MES och digitalisering av produktion

Människor förändrar sakta men säkert sina konsumtionsbeteenden. Till exempel så driver en ökad individualism bland konsumenterna en förändring mot individanpassning och styckesflöde, vilket i sin tur leder till ett ökat antal produktbyten och variationer i högvolymsprocesser. Ytterligare ett exempel på hur förändrade kundbeteenden påverkar tillverkningen är betydelsen av kvalitet, på sociala medier sprids negativa nyheter omedelbart vilket belyser en kraftigt ökad betydelse av hög kvalitet. Enligt World Manufacturing Forum 2018 Report kan kvalitetsbristkostnader (COPQ) uppgå till så mycket som hissnande 5% till 40% av försäljningen.

Klimatförändringarna skapar många nya utmaningar och den pågående globala pandemin har skapat ytterligare plötsliga och oförutsedda situationer till följd av resursbrist. Utöver de besparingar som har gjorts för att bekämpa klimatförändringarna, har det även varit svårt att få tillgång till råvaror som planerat. Även en ökad medvetenhet hos konsumenterna och skattefördelar med koldioxidneutrala val, driver tillverkningsindustrin att minska all form av förbrukning.

Ytterligare en trend skapas av den yngre generationen som arbetar inom tillverkningen. Denna generation har digitala system i modersmjölken och förväntar sig en användarupplevelse som baseras på en användarorienterad design av industriella IT system.

För ytterligare och detaljerad information om affärstrender och möjligheter med digitalisering inom din industri rekommenderar jag att du tar en titt på Roima’s webinar-inspelningar, som bl.a. riktar sig mot slakteri och charkuteri, livsmedelsindustrin och diskret tillverkning.

Dessa trender och de snabba förändringar som de skapar leder till en revolution kring hur vi hanterar vår tillverkningsindustri. Denna revolution inom tillverkningsindustrin är starkt beroende av digitalisering, vilken har blivit en vattendelare som skiljer vinnarna från förlorarna. Fundamentet och startpunkten i en lyckosam digitaliseringsresa för tillverkningsindustrin är ett noggrant konstruerat, effektivt implementerat, kontinuerligt utvecklat och väl supportat MES system.

Industriell digitalisering beskrivs ofta med termer som Industrial Internet of Things och Industri 4.0. Grunden för dessa initiativ är ett uppkopplat fabriksgolv där informationen är integrerad och flödar sömlöst mellan ledning, operatörer, produktionsutrustning och andra IT system. Sömlös integration möjliggör visualisering, rapportering och analys av data, vilket leder till bättre beslutsfattande och förbättringar av våra tillverknings- och arbetsprocesser. Ett uppkopplat fabriksgolv som har uppnått en mogen nivå är typiskt baserad på ett standardiserat produktionsstödssystem (MES) på fabriksnivå (nivå 3) enligt ISA-95 standarden.

ANSI/ISA-95 Standarden delar upp systemhierarkin inom tillverkningsindustrin i fem olika kategorier eller nivåer, vilka representerar syfte, uppkoppling, och andra aspekter hos systemen inom varje nivå.

Nivåerna 0-2 innehåller de faktiska tillverkningsprocesserna, utrustningen, utrustningarnas egna styrsystem och automation, och ibland även centraliserad styrning och övervakning på fabriksnivå (SCADA)

Nivå 3 innehåller typiskt produktionsstödsystem (MES) och lagerhanteringssystem (WMS) som tillsammans driver produktion, underhåll, kvalitetshantering och lagerhantering på fabriksgolvet. Dessa system integrerar även all information från ledningen, molnet (IoT), och företagets övriga IT system, med produktionspersonal, utrustning och automationssystem.

Nivå 4 representerar företagets övriga IT system som t.ex. kundhantering och säljstödsystem (CRM), Integrerade affärsplaneringssystem (IBP), och affärssystem (ERP). Denna starka trend relaterar speciellt till ERP system som levereras med SaaS eller molnbaserade modeller. Ett standardiserat molnbaserat ERP på nivå 4 kräver att affärsprocesserna anpassas till ERP-standarden. Inom vissa verksamheter är detta fullt möjligt att göra, medan det tvärtom kan vara mycket svårt inom tillverkningsindustrin och på fabriksgolvet.

Mognadsgraden inom produktionen är en nyckelfaktor när det handlar om konkurrensfördelar för ett tillverkande företag. Hög mognadsgrad kräver fullt stöd från digitala verktyg, och betyder att systemen skall klara av att vägleda, mäta och visualisera hela verksamheten vid varje given tidpunkt. Denna typ av stöd är nödvändig för att driva förbättringar av nyckeltal (KPI) som utrustningseffektivitet, kvalitet, och genomströmning. Generell rapportering eller vägledning är inte tillräckligt. I praktiken betyder detta att MES systemen behöver justeras för att fullt ut stötta alla processer och på så sätt leverera verklig affärsnytta.

