Module I4.7 – C4 - A4.7 : Contrôle et Commande de procédés industriels Chap. I : Informatique Industrielle De l’usine intégrée à l’usine communicante … Partie I - D Automatisation des Systèmes de Production Manufacturing Execution System L. LENGLET - ICAM Lille – 2022 - 2023 Sommaire Entreprise et Automatisation Architecture Fonctionnelle des systèmes de Production MES Manufacturing Execution System Glossaire • Entreprise et Production • Système de Production • Automatisation Intégrée • Modèle CIM Computer Integrated Manufacturing • Modèle 3 axes • Autres modèles • Objectifs et Principes • Implantation d’un MES • Abréviations • Définitions 2 Notes 3 Notes 4 Sommaire MES Manufacturing Execution System I. Manufacturing Execution System II. Implantation d’un MES • Objectifs et principes d’un MES • MES et CIM • Fonctionnalités • Quand implanter un MES • Réussir l’implantation • Offre logiciel 5 Objectifs et principes MES et CIM Fonctionnalités I. MES Objectifs d’un système MES Délivrer des informations pertinentes en temps réel sur l’exécution des ordres de fabrication Contrôler les ordres de fabrication depuis leur lancement jusqu’à l’obtention des produits finis Optimiser les activités de production et améliorer la productivité globale des hommes et des machines Mettre en place dans l’entreprise un système permettant une approche globale de l’exécution industrielle 6 Objectifs et principes MES et CIM Fonctionnalités I. MES Objectifs d’un système MES 7 Objectifs et principes I. MES MES et CIM Système Informatique d’entreprise Ce qui a été fabriqué Le MES transmet au système informatique de l’entreprise le résultat des opérations de fabrication : Ce qu’il faut fabriquer Le système informatique de l’entreprise gère les commandes des clients et demande au MES de réaliser les actions nécessaires à la réalisation de ces commandes : Fonctionnalités Recettes Schémas ressources Qualification du personnel États des stocks procédures Ce qu’il faut faire Le MES envoie des modes opératoires aux opérateurs Ce qui a été fait Les opérateurs guidés par les modes opératoires conduisent la fabrication en indiquant au MES ce qu’ils ont réalisé État des ordres de fabrication Dates début / fin Date de mise à disposition État des ressources État du personnel État des matières Recette de contrôle Traçabilité généalogique produits MES 8 Objectifs et principes MES et CIM Fonctionnalités I. MES MES Ce qui a été fait Le système de Contrôle / Commande remonte au MES les valeurs de mesures acquises sur le procédé ainsi que l’état d’avancement des opérations en cours : État du procédé Signaux de fin de batch Analyses matières événements Temps / date / lot / alarmes Système de Contrôle / Commande Actionneurs Capteurs 9 Objectifs et principes MES et CIM Fonctionnalités I. MES 10 Objectifs et principes MES et CIM Fonctionnalités I. MES Où se situe le MES ? 4 3 1 2 0 11 Objectifs et principes MES et CIM Fonctionnalités I. MES Réseau Usine 3 Réseau Atelier 2 Réseau Terrain 1 Réseau Actionneurs 0 Mbits Minutes1000 Km DISTANCE max 4 TEMPS REACTION Réseau Entreprise QTE INFORMATION AUTOMATISME INFORMATIQUE Où se situe le MES ? bits Secondes100 m Les activités des MES se situent au niveau 3 du modèle CIM. Ces activités assurent la communication entre les progiciels de gestion et les systèmes de supervision de l’atelier. Cette situation force les systèmes MES à composer avec des dimensions temporelles différentes, depuis les données temps réel de l’atelier jusqu’aux données de planification des ERP. 12 Objectifs et principes MES et CIM Fonctionnalités I. MES Enterprise Ressources Planning Progiciel de Gestion Intégré ERP Niveau 4 Manufacturing Execution System MES Système d’information Niveau 3 PLC & SCADA Supervisory Control And Data Acquisition Télésurveillance et acquisition de données Niveaux 0, 1, 2 Le MES est situé au cœur des principaux composantes du SCM à savoir : - L’ERP : Système de gestion des ressources de l’entreprise - L’APS : Système avancé de planification - Le Contrôle commande / SCADA - Le PMS : Système de maintenance de l’entreprise - Le WMS : Système de gestion d’entrepôts (Warehouse Management System) - Le TMS : Système de gestion des transports ...Et assure une forte interactivité entre toutes les fonctionnalités. 13 Objectifs et principes MES et CIM Fonctionnalités I. MES Où se situe le MES ? Le MES œuvre au rapprochement de l’informatique industrielle et de l’informatique de gestion en regroupant et en mettant à disposition des informations issues de services différents et de systèmes hétérogènes. 14 Objectifs et principes MES et CIM Fonctionnalités I. MES Où se situe le MES ? NON TEMPS REEL ERP : (Enterprise Ressources Planning), PGI (Progiciel de Gestion Intégré) De production Progiciel qui centralise les données et les fonctions de gestion de l’entreprise. (Gestion : Financière – Comptable – Production – Ventes – Achats – Stocks - Ressources Humaines) MES : (Manufacturing Execution System) Médiateur indispensable entre le système ERP et le système Scada. (Interface entre le temps réel et le non temps réel) SCADA : (Supervisory Control And Data Acquisition) TEMPS REEL De production Système de télégestion qui permet de de contrôler des installations techniques. (Le dispositif SCADA n'a pas vocation à se substituer entièrement à l'homme). 15 Objectifs et principes MES et CIM Fonctionnalités I. MES Où se situe le MES ? Planning des ordres de fabrication ERP / MRP - SCM MES Conception de fabrication CFAO Suivi de production Traçabilité d’un lot de production Informatique de gestion Couche Applicative Intégrer toutes les informations touchant à l’environnement de production Gestion de production GPAO Gestion de la qualité LIMS Gestion de la maintenance GMAO Pilotage de la production Informatique industrielle Supervision de Process - SCADA 16 Objectifs et principes MES et CIM Fonctionnalités I. MES Besoin d’intégration Intégration verticale ERP : Entreprise Resources Planning MES : Manufacturing Execution Systems CCP : Contrôle et Conduite de Procédés Processus de gestion Applications Niveau stratégique GRH – GCIAL GMAO – GPAO - GQAO Niveau tactique Planification – lancement - suivi Machines /personnel /matières ERP Système physique Intégration horizontale MES Niveau opérationnel fabrication Supervision / automates / SNCC CCP 17 Objectifs et principes MES et CIM Fonctionnalités I. MES Raison d’être et historique du MES 18 Objectifs et principes MES et CIM Fonctionnalités I. MES La norme ISA S95 (Elaborée en cinq parties distinctes) S95.01 : - La portée et l'impact du MES & les terminologie. - L’organisation des flux de l'entreprise et le partage des information. - Les interfaces avec l'ERP/GPAO. S95.02 : - La structure des données d'échanges. S95.03 : - Description des modèles d'activité pour la gestion des opérations de fabrication. S95.04 : - Description des modèles d'objet et leurs attributs pour la gestion des opérations de fabrication. S95.05 : - Définition des transactions, entre les applications "métier" et les activités associées au niveau 3 (MES) et 4 (Gestion). 19 Objectifs et principes MES et CIM Fonctionnalités I. MES 11 Fonctionnalités identifié par le MESA : La norme ISA S95 11 fonctions de contrôle de la production. Ces fonctions couvrent un périmètre très large et sont définies d'un point de vue macroscopique. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. gestion des ressources ordonnancement cheminement des produits et des lots gestion des documents collecte et acquisitions des données gestion du personnel gestion de la qualité gestion du procédé gestion de la maintenance traçabilité produit et généalogie analyse des performances ERP MRP MES SCADA MES dans le CIM Le MES oeuvre au rapprochement de l’informatique industrielle et de l’informatique de gestion en regroupant et en mettant à disposition des informations issues de services différents et de systèmes hétérogènes. 20 Objectifs et principes MES et CIM Fonctionnalités I. MES 11 Fonctionnalités identifié par le MESA : La norme ISA S95 21 Objectifs et principes MES et CIM Fonctionnalités I. MES Fonctionnalités 1->2 gestion des ressources Assure la gestion de toutes les ressources de l’atelier (équipements, personnel, documents, etc…) Suit en temps réel l’évolution de leur état Prend toutes dispositions pour que chacune d’elles soit disponible au moment où on en à besoin conformément au planning de fabrication Enregistre l’historique de leur utilisation ordonnancement Ordonnance les activités et/ou les produits pour optimiser les performances de l’atelier en tenant compte de l’état réel de celui-ci (équipements, personnel disponibles) 22 Objectifs et principes MES et CIM Fonctionnalités I. MES Fonctionnalités 3->5 cheminement des produits et des lots gestion des documents Détermine le cheminement des produits et des lots dans l’atelier conformément aux recettes ou gammes de fabrication utilisées et en tenant compte de l’état réel de l’atelier (panne, retard, etc.) Permet l’exécution de tâches non prévue dans la recette(recyclages, nettoyages, mises en attente, etc.) Gère et distribue tous les documents nécessaires à l’exploitation de l’atelier (recettes, procédures, schéma, cahier de quart, etc.) collecte et acquisitions des données Détermine le cheminement des produits et des lots Fournit les interfaces permettant de collecter les données de production en provenance de l’atelier, que celles-ci soit saisies manuellement par les opérateurs ou