Elintarviketuotannon digitalisaatio : MES-järjestelmän suunnittelu ja toteutus

Abstract

Insinöörityössä kuvattiin toteutettavan MES-järjestelmän PoC-vaihetta eräälle elintarviketuottajalle. PoC-luonteisen projektin tavoitteena oli osoittaa asiakkaalle toimittajan MES-toteutuksen tuoma merkittävä lisäarvo asiakkaan yritykselle. Työssä kuvataan myös yleisellä tasolla tuotannonohjaukseen liittyviä avainkäsitteitä.

Tässä työssä kerrotaan, kuinka MES-järjestelmän avulla pystytään nauhoittamaan avainkäsitteisiin ja -lukuihin liittyvää informaatiota, jota aggregoimalla voidaan ymmärtää tuotantoprosessia paremmalla informaatiolla ja sen avulla parantaa yrityksen tulosta.

Työssä kuvataan asiakkaan motiiveja projektiin sekä kuvataan siihen liittyvät toiminnalisuuksien määrittelyt ja hyväksyminen. PoC-vaiheen toteutus toteutetiin asiakkaan valitsemalle pakkauslinjalle.

Toteutukseen käytettiin Schneider Electricin Wonderware-tuoteperhettä. Wonderware sisältää erilaisia tuotannonohjaukseen käytettäviä moduuleja, joista rakennetaan MES-järjestelmä.

Pakkauslinjalle toteutettiin kaksi erilaista toiminnallista käyttöliittymää: käsipäätteelle ja operaattorin PC:lle. Kummatkin käyttöliittymät toteutettiin Web-sovelluksina. Työssä kuvataan toteutettujen käyttöliittymien käyttötapaukset, toiminnallisuudet ja niihin liittyvä taustalogiikka.

Palvelinarkkitehtuuriltaan järjestelmä käsitti kaksi eri palvelinta automaatiorajapinnalle ja MES-palvelimelle. Automaatiopalvelin keräsi pakkauslinjan laitteista saatavaa dataa, MES-palvelin keräsi ja käsitteli informaation luettavaan ja ymmärrettävään muotoon. MES-järjestelmän nauhoittama informaatio säilytettiin MSSQL-tietokannassa. Käyttöliittymien taustalogiikkaan käytettiin muun muassa .NET-, Entity Framework- ja Angular-ohjelmistokehyksiä.

Lopussa kuvataan, miten projekti onnistui ja mitä MES-järjestelmältä tulevaisuudessa vaaditaan.

The aim of this study was to describe the PoC phase of the manufacturing execution system (MES) system to be implemented for a food production company. The purpose of the PoC project is to prove that the implementation of the provider adds significant value to the customer's company. In the present study, the key aspects of manufacturing execution system are also described on a general level. The MES system allows recording of information related to key concepts and indicators. This data can be aggregated to gain profound understanding of the process and therefore to improve profits.

The study examines the customer's motives for initializing the project. The specifications for the functionalities required and acceptance criteria provided by the customer are also examined. The PoC phase was implemented on a packaging line chosen by the customer. The implementation was based on the Schneider Electric's Wonderware product family. Wonderware consists of various modules utilized by MES. Together these modules are used to build a MES system.

Two separate user interfaces were implemented on the packaging line: a handheld mobile client and an operator desktop client. Both user interfaces were implemented as web applications. In addition, use cases, functionalities and their corresponding backend logic are described in the study. The server architecture consisted of two servers. The automation server handled the data acquisition from the machines of the packaging line. The MES system collected the data provided by the automation server and aggregated the data into information which can be more efficiently understood. The information recorded by the MES system was stored in a MSSQL database. The backend implementation utilized .NET, Entity Framework and AngularJS. The study presents the results of the project and discusses future projections.