MES Sistemlerinde Makine Ekipman Haberleşmesi
-Fabrikanı Keşfet Söyleşileri 3.Oturum-
Bir MES Sistemine hangi tip makineler dahil edilebilir?
Bu sorunun cevabı değişken bir cevaptır. Kimin dahil etmeye çalıştığına göre değişen bir cevap. İmalat yapan hemen hemen tüm makineler dahil edilebilir. Tip olarak CNC, Enjeksiyon, Pres, Abkant, Dolum, Paketleme, Lazer kesim, Punto, Üretim bandı, robotik kol, Kaynak makineleri, Kontrol makinelerine kadar her makine tipi MES sistemine dahil edilebilir. Sadece üzerindeki teknoloji ve toplanmak istenen verinin çeşitliliğine göre topoloji değişmektedir. Sensörlerden, Rölelerden, switchlerden, Makinenin mekaniksel hareketlerinden veri toplanacağı gibi yeteneği dahilinde PLC’sinden de bilgi toplanabilir.
Makine tip ve çeşitliliği kısıtlayıcı değildir.
MES Sistemlerine entegre edilecek makine ve ekipmanların yaşı, markası ve yetenekleri önemli midir?
MES Sistemine dahil edilecek makine ve ekipmanların yaşı markası ve yeteneklerinin teknik açıdan bir önemi yoktur. Tek önemi alınacak verilerin kısıtı olabilir. Örnek verecek olursak.30 yaşında bir makine üzerinden teknik verilerin tamamı ilave sensör vasıtasıyla veya sinyali istediğimiz seviyeye getirmek için röleler kullanarak alınabilir. Yeni bir makinede veri çeşitliliği artabilir. Tüm veriler PLC ya da DCS sisteminden endüstriyel protokol yardımıyla çekilir ve bu veriler verimliliği arttırmak amaçlı kullanılabilir. 30 yaşındaki bir makineden örnek verdik. Bu makine üzerinden alınacak bir sinyalin bile önemi makinenin verimi açısından çok önemlidir. Alacağımız ve işleyeceğimiz bir sinyal makinenin verimini arttırabilir, sanayici veya kobi partnerlerimizin kendi piyasasında üretimini arttırmasından kaynaklı rekabetçi olabilir, makine yatırımındaki kullanacağı kaynağı başka bir yatırımında kullanabilir.
Eski teknolojiden son sistem teknolojiye kadar tüm sistemler ile entegre olabiliyor.
Mevcut veya almayı düşündüğümüz makinelerde kendi üzerinde veri toplayabiliyor. MES’ in bundan farkı nedir?
Haberleşme çağındayız.
Çoğumuz 160 karakterle sınırlı SMS’lerin ciddi şekilde ücretlendirildiği o karanlık zamanları yaşadık, hatırlarız çok değil yakın zaman önceydi.
Şuan eş zamanlı 5-6 kişi ile görüntülü konuşabiliyorken aynı zamanda çok daha az bir maliyet karşılığında dosya paylaşabiliyoruz . Gönderilen data miktarının ne kadar büyüdüğünü düşünelim 160 karakterli text SMS lerden günümüze…
Aracınızla şehir merkezinde 30 dakikalık yolculuk sırasında telefonunuzun sizin hakkınızda topladığı datayı düşünün ( yol durumu, hava durumu, yapılan hız, saat yardımıyla kalp ritminiz ve tansiyonunuz, ortamda konuşulanlar, hangi benzin istasyonuna uğradığınız vs. ) 15 yıl önce elektronik ortamda ürettiğiniz datanın ne kadar fazlası!
Hâlbuki 15 yıl önce ki siz ile şimdiki siz aynısınız ama üzerinizden üretilen data miktarındaki artışa bakın.
İşte iletişimde ki bu bant genişlemesi üretim sahalarında da oldu.
