Sistemas para Gerência da Informação PIMS/MES

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Presentation at the course "Industrial Automation" in the 2011.2 semester presented by me and Felipe Lira Furtado. The teacher of the course was Msc. George Acioli Júnior of the Center of Electrical Engineering and Informatics (CEEI) at Federal University of Campina Grande (UFCG).

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Sistemas para Gerência da Informação PIMS/MES

  1. 1. Universidade Federal de Campina Grande Departamento de Engenharia Elétrica Disciplina: Automação Industrial 2011.2 Professor: George Acioli Júnior Sistemas para Gerência da InformaçãoPIMS/MES Felipe Lira Furtado e Flávio Fabrício Ventura de Melo Ferreira
  2. 2. Sumário • • • • • • • • • Motivação Pirâmide de Automação “Middleware” Gerência de Campo Gerência de Processo PIMS MÊS Conclusões Mercado 23/11/2011 2
  3. 3. Motivação • • • • A competitividade exige cada vez mais agilidade na tomada de decisões de uma empresa; O uso de informação incorreta, desatualizada ou não confiável impacta diretamente na qualidade da tomada de decisões. Um tipo extremamente relevante de informação a ser considerado nessas decisões é o que diz respeito ao estado efetivo do se passa no chão-de-fábrica. Os sistemas tipo ERP, de gestão da produção, entre outros, que são os principais consumidores dessas informações, não são desenhados para conversarem diretamente com os sistemas do chão-de-fábrica. 23/11/2011 3
  4. 4. Pirâmide de Automação 23/11/2011 4
  5. 5. “Middleware” – As aplicações desenvolvidas para cobrir o “gap” são genericamente designadas pelo termo “middleware”. • • • • • • Manufacturing Execution System (MES) [AMR] Enterprise Production System (EPS) [ARC] Plant Information Management System (PIMS) Warehouse Management System (WMS) Supply Chain Management Customer Relationship Management (CRM) • Conceitos / Funcionalidades – Instituição regulamentadora: MESA (Manufacturing Execution System Association) 23/11/2011 5
  6. 6. Gerência de Campo • Gerência de Campo: Com o advento dos equipamentos de campo inteligentes, uma grande variedade de dados provenientes desses equipamentos, tais como: dados de configuração e controle, podem ser disponibilizados para usuários ou mesmo para outras aplicações. • Características: – – – – – – – Funções de Supervisão e Controle; Controle descentralizado; Captar log de eventos; Sinópticos da planta; Ilhas de Informação; Dependências de Relatório; Interface homem máquina. 23/11/2011 6
  7. 7. Gerência do Processo (EPS) • Gerência do Processo: a utilização de sistemas de controle da manufatura permite o controle centralizado de processos industriais. Os dados fornecidos podem ser considerados conjuntamente de modo a permitir uma gerência efetiva e integrada de todo o Processo Industrial. • Características: – – – – Surgimento dos historiadores de processos; Fim das ilhas de informação (unificação dedados); Independência de relatórios; Armazenamento em grandes bancos de dados. 23/11/2011 7
  8. 8. PIMS Softwares que adquirem informações contínuas de processos (temperaturas, pressões, vazões, quantidades, velocidades, pesos, etc.) de diversas fontes, os armazenam em um banco de dados de históricos, e os disponibilizam através de relatórios dos mais diversos tipos. Função: - Centralização dos dados; - Integração entre sistemas; - Acessibilidade em tempo real e histórico; - Democratização da informação; - Análises avançadas sobre o comportamento do processo; - Agregação de valor ao dado. 23/11/2011 8
  9. 9. PIMS - Funcionalidades • Transformar a massa de dados em informação, e a informação em conhecimento. • Compressão de dados históricos: Possui capacidade de armazenamento superior a 10 anos de informações. 23/11/2011 9
  10. 10. PIMS - Funcionalidades • Reconciliação de Dados: normalização de diferentes formatos e unidades de diferentes fontes de dados, assim como de síntese de certos processamentos. • Genealogia: Tracking dos itens consumidos e os produtos finais gerados, estabelecendo uma correlação entre eles. • Controle Estatístico de Processos (CEP): acompanhamento estatístico de determinados processos através de “cartas de controle” e relatórios. 23/11/2011 10
  11. 11. PIMS - Formas de acesso • Na sua forma clássica, os sistemas PIMS acessam as fontes de dados localizadas no Nível 2, onde estão os sistemas SCADA e SDCD. Porém, há algumas implementações que (também) acessam dados diretamente do Nível 1, por exemplo dos CLPs. • Via SCADA: • Via CLP: - Abstraem irregularidades dos CLPs; -Nem sempre os CLPs têm a informação que se deseja; -Fácil Comunicação - Acesso mais rápido à informação; -No caso de rede de CLPs integrada, o acesso é facilitado; -CLPs são sistemas mais estáveis e sujeitos a menos falhas que SCADAs. 23/11/2011 11
  12. 12. PIMS - Arquitetura 23/11/2011 12
