacit

• Přidělování výrobních jednotek podle pracovních příkazů a rozvrhů

• Zajištění potřebného množství energie a surovin

• Sledování aktuálního stavu výrobního úseku

• Ošetřování poruch a havarijních stavů

Správa dokumentace

• Doklady a dokumenty vznikají automaticky nebo ručně

• Informace o průběhu a výsledcích výroby

• Instrukce operátorům

• Receptury (postupy) pro výrobní zařízení

• Bezpečnostní, zdravotní, ekologické předpisy

• Historická data o výrobě

Sledování toku materiálu

• Podklad pro řízení jakosti dle ISO norem

• Sledují se on-line podmínky na zařízeních, na nichž byly produkty (výrobní dávky, série, celky) vyrobeny

Analýza výkonnosti

• Srovnání aktuálně dosažených výsledků ve výrobě s krátkodobým průměrem

• Predikuje odhad ekonomických výstupů

• Prezentace výsledků – průběžně nebo za sumační období

Sledování pracovníků

• Informace o výrobním personálu, který je v daný okamžik k dispozici

• Záznamy o kvalifikaci personálu

• Pomáhá optimálně vybírat pracovníky pro určité úkoly

Řízení údržby

• Cíl – udržovat výrobní prostředky v takovém stavu, aby se předešlo neplánovaným přerušením výroby

• Periodické nebo preventivní údržby

• Jsou-li prostředky, proaktivní údržba (údržba dle skutečného stavu zařízení)

Řízení jakosti

• Analýza dat snímaných z výroby v reálném čase s cílem sledovat kvalitu vyráběného produktu

• Včasná identifikace nežádoucích odchylek• Analýza symptomů, zásahů a výsledků s

cílem najít příčinu problému• Statistické metody řízení procesu výrobu a

jakosti• Řízení inspekčních činností• Off-line analýzy z laboratoří

Sběr dat a Ovládání procesu

• Sběr dat o výrobě (automaticky nebo ručně) je jednou z klíčových funkcí MES

• Ovládání – množina operátorských funkcí• Monitorování významných parametrů

procesu• Automatické korigování procesu (regulace)• Systém varovných hlášení (alarmů)• Tyto systémy tvoří rozhraní mezi MES a

řízeným zařízením