Grafik yıllara göre erişilebilen bant genişliğini gösteriyor. Lineer artış sürekli devam etmekte 15 yıl öncekinden 100 kat geniş bir bant genişliğine sahibiz.
Önceden sadece çalışırken yeşil, durunca kırmızı andon ışığını yakan makinelerinde söyleyecekleri arttı elbette. Data paylaşımları arttı. Ancak unutmayalım ki Data her noktada arttı. IoT ve 4,5 G ile her cihaz her ekipman her sensör sürekli data iletiyor hale geldi.
İşte bu durum büyük verinin oluşmasını sağladı. Bu veri bolluğunda odak noktamız en az insan eforu ve müdahalesi ile bu verinin toplanması, yorumlanması ve bir aksiyon çıkarımında bulunulması gerekmektedir. Bu ise üzerindeki veriyi toplamak ve bir noktaya export etmekle bitmiyor. Sahadaki tüm makineler ekipmanlar ile iletişimde olmakla da bitmiyor.
ERP başta olmak üzere diğer yazılımlarla entegrasyon gerekmektedir. Cross check sorgulara ve bunlarla geçmişe dönük raporlamalara olanak vermesi gerekmektedir. Farklı model ve teknolojideki diğer makineler ile iletişimde olması gerekmektedir. Her platformdan bilginin izlenebiliyor olması gerekmektedir.
Kısacası büyük veri den bahsettiğimiz günümüzde veri toplamak bu işin sadece başlangıcı nihai noktası değildir ki makinenizin veri toplaması bir çözüm olabilsin.
Nihai noktası nedir peki; Her makineden her ekipmandan doğru ve hızlı veriyi otonom şekilde toplayıp, yorumlayıp, gereken tüm alt ve üst sistemlerle ile çift taraflı haberleşerek aksiyon alınmasını sağlamaktır. Sağlarken izlenebilirliğe olanak vermektir. Makineniz üzerinde ki veriyi topluyordur ancak bu günümüzde yeterli değildir.
MES’ e dahil edilmesi düşünülen makine ve ekipmanların PLC sistemlerinden faydalanılabilir mi?
Makine ve ekipmaların PLC sisteminden tabi ki faydalanılabilir. Veri çeşitliliği açısından ve bu verilerin MES sistemine aktarılması çok daha fayda katacaktır. Fakat her PLC’ si olan makineden PLC üzerindeki veriler alınabilir diye bir olasılık yoktur. İlk olarak PLC’ nin endüstriyel haberleşme protokolü ile haberleşecek bir porta sahip olması gerekir. İkinci olarak PLC’ nin ihtiyaç olan verileri kendi üzerinde tutuyor ve değerlendiriyor olması gerekir. Son olarak bu verileri PLC içerisindeki data bloklardan çekebilmemize izin vermelidir. Hangi data blokta hangi veri var bu durumlar işimizi çok kolaylaştırır. Daha öncelerden PLC (Programmable Logic Control) üreticisinden bilgi alınamıyor ve kullanılamıyordu. Fakat daha sonra tüm üreticiler OPC iletişim protokolü kullanımı ile standart hale getirmektedir. Örneğin HMI yazılımı bütün PLC’ler için standart olarak geliştirilebilmektedir.
OPC Server: OPC sunucusu OPC standartına uymayan iletişim sistemini OPC standartına çeviren bir protokol çeviricisidir. Başta PLC’ler olmak üzere pek çok aygıt için OPC sunucuları (OPC Server) geliştirilmiştir.
Aşağıdaki görselde olduğu gibi OPC Server kullanarak donanım ile üst sisteme veri transfer sürecini göstermektedir.
Son olarak yukarıda belirtilen protokolleri kullanarak verileri alamıyorsak. Firmamızın geliştirmiş olduğu IO Box cihazını kullanarak sinyallerin alınmasına olanak sağlamaktadır.
Böyle bir durumda makine üzerine resimlerde olduğu gibi harici sensör bağlantıları yaparak veri almayı mümkün hale getirmiş oluruz.
Makine ve ekipmanlardan hangi verileri alabiliriz?
Makinemiz bir seri üretim makinesi ise verimliliğini ölçmek için öncelikle cycle time bilgisi önemlidir. İkinci sırada harcadığı enerji miktarı makine bazında önemli ise alınabilir. En basitinden bu iki veri bile makinenin verimini ve üretici açısından rekabetçi olabilmesini sağlayabilir.
Alınabilecek veriler makineye ve MES sisteminden beklentiye göre değişebilir.
Makine üretim sayaç bilgisi veya üretim m/dk gibi cycle time zamanı görebileceğimiz veriler.
Makinemizin çalışıyor/duruyor bilgisi.
Mekanik/Elektrik arıza (Bu bilgiler PLC üzerinden veri alınırsa çeşitlendirilebilir. Eğer alınmıyorsa personel tarafından manuel girişte sağlanabilir.)
Makine besleme yetersiz ve çıkış dolu verileri.
Makine üretimindeki fire ve gerçek üretim değerleri, Makine duruyor fakat bu duruş sebebi arıza değilse bunun sebepleri personel tarafından girilebilir.
Metraj bilgisi ve ağırlık bilgileri gibi çok çeşitli dataları sisteme entegre edebiliriz.
Resimlerden görüldüğü gibi farklı uygulama alanlarında birçok proje gerçekleştirdik.
Bir partnerimizin panel tanımında olduğu gibi birçok sinyali sistemimize bağlantı sağlayan esnek bir program yapısına’ da sahibiz.
Bu verileri nasıl alabiliriz? Hangi protokollerden faydalanabiliriz?
Veriler PLC üzerinden haberleşme portuna sahip bir PLC’den alınabilir. Haberleşme portu RS485 veri yoluna sahip MODBUS RTU,ASCII, OPC veya MODBUS TCP/UDP haberleşme modlarıyla alınabilir. Bu haberleşme yolu kullanılırsa hangi adreste ne verisi mevcut bize bildirilmelidir. PROFIBUS veya PROFINET yoluyla’ da bu veriler alınabilir PROFIBUS veya PROFINET ağına katılım izni ve gerekli data blok adreslerindeki bilgilerin neye ait bilgilerin olduğu bize bildirilmelidir. CANBUS 2.0B protokolü üzerinden’ de bir çok veriyi bize aktarılan bilgiler doğrultusunda makine üzerinden çekip MES sisteminde kullanılmak üzere değerlendirebiliriz. Yukarıda bahsedilen PROFIBUS, PROFINET, RS485, MODBUS, OPC ve RS232 zaten bu protokoller endüstriden %90 – 95 kullanım oranına sahiptir. Bu protokollerin tümü ile çalışmak bir önceki soruda cevapladığımız gibi tüm makinelerden otonom bir şekilde veri toplamamızı sağlamaktadır. Mert beyin daha önceki konuşmasında OPC için gerekli bilgileri aktardı güncel haberleşme protokolleri ile çok daha veriye hızlı ve doğru sonuçlar elde edebiliriz.
MES’ e dahil edeceğimiz makineler ile çift yönlü haberleşme sağlayabilir miyiz?
Evet yapılabilir. Örnek olarak yaptığımız uygulamalarda üst sistemden planlanan iş emrinin; Operatör panel ekranından seçilecek iş emri ile işe başlar; MES Sistemi ERP sistemi ile bağlantılı ilgili ürün ve operasyona dair makine parametrelerini otomatik olarak alır ve makineyi otomatik olarak en iyi parametrelere set eder. Yani makinelerin PLC haberleşmesini kullanarak makineler ile konuşarak makine hakkında, üretim hakkında ve arıza gibi tüm bilgileri almamıza imkan sağlayarak manuel işlemlerden kaynaklı kalite, zaman kayıpları yerine planlanabilir, verimli bir makine parkuru ve verimli bir fabrika haline dönüşmüş olur. Bu haberleşme ile firmanız akıllı fabrikaya geçiş yolunda önemli bir yol alarak yeni teknolojilere dönüşümde işinizi çok kolaylaştırır.
Kurulan iletişim sonrası, bu ekipmanların daha akıllı hale gelmesi söz konusu mudur?
Ekipmanlarda tabi ki kullanım verimini arttırır ve ekipmanların bu özelliğin kendiliğinden var olmasını beklersek ekipman maliyeti çok artacaktır. Bir çok ekipmanda MES sistemi dahilinde kontrol özelliğini istiyorsak ekipmanların bir çoğuna imkanlar dahilinde bu özelliği katabilecek seviyedeyiz.
Partnerlerimiz makine parkuru ne olursa olsun üzerinde hiçbir veri iletişim protokolü olmasa dahi harici olarak bağlanabilir sensörler ile makineden elde edilmek istenen veriler alınabilir. Alınan veriler kendi yapmış olduğumuz IO Box ve NGP operatör paneller ile gelen sinyallerin değerlendir ve üst sistemin ERP ve MES sistemlerinin anlayacağı gibi dönüşüm yaparak iş emirleri için gerekli çıktıları oluşturur.
İş emrinde operatörün üretim adedine ulaştığında; Sesli ve ışıklı uyarı, Makine durdurma, başka makineyi tetikleme gibi farklı senaryoları partnerimizin isteği doğrultusunda üretmiş olduğumuz IO Box ile uygulayabiliriz.
Üretmiş Olduğumuz IO Box cihazımız;
- 24VDC Endüstriyel güç besleme girişi
- 12 Adet NPN-PNP giriş ( Sayaç, Sensör ve arıza girişleri )
- 4 Adet Röle Çıkışı
- 1 Adet NPN Encoder giriş
- 1 Adet haberleşme portu
- 1 Adet çoğaltma portu ile sistemlere bağlanabilir
Aşağıdaki resimlerde haberleşme ve iletişim mümkün olamayan sistemlere gerekli sensörlerin montajını yaparak dönüşümlerini tamamladık.
Otomotiv sektöründen bir projeden örnek verecek olursak. Geliştirmiş olduğumuz akıllı bileklik ile MES sistemimizin kontrol edebileceği bir sistem haline getirdik. Bu özelliğe sahip akıllı bileklikler var fakat ürün başına firmaların ödeyecekleri rakamlar çok yükseliyor. Partnerlerimiz bizi bu yönden tercih ediyorlar zaten. Bu örnekten yola çıkarak birçok ekipmanı imkanlar dahilinde işe özgü MES sisteminin kontrol edebileceği ekipmanlar özelliğine kavuşturabiliriz.
Ekipman, panel vs. kullanılan ürünlerin teknolojik ömürleri ne kadardır? Yeni teknolojiye geçiş nasıl yapılmaktadır?
Teknolojinin hızı her geçen gün artıyor yani ivmelenerek ilerliyor bununla birlikte üretilen her üründen beklentiler de yükseliyor.
Daha hızlı üretim, daha kaliteli üretim, daha çeşitli üretim özelleştirilmiş üretim vs.
Dijitalleşirken esnekliği kaybetmemek önemlidir. Yukarıda bahsettiğim talep değişimlerine kolay ve hızlı adapte olabilmek önemlidir. Bu özelliği kaybetmemek önemlidir.
Örneğin günümüzde Robotlaşma; hatasız üretim ve uzun çalışma süreleri nedeniyle tercih ediliyor ancak üretimdeki biraz önce bahsettiğim değişikliklere daha zahmetli, maliyetli ve uzun sürede cevap verdiği için esnekliği azaltabileceği de göz ardı edilmemelidir.
