Интеграция на MES/MOM и ERP с машини за леене под налягане Tederic - цифрова фабрика 2025

Въведение в интеграцията на MES/MOM

Интеграция на машините за леене под налягане с системите MES/MOM и ERP вече не е луксус само за големите корпорации.

Изисквания през 2025 г.:

• Проследимост (Traceability)
• ESG отчетност
• Скъсяване на lead time

Тези изисквания правят така, че дори средните предприятия трябва да виждат производствените данни в реално време.

Резултати от внедряване на OT-IT интеграция (ARC Advisory Group):

• +18% увеличение на OEE
• -22% време за реакция на рекламации

В индустрията за преработка на пластмаси тези числа са още по-високи, тъй като сложните шприцформи и кратките серии изискват бързо вземане на решения.

Благодарение на интеграцията на Tederic Smart Monitoring с ниво MES/MOM е възможно да се обединят данните от машини, роботи, температурен контрол, складове за суровини и контрол на качеството в една бизнес логика. Резултатът? Надзор над производството без „бягане из цеха“, автоматични отчети за клиенти от автомобилния или медицинския сектор, както и възможност за оптимизация на плана така, че да се използва максимално наличността на критичните шприцформи. Този наръчник показва стъпка по стъпка как да проектирате архитектурата на интеграцията, да изберете стандартите за комуникация и да осигурите киберсигурност.

Важно е да се помни, че добре интегрираната система не е само удобство за работа, а и реално намаляване на разходите. Свързването на OT ниво с ERP може да елиминира десетки електронни таблици, да намали грешките в производствените отчети с 90% и да улесни изчисляването на амортизацията на формите. Повишава се и прозрачността в сътрудничеството с доставчици на компоненти – много OEM клиенти днес изискват предоставяне на данни чрез портали на веригата за доставки. Без ефективна интеграция това е практически невъзможно.

Какво представлява MES/MOM за леене под налягане?

MES (Manufacturing Execution System) и MOM (Manufacturing Operations Management) са системи, които запълват празнината между планирането в ERP и управлението на машините. Те отговарят за графициране на поръчките, разпределяне на шприцформи, проследяване на напредъка, контрол на качеството, проследимост на партиди суровини и отчетност за KPI. В секцията за леене под налягане MES интегрира машините за леене под налягане, системите за охлаждане, периферните роботи, монтажните гнезда и лабораторията за качество, създавайки цялостна картина на производството.

Ключовото предимство на MES пред класическия SCADA е бизнес контекстът. Системата знае кое поръчка се изпълнява, кои толеранси важат, кои суровини са издадени и колко време остава до срока за доставка. Така може автоматично да реагира: да предаде инструкция на оператора чрез терминал, да изпрати警报 до планера при спадане на производителността, или дори да предложи смяна в реда на поръчките. MOM разширява тази логика с управление на ресурси, компетенции и процедури за качество, което е задължително при одити IATF 16949 или ISO 13485.

На практика MES се превръща в платформа за сътрудничество между отделите. Технологът записва рецептурата, отделът за качество добавя план за контрол, поддръжката планира прегледи, а логистиката вижда статута на материалите. Всичко става в една среда, елиминирайки „острови от данни“. Интеграцията с ERP осигурява съгласуваност в нумерацията на партиди и автоматично отчитане на разходи, което значително опростява разчетите по проекти и рамкови договори.

История на стандартите за комуникация

Първите опити за автоматично четене на данни от машини за леене под налягане са от 90-те години, когато производителите използват собствени затворени протоколи. През 2000 г. възниква стандартът Euromap 63, който дефинира обмен на данни по поредов интерфейс. Въпреки ограниченията си той позволява създаването на първите отчети за цикли и аларми. Революцията идва след 2016 г., когато Euromap представя Euromap 77 върху OPC-UA, съвместим с концепцията Plug&Produce. Оттогава машините могат да се свързват с MES без специализирани драйвери, а данните имат унифицирано семантично описание.

Паралелно се развиват отворени стандарти:

• OPC-UA
• MQTT Sparkplug
• REST

Доставчиците на MES започват да създават конектори, които могат за минути да свържат нова машина за леене под налягане, зачитайки списък с променливи без ръчно картографиране.

Профили Euromap:

• Euromap 83 - температурен контрол
• Euromap 84 - роботи
• Euromap 85 - hot runner
• Euromap 86 - управление на енергията

Тези профили разширяват интеграцията върху цялото гнездо. Това е важно, защото проследимостта не свършва с машината – обхваща всички устройства, влияещи върху качеството на детайла.

