ISA-95: Tầm quan trọng của tiêu chuẩn MES và các tiêu chuẩn khác

ISA-95 là tiêu chuẩn quan trọng của hệ thống MES. Cùng MC&TT tìm hiểu về khái niệm ISA-95, mô hình tiêu chuẩn gồm 5 tầng. Liệu tiêu chuẩn ISA-95 còn phù hợp trong thời đại Công nghiệp 4.0? Đồng thời tìm hiểu các tiêu chuẩn khác của hệ thống MES trong quá khứ.

Tiêu chuẩn ISA-95

ANSI/ISA-95, thường được gọi là tiêu chuẩn ISA-95, là một tiêu chuẩn quốc tế được phát triển bởi Hiệp hội Tự động hóa Quốc tế (ISA) nhằm tạo ra mô hình mẫu tích hợp các hệ thống quản trị và hệ thống điều khiển trong doanh nghiệp sản xuất.

Tiêu chuẩn ISA-95 được phát triển cho các nhà sản xuất toàn cầu. Tiêu chuẩn được đánh giá là phù hợp và chi tiết. Vì thế tiêu chuẩn ISA-95 được áp dụng trong tất cả các ngành công nghiệp, trong tất cả các loại quy trình, như quy trình theo đợt, quy trình liên tục và quy trình lặp lại.

Mục tiêu của ISA-95 MES không chỉ được xây dựng để hướng dẫn thiết kế và triển khai hệ thống thực thi sản xuất MES theo một chuẩn nhất định. Mà tiêu chuẩn ISA-95 còn cung cấp thuật ngữ nhất quán làm cơ sở giao tiếp giữa nhà cung cấp và nhà sản xuất, cung cấp các mô hình thông tin và mô hình hoạt động nhất quán, là cơ sở để làm rõ chức năng của ứng dụng và cách thông tin sẽ được sử dụng.

Các mô hình theo chuẩn ISA-95 có thể giúp doanh nghiệp định hình được thông tin nào cần phải trao đổi giữa các hệ thống quản trị trong doanh nghiệp từ bán hàng, tài chính kế toán đến các hệ thống điều hành sản xuất, bảo trì máy móc thiết bị và kiểm soát chất lượng.

• Giúp xác định cách thức cấu trúc doanh nghiệp đặc biệt là doanh nghiệp sản xuất.
• Giúp xác định luồng thông tin trong doanh nghiệp và thấu hiểu mối quan hệ giữa các loại thông tin khác nhau.
• Tạo mô hình chuẩn để xây dựng cấu trúc cho cho cơ sở dữ liệu.
• Làm cơ sở để lựa chọn nhà cung cấp / giải pháp công nghệ.

Các mô hình của tiêu chuẩn ANSI/ISA-95

Tiêu chuẩn ISA-95 xác định MES theo kiến trúc thông tin. Theo tiêu chuẩn thì MES nằm ở tầng 3, nằm giữa các hoạt động kiểm soát và ERP. Việc ISA định nghĩa tiêu chuẩn ISA-95 theo kiến trúc thông tin là vì muốn nhấn mạnh việc giao tiếp giữa các tầng với nhau. Đặc biệt là giao tiếp giữa MES và ERP. Nhờ vào việc giao tiếp thông tin hiệu quả, liền mạch giữa các bộ phận đóng vai trò giảm sai sót, giảm chi phí và tăng hiệu quả sản xuất.

Chi tiết các tầng trong tiêu chuẩn ISA-95 bao gồm:

• Tầng 0: Tầng này xác định các quy trình vật lý thực tế. Đây là nơi bắt đầu tạo dữ liệu và đại diện cho quá trình sản xuất thực tế.
• Tầng 1: Xác định các hoạt động liên quan đến việc cảm nhận và thao tác các quy trình vật lý. Bao gồm các cảm biến và thiết bị thông minh thu thập dữ liệu trong quá trình sản xuất.
• Tầng 2: Xác định các hoạt động giám sát và kiểm soát các quy trình vật lý. Bao gồm các hệ thống kiểm soát như PLCs, DCSs… Các hệ thống nằm trong tầng này có vai trò giám sát và điều chỉnh môi trường sản xuất.
• Tầng 3: Tầng 3 của tiêu chuẩn ISA-95 xác định các hoạt động của luồng công việc để tạo ra các sản phẩm mong muốn. Tầng 3 của ISA-95 MES bao gồm các hệ thống quản lý hoạt động sản xuất như MES, WMS… Các hệ thống tại tầng này có vai trò lập kế hoạch sản xuất, tối ưu hóa sản xuất và các quy trình khác nhằm giúp đạt được mục tiêu sản xuất.
• Tầng 4: Tầng này xác định các hoạt động liên quan đến kinh doanh cần thiết để quản lý một hoạt động sản xuất. Bao gồm các hệ thống logistics kinh doanh như ERP, CRM…

Các tầng của tiêu chuẩn ISA-95

Liệu tiêu chuẩn ISA-95 có lỗi thời trong thời đại hiện nay không?