Kullanılan MES sisteminin mimarisi burada ön plana çıkmaktadır. İşbu mimarinin esnekliğe izin vermesi dönüşüme engel olmaması gerekmektedir. Beraberinde; MES sistem tedarikçisinin Donanım çözümlerini de kendi bünyesinde geliştirip üretebilmesi önem kazanmaktadır. Çünkü dönüşüm gerekliliği hissedildiği anda zaman ve emek kaybetmeden o teknolojiyi sunabilmelidir.
Yukarıdaki taleplerle birlikte bu ürünleri üretecek olan makine, ekipman, MES için gerekli donanım, çevre birimler vd. elbette ki bunlarda teknolojik bir ömre sahiptir. Bugün son derece güçlü olan donanım belirli bir süre sonra yetersiz gelecektir. MES sistemlerinde makine haberleşmesi için kullanılan I/O BOX, sensör vb. ekipmanların ömürleri endüstriyel ürünler ise son derece uzundur. Görece en kısa ömre sahip olduğunu söyleyebileceğimiz HMI panellerin genel ölçekte 10 yıl ve üzerinde bir ortalama ömre sahip olduğunu belirtebilirim. MES sistemlerinde ROI nin 2-2,5 yıl olduğunu düşünürsek son derece makul sürelerdir. Bu sürenin sonunda MES tedarik partnerinin firmaya ideal fiyat ve özelliklerde optimum çözümü sunabilmesi gerekmektedir. Kullanılan MES sisteminin mimarisinin bu esnekliğe sahip olması gerekmektedir.
MES sistemlerine sadece makine ve ekipmanlar mı dahil edilebilir?
Sadece makineler ve ekipmanlar dahil edilmez bunlara ek olarak insanı bile katabiliriz. Aslında gelişen teknoloji bizim MES sistemine ekleyeceklerimizin öncüsü oluyor. Örneğin akıllı bileklikler sayesinde bir personele çeşitli anlamlar ifade eden bildirimler gönderebiliriz görüntü ışık ses titreşim gibi. Personelden bu bileklik sayesinde geri bildirim alabiliriz. Çeşitli üretim fabrikalarında karşımıza çıkan otomatik yönlendirmeli AGV taşıma sistemlerinden çeşitli veriler alınabilir ve bu AGV taşıma araçlarına çeşitli komutlar gönderebiliriz. Montaj masalarında personellerimize iş emirleri doğrultusunda yönlendirmeler yapabiliriz.
Geliştirmiş olduğumuz marka bağımsız elektronik sistem sayesinde partnerimize hatasızlaştırma konusunda büyük adım atmasını sağlan teknolojiyi hayata geçirerek kalite, zaman ve para tasarrufu sağlan sistemi projelendirdik. Talepleri doğrultusunda bant üzerinde seri iş yapan ve hatada geri dönüşün maliyeti çok yüksek olan ve geliştirdiğimiz akıllı sıkıcı sayesinde üst sistemden yapılan planlamalar doğrultusunda çalışan personele iş emri olarak düşmektir. Personel işi başlatır ve her yeni ürün üretmek istediğinde sensörlerden gelen bilgilerinde yardımı ile herhangi bir karışıklığa neden olmadan sıra ile planlanan iş doğrultusunda çalışmakta olduğu akıllı sıkıcıya iletilir ve personel işi tamamladığında akıllı sıkıcı geri bildirimde bulunarak sisteme kayıt bilgisini iletir. Eğer tamamlayamadığı bir durum ortaya çıktıysa operatör panel üzerinden işi neden tamamlayamadığının sebebini seçerek bir sonraki işe atlayabilir, sistem alarm verdirebilir veya sistemi durdurabilir. Böylelikle toplanan veriler raporlanarak nerelerde vakit kaybı olduğu, sıkımın doğru adetlerde yapılıp yapılmadığı veya problemli ürünün hangisi olduğu konusunda birçok kolaylık sağlamıştır. Kurgu partnerimize göre şekillenebilir.