Последните две години популяризират услугите върху 5G и edge computing. Стандарти като OPC-UA Pub/Sub и MQTT позволяват доставка на данни към корпоративното облако с милисекундно забавяне, запазвайки сигурността на OT мрежата. Фирмите създават централизирани екипи за поддръжка, които от едно място наблюдават машинни паркове в няколко държави. Това повишава стандартизацията на процесите и улеснява глобални оптимизационни проекти.

Видове архитектури за интеграция

От практиката на внедряване произтичат три основни типа архитектури:

• Интеграция точка-точка – MES комуникира директно с всяка машина за леене под налягане или контролер. Прости, но трудни за поддръжка при по-голямо количество устройства.
• Интеграция чрез посредническа нива (Edge/Middleware) – данните от машините отиват към edge сървър, където се филтрират, стандартизират и едва тогава се изпращат към MES/ERP. Най-често използваната архитектура през 2025 г.
• Облачна интеграция – машините за леене под налягане изпращат данни към облачна платформа (напр. Tederic Smart Monitoring Cloud), която предоставя API интерфейси за MES/MOM. Подходяща за организации с множество предприятия.

Изборът на архитектура зависи от броя машини, изискванията за сигурност, наличността на IT компетенции и дали предприятието планира използване на общи кокпити в капиталовата група. Ключово е също да се определи кои решения да се вземат автоматично (напр. блокиране на машина при откриване на несъвместима партида), а кои да се оставят на операторите.

Интеграция Euromap 63

Euromap 63 все още се среща в по-стари машини. Базира се на комуникация RS232/RS485 и прости телеграми, описващи статуса на машината, броя цикли, температури, аларми. Въпреки ограниченията си често е единствената опция при модернизация на парка. Добро решение са конвертери serial-to-Ethernet и адаптери, които превеждат данните в протокол OPC-UA. Tederic предлага готови gateway-и, които осигуряват не само превод, но и буфериране на данни при загуба на връзка с MES.

Внедряването на Euromap 63 е добре да се допълни с допълнителни сензори и регистрация на партиди суровини. Например може да се интегрира везна за big-bag с терминал на MES, за да се фиксира автоматично всяка смяна на суровина. Въпреки ограниченията този стандарт все още осигурява основна проследимост и може да захранва OEE отчети.

По-сложните проекти използват хибрид: основните параметри се четат от Euromap 63, а качествените данни (температури на формата, потоци на охлаждане) идват през допълнителни IO-Link модули. Такъв подход позволява стъпаловидна модернизация без смяна на цялата машина и подготвя почвата за по-късно внедряване на Euromap 77.

Интеграция Euromap 77 и OPC-UA

Euromap 77 е сегашният златен стандарт за машини за леене под налягане с OPC-UA. Предоставя пълна листа променливи: статуси на цикъл, параметри на профила, аларми, рецептури, броячи на работни часове. Така MES може автоматично да зареди списък с задачи и да разпрати рецептури към машините с блокиране на неавторизирани промени.

Работен процес Euromap 77:

1. ERP изпраща поръчка
2. MES предава параметри (шприцформа и материал)
3. Контролер Tederic изпълнява задачата
4. Обратни данни към MES
5. Отчитане към ERP

Операторът само потвърждава готовност и стартира производството.

Euromap 77 включва и механизми за сигурност, вкл. шифроване на OPC-UA и авторизация на потребители. Препоръчително е да се активират роли и дневници за одит – важно е при одити на клиенти. Благодарение на семантичния модел инсталаторите не трябва да пишат специализирани картографирания; системата сама разпознава кои променливи отговарят за температура, налягане или броячи.

Разширение на Euromap 77 са профилите 83 и 84. Те позволяват да се включат в един поток от данни термостат, chiller, робот за вземане на детайли и система за машинно зрение. MES получава пълна картина на гнездото и знае дали спирането е от чакане на охлаждане или грешка на робота. Така OEE анализите са по-прецизни, а мерките за подобрение попадат точно там, където е тесното място.

API, middleware и облак

Все по-често предприятията свързват машините за леене под налягане чрез middleware платформа. Това може да е специализиран edge сървър (напр. индустриален PC с Docker), който стартира контейнери: OPC-UA колектор, MQTT брокер, база данни за времеви редове и API приложение. Предимствата са бързо мащабиране, възможност за AI аналитика и разделяне на OT от IT мрежата. В multi-site сценарии данните от edge отиват в корпоративното облак, където централният отдел анализира KPI и планира сервизи.

