New Integration Standards in Manufacturing Execution Systems for Flexible Manufacturing

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis

Authors

Date

2014-08-25

Department

Major/Subject

Automaatio- ja systeemitekniikka

Mcode

AS3001

Degree programme

AUT - Automaatio- ja systeemitekniikka

Language

en

Pages

67 + 7

Series

Abstract

Lean on teollisuudessa jalansijaa saavuttanut tuotantotapa. Sen tavoite on vähentää tuotantoon kuluvia resursseja, samalla laatua parantaen. Lean on kasvattanut merkitystään myös perinteisempien tuotantojärjestelmien, kuten tuotannonohjausjärjestelmien (MES) osalta. MES-järjestelmät ovat tuotantoa ohjaavia järjestelmiä, jotka toimivat linkkinä toiminnanohjauksen ja tuotannon välillä. Joustava konepajatuontanto (FMS) on suuren joustavuuden määrittelemää tuotantoa. Siinä pitkälle automatisoitu tuotantolaitos reagoi tuotannon muutoksiin, ja tuottaa vaihtelevan määrän erilaisia kappaleita. FMS-järjestelmien neljä pääkomponenttityyppiä ovat työstökoneet, materiaalinhallinta, ohjausjärjestelmät ja ohjelmistot. Tässä opinnäytetyössä käytetään uutta Lean MES -konseptia. Tämä konsepti kuvaa järjestelmää, joka sisältää MES- ja FMS-järjestelmien toiminnallisuuden ja toteuttaa Lean tuotantotapaa, minkä takia käyttöön on ehkä valjastettava uutta tekniikkaa. Työssä tutkitaan kahden tekniikan, OPC UA:n ja ISA-95:n soveltuvuutta Lean MES ympäristöön. OPC UA on kommunikointistandardi, ja ISA-95 on rajapintakehitysstandardi. OPC UA:n ja ISA-95:n ominaisuuksia verrattiin kirjallisuudesta selvitettyihin Lean MES:n vaatimuksiin. OPC UA:n huomattiin sopivan kommunikointiin FM-soluohjaimien ja Lean MES -järjestelmän välillä. Lisäksi sen todettiin soveltuvan soluohjaimien ja laitteiden väliseen kommunikointiin, erityisesti PLC-laitteiden kanssa. ISA-95:n todettiin sopivan toiminallisuuden ja tietokannan suunnitteluun. Lisäksi sen kommunikointimenetelmä sopinee yhteyksiin ERP-järjestelmiin.

Lean manufacturing is a production practice. Its goal is to make more with less; increase quality, reduce spent resources and seek constant improvement. As a development, Lean manufacturing systems have emerged. Manufacturing execution systems (MES) are computerized automation systems controlling the execution of production. They are an integrating layer between enterprise business planning activities and process control. Flexible Manufacturing Systems (FMS) are manufacturing systems characterized by inherent flexibility. They adapt to changes and are capable of producing multiple different products on the same equipment.They normally consist of four types of components: work machines, material handling systems, central control computers and software. In this thesis, the concept of a Lean MES is used. Lean MES includes a MES and an FMS and is capable of Lean manufacturing. To operate in a Lean fashion, a system may need novel technology. In this thesis, the applicability of the OPC UA and ISA-95 standards and related technologies for Lean MES are studied. OPC UA is a communication standard and ISA-95 is an international standard for interface development. The properties of OPC UA and ISA-95 were compared to requirements discovered from literature to study their applicability to Lean MES. OPC UA was found to fit into communications between cell controllers and the Lean MES and cell controllers and equipment such as PLCs in data gathering, SCADA and control applications. ISA-95 was found to be useful as a design aid in functional and database design, and possibly as a communication method between ERP and MES.

Description

Supervisor

Seilonen, Ilkka

Thesis advisor

Seilonen, Ilkka

Keywords

FMS, ISA-95, lean manufacturing, MES, OPC unified architecture, lean-tuotanto

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201409012574

Collections

[dipl] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC