Cách sử dụng hệ thống MES

Hệ thống thực thi sản xuất MES có lợi ích gì? Quy trình triển khai hệ thống MES như thế nào? Chi phí để triển khai hệ thống này là bao nhiêu? Đây là những câu hỏi mà các doanh nghiệp quan tâm tới MES đặt ra.

Cùng tìm hiểu chi tiết hơn về MES qua bài viết dưới đây nhé.

I. Hệ thống MES và đo lường

Chúng ta không thể quản lý những gì chúng ta không đo lường được. Và tất cả mọi thứ đều cần con số cụ thể, chính xác. Vậy các chỉ số cần đo lường chính của sản xuất là gì? MES có liên quan tới các chỉ số này như thế nào? Cách sử dụng hệ thống MES để đo lường như thế nào?

Nếu bạn muốn tìm hiểu cơ bản về MES trước, hãy tham khảo Tại đây nhé!

Tổ chức MESA (Manufacturing Enterprise Solutions Association) – cộng đồng phi lợi nhuận trên toàn thế giới của các công ty sản xuất, nhà tích hợp hệ thống, nhà cung cấp dịch vụ tư vấn, biên tập viên, nhà phân tích, học giả và sinh viên đã thực hiện một nghiên cứu phân tích. Trong đó có bảng câu hỏi là các kết quả tài chính đo lường các công ty hoạt động thông qua phần mềm quản lý thực thi sản xuất-MES.

Và dưới đây các KPI phổ biến nhất cùng các phản hồi của những người khảo sát dùng để đánh giá hiệu quả của hệ thống thực thi sản xuất MES gồm:

• KPI về an toàn sức khỏe môi trường.
• KPI về thời gian giao hàng cho khách.
• KPI về sự commit.
• KPI về chu kỳ sản xuất.
• KPI về hoạt động overtime.
• KPI hàng tồn kho.
• KPI về First-Pass Yield.
• KPI về mức sử dụng năng lực của sản xuất (Capacity Utilization – CU).
• KPI về hàng lỗi trả lại của khách.
• KPI về lỗi lô đầu tiên.
• KPI về Work in Progess Inventory.

Trong số 19 KPI hoạt động thì 11 KPI đã được sử dụng bởi hơn một nửa số người được hỏi.

KPI thường được trích dẫn liên quan đến OSHA (cơ quan quản lý an toàn và sức khỏe nghề nghiệp)-tổ chức mà các công ty Hoa Kỳ phải báo cáo các sự cố an toàn và các vụ tai nạn. Và có 2 trong số các KPI thường được trích dẫn liên quan đến việc giao hàng kịp thời cho khách.

Một tiêu chí vô cùng quan trọng khác là thời gian quay vòng. Điều này giúp thấy được mức độ mà nhà máy có thể nhanh chóng thích ứng với những thay đổi. Để nhận ra thời gian quay vòng nhanh, các công ty không chỉ cần thiết kế quy trình của họ tốt mà còn phải lên lịch trình tốt., tối đa hóa kết quả sản xuất, đảm bảo chất lượng cao, giảm thiểu thay đổi và thời gian, đảm bảo rằng các vật liệu tiếp tục di chuyển trong suốt quá trình. Vì có rất nhiều vấn đề ảnh hưởng tới thời gian quay vòng nên đây là một tiêu chí tuyệt vời để đo lường hiệu suất của nhà máy.

Những KPI thường được sử dụng khác liên quan đến lầm thêm giờ và chất lượng, kích thước hàng tồn kho.

Trong báo cáo đó có một điều đáng chú ý rằng các mục tiêu hoạt động thường mâu thuẫn với các mục tiêu tài chính và kinh doanh. Tuy nhiên, sau khi triển khai MES, hồ sơ của các công ty đã được mô tả như sau: Họ đã kết hợp các mục tiêu hoạt động của họ với các mục tiêu tài chính và kinh doanh của họ, họ nhanh chóng, họ tập trung vào những gì quan trọng, hoạt động nhà máy của họ có lợi nhuận, họ biết kết quả của họ, họ sử dụng và ứng dụng các phần mềm, và nói chung, họ có ROI từ hai năm trở xuống đối với các khoản đầu tư vào hệ thống thực thi sản xuất MES.

Theo báo cáo của Business Movers, một trong những đặc điểm quan trọng của doanh nghiệp là tốc độ. Khi công ty có thể cung cấp kết quả nhanh hơn cho nhân viên thì nhân viên có thể đưa ra cách khắc phục nhanh hơn. Việc thu thập dữ liệu tự động giúp làm những thông tin này có sẵn sớm hơn. Có một Dashboard trực quan hóa về nhà máy là đặc biệt quan trọng và cần thiết cho doanh nghiệp. Như vậy có thể thấy cách hoạt động của hệ thống MES vô cùng hiệu quả!

II. Lợi ích theo từng chức năng của MES

Cách sử dụng hệ thống MES sẽ đem lại nhiều lợi ích cho doanh nghiệp sản xuất, nhưng không phải tất cả các phân hệ của MES đều cần thiết. Sơ đồ dưới đây sẽ mô tả một số lợi ích cụ thể của từng chức năng mà MES mang lại cho doanh nghiệp.

III. Chi phí đầu tư hệ thống MES bao nhiêu?

Sau khi nắm rõ được cách sử dụng hệ thống MES và những lợi ích mà MES mang lại cho doanh nghiệp sản xuất, câu hỏi được quan tâm nhất chính là “Chi phí đầu tư hệ thống MES bao nhiêu?”

Câu hỏi này thật sự là khó trả lời giống như “Chi phí xây dựng nhà máy là bao nhiêu?” vậy. Giá các chi phí cho một MES bao gồm nhiều yếu tố:

• Số lượng nhà máy và số lượng dây chuyền sản xuất trong phạm vi dự án.
• Số lượng chức năng phân hệ liên quan.
• Bạn cần bao nhiêu lisence? Có bao nhiêu người dùng?
• Có thể tái sử dụng lisence về chức năng hay không? Ví dụ dây chuyền sản xuất hoặc báo cáo gần giống với nhau.
• Chức năng được yêu cầu rộng đến mức nào? Hay chỉ một mô-đun OEE, một Dashboard báo cáo.
• Cần thêm bao nhiêu giao diện tích hợp cho các hệ thống khác (như LIMS, ERP và PLC).
• Đã có sẵn phần cứng (máy trạm, cảm biến, PLC, máy chủ) hay phải mua mới? Có cần thay đổi phần mềm PLC hay không?
• Chênh lệch giá giữa các nhà cung cấp (phần mềm và tích hợp hệ thống)
• Có bao gồm quản lý dự án ở giai đoạn hand over của khách hàng (hướng dẫn triển khai, huấn luyện và đào tạo người dùng,…) không?

Chung quy lại, khi các nhà đầu cung cấp và tư vấn đầu tư cần thiết cho hệ thống MES, đừng chỉ nhìn vào giá. Nhiều nhà cung cấp sẽ lướt sơ bộ với cái giá nghe rất hời, nhưng quan trọng là có gì trong đó? Sau khi bạn kí hợp đồng, sẽ có nhiều sự thật được nhìn thấy và bạn nhận ra những dịch vụ thiết yếu chưa được cung cấp bao gồm trong giá.

Vậy rốt cuộc bạn nên xem xét điều gì? Thử xem bạn có thể liệt kê một số hướng dẫn chung để xây dựng nhà máy không? Còn đối với hệ thống MES thì sao?

Để cân nhắc được về giá, trước tiên bạn phải có một ý tưởng chung, rõ rang trong nội bộ về những gì bạn muốn. Và sau đó lựa chọn một vài nhà cung cấp tư vấn triển khai phù hợp.

IV. Quy trình triển khai MES

Quy trình triển khai hệ thống thực thi sản xuất-MES gồm có hai bước cơ bản: Lựa chọn giải pháp MES phù hợp và chiến lược triển khai hệ thống MES.

1. Lựa chọn giải pháp MES phù hợp

Để cài đặt một hệ thống điều hành sản xuất MES mới trong công ty thì trước hết cần mua các thành phần công nghệ, phần mềm và phần cứng. Sau đó, việc triển khai các thành phần kỹ thuật trong lĩnh vực công nghệ thông tin (IT) đã có của business và sau đó đào tạo nhân viên và thích ứng các quy trình kinh doanh với hệ thống thông tin có khía cạnh này. Vì bản chất của MES cũng là một hệ thống IT trong doanh nghiệp nên quy trình triển khai MES cũng không nằm ngoài những phương pháp cơ bản của dự án công nghệ thông tin.

Tiếp theo, việc lựa chọn thành phần cứng của MES phụ thuộc vào phần mềm. Tùy theo doanh nghiệp mà quyết định nên mua một máy chủ hay cả mạng máy tính, kiến trúc bộ xử lý nào là cần thiết và những thành phần nào khác là cần thiết. Việc lựa chọn phần mềm có phần phức tạp và khó khăn hơn nhiều so với việc lựa chọn phần cứng.

Trong trường hợp cần mua phần mềm mới, thì phải xem xét nên mua phần mềm tiêu chuẩn hay phần mềm riêng lẻ được phát triển. Phần mềm đóng gói các tùy chỉnh được tạo ra đặc biệt cho một tổ chức và có thể được phát triển bởi chính tổ chức đó hoặc nhà cung cấp bên ngoài. Mặt khác, phần mềm tiêu chuẩn đã được sản xuất trước và bao gồm một hoặc nhiều quy trình kinh doanh hoàn toàn với một hoặc nhiều chương trình. Trong thực tế, một biến thể hỗn hợp của phần mềm tiêu chuẩn với một số lượng nhỏ các phần mở rộng riêng lẻ có thể cần thiết đối với một hệ thống thực thi sản xuất-MES.

Vậy nên hiện nay, các giải pháp MES đều đi theo xu hướng hỗn hợp: 1 bộ tiêu chuẩn theo ngành (sản xuất liên tục hoặc sản xuất rời rạc) cùng bộ templates và các chức năng có thể customize theo mô hình thực tế của khách hàng.

Giải pháp MES phù hợp nhất với nhu cầu cụ thể của các nhà sản xuất toàn cầu là một giải pháp đáp ứng các yêu cầu về thời gian đáp ứng của tổ chức trên toàn bộ doanh nghiệp được đồng bộ hóa toàn cầu.

Nên lựa chọn hệ thống MES có hiệu quả và đáp ứng được các tiêu chí kinh doanh sau đây:

• Cải thiện quy trình và chất lượng sản xuất.
• Dễ dàng hỗ trợ nhiều nhà máy ở nhiều thành phố, quốc gia hoặc/và châu lục.
• Tích hợp với các hệ thống sản xuất và kinh doanh quan trọng hiện có.
• Giảm sự tham gia của IT và giảm chi phí IT dưới khu vực sản xuất.
• Hỗ trợ chu trình sản xuất ngắn hơn.
• Hỗ trợ nhanh chóng các thay đổi được lên kế hoạch và đột xuất trong chu kỳ sản xuất trong doanh nghiệp.

Bên cạnh đó còn có một số tiêu chí bổ sung cần xem xét trong quá trình lựa chọn:

• Được xác nhận bởi các nhà sản xuất khác trong ngành tương tự.
• Đủ linh hoạt để hỗ trợ demo sản phẩm đảm bảo rằng nhà cung cấp có thể nhanh chóng cung cấp các khả năng cụ thể mà nhà sản xuất yêu cầu với việc tối thiểu hóa dịch vụ thu thập dữ liệu.
• Được phát triển và hỗ trợ bởi một nhà cung cấp với khả năng đã được chứng minh để cung cấp những gì đã được hứa hẹn và hỗ trợ sản phẩm trong và sau khi thực hiện.

2. Chiến lược triển khai hệ thống MES

Sau khi đã lựa chọn được phần mềm phù hợp cho doanh nghiệp thì có thể tiếp tục triển khai hệ thống MES. Việc thực hiện hệ thống hóa là không thể tránh khỏi vì sự phức tạp của hệ thống thực thi sản xuất – MES. Điều này thường có thể được thực hiện trên cơ sở ba chiến lược:

• Big Bang
• Thực hiện từng bước trong các khu vực hoạt động riêng lẻ. (Pilot 1 khu vực sản xuất)
• Thay thế từng bước các quy trình kinh doanh riêng lẻ. (Pilot cho một Module riêng lẻ, như Workflow or Monitoring OEE).

a. Big Bang

Theo chiến lược của Big Bang, tất cả các quy trình kinh doanh bị ảnh hưởng đều được xử lý thông qua hệ thống mới theo một thời hạn nhất định. Việc này dẫn đến rủi ro cao bằng các lỗi trong hệ thống MES có thể ảnh hưởng tới toàn bộ tổ chức. Lỗi không chỉ được gây ra từ phần cứng hay phần mềm mà còn bởi những người xử lý các thành phần kỹ thuật. Để tránh được lỗi người dùng thì cần phải đào tạo mở rộng tất cả người dùng gần như song song vì thông thường họ sẽ bắt đầu sử dụng hệ thống cùng một lúc.

b. Thực hiện từng bước trong các khu vực hoạt động riêng lẻ (Pilot 1 khu vực sản xuất)

Việc triển khai hệ thống MES trong các khu vực hoạt động riêng lẻ giúp giảm nguy cơ xảy ra lỗi. Nếu theo chiến lược này, ban đầu các quy trình kinh doanh chỉ cho một bộ phận được hệ thống hỗ trợ. Ưu điểm của chiến lược này là các lỗi có thể không ảnh hưởng tới toàn bộ doanh nghiệp và người dùng có thể được đào tạo dần. Hơn nữa, các bộ phận của doanh nghiệp mà hệ thống đã được sử dụng có thể chia sẻ kinh nghiệm với các bộ phận khác.

c. Thay thế từng bước các quy trình kinh doanh riêng lẻ (Pilot cho một Module riêng lẻ, như Workflow or Monitoring OEE)

Việc triển khai từng bước cũng có thể được thực hiện liên quan đến các quy trình kinh doanh. Theo chiến lược này, chỉ có một số quy trình được thực hiện ban đầu thông qua hệ thống mới. Vậy nên, nguy cơ thất bại giảm đáng kể và trở nên dễ quản lý. Và việc đào tạo người dùng cũng có thể được thực hiện trong các giai đoạn. Ưu điểm của chiến lược này là rủi ro thấp hơn nhưng lại cao hơn về mặt thời gian.

Vậy nên, việc lựa chọn chiến lược phù hợp nằm ở đâu đó giữa hai mục tiêu cạnh tranh chung là giảm thiểu rủi ro và giảm thiểu chi phí.

V. Thách thức và khó khăn khi triển khai MES

Giống như tất cả các hệ thống khác, MES cũng có những nhược điểm. MES không hoàn hảo, dưới đây là những thách thức và khó khăn khi triển khai MES:

1. Hệ thống MES có thể khó và tốn kém để tùy chỉnh

Hệ thống thực thi sản xuất MES là các hệ thống cứng nhắc với tính năng hẹp, được xác định rõ ràng và kiến trúc hệ thống. Trừ khi bạn đang áp dụng một MES được xây dựng tùy chỉnh, có thể rất tốn kém và còn chậm hơn để thực hiện, bạn sẽ phải tùy chỉnh một giải pháp sẵn có. Việc này không chỉ khó khan mà còn tốn thời gian và chi phí. Các cấu hình MES được tùy chỉnh dựa trên bộ công cụ MES có thể chạy tỷ lệ cao của đô la cấp phép cho dịch vụ, thường lên tới 1:3