نظام تنفيذ التصنيع الخاطئ يكون كارثيًا على الأداء التشغيلي للشركة، ففي مجال التصنيع، يكفي خطأ واحد بسيط لتدمير العملية برمته، مع نظام تنفيذ التصنيع (MES) المناسب، يستفيد المصنعون من أداة مبتكرة للحصول على رؤى بالغة الأهمية لتحقيق إنتاج فعال مع تقليل الهدر إلى أدنى حد وزيادة الإنتاج إلى أقصى حد. مع شركة أوتوميرا للحلول الصناعية الذكية نتعمق في تفاصيل هذا النظام وفوائده التي يقدمها لمختلف الصناعات.
ما هو نظام تنفيذ التصنيع (MES)؟
نظام تنفيذ التصنيع أو MES هو نظام حاسوبي يهدف إلى جمع بيانات الإنتاج في الوقت الفعلي من كل أو جزء من المصنع، هذه البيانات المجمعة تُعطي للمصنعين تحكمًا وإدارة أفضل للإنتاج من خلال مراقبة الإنتاج وإدارة التتبع ومراقبة الجودة وإدارة الصيانة الوقائية وما إلى ذلك.
هذا النظام يتواجد بين طبقتين رئيسيتين ضمن المنظومة التكنولوجية الصناعية:
- تخطيط موارد المؤسسة (ERP) من الأعلى: وهو نظام يقرر ماذا تنتج الشركة وبأي كمية وفي أي وقت ويدير الشراء والحسابات والجدولة العامة للأعمال.
- أنظمة الأتمتة والتحكم من الأسفل: وحدات PLC وأنظمة SCADA والآلات نفسها وهي من يحرك المعدات فعليًا على أرض المصنع.
ما الذي يقوم به نظام تنفيذ عمليات التصنيع MES؟
يحول نظام MES خطة الإنتاج إلى تعليمات واضحة يمكن تنفيذها داخل المصنع ويسجل ما يحدث خلال كل مرحلة من مراحل التصنيع، وتغطي معظم حلوله مجموعة من الوظائف، من أهمها:
- جدولة الإنتاج وتوزيع المهام: يوزع النظام أوامر العمل على خطوط الإنتاج والمعدات والعمال وفق الطاقة المتاحة في الوقت الفعلي.
- متابعة الإنتاج: يتابع كل أمر إنتاج ووحدة مصنعة منذ دخول المواد الخام حتى خروج المنتج النهائي.
- إدارة الجودة: يسجل نتائج الفحص ويتأكد من اجتياز كل مرحلة لمتطلبات الجودة وينبه المسؤولين عند ظهور أي انحراف.
- التتبع الكامل: يحتفظ بسجل يوضح دفعات المواد الخام والمكونات وإعدادات التشغيل المستخدمة في تصنيع كل منتج.
- قياس الأداء ومؤشر OEE: يقيس توافر المعدات وسرعة أدائها وجودة الإنتاج، وبذلك يُمكنك كـ مصنع تحديد مصادر الخسائر والتوقف.
- إدارة الصيانة: ينظم أعمال الصيانة الوقائية ويسجل أسباب الأعطال والتوقفات المفاجئة.
- جمع البيانات: يستقبل بيانات الآلات والحساسات تلقائيا عبر تقنيات مثل IIoT ووحدات PLC وبروتوكول OPC UA، ويقلل الاعتماد على الإدخال اليدوي والسجلات الورقية.
- إدارة القوى العاملة: يسجل مهارات العمال وشهاداتهم، ويساعد على توزيع المهام على الأشخاص المناسبين داخل المصنع.
كيف يعمل نظام DELMIA MES؟
يبدأ عمل DELMIA MES قبل وصول أمر الإنتاج إلى المصنع، فعند تعديل تصميم منتج أو إصدار نسخة جديدة منه، تنتقل البيانات إلى فرق الإنتاج عبر منصة 3DEXPERIENCE ويسجل المصنع بدوره نتائج التنفيذ والمشكلات التي ظهرت أثناء العمل، لتعود هذه المعلومات إلى فرق التصميم والتخطيط.
داخل المصنع، يتابع DELMIA Apriso أوامر الإنتاج وحالة الآلات وحركة المواد، ويمكن للفرق معرفة المرحلة التي وصل إليها كل أمر أو ملاحظة أي توقف أو تأخير وقت حدوثه.
يتكامل النظام أيضا مع برامج ERP، مثل SAP وOracle، ومع أنظمة إدارة دورة حياة المنتج PLM، وتستفيد المؤسسات التي تدير عدة مصانع من هذا الربط في تطبيق خطوات عمل متقاربة ومتابعة الإنتاج من نظام واحد.
ما فوائد استخدام أفضل أنظمة تنفيذ التصنيع MES؟
يوضح نظام MES ما يجري داخل مصنعك اللحظة بلحظتها، ويمنح المسؤولين صورة دقيقة عن سير العمل دون انتظار جمع البيانات في نهاية الوردية، وتظهر فوائده في النقاط التالية:
- رؤية واضحة للإنتاج: صورة محدثة عن أوامر العمل وحالة المعدات والمراحل التي وصل إليها الإنتاج، دون انتظار تقارير نهاية اليوم.
- أخطاء وهدر أقل: اكتشاف الانحرافات في وقت مبكر يمنع استمرار الخطأ وتأثيره في كميات أكبر من المنتجات.
- جودة أفضل وأكثر ثباتا: تسجيل نتائج الفحص في كل مرحلة يساعد على ضبط الجودة والحد من تكرار العيوب.
- تتبع أدق للمنتجات: سجل كامل يربط كل وحدة بالمواد الخام وإعدادات الآلات والعمال المشاركين في تصنيعها.
- امتثال أسهل للمتطلبات: توثيق بيانات الإنتاج إلكترونيا يسهل عمليات التدقيق، خاصة عند استخدام MES في صناعة الأدوية.
- كفاءة أعلى للمعدات: معرفة أسباب التوقف ونقاط الاختناق وأوقات التحويل تساعد على تحسين مؤشر OEE ومعدل الإنتاج.
- قرارات أسرع وأكثر دقة: بيانات الإنتاج الحية تمنح المديرين أساسا واضحا للتعامل مع المشكلات واختيار الإجراء المناسب.
- تكلفة أقل لمشكلات الجودة: اكتشاف العيب أثناء التصنيع يقلل تكلفة إعادة العمل أو استرجاع المنتجات بعد شحنها.
ما تحديات استخدام نظام MES؟
لا ترتبط أغلب تحديات MES بالنظام نفسه، ولكن ترتبط بطريقة التخطيط له وتطبيقه داخل المصنع، فالبدء بنطاق واضح واختيار الوظائف التي يحتاجها الإنتاج فعلًا يجعل المشروع أسهل في التنفيذ والإدارة، ومن ضمن هذه التحديات:
- اختلاف الأنظمة والآلات: وجود معدات قديمة وبرامج من شركات مختلفة من الممكن أن يزيد خطوات الربط، لذلك يجب فحص البنية التقنية للمصنع قبل اختيار النظام.
- اتساع المشروع: محاولة ربط الإنتاج والجودة والصيانة والمخزون في مرحلة واحدة من الممكن أن تؤخر التنفيذ، بينما يسمح التقسيم إلى مراحل بمتابعة النتائج بشكل أفضل.
- تكلفة البداية: ترتفع التكلفة مع زيادة عدد الخطوط والمواقع والتجهيزات المطلوبة، ويمكن التحكم فيها بتحديد الأولويات والبدء بالعمليات الأكثر تأثيرًا.
- تقبل العاملين للنظام: قد يرفض بعض العمال تغيير الطريقة التي اعتادوا عليها، لكن التدريب والمشاركة المبكرة يساعدهم على فهم الفائدة العملية للنظام.
- جاهزية البيانات: جودة النتائج التي يقدمها MES تعتمد على دقة البيانات القادمة من الآلات، ولذلك من الممكن أن تحتاج بعض المعدات إضافة حساسات أو بوابات اتصال.
- مدة التنفيذ: تحتاج المشروعات الكبيرة إلى وقت أطول في الإعداد والاختبار، بينما يكون تطبيق النظام على نطاق محدود أسرع وأسهل في التقييم.
- التحديثات في الصناعات المنظمة: قد تستلزم بعض التحديثات إعادة التحقق من النظام قبل استخدامه في الإنتاج، خاصة داخل مصانع الأدوية.
لا تمنع هذه التحديات المصنع من الاستفادة من نظام تنفيذ التصنيع لكنها تؤكد أهمية اختيار خطة تنفيذ تناسب حجمه وإمكاناته، ويمكن البدء بمشروع صغير وقياس أثره وبعدها توسيع النظام بناءً على نتائج حقيقية.
الصناعات التي تستخدم نظام التصنيع التنفيذي mes
إذا كان مصنعك يحتاج إلى متابعة الإنتاج لحظة بلحظة أو تتبع المواد والمكونات أو توثيق نتائج الجودة، فيمكن لنظام MES أن يخدم هذه الاحتياجات، ويستخدم النظام في عدة قطاعات، لكن كل مصنع يستفيد منه بطريقة تناسب طبيعة عمله وأشهر هذه القطاعات هي:
- الأدوية وعلوم الحياة: تحتاج هذه المصانع إلى سجل واضح لكل دفعة ومراحل تصنيعها، وهنا تدعم تطبيقات MES في صناعة الأدوية التتبع ومتطلبات GMP والسجلات الإلكترونية.
- السيارات: تستفيد خطوط التجميع من معرفة المكونات المستخدمة في كل سيارة، خاصةً عند ظهور عيب أو الحاجة إلى استدعاء مجموعة محددة من المنتجات.
- الأغذية والمشروبات: يساعد النظام على متابعة المكونات ودفعات الإنتاج وإجراءات السلامة، وهذا يجعل الوصول إلى مصدر أي مشكلة أسرع.
- الطيران والدفاع: يناسب النظام المنتجات المعقدة ومرتفعة القيمة، لأن كل جزء يحتاج إلى سجل يوضح مراحل تصنيعه والعمليات التي أجريت عليه.
- الإلكترونيات وأشباه الموصلات: يكشف النظام التغيرات الصغيرة في الإنتاج والجودة قبل أن تتحول إلى نسبة هدر مرتفعة.
- الأجهزة الطبية: يوفر التتبع والرقابة على الجودة في نظام واحد، مع الاحتفاظ بالبيانات المطلوبة عند المراجعة أو التدقيق.
- الكيماويات والتصنيع المستمر: يتابع الوصفات والدفعات وبيانات التشغيل، ويساعد فرق المصنع على ضبط العمليات ومراقبة الالتزام بإجراءات السلامة.
ما الفرق بين MES وERP؟
هذا السؤال من أكثر النقاط التي تسبب لبسًا، ولذلك يستحق التوضيح بشكل واضح:
نظام تخطيط موارد المؤسسة (ERP)
- يركز على إدارة أعمال المؤسسة، مثل المالية والمشتريات والمبيعات والموارد البشرية.
- يعتمد على التخطيط لأيام أو أسابيع أو أشهر.
- يعرض بيانات عامة عن كميات الطلبات والمخزون والتكاليف.
- تستخدمه فرق الإدارة والمالية والتخطيط والمشتريات.
- يقع في المستوى الرابع من معيار ISA-95، الخاص بتخطيط الأعمال.
نظام تنفيذ التصنيع (MES)
- يركز على تنفيذ الإنتاج ومتابعة الجودة وحالة المعدات داخل المصنع.
- يتعامل مع بيانات التشغيل لحظة بلحظة.
- يعرض تفاصيل دقيقة عن الآلات والوحدات المنتجة وقراءات الحساسات.
- يستخدمه مديرو المصانع والمشرفون والعمال ومهندسو الجودة.
- يقع في المستوى الثالث من معيار ISA-95، الخاص بعمليات التصنيع.
كيف يعمل MES وERP معًا؟
تنتقل بيانات الإنتاج بين MES وERP في دورة واضحة:
- يحدد ERP المطلوب إنتاجه: يجهز أوامر العمل والكميات وقوائم المواد والجداول المحددة للإنتاج.
- يتابع MES ما يحدث فعليًا: يوزع المهام ويسجل الإنتاج واستهلاك المواد ونتائج الجودة وأسباب التوقف.
- تعود النتائج إلى ERP: تتحدث بيانات المخزون والتكاليف وحالة الطلبات بناءً على الأرقام المسجلة من أرض المصنع.
وبذلك يعرف صاحب المصنع الفرق بين الكمية المخطط لها والكمية المنتجة فعليًا، وتظل بيانات الإدارة متوافقة مع ما يحدث على خطوط الإنتاج.
كيف يمكن تنفيذ MES وERP بنجاح؟
يحتاج ربط MES وERP إلى خطة واضحة تراعي طبيعة المصنع والأنظمة الموجودة فيه، ويمكن تنفيذ المشروع من خلال الخطوات التالية:
- اختيار نقطة بداية واضحة: يمكن بدء المشروع بخط إنتاج واحد أو مشكلة محددة مثل التوقف المتكرر أو ارتفاع الهدر.
- توزيع المسؤوليات بين الأنظمة: يوضح معيار ISA-95 ما يديره ERP وما يتولاه MES، ويحدد موقع أنظمة الأتمتة داخل المشروع.
- الاستفادة من خبرة العاملين: مشاركة المشرفين والعمال مبكرًا تجعل سير العمل الجديد أقرب إلى ما يحدث فعليا داخل المصنع.
- تجهيز التكامل من البداية: يجب تحديد البيانات التي ستنتقل بين ERP وMES وSCADA، وطريقة انتقالها قبل ضبط إعدادات النظام.
- التنفيذ على مراحل: يختبر المصنع المرحلة الأولى ويستفيد من نتائجها قبل الانتقال إلى خطوط أو مواقع أخرى خاصةً في القطاعات المنظمة.
- تحديد أرقام للمقارنة: تسجيل OEE ونسب الهدر وأوقات التوقف قبل التطبيق يوضح مقدار التحسن الذي حققه النظام لاحقًا.
- إعداد خطة للتدريب: يحتاج الفريق إلى وقت للتعلم والتجربة مع وجود أشخاص داخل المصنع يمكن الرجوع إليهم عند ظهور أي مشكلة.
- تحديد نموذج التشغيل: يعتمد الاختيار بين النظام السحابي وon-premise على سرعة التنفيذ المطلوبة، وقدرات فريق تقنية المعلومات ومتطلبات الامتثال.
نفذ نظام MES مع أوتوميرا، واحصل على ربط أسرع وبيانات أدق ورؤية أوضح لعمليات مصنعك.
ما الفرق بين MES وSAP؟
يمكن لنظام SAP إدارة خطة الإنتاج والمواد والتكاليف، لكنه لا يقدم دائمًا التفاصيل التي يحتاجها فريق التشغيل عند التعامل مع الآلات ومحطات العمل، وهنا يأتي دور نظام MES المتخصص.
- SAP يوضح المطلوب إنتاجه: يحدد الأوامر والكميات والمواد والمواعيد.
- MES يتابع طريقة التنفيذ: يسجل خطوات التشغيل وحالة المعدات والكميات الفعلية ونتائج الجودة.
- SAP يدير بيانات المؤسسة: يربط الإنتاج بالمخزون والمشتريات والحسابات.
- MES يجمع بيانات المؤسسة: يتصل بالآلات والحساسات ويعرض ما يحدث أثناء التشغيل.
- SAP يعتمد على إجراءات موحدة: أما MES فيمكن ضبطه وفقًا لمسارات الإنتاج وحالات الإصلاح المختلفة في كل مصنع.
- MES يقدم تتبعا أوسع: لذلك يكون أكثر أهمية في المصانع التي تخضع لمتطلبات رقابية دقيقة.
ويمكن ربط النظامين معًا، بدلًا من الاعتماد على SAP وحده في إدارة كل تفاصيل الإنتاج.
كم تبلغ تكلفة نظام MES؟
تعتمد تكلفة MES على ما يحتاجه مصنعك فعليًا، فقد يبدأ مصنع بخط إنتاج واحد ومصنع آخر يحتاج إلى ربط عدة مواقع وأنظمة، إليك أهم العوامل المتحكمة في التكلفة:
- حجم التطبيق: تنفيذ النظام على خط واحد يختلف عن تطبيقه على جميع خطوط المصنع.
- حالة المعدات: قد تتصل الآلات الحديثة بالنظام مباشرة، بينما تحتاج المعدات القديمة إلى حساسات أو وحدات ربط.
- الأنظمة المستخدمة: تؤثر طريقة الربط مع ERP وSCADA وبرامج الجودة والمخزون في تكلفة التنفيذ.
- الوظائف المطلوبة: تختلف التكلفة حسب الحاجة إلى تتبع الإنتاج أو الجودة أو الصيانة أو جميعها.
- نموذج التشغيل: لكل من النظام السحابي وon-premise متطلبات مختلفة في الاشتراك والخوادم والصيانة.
- الخدمات المصاحبة: يدخل التدريب والدعم والتحديث والتخصيص ضمن حساب التكلفة الكاملة.
وتحدد أوتوميرا تكلفة النظام بعد دراسة احتياجات المصنع، حتى يدفع صاحب المصنع مقابل الوظائف والربط الذي يحتاجه.
مثال على نظام MES
من أمثلة أنظمة MES نظام أوتوميرا الذي يجمع بين متابعة الإنتاج والتحليل المعتمد على الذكاء الاصطناعي، يسجل النظام ما يحدث على أرض المصنع ويحلل البيانات أثناء التشغيل للبحث عن أي تغير غير معتاد.
الفرق هنا أن أوتوميرا لا يعرض المشكلة بعد وقوعها فقط، فعند رصد خطر قد يؤثر في الإنتاج، ينبه الفريق المسؤول حتى يتمكن من التدخل قبل زيادة الهدر أو امتداد فترة التوقف، وبذلك تصبح بيانات المصنع أداة للتعامل المبكر مع المشكلات.
ما مستقبل أنظمة تنفيذ التصنيع؟
يتحرك مستقبل نظام MES من مجرد متابعة ما حدث في المصنع إلى توقع ما قد يحدث لاحقًا، ويقود الذكاء الاصطناعي هذا التغيير من خلال تحليل بيانات الإنتاج وقت التشغيل.
- تحليلات تنبؤية: اكتشاف مؤشرات التوقف أو الهدر قبل أن تؤثر في الإنتاج.
- تنبيهات أكثر دقة: إرسال التحذير إلى الفريق المسؤول مع معلومات تساعده على فهم المشكلة والتعامل معها.
- أنظمة قابلة للتوسع: بدء التطبيق على خط واحد وإضافة وظائف ومواقع جديدة حسب احتياجات المصنع.
- ربط سحابي وطرفي: الجمع بين الوصول السحابي ومعالجة البيانات محليًا للحفاظ على استمرارية التشغيل.
- محاكاة عمليات الإنتاج: تجربة التعديلات رقميًا قبل تنفيذها على الخطوط والمعدات.
- دعم ذكي للعاملين: توفير تعليمات ومعلومات مباشرة تساعد فرق المصنع أثناء تنفيذ المهام.
المصانع الأكثر استعدادًا للمستقبل هي التي تبدأ تطوير عملياتها من اليوم، تواصل مع أوتوميرا لتنفيذ نظام MES وربطه بأنظمة مصنعك وانتقل من متابعة المشكلات بعد وقوعها إلى اكتشافها والتعامل معها مبكرًا.