  13. 13. PIMS - Vantagens – Capaz de armazenar vários anos de informação de uma planta e confronta-as em tempo real; – Alta e eficiente compressão dos dados; – Alta velocidade de resposta a consultas; – Centralização dos dados; – Democratização da informação; – Obtenção de informações: produtividade, perdas, consumos, status de processo, alarmes, comparação com metas, comportamento do processo, variabilidade, tempos de parada; – Agregação de valor ao dado: as ferramentas do sistema possibilitam análises avançadas do processo, tais como controles estatísticos, cruzamento de dados, análise de bateladas, indicadores, gerando mais conhecimento. 23/11/2011 13
  14. 14. PIMS - Ferramentas Geralmente os fabricantes de PIMS disponibilizam uma ferramenta gráfica, para saber o que ocorre no processo. Outras ferramentas: - Excel - Através do mecanismo ODBC. - Internet 23/11/2011 14
  15. 15. Manufacturing Execution Systems MES Sistemas de Execução da Manufatura São softwares que adquirem dados discretos de um processo, a partir de diversas fontes, os armazenam em um banco de dados e os disponibilizam através de relatórios . 23/11/2011 15
  16. 16. Objetivo do MES 23/11/2011 Proporcionar uma visão unificada de todo o processo ajudando assim que as aplicações cliente (Nível 4 = ERP) tenham uma controle mais preciso das etapas da produção. 16
  17. 17. Objetivo do MES 23/11/2011 Proporcionar uma visão unificada de todo o processo ajudando assim que as aplicações cliente (Nível 4 = ERP) tenham uma controle mais preciso das etapas da produção. 17
  18. 18. MES • Devido aos dados coletados serem discretos os MES são mais voltados a indústrias de processos discretos. 23/11/2011 18
  19. 19. Arquitetura MES • Um servidor principal: é o processo / computador que centraliza as informações e o acesso às fontes de dados, assim como que fornece as informações às demais aplicações-cliente do Nível 4; • Alguns servidores de comunicação: atuam como intermediários entre o servidor principal e os vários subsistemas do Nível 2; • Estações-cliente: atuando sobre o servidor principal, representam o ponto de acesso dos usuários ao sistema e suas funcionalidades; • Um Banco de Dados: repositório das informações coletadas; • Infraestrutura de rede e de automação: conjunto de softwares básico, middlewares e protocolos industriais de suporte à comunicação entre os vários sistemas dos Níveis envolvidos 23/11/2011 19
  20. 20. Vantagens do MES • Identificação de desperdícios (excesso de produção, tempos de espera, inventário desnecessário, defeitos). • Redução dos tempos de produção. • Apoio à produção enxuta. • Apoio à melhoria contínua. • Melhora a confiabilidade do produto final (melhor qualidade). • Aumenta a visibilidade das atividades do chão de fábrica, assim como dos custos do processo de manufatura • Redução dos custos de mão de obra e treinamento. 23/11/2011 20
  21. 21. MESA • Manufacturing Enterprise Solution Association • Cria especificações e métricas para sistemas MES. • ISA(International Society of Automation) • ISA-95: Padrão internacional de integração entre empresas e sistemas de controle. • MESA contribui com a ISA(Modelo ISA-95) 23/11/2011 21
  22. 22. 23/11/2011 22
  23. 23. Benefícios dos Sistemas MES • • • • • • • • Segundo um estudo da MESA, de 1997, as empresas que implantaram sistemas MES obtiveram os seguintes benefícios médios: 60% das empresas reduziram o tempo de ciclo em pelo menos 40%; 60% diminuíram ou eliminaram o tempo / tarefa de registro manual de dados; 57% reduziram o WIP (Work In Progress) em pelo menos 25%; 63% diminuíram ou eliminaram o uso de papel nas comunicações; 63% reduziram o lead time em pelo menos 30%; 63% diminuíram os defeitos nos produtos em pelo menos 15%; 63% diminuíram os erros causados por falhas de comunicação em 57%. 23/11/2011 23
  24. 24. Conclusões PIMS/EMS • • • • 23/11/2011 São sistemas customizáveis devido a cóncepção dos relatórios que são gerados Exigem uma boa infraestrutura de rede e de automação (Muitas empresas não têm todos os seus sistemas com coletores automáticos de dados, sendo seus colaboradores responsáveis pela introdução desses dados.) Normalmente apenas um dos dois sistemas é implantando numa empresa O sucesso dos sistemas dependem da qualidade do treinamento das pessoas para usarem todo o seu potencial. 24
  25. 25. Conclusões PIMS/EMS • Sistemas tipo ERP não são projetados para se comunicar diretamente com o chão de fábrica. • A implatanção é demorada, variando de 6 meses a 1 ano. • Devido as várias fontes de dados no chão de fábrica, existem diversos problemas de interoperabilidade os quais são minimizados pelo padrão OPC. 23/11/2011 25
  26. 26. Mercado PIMS 23/11/2011 26
  27. 27. Enterprise Historian Knowledge Manager 23/11/2011 27
  28. 28. Aspen InfoPlus.21® 23/11/2011 28
  29. 29. Exaquantum 23/11/2011 29
  30. 30. PI Software 23/11/2011 30
  31. 31. Mercado MES 23/11/2011 31
  32. 32. 23/11/2011 32
  33. 33. Wonderware MES 4.0 23/11/2011 33
  34. 34. CLIENTES 23/11/2011 34
  35. 35. 23/11/2011 35
  36. 36. FIM. 23/11/2011 36

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