acquises automatiquement par le système de contrôle/commande 23 Objectifs et principes MES et CIM Fonctionnalités I. MES Fonctionnalités 6->7 gestion du personnel Gère les acteurs de l’atelier Met à jour leur disponibilité Enregistre qui fait quoi, quant et pendant combien de temps Peut être utilisé par la fonction de gestion des ressources pour l’attribution des tâches gestion de la qualité Analyse en temps réel l’évolution de tous les indicateurs qualité d’où qu’ils viennent (procédé, laboratoire, etc.) Identifie les problèmes potentiels Signale ces problèmes aux acteurs de l’atelier en recommandant des actions (changement de consigne, demande d’inspection, etc.) 24 Objectifs et principes MES et CIM Fonctionnalités I. MES Fonctionnalités 8->9 gestion du procédé Analyse l’évolution du procédé Identifie les problèmes potentiels Corrige automatiquement ces problèmes ou les signale aux opérateurs en recommandant des actions gestion de la maintenance Planifie les tâches visant à maintenir l’outil de production dans l’état nécessaire à une production optimale (maintenance périodique, préventive, corrective) Maintient un historique de ces activités 25 Objectifs et principes MES et CIM Fonctionnalités I. MES Fonctionnalités 10->11 Traçabilité produit et généalogie Permet de connaître à tous moment l’état de chaque batch, lot ou campagne engagé (dans quel équipement se trouve-t-il, qui travaille dessus, quels ingrédients sont utilisés, quelles sont les conditions opératoires, etc.) Maintient un historique qui permet de tracer la généalogie de tout batch, lot ou campagne fabriqué Analyse des performances Compare les résultats obtenus aux objectifs fixés par l’entreprise, les clients ou les contraintes réglementaires Fournit les rapports aux utilisateurs 26 Quand implémenter ? Réussite Offre Logiciel II. Implantation d’un MES Pourquoi implanter un MES ? Ils permettent la dématérialisation et le suivi des démarches d’amélioration continue par le pilotage des ateliers en temps réel. Ces outils facilitent également la digitalisation des opérations et l’édition de reportings clairs. Ces logiciels accompagnent les opérateurs dans leur travail quotidien et libèrent les managers. 27 Quand implémenter ? Réussite Offre Logiciel II. Implantation d’un MES Quand implanter un MES ? Un MES lie le process physique au système d’information apporte dans l’atelier une puissance de traitement de l’information Indispensable quand le temps passé à documenter est non négligeable vis à vis du temps passé à produire Réussite d’implantation d’un MES lié à une bonne communication interne échanges entre des fonctions et services qui n’en non pas l’habitude mise en place par ateliers mise en place par paliers fonctionnels gestion des recettes maîtrise de la traçabilité maîtrise de l’ordonnancement 28 Quand implémenter ? Réussite Offre Logiciel II. Implantation d’un MES Le coût du MES ? Difficile de chiffrer le coût globale d’installation d’une supervision 1) Coût du logiciel : - 2000 Euros pour 100 variables. (Schneider) - 7000 Euros pour 1000 variables. (Schneider) 2) Coût d’adaptation avec l’ERP & le SCADA : - Plusieurs milliers à plusieurs millions d’Euros. Varie en fonction : De la taille de l’entreprise. De la configuration souhaitée par le client De l’environnement existant…(Modification ou création d’usine) 3) Coût annexes : - Coûts annuels des licences - Coûts d’évolution et de maintenance du système 29 Quand implémenter ? Réussite Offre Logiciel II. Implantation d’un MES Modèle d’organisation d’une gestion de production par lots 30 Quand implémenter ? Réussite Offre Logiciel II. Implantation d’un MES Exemple de Soft dit « MES » Acquisition automatique des données auprès des machines. Saisie simple pour les opérateurs. 31 Quand implémenter ? Réussite Offre Logiciel II. Implantation d’un MES Exemple de Soft dit « MES » 32 Quand implémenter ? Réussite Offre Logiciel II. Implantation d’un MES Exemple de Soft dit « MES » 33 Quand implémenter ? Réussite Offre Logiciel II. Implantation d’un MES Fournisseurs de solutions dites « MES » 34 Quand implémenter ? Réussite Offre Logiciel II. Implantation d’un MES Siemens - Totally Integrated Automation et le « MES » 35 36 Quand implémenter ? Réussite Offre Logiciel II. Implantation d’un MES Siemens - Energy management 37 Quand implémenter ? Réussite Offre Logiciel II. Implantation d’un MES Topologie Réseau 38 Quand implémenter ? Réussite Offre Logiciel II. Implantation d’un MES Liens … assises.club-mes.com/documents/ www.mesportal.org/ http://www.jsautomation.fr/images/catalogue/id_1/images/824_brochure_zenon_fr.pdf http://www.abb.com http://www.pharmacim.fr/ http://www.ordinal.fr https://www.astree-software.fr/category/logiciels-mes/ 39 Notes 40