Baserat på Gartner, Forbes, IDC, och andra källor, leder kraven på anpassningsbara och flexibla produktionsstödssystem, som MES, till ett antal teknologitrender relaterade till industriell digitalisering. Dessa trender kan också identifieras som riktmärken för MES och IoT som t.ex. Magic Quadrant or Critical Capabilities Studies. En del av dessa trender som påverkar valet av MES teknologi beskrivs nedan mer detaljerat.

Flexibilitet och anpassning av nivå 3 MES system är starkt baserad på integration. Agil integration av människor, utrustning, automation och IT system kräver öppna interface (API). Dessa förenklar integration av information mellan MES/MOM och andra affärssystem på nivå 3-4. Öppna och väldokumenterade API:er är ett obligatoriskt krav för att ett MES system skall kunna hantera integration med fabriksgolvet, vilket utgör en fundamental roll för MES.

Maskininlärning (ML) och Artificial intelligens (AI) är andra ökande trender som kräver korrekt data från produktionen. Det naturligaste stället att använda sig av kraften i ML/AI är tillsammans med MES som samlar in, lagrar och tillhandahåller komplett data från produktionen. En nyckelfaktor för ett framtidssäkrat MES är att möjliggöra enkel tillgång till data för användande av AI/ML applikationer. Om du är intresserad av att lära dig mer om detta så rekommenderas att ta en titt på denna websida som handlar beskriver Roimas förmågor inom AI och ML.

Demokratisering är väl beskrivet i Gartners teknologitrender för 2020 och 2021.  Enligt Gartner: “Demokratisering möjliggör för utvecklare att skapa datamodeller utan att egentligen ha kunskapen för det”.

I MES system betyder detta low-code implementation – i praktiken enkel och visuell konfigurering av affärsprocesser. Kraven på enkel anpassning är speciellt viktigt när ett standardiserat MES skall införas i verksamheter som har flera produktionsanläggningar. För en mer detaljerad beskrivning av detta ämne rekommenderar jag att titta på Roimas webinar om Bästa praxis för MES på flera produktionsanläggningar eller hur du utökar ditt SCADA till ett MES för flera produktionsanläggningar.

Sist men inte minst så möjliggör IoT-uppkoppling att produktionsstödssystem för fabriksgolvet kan utökas med funktionalitet från molnbaserade IoT lösningar. Denna kombination skapar bäst värde då den inte enbart samlar in och analyserar data i molnet, utan även hanterar, styr, och driver de faktiska processerna på fabriksgolvet, baserat på analysresultat från molnlösningarna. För ytterligare information rekommenderas att titta på Roimas webinar om sömlös uppkoppling, infrastruktur, och kontextualisering av data med AVEVA OSIsoft och hur man bäst kombinerar MES och IoT lösningar med AVEVA och Azure IoT.

Att möjliggöra konkurrenskraft och differentiering på marknaden genom att utnyttja ovanstående globala trender kräver att man adresserar dessa trender tillsammans. Detta gör man genom att standardisera sin IT-arkitektur för produktion, väljer några få standardteknologier och integrerar dem med varandra.
Kombinationen av valda teknologier bör möjliggöra en standardiserad men flexibel användarorienterad lösning med förmåga att driva och analysera produktionen, samt låta användaren designa processerna med hjälp av low-code baserad konfigurering.

Sist men inte minst så möjliggör IoT-uppkoppling att produktionsstödssystem för fabriksgolvet kan utökas med funktionalitet från molnbaserade IoT lösningar. Denna kombination skapar bäst värde då den inte enbart samlar in och analyserar data i molnet, utan även hanterar, styr, och driver de faktiska processerna på fabriksgolvet, baserat på analysresultat från molnlösningarna. För ytterligare information rekommenderas att titta på Roimas webinar om sömlös uppkoppling, infrastruktur, och kontextualisering av data med AVEVA OSIsoft och hur man bäst kombinerar MES och IoT lösningar med AVEVA och Azure IoT.

Att möjliggöra konkurrenskraft och differentiering på marknaden genom att utnyttja ovanstående globala trender kräver att man adresserar dessa trender tillsammans. Detta gör man genom att standardisera sin IT-arkitektur för produktion, väljer några få standardteknologier och integrerar dem med varandra.
Kombinationen av valda teknologier bör möjliggöra en standardiserad men flexibel användarorienterad lösning med förmåga att driva och analysera produktionen, samt låta användaren designa processerna med hjälp av low-code baserad konfigurering.

Enligt MESA International’s Maturity Model krävs det utöver implementation av nya IT lösningar, även förändringar hos struktur, människor och processer, för att uppnå affärsvärde med digitalisering. Med andra ord så handlar digitaliseringsresan inte enbart om IT, utan om att strukturer, människor, processer och IT skall arbeta väl tillsammans. Detta blir möjligt endast genom att betrakta dessa projekt som verksamhetsutvecklingsprogram och inte enbart som IT-projekt.

De bästa resultaten uppnår man genom en trestegsmetod:

Dessa steg bör genomföras i samarbete mellan det tillverkande företaget och en leverantör av MES-lösningar. Båda parter är lika nödvändiga och ansvariga för en lyckosam exekvering. En erfaren lösningsleverantör erbjuder fördelen av att ha lång erfarenhet och standardiserade projektmetoder för att genomföra dessa tre steg. Bilden nedan visar ett exempel på Roimas standardiserade metod för MES projekt, inklusive full support för de tre stegen ovan.

Den här processen har också en stark koppling till de tidigare nämna teknologitrenderna. Standardisering och visuell konfigurering (demokratisering, low-code) av affärsprocesserna går hand i hand. Nedanstående bild visar ett exempel på enkel visuell konfigurering av affärsprocesser med AVEVA MES.

Med ett verktyg för visuell konfigurering får du vad du ser; genom att processägare och IT enkelt kan se och förstå hur systemet faktiskt fungerar i relation till verkligheten, så förenklas diskussionerna markant. Detta är inte möjligt genom användandet av traditionell kod-baserad systemfunktionalitet. Utöver detta så möjliggör visuell konfigurering ett effektivt genomförande av förändringar i projekt som omfattar flera produktionsanläggningar, ökar kundens möjlighet till involvering, samt ger en bättre helhetsförståelse för lösningen.

Ett projekt som omfattar flera produktionsanläggningar kräver god förmåga att hantera lösningsmallar. Det betyder att standardiserade lösningsmallar behöver hanteras centralt med möjligheten att justeras för varje individuell produktionsanläggning. Nedanstående bild illustrerar central hantering av lösningsmallar.

En standardmall kan typiskt hantera upp till 80% av processerna, medan 20% av processerna justeras vid utrullning för respektive anläggning. Detta kräver teknologin möjliggör central konfigurering kombinerat med arv och justeringar på anläggningsnivå, medan den behåller konfigurabiliteten på koncernnivå.

Utöver själva affärsprocesserna i bakgrunden så behövs en sammanhållen metod att bygga användarupplevelse för att möta kravet på ett användarcentrerat arbetssätt. Konstruktion av ett modernt användargränssnitt omfattar typiskt en bred involvering av slutanvändarna, och moderna MES system möjliggör visuell konfigurering av användargränssnitt som kan användas oberoende av typ av hårdvara. Nedanstående bild visar exempel på moderna användargränssnitt från AVEVA och Roima.

Slutsatser kring MES och digitalisering av produktion
Om du tror att din verksamhet skulle kunna tjäna på att nyttja dessa affärstrender, dra nytta av teknologitrender eller att möjliggöra och accelerera ett kontinuerligt förbättringsarbete, kan ett MES initiativ vara intressant att se på. Om du redan idag har ett system för att styra och övervaka dina processer (SCADA) kan det vara intressant att överväga att utöka ditt SCADA till ett fullfjädrat MES. Om du istället är intresserad av en nystart kan jag rekommendera att titta på Roimas webinar om Multi-Site MES and Discrete MES, för att lära dig mer om angreppsätt för flera produktionsanläggningar, högkvalitativa användargränssnitt och visuell low-code konfigurering.

För att kunna öka sin konkurrenskraft medan produktionen kontinuerligt utvecklas enligt de rådande affärstrenderna, samtidigt som vi fortsätter att möta snabba och oförutsedda förändringar skapade av globala pandemier och klimatförändringar, behövs ständig förbättring. Själva grunden till ständiga förbättringar är korrekt realtidsinformation som driver aktiviteter både på fabriksgolvet och hos ledningen. Detta möjliggörs endast genom tillräckligt grad av digitalisering av produktionen.

Första steget i att digitalisera produktionen är det uppkopplade fabriksgolvet vilket möjliggörs av ett produktionsstödssystem (MES) som kopplar ihop människor, utrustning och IT system och driver produktionen samt ger återkoppling till alla system och sakernas internet (IoT). Ett väl valt MES kan enkelt rullas ut på flera produktionsanläggningar, eller utökas med andra lösningar, t.ex. molnbaserade lösningar för Industrial Internet of Things (IIoT) som like Microsoft Azure IoT.

En välbeprövad kombination för digitalisering inom t.ex. processindustrin är de omfattande mjukvarorna från AVEVA, som visas i figuren nedan.

AVEVA MES tillsammans med OSIsoft och Microsoft Azure IoT utgör bästa praxis inom tillverkningsindustrin och används av många ledande tillverkare inom processindustrin över hela världen, t.ex. konsumentförpackade varor, skogsindustrin, papper och massa, och gruv- och stålindustri. Titta gärna på Roimas webinar om AVEVA MES, Azure IoT and AVEVA OSIsoft för mer information om arkitekturen.

Genom att välja rätt kombination av mjukvara (ofta klassificerade som Gartner Leaders), säkerställer man tillgång till framtida utveckling enligt teknologitrenderna. Det är också viktigt att teknologin möjliggör low-code konfigurering och mallbaserade lösningar. Tillsammans låter dessa fördelar dig att stärka din konkurrenskraft. Metoden och fördelarna med att använda AVEVA MES visas i nedanstående figur, och sammanfattar även innehållet i denna artikel.