Control-IT Industrie Automatisering,  MES, SCADA en OPC consultancy.

Verschil in data tussen laag 2 en MES

Het vorige artikel behandelde de technische mogelijkheden van data uitwisseling tussen laag 2 en 3. Dit artikel gaat meer over de organisatie van de data in beide lagen en hoe ruwe data -de bits en bytes- om te zetten in conceptuele data die voor een MES systeem bruikbaar is.

MES data bevat nauwelijks informatie in ruwe vorm zoals SCADA systemen of historians die bijvoorbeeld real time waarde rechtstreeks uit de PLC opslaan. Een MES systeem bevat vooral data in conceptuele vorm.

• Bij PCS systemen is er sprake van real time data, dat wil zeggen, de data geeft op ieder moment een weergave van de proceswaarden in het veld. De update tijd ligt bij level 2 systemen typisch in de orde van 1 seconde.
  De data is plat (tabellen) die geen onderlinge relatie met elkaar hebben, de datatypes zijn eenvoudig (reals, integers, booleans)
• MES systemen zijn transactiegeoriënteerde systemen die op event basis geüpdate worden, dus met andere woorden alleen als er iets veranderd.
  De datatypes complex en samengesteld. Een record van een proces kan makkelijk 50 attributen bevatten. Er is een onderlinge samenhang tussen de datatypes, een proces kan bijvoorbeeld samenhangen met het gebruik van een machine of de toevoeging van een materiaal

Voor uitwisseling tussen laag 2 en 3 dient de data in de PCS laag  dan te worden omgezet van ruwe data naar data in de MES laag die voor productiebeheersing van belang is, bijvoorbeeld de start en stop van een proces. De start en stop van een proces is iets conceptueels net zoals een proces een concept - een afspraak - is. De gebeurtenis hoeft dan ook niet perse met één digitale waarde in de controller laag samen te hangen, maar kan het resultaat zijn van een samenstelling van real time data.

De data in een MES systeem heeft betrekking op de definitie, planning en uitvoering van businessorders, werkorders, processen, gebruik van machines, verbruik en productie van materialen, inzet van mensen en gereedschap enzovoorts.
Deze data is georganiseerd in zogenaamde conceptuele dataobjecten of datarecords.

Een datarecord van een uitvoerbaar proces (ProcesExecutable) bevat standaard bijvoorbeeld de starttijd en de stoptijd van dat proces of de start- en stoptijd van iedere onderbreking.
Een datarecord van het gebruik van machine (EquipmentExecutable) kan naast de start en stoptijd ook de snelheid van een machine bevatten.
Een datarecord voor het toevoegen van materialen (MaterialExecutable) bevat behalve de begin- en eindtijd tijd ook de hoeveelheid materiaal in de toevoeging.

Er bestaat dus behoefte om zowel de gebeurtenissen in de MES laag -“conceptuele events”- die een datarecord markeren als de data in een datarecord -“conceptuele data”- boven de oppervlakte te halen en op te slaan.

Conceptuele events

De uitvoering van werkorders, processen, gebruik van machines, gebruik van materialen wordt geregistreerd aan de hand van zgn. “conceptuele events”.Conceptuele events zijn gebeurtenissen in de MES laag die een verandering in de conceptuele data markeren. Een conceptueel event is bijvoorbeeld de start van een proces, het vrijgeven van een machine, het vrijgeven van een voorraadpunt, het toevoegen van materiaal aan een voorraadpunt .

Conceptuele events in het MES systeem worden getriggert door events van buiten het MES systeem In de PLC kan een conceptueel MES event  - de start van een proces bijvoorbeeld - wel samenhangen met een ingewikkelde logische voorwaarde afhankelijk is van de status van diverse dataregisters, de verandering van dataregisters in de PLC of in PLC data uit diverse PLC’s in een compleet PLC netwerk.

Conceptuele events kunnen ook getriggert worden door MES periferie apparatuur zoals operator input uit terminals, barcode scanners.

