Tuotannon digitalisoinnin järjestelmät

8.11.2017

Pidätkö kolmikirjaimisista lyhenteistä kuten ERP, PLM, PDM, APS, MES, WMS tai OPC? Aivan, minäkään en oikeastaan pidä. Aion kuitenkin tässä kirjoituksessani käyttää niitä, koska tuotannon digitalisoinnin järjestelmistä ei voi näitä mainitsematta kirjoittaa. Jos olet jo aiemmin ollut tekemisissä tuotannon digitalisointiin liittyvien asioiden kanssa, luultavasti ainakin osa edellä luetelluista lyhenteistä on sinulle tuttuja. Tässä kirjoituksessa ei ole tarkoitus tyhjentävästi selittää, mitä kukin lyhenne tarkoittaa ja mitä lyhenteen taakse kätkeytyvällä järjestelmällä voi tehdä. Sen sijaan tavoite on lyhyesti hahmottaa kokonaiskuva tuotannon digitalisointiin tarvittavista järjestelmistä ja siitä, miten ne liittyvät toisiinsa.

Kaikilla mausteilla

Esitellään aluksi yksi lyhenne lisää: ISA-95. Kyseessä on standardi, joka kuvaa yritystason järjestelmien, tehdaslattialla tarvittavien operatiivisten järjestelmien sekä automaation väliset suhteet ja vastuujaon. Standardi jakaa teollisuusyrityksen toiminnot viiteen tasoon. Tasot 0-2 sisältävät tuotannon fyysisen prosessin ja laite-/automaatiotason. Taso 3 sisältää tuotannon operatiivisen toiminnan, jonka tuloksena syntyy haluttuja lopputuotteita. Taso 4 sisältää yritystason liiketoiminnan toiminnot. Tuotannon digitalisoinnin näkökulmasta erityisen kiinnostava on taso 3 ja sen suhteet muiden tasojen toimintoihin. Tason 3 osalta standardi kuvaa neljä toimintoaluetta. Nämä alueet ovat tuotanto (Production), kunnossapito (Maintenance), sisälogistiikka (Inventory) ja laatu (Quality). Kuhunkin näistä kuuluu erilaisia toimintoja aikataulun suunnittelusta ja prosessin ohjauksesta tiedon keräämiseen.

ISA-95-standardi ei juurikaan ota kantaa siihen, mikä digitaalinen järjestelmä vastaa mistäkin toiminnosta tai toimintoalueesta. Oikeastaan standardi ei ota edes kantaa siihen, hoidetaanko toiminnot digitaalisella järjestelmällä vai manuaalisella toimintatavalla. Tässä mielessä se on puolueeton. Päästäksemme eteenpäin tarvitsemme kuitenkin konkretiaa. Yksi näkemys on, että kaikki toiminnot hoidetaan yhdellä järjestelmällä kuten ERP-järjestelmällä. Tämä on mahdollinen lähestymistapa, mutta kannattaa huomata, että ISA-95-standardin 3. tason toimintoihin liittyy seuraavia erityispiirteitä:

  1. toiminnon suorittamiseen liittyy vahvasti tuotannon henkilöstö, tuotantokoneet tai tuotannon materiaalilogistiikka,
  2. toiminnon on oltava erityisen luotettava ja käyttövarma,
  3. toimintoon liittyy erityisiä tehokkuusvaatimuksia,
  4. toiminto vaikuttaa vahvasti laatuun,
  5. toiminto on turvallisuuskriittinen.

(Lähde: MESA-organisaation materiaalit)

Kuten edellä on mainittu, ERP-järjestelmän lähtökohta on liiketoiminnan näkökulma. Niinpä esimerkiksi tehokkuuden, luotettavuuden ja käyttövarmuuden näkökulmasta on suositeltavaa, että ERP-järjestelmän lisäksi 3. tason toimintojen suorittamiseen hyödynnetään niitä varten erikseen kehitettyjä operatiivisia järjestelmiä. Operatiivisten järjestelmien on kuitenkin syytä olla liitettynä toiminnanohjaustason järjestelmään. 3. tason operatiivisiin järjestelmiin viitataan usein termillä MOM (Manufacturing Operations Management).

Alla olevassa kuvassa on esitetty tyypillinen tuotannon digitalisoinnin malli, jossa keskeisten 4. tason järjestelmien (ERP ja PLM/PDM) lisäksi tuotannonsuunnittelua ja -ohjausta sekä materiaalivirtojen hallintaa tehostamaan on otettu kolme operatiivista järjestelmää (APS, MES ja WMS). Nuolet kuvaavat tiedonvaihtoa järjestelmien välillä. Huomionarvoista on, että automaatioon ja laitteisiin liittyminen tapahtuu nimenomaan operatiivisten järjestelmien (pääsääntöisesti MES ja WMS) kautta.

Tuotannon digitalisoinnin järjestelmät

 

Kuvassa esitetyn lisäksi mahdollisista lisävahvistuksista operatiivisten järjestelmien työkalupakkiin mainittakoon kunnossapidon järjestelmä (CMMS) ja laadunhallintajärjestelmä (QMS). Lisäksi operatiivisten järjestelmien ja automaation väliseen rajapintaan hyödyllinen työkalu on OPC-liittymä.

Pitääkö sen olla niin vaikeaa?

Kaiken tämän jälkeen saatat edelleen esittää kysymyksen, tarvitaanko kaikki nämä kolmikirjaimiset lyhenteet tuotannon digitalisoinnissa. Entä jos tuotantoni on kompakti 40 henkilön yksikkö? Tarvitsenko silloinkin koko kattauksen? Kysymyksenasettelu on sikäli perusteltu, että ISA-95-standardi on alun perin kehitetty globaalien yritysten näkökulmasta. Se kuvaa toiminta-alueen kuitenkin sen verran osuvasti, että sitä on hyvä käyttää apuvälineenä kokonaiskuvan hahmottamiseksi myös pienempien teollisuusyritysten tuotannon digitalisoinnissa. Kuten edellä on mainittu, myös pelkän ERP-järjestelmän ja sen mahdollisten tuotantotoimintojen avulla pääsee liikkeelle. Erillisten operatiivisten järjestelmien avulla saavutetaan kuitenkin selkeitä etuja esimerkiksi tehokkuuden, käyttövarmuuden ja luotettavuuden suhteen. Edut voivat konkretisoitua jo pienessäkin tuotannossa. Lisäksi malli antaa hyvän lähtökohdan myös tuotannon toiminnan kasvattamiseen. Sen vuoksi kannattaa kartoittaa lähestymistapojen edut ja haitat sekä valita sen jälkeen omaan tilanteeseen sopiva ratkaisumalli.

Lyhenteiden selitteet

  • APS = Advanced Planning and Scheduling, tuotannonsuunnittelu-/hienokuormitusjärjestelmä
  • CMMS = Computerized Maintenance Management System, kunnossapidon hallintajärjestelmä
  • ERP = Enterprise Resource Planning, toiminnanohjausjärjestelmä
  • ISA-95 = International Society of Automation -järjestön standardi
  • MES = Manufacturing Execution System, tuotannon-/valmistuksenohjausjärjestelmä
  • MESA = Manufacturing Enterprise Solutions Association, kansainvälinen järjestö/organisaatio
  • MOM = Manufacturing Operations Management, kokoava termi ISA-95-standardin 3. tason toiminnoille ja järjestelmille
  • OPC = OLE for Process Control tai open connectivity via open standards, automaatiosovellusten tiedonsiirron standardi
  • PLM/PDM = Product Lifecycle/Data Management, tuotetiedonhallintajärjestelmä
  • QMS = Quality Management System, laadunhallintajärjestelmä
  • WMS = Warehouse Management System, varastonhallintajärjestelmä

Lisätietoja

 

Ville Harju
Tuotepäällikkö, MES
Leanware Oy