System gromadzenia danych produkcyjnych (PDCS) gromadzi informacje o tym, co dzieje się na hali produkcyjnej, i przekształca je w przydatne zapisy produkcyjne. System ten może łączyć automatyczne sygnały z maszyn z wpisami dokonywanymi przez operatorów, a następnie dodawać do nich znaczniki czasu oraz informacje kontekstowe, takie jak urządzenie, produkt, zlecenie lub zmiana. Producenci wykorzystują te zapisy do monitorowania postępów produkcji, analizowania przyczyn strat oraz dostarczania innym systemom wiarygodnych danych operacyjnych.
PDCS to raczej termin opisowy niż ustalony standard branżowy lub lista funkcji. Podobne funkcje można określać mianem automatycznego gromadzenia danych, zbierania danych z hali produkcyjnej lub monitorowania produkcji. W praktyce chodzi o to, jakie zdarzenia i pomiary rejestruje system, w jaki sposób je weryfikuje oraz gdzie trafiają uzyskane zapisy.
Jakie dane gromadzi system PDCS?
Dane zależą od procesu oraz decyzji, które zakład musi podjąć. Typowe przykłady to:
- Zdarzenia związane z maszynami: stany pracy, bezczynności, awarii i przełączania; alarmy; czasy uruchomienia i zatrzymania.
- Ilości produkcyjne: liczba sztuk dobrych, odrzuconych i poprawionych, inwentaryzacje cykliczne oraz ukończone jednostki.
- Wartości procesowe: wybrane wartości temperatury, ciśnienia, prędkości lub zużycia energii wraz z jednostkami miary i znacznikami czasu.
- Zapisy operatora: kody przyczyn przestojów, kontrole, korekty i uwagi, których maszyna nie jest w stanie wywnioskować.
- Kontekst: sprzęt, linię produkcyjną, produkt, partię, zlecenie produkcyjne, materiał lub zmianę powiązaną z każdym zdarzeniem.
Sam sygnał rzadko dostarcza odpowiedzi na pytanie dotyczące produkcji. Na przykład sterownik PLC może zgłosić, że przenośnik zatrzymał się o godz. 10:14. Przydatny zapis produkcyjny wskazuje również, która linia produkcyjna i które zlecenie były aktywne, kiedy zatrzymanie się zakończyło oraz czy przyczyną było zacięcie, zmiana produktu czy brak surowca.
Jak przebiega gromadzenie danych produkcyjnych?
Najpierw system łączy się z zatwierdzonymi źródłami danych. W zależności od sprzętu mogą to być sterowniki PLC, czujniki, interfejsy maszyn, protokoły przemysłowe, takie jak OPC UA, lub panel operatorski. Urządzenie to rejestruje zdarzenia i wartości, zapisuje czas ich wystąpienia oraz źródło, a także może buforować je na wypadek przerwy w działaniu sieci. Następnie stosuje zdefiniowane reguły dotyczące jednostek miary, granic zdarzeń, brakujących wartości i zduplikowanych rekordów.
Kolejnym krokiem jest kontekstualizacja: powiązanie zdarzenia lub pomiaru maszyny z odpowiednim obiektem, zleceniem, produktem i przedziałem czasowym. Oczyszczone i kontekstualizowane dane można przechowywać w celu analizy lub przekazywać do systemu MES, systemu monitorowania OEE, systemów raportowania oraz innych autoryzowanych systemów. Każde połączenie wymaga uzgodnionej definicji danych, które są wysyłane i odbierane.
Dane wprowadzane automatycznie oraz ręcznie przez operatora
Automatyczne rejestrowanie danych jest przydatne w przypadku powtarzających się zdarzeń, takich jak stany maszyn, liczniki i wartości procesowe. Ogranicza to konieczność ręcznego przepisywania danych, ale nie wyjaśnia każdego zdarzenia. Operator może być zmuszony do wybrania kodu przyczyny, potwierdzenia zmiany materiałowej lub odnotowania uwagi dotyczącej jakości. Skuteczne gromadzenie danych łączy zatem automatyzację z prostym, jasno określonym wkładem człowieka tam, gdzie nadaje to dodatkowe znaczenie.
Projekt powinien zapewniać widoczność wprowadzanych poprawek, a nie po cichu nadpisywać wcześniejsze zapisy. Zespoły potrzebują również zasad dotyczących synchronizacji zegarów, pracy w trybie offline, uprawnień dostępu oraz tego, kto zatwierdza zmiany kodów przyczyn lub innych danych podstawowych.
PDCS w porównaniu z PLC, SCADA, systemem archiwizacji danych i MES
A PLC steruje urządzeniami zgodnie z własną logiką. SCADA nadzoruje procesy przemysłowe oraz wyświetla alarmy, trendy i elementy sterujące. A archiwum danych przechowuje wartości procesów w postaci szeregów czasowych. System PDCS koncentruje się na gromadzeniu zdarzeń produkcyjnych i pomiarów oraz nadaniu im wystarczającego kontekstu do wykorzystania operacyjnego. A system realizacji produkcji (MES) odgrywa szerszą rolę w koordynowaniu i rejestrowaniu prac produkcyjnych. Funkcje te mogą się pokrywać w ramach jednego produktu, więc same nazwy nie określają granic systemu.
Co producent może zrobić z tymi danymi?
Wiarygodne dane mogą stanowić podstawę dla raportów zmianowych, analiz przestojów, kontroli identyfikowalności oraz działań takich jak OEE. Wyniki te nadal wymagają uzgodnionych zasad. Liczba jest przydatna tylko wtedy, gdy zespół wie, czy obejmuje ona produkty odrzucone; raport dotyczący przestojów wymaga spójnych definicji planowanych przestojów, mikroprzestojów i zmian produkcji. Większa ilość danych nie oznacza automatycznie lepszych decyzji.
Co należy zaplanować przed wdrożeniem?
- Zacznij od pytań operacyjnych lub raportów, których potrzebuje zakład, a następnie określ minimalny zakres wymaganych danych.
- Należy przypisać każdy sygnał źródłowy lub ręcznie wprowadzone dane do zasobu, definicji zdarzenia, jednostki i właściciela.
- Sprawdź jakość danych dotyczących rzeczywistych zmian, w tym godziny rozpoczęcia i zakończenia, zresetowanie licznika, brakujące dane oraz przerwy w działaniu sieci.
- Należy uzgodnić, gdzie przechowywane są dane, w jaki sposób przeprowadzana jest kontrola poprawek oraz który system jest odpowiedzialny za poszczególne identyfikatory produkcyjne.
- Przed rozszerzeniem działania na kolejne linie produkcyjne należy przetestować przekazywanie zadań do systemu MES lub proces raportowania we współpracy z operatorami, inżynierami i zespołami ds. jakości.
Więcej informacji na temat warstwy łączności można znaleźć w Łączność urządzeń Accevo. Na stronie Przegląd standardu ISA-95 przedstawia szerszy model tego, w jaki sposób systemy sterowania i systemy operacyjne produkcji wymieniają informacje.