当公司需要更换大型制造 IT 系统时,必须找到一个对生产计划负面影响最小的方法。

汽车制造业的任何人都不喜欢停机一词。计划年休以外的任何生产中断都会快速带来六七位数甚至更高的收入损失。

印度汽车制造商 Tata Motors 在十年前面临的正是这类难题,当时公司计划更换浦那工厂已运行六年的用于生产 Zest、Bolt 和 Indica 汽车的旧制造执行系统 (MES)。据 Satarupa Roy Sarkar (Tata Motors IT) 称,现有系统不仅不定期出现服务器故障,而且发现生产线缺陷时应对速度也过慢。他表示“我们需要系统更快应对,并且提供自动提醒和可跟踪通信”。

但 Tata 很快认识到,解决方案的核心部分是安装更现代化的全新 MES。“除了提高生产性能,我们还希望对两个全新姊妹厂的应用、流程和技术实行标准化”,Tata Motors 首席信息官 Jagdish Belwal 表示。

考虑到公司已经在两个新工厂使用 Rockwell Automation 的 FactoryTalk ProductionCentre (FTPC) MES,公司决定将浦那也改为 FTPC。通常这种规模(包括六条组装线车间和 93 个功能的服务器安装、网络冗余以及应用切换)的项目会带来长时间停机。Tata 选择在工厂运行时在线进行,停机和生产影响极小或没有。公司组建了一支仅 20 人的迁移团队,成员包括 Tata 的技术与咨询服务部门代表、Mestech Services 当地系统集成人员和 Rockwell 系统集成人员,以及 Tata Motors 自身的业务 IT 团队。

检查与平衡团队拥有丰富的经验非常有必要,因为迁移过程中需要处理一些意外问题。“我们先简单假定,当系统工作并且一切信息可见时,我们不需要深入定义所需检查与平衡”,Belwal 解释。“很快我们发现,我们低估了现有 MES 从安装之日起进行的定制化程度。”

部件制造商 Faurecia 执行试验项目以测试功能,如改进跟踪记录

因此项目需要一个创新方法。团队在新旧系统之间搭建数据桥梁,使系统可以在迁移过程中并行运行。一个系统采集的数据通过数据桥梁传输到另一个系统。这种先进的方法意味着如果在迁移过程中出现任何故障,开发团队可以在两个系统之间来回切换而不影响生成。

“迁移用时一个半月”,Satarupa 表示。“我们逐个车间,逐个功能进行迁移。迁移时非常仔细,因为我们的主要目的是避免停机。”Tata Motors 团队实现了这个目标。实际上,迁移带来的停机时间仅 0.1%,生产几乎没有损失。“车间运行约 1600 个小时,我们总共停机 2 小时 45 分钟”,Satarupa 继续。“该停机时间在制造团队的流程计划内,我们可以保持正常生产水平。”

与此同时,另一家公司部件制造商 Faurecia 也进行了 MES 性能升级,该公司 2014 年全球销售额约 210 亿美元。过去 12 个月内,公司在巴西 Porto Real 工厂开展了试验项目,目的是增强对系统采集数据的访问和利用能力,从而改善相关部分的信息深度和相关跟踪记录。

据公司能力中心主管 Rafael Unruh 称,工厂专门为单个客户服务。“生产流程包括为 Peugeot 组装座椅,排列并组装泡沫塑料、护罩和头靠等组件”,他表示,还有一些气囊相关操作。和所有其他 Faurecia 工厂一样,Faurecia 采用的 MES 是自有内部系统 IJCore。但 Unruh 表示,Faurecia 越来越担心系统无法跟上不断增长的客户需求。“我们需要增加流程和产品的透明度,使客户能够制定计划并做出应对,提高他们自己的效率”,他解释道。

问题的根源不在于 MES 本身,而是用于从车间设备安装的多个 PLC(可编程逻辑控制器)馈送数据的通信技术已经过时。现有技术的基础是一组称为 OPC DA(开放平台通信数据访问)的协议,该协议可追溯到上世纪 90 年代。与通信技术配套使用的是系统供应商 Kepware 的 KEPServerEX 平台,以 Creo 设计软件闻名的 Parametric Technology Corporation (PTC) 最近已收购此公司。