API са ключови и при интеграция с ERP. В модерни внедрявания данните за изпълнение на поръчки не минават през CSV файлове, а през REST/GraphQL. Така потвърждение за производство, консумация на суровини, отпадъци и качествен статус се появяват в ERP веднага след края на цикъла. Фирмите с SAP S/4HANA, IFS Cloud или Microsoft Dynamics 365 могат да конфигурират потоците в Power Platform, скъсявайки времето за разработка.

Изграждане и основни елементи на решението

Пълната интеграция обхваща пет стълба: OT ниво (машини, контролери, сензори), edge/middleware ниво, MES/MOM ниво, ERP система и аналитично-отчетна зона. Всеки стълб трябва да се проектира с мисъл за мащабируемост и сигурност. Например: в edge ниво използваме резервирани сървъри с RAID и UPS; в MES дефинираме стандартни workflow за преръстване; в ERP създаваме речник на индекси за материали и форми; а в BI – KPI кокпити, достъпни за ръководството.

На етапа на проектиране е добре да се начертае карта на потока от данни: откъде излизат, къде се буферират, кой ги консумира и какви решения се вземат. Това предотвратява дублиране на логика, напр. изчисляване на OEE на няколко места. Добър обичай е да се въведе едно „източник на истината“ за всеки KPI – често това е базата данни на MES, която след това предоставя агрегати към data warehouse.

OT ниво и машинни интерфейси

В това ниво ключови са контролерите на машините за леене под налягане Tederic, роботите, термостатите, chiller-ите и подавателите. Всяко устройство трябва да има сертифициран OPC-UA/Euromap интерфейс. В по-стари машини се използват retrofit шлюзове, които събират аналогови и цифрови сигнали и ги предоставят като OPC тагове. Важно е и осигуряването на качеството на захранването – без стабилно захранване и Ethernet мрежа интеграцията ще генерира фалшиви аларми.

Преди внедряване трябва да се извърши одит на кабелите, да се провери экраниране и заземяване, както и да се подготви план за IP адресиране. Все по-често се прилага VLAN сегментация (напр. отделяне на роботите от качествените системи) и протоколи за синхронизация на време (PTP), за да имат отчетите и измерванията единен времеви маркер.

IT слой, MES/MOM и ERP

IT слойът включва сървъри MES, бази данни, уеб приложения, модули за отчети както и интеграции с ERP. Ключовите функции на MES/MOM в производството по леене под налягане са: управление на поръчките, планиране на формите, eDHR (Electronic Device History Record), система Andon/аларми, SPC контрол, проследяване на партиди материали и регистриране на работното време на операторите. ERP отговаря за плана за търсене, материални поръчки, финанси и отчитане на производството. Интеграцията позволява автоматичен поток на данни от приемането на поръчката до изпращането.

Съвременните MES предлагат модули low-code, в които може да се конфигурират формуляри за контрол на качеството, чеклисти за БHP, инструкции за преустройства. Така технологовете сами модифицират процесите без да ангажират програмисти. Важно е да се обърне внимание и на възможността за работа офлайн – ако връзката с ERP се прекъсне, MES трябва да продължи да трупа данни и да ги синхронизира след възстановяване на връзката.

Неотменна част от архитектурата е хранилището на данни или lakehouse, което трупа историята на производството. Тук попадат данни от MES, ERP, LIMS, CMMS и финанси. На тази основа се създават управленски отчети, анализ на разходите, прогнози за търсене и ESG кокпити. Все по-често се прилагат инструменти от клас data governance, които следят качеството на данните и съответствието с GDPR.

Ключови технически параметри

При проектирането на интеграциите трябва да се определят: честотата на четене на данни (за ключови параметри ≤1 s), допустими забавяния в трансфера (напр. за аларми 2 s, за KPI 60 s), наличност на системата (SLA 99,5% или повече) както и задържане на данни (често 3-5 години с пълни цикли + архив). Важни са и бизнес индикаторите: OEE, MTTR, време за преустройство, пълнота на проследявостта (процент поръчки с пълен следовник на данни) и време за ESG отчетност.

Трябва да се обърне внимание на киберсигурността. Стандарти като IEC 62443 и ISO 27001 препоръчват изолиране на мрежите, многофакторна авторизация, актуализации на firmware, както и SOC мониторинг. При интеграция с облак трябва да се осигури VPN криптиране, политики за пароли и контрол на достъпа на ниво роли. В много проекти се прилагат и цифрови подписи на рецепти и протоколите за качество, което предпазва от манипулации с данни.

Внедряването е добре да се допълни с меки индикатори: процент оператори, логнали се в MES, време за отговор на аларма, брой модификации на workflow. Те помагат за управление на промяната и оценка дали персоналът реално ползва новите инструменти. Ако индикаторите се отклоняват от плана, трябва да се проведат допълнителни обучения или да се опростят интерфейсите.

Приложения и бизнес сценарии

Интеграцията на MES/MOM и ERP отваря десетки сценарии:

• Автоматично отчитане на производството – след всеки цикъл системата записва броя детайли, брак, време на цикъл и потребление на енергия.
• Проследяване на партиди материали – MES присвоява всяка бобина гранули към конкретна поръчка, което улеснява рекламациите.
• Динамично планиране – планът се преизчислява на база реалния напредък, наличност на формите и операторите.
• Интеграция с лаборатория за качество – резултатите от CMM измервания или функционални тестове автоматично попадат в eDHR.
• Управление на енергията – данни за kWh на детайл попадат в ESG модула, което подпомага CSRD отчетността.
• Предиктивно обслужване – събития от машините генерират автоматични сигнали в CMMS с историята на параметрите.

На практика примерен автомобилен завод, който интегрира 20 машини за леене под налягане Tederic DE с MES и SAP, постига: скъсяване на преустройствата с 12%, намаляване на браковете с 1,8 п.п., пълна идентифицируемост на партиди в PPAP ниво 3 и редукция на времето за подготовка на одит от седмица на един ден. Медицинските фирми ценят възможността за електронни DHR карти и автоматични блокирания на производството, ако SPC резултатите надхвърлят лимитите.

Все по-популярен сценарий е интеграцията с платформи на клиентите. OEM може да предостави API интерфейс, към който доставчикът изпраща статус на поръчката и качествени данни в реално време. Така веригата на доставките става прозрачна, а доставчикът получава бърза обратна връзка за промени в прогнозите. Вътрешната интеграция така става пропускателка за участие в престижни доставъчни програми.

Как да изберете стратегия за интеграция?

Ключови въпроси: кои KPI искаме да подобрим? кои регулации трябва да спазим? каква е текущата IT/OT инфраструктура? На тази основа създаваме карта на приоритетите и решаваме дали да започнем от една линия (пилот), или да интегрираме целия завод. Полезно е да се приложи методът Value Stream Mapping, за да се идентифицират местата на загуба на информация, и след това да се изберат MES модули, които дават най-бързо възвръщане на инвестицията.

При избора на доставчик обръщаме внимание на: поддръжка Euromap/OPC-UA, готови конектори към ERP, възможност за конфигуриране на workflow, лицензиране (subscription vs perpetual), 24/7 сервиз и референции в бранша. Не винаги е нужно да се сменя цялата система – понякога стига да се разшири съществуващото SCADA с MES модул, за да се задоволят клиентските изисквания. Дългосрочната стратегия е добре да се базира на технологична roadmap, която предвижда внедряване на цифрови близнаци, AI в контрола на качеството и ESG отчетност. Интеграцията трябва да е достатъчно гъвкава, за да обслужи тези проекти без скъпо преустройство на базата.

Поддръжка и управление на промяната

Интеграцията е жив процес. Изисква поддръжка както на хардуера, така и на компетенциите. Най-добрата практика е създаването на OT/IT екип, който следи работата на конекторите, актуализира Euromap/OPC версиите, грижи се за бекъпи и реагира на инциденти. В графика трябва да се предвидят тестове за disaster recovery, учения за персонала и периодични ревюта на конфигурациите на роли и права.

Не бива да се пренебрегва човешкият фактор. Всеки интеграционен проект трябва да включи програма за обучения: оператори (работа с MES терминали, реакция на аларми), технологи (анализ на данни и създаване на рецепти), планери (управление на опашката поръчки) и отдел качеството (генериране на отчети). Полезно е да се внедри система за сигнализиране на подобрения – хората от цеха най-добре знаят кои формуляри могат да се опростят и кои данни си струва да се добавят. Освен това трябва да се осигури комуникация – редовни stand-up срещи помагат да се открият бариери във внедряването и да се поддържа ангажираността на служителите.

Резюме

Интеграцията на машини за леене под налягане Tederic с MES/MOM и ERP е основата на цифровата фабрика. Осигурява пълна видимост на процеса, позволява спазване на клиентските и нормативните изисквания, и отваря пътя към напреднала аналитика, цифрови близнаци и AI. Ключът е добре проектирана архитектура, стъпково внедряване и последователно управление на промяната. Така дори средна леарна по леене под налягане може за няколко месеца да премине от Excel таблици към напълно автоматизиран поток на данни и да спечели конкурентно предимство на екзотичния пазар.