Tiêu chuẩn ISA-95 vẫn đang rất phổ biến và hữu ích trong ngành công nghiệp hiện đại. ISA-95 vẫn tiếp tục là một hình mẫu, một mô hình phân cấp định nghĩa các hoạt động trong một tổ chức sản xuất. ISA-95 giúp chuẩn hóa các mô hình thông tin và thuật ngữ trong sản xuất, làm cho việc trao đổi thông tin giữa các hệ thống doanh nghiệp, các chức năng kiểm soát và hoạt động sản xuất trở nên trơn tru.

Trong thời đại Công nghiệp 4.0, với sự xuất hiện và phổ biến của sản xuất thông minh, ISA-95 đã được mở rộng và áp dụng nhiều hơn thúc đẩy phát triển các nhà máy trở nên thông minh hơn. Các nhà máy thông minh nhằm mục tiêu nâng cao sản xuất thông qua việc thiết lập các sản phẩm thông minh và quy trình sản xuất thông minh, cũng như thông qua các hệ thống sản xuất được tích hợp với các hệ thống khác.

Vì vậy, tiêu chuẩn ISA-95 không hề lỗi thời, mà ngược lại, tiêu chuẩn đang đóng một vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ sự phát triển của ngành công nghiệp hiện đại.

Các tiêu chuẩn khác của MES

Tiêu chuẩn ISA-95 là tiêu chuẩn được coi là khuôn mẫu hiện nay, là tiêu chuẩn xác định rõ ràng không chỉ là vai trò của hệ thống MES mà cả hệ thống quản lý sản xuất. Các tiêu chuẩn này được ra đời chỉ với mục đích là xác định vai trò của hệ thống MES.

Mô hình MESA

Mô hình MESA xác định MES theo các vùng chức năng. MES ra đời vào năm 1990 trong bối cảnh quản lý, điều hành sản xuất còn phức tạp, các máy tính dần được ứng dụng vào các doanh nghiệp sản xuất. Trong bối cảnh đó, MESA ra đời để hướng dẫn về hệ thống quản lý sản xuất theo chức năng. Năm 1996, MESA được hoàn thiện và xác định hệ thống MES thông qua 11 chức năng cốt lõi, được gọi là mô hình MESA-11.

• Operations/Detailed Sequencing
• Dispatching production units
• Product tracking and genealogy
• Labour Management
• Quality Management
• Maintenance Management
• Resource allocation and status
• Document control
• Performance Analysis
• Process Management
• Data Collection and Acquisition

Các chức năng của mô hình MESA

Tuy nhiên dần qua thời gian, MESA đã bộc lộ điểm yếu của mô hình này. Lí do là vì 11 chức năng trên chỉ gói gọn trong phạm vi bên trong nhà máy sản xuất. Trong khi nhu cầu quản trị sản xuất ngày càng phức tạp hơn và nhiều công nghệ mới xuất hiện hơn. Vì lí do đó, MESA đã thay đổi và cải thiện mô hình của mình.

Mô hình C-MES

Năm 2004, với việc nhu cầu về quản trị sản xuất và các hoạt động kinh doanh ngày càng tăng, MESA đã cải thiện và thêm vào một số chức năng mới. Mô hình này được gọi là C-MES (hay Collaborative MES). Các chức năng mới được bổ sung bao gồm:

• Supply focused Systems (procurement SCP)
• Customer focused systems (CRM)
• Financial focused systems (ERP)
• Product focused systems (CAD/CAM, PLM)
• Logistics systems (TMS, WMS)
• Controls (PLC, DCS)
• Compliance systems (DOO Management, ISO, EH&S)

Đến năm 2008, mô hình này đã được mở rộng bao gồm sản xuất, vận hành nhà máy, vận hành kinh doanh và thậm chí đến các sáng kiến ​​chiến lược như sản xuất tinh gọn, tuân thủ quy định và chất lượng, quản lý vòng đời sản phẩm, doanh nghiệp thời gian thực, quản lý hiệu suất tài sản và những thứ khác.

Kết bài

ISA-95 là tiêu chuẩn xác định chức năng và vai trò của MES trong hệ thống quản lý sản xuất tổng thể. Là một hình mẫu và là tiêu chuẩn quốc tế tích hợp các hệ thống quản trị sản xuất. Tiêu chuẩn ISA-95 vẫn còn giá trị trong thời đại hiện nay. Tiêu chuẩn đã định nghĩa hệ thống MES một cách rõ ràng cho các nhà sản xuất và những nhà cung cấp có thể dựa vào đó để xây dựng hệ thống một cách bài bản hơn.