物联网评估各种选择后,Faurecia 选择升级基础技术,实施 IoT Gateway 产品中 Kepware 的 REST Server Agent,该产品在 2015 年最后一个季度刚刚正式推出。这意味着各种 PLC – 来自 Allen-Bradley、Modbus 和 Siemens – 现在通过基于现代互联网通信底层协议的系统连接到 MES,车间网络成为“物联网” (IoT)。

Unruh 指出,此方法非常符合 Faurecia 的目标。“此方法与我们的应用改造完美吻合”,他表示,整体配置的强健性和易用性都得到增强。“目前我们使用的新通信方式改进 IJCore CPU 消耗,缩短响应时间,改善异常处理。”

Unruh 表示,最初阶段的重点在于更有效利用现有数据,而不是挖掘新资源。“在第一步中,我们收集的数据与以往相同,但开启了新的架构并增加了数据使用领域”,他说。

此创新增加数据访问的“移动性”。他说,例如现在可以“用车间的平板电脑获得流程、机器等实时信息”。

但关键词仍是“可跟踪性”。Unruh 解释道:“IJCore 管理的数据基本与座椅中组装的部件和组件的可跟踪性及合规性有关。”现在,“我们正在收集各类数据,如一些组件的唯一序列号,或螺钉的扭矩和角度。”

但 IJ Core 系统本身才是使计划可行的更基础的 IT 改造。他指出,该方向的初步措施已经在进行中。“IJCore 正在改造中”,他确认并补充说,项目的初始阶段用于更高效地“提供”数据,下一个阶段将注重为内部用户和客户提高这些数据的“可见性”。

例如,首先,数据向操作员的交付速度明显“比以前更快”。但他也表示,实施物联网方法的最大优势在于“令主管掌握实时生产数据”所带来的一系列可能。“我认为以后将越来越灵活和移动化”,Unruh 表示。“我们正在打破受限于旧技术的传统方式,为未来的工业 4.0 和物联网做好准备。”

信息链MES 实际指将 ERP(企业资源计划)系统中的订单、调度和财务等业务水平信息与实际车间操作相关联的软件水平。它确保制造操作以按照实际计划满足实际订单为目标:“MES 在于订单管理,跟踪系统内的部件,质量和团队绩效 – 它跟踪车间层的工作流,然后将信息传递回信息链。”

Todd Montpas 指出这种关于 MES 作用的说法,Montpas 担任 Tata Motors 使用的 FTPC 系统供应商 Rockwell Automation 的信息软件产品经理。因此,到 MES 的输入由“各个机器控制器和其他车间层系统,如维护相关系统”提供。

AutoSuite-Create-Order Tata 与 Rockwell 合作,在升级后的 MES 中引入自动提醒和可跟踪通信

对现代制造环境中 MES 的要求正越来越严格。他认为,不仅要求记录“制造的内容”而且要求记录“制造的方式”。

对汽车制造业来说,受到客户选择选项带来的产品高多样性,以及 OEM 应对其他外部因素(从环境法规到燃油价格变化)的速度影响,更加加剧了该趋势。结果是“复杂性”显著增加,导致旧的 MES 产品无法应对,因为它们针对的环境动态性远低于目前的环境。“它们没有灵活性”,Montpas 表示。

大多数公司在某个时候都将面对在 MES 之间切换(如果他们还没有这样做),尤其是汽车制造业公司。此外,切换很可能采用新旧系统并行运行的实施过程。如果不这样做,停机时间将无法接受,Montpas 表示。实际上,这一要求使得 Rockwell 的多个汽车制造业客户按照该方法进行切换。

所以现在已经具有完成该任务的已确立方法。Montpas 表示,方法的绝对核心是“分阶段”程序,依次解决工厂的不同区域。适当的培训也是一个明显要求,此外,更具针对性的 IT 技术也起到非常重要的作用。对迁移期来说,操作员实际观看的控制屏幕很容易设置为以新旧系统的格式显示信息。

接下来,当操作员习惯新系统及其出色的透明度后,将按照他们自己的步调进行迁移。他认为,最大的优势在于“发生问题时员工不用呆站在一旁不知所措。”

虽然两个系统同时馈送相同信息,但只有一个系统控制操作。旧系统将操作相关区域“直到关闭”,之后新系统立刻接管。但就像此前新系统用作监视和查看工具一样,之后旧系统起到相同作用。他表示,整个方法“降低了实施新 MES 的风险”。

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