Het is dus nodig dat een MES systeem continu de veranderingen in real time data in het procescontrolesysteem of de periferie systemen scant. Dit gebeurt door een de event-engine in het MES systeem.

En tot slot, conceptuele events kunnen ook getriggert worden door ERP systemen en andere databasesystemen - zoals WMS systemen . Het gaat hierbij bijvoorbeeld om het vijgeven van een businessorder voor detailplanning of het vrijgeven van een voorraad grondstoffen. De communicatie met dergelijke systemen verloopt echter wezenlijk anders dan communicatie met de procescontrollaag. De events komende vanuit ERP worden meestal op transactiebasis verwerkt door een MES service met bijvoorbeeld berichten gebaseerd op XML. ISA95 is een is een standaard hiervoor en B2MML de uitwerking van de standaard.

Conceptuele data

Conceptuele data is inhoudelijke data, in tegenstelling tot conceptuele event die een gebeurtenis markeren. Dit kan bijvoorbeeld de snelheid zijn van een machine of de hoeveelheid toegevoegd materiaal. Onder conceptuele data valt alleen de data van de MES dataobjecten, en niet specifieke procesdata zoals de gemiddelde temperatuur tijdens een proces. De snelheid is bijvoorbeeld nodig om de OEE van een machine uit te rekenen. De hoeveelheden materiaal zijn uiteraard nodig voor voorraadbeheer. Specifieke procesdata zijn ondergebracht in attributen.

Van real time data naar conceptuele data en weer terug

Het valt niet altijd mee om uit een brei van allerlei soorten real-time gegevens van de procescontrollaag en de MES periferie de conceptuele gegevens te bepalen. Dit is in feite het moeilijkste gedeelte van een MES systeem.

• Zo kunnen er machines van dezelfde soort machines uitgerust zijn met verschillende merken PLC’s door verschillende partijen zijn geprogrammeerd.
• Ook kunnen hetzelfde typen PLC toegepast op de dezelfde soort machine anders zijn geprogrammeerd.
• Operators kunnen een start en een stop van een proces op verschillende manieren in gang zetten.
• De start en stop condities op dezelfde machine kunnen anders zijn voor verschillende processen, producten of productvarianten
• De target snelheid van een machine kan verschillen per product.

Er moet dus kortom een vertaling komen van real time data in de procescontrollaag en de MES periferie naar de conceptuele events en data in de MES laag.

Ook moet er een vertaling zijn van de weg in de omgekeerde richting: van conceptuele events en data in de MES laag naar real time data in de procescontrollaag en de MES periferie.

Het MES systeem moet continu de real time data in de procescontrollaag monitoren. De procescontrollaag daarentegen behoeft het MES systeem niet continu te monitoren. MES is meestal client van van een PCS.

Een MES systeem stuurt naar aanleiding van een event productie parameters zoals setpoints en instellingen naar de procescontrollaag. Dit kan core-MES data zijn, zoals hoeveelheden toe te voegen grondstoffen, een ordernummer voor op een bon of een terminal, maar dit kunnen ook specifieke procesparameters zijn zoals setpoints van temperaturen.

Allegaartje

De conceptuele gegevens in een MES systeem en real time gegevens zijn gescheiden werelden die volgens een aantal tussenstappen aan elkaar zijn gelinkt. Als deze stappen worden uitgewerkt en bepaald wordt welke real time data in welke omstandigheden bij welke MES data hoort, dan geldt over het algemeen:

Hoe netter en systematischer de procescontrollaag is geprogrammeerd hoe minder moeite men heeft om de relaties te leggen.

De andere kant op geldt ook: is de procescontrollaag een allegaartje aan PLC types en programmeerstijlen dan kan dit resulteren in een groot aantal verschillende vertaal stappen.

[ Home ] [ Up ]

Send mail to info@control-it.nl with questions or comments about this web site.

Copyright © 2002 Control-IT Industrial Automation
Last modified: 06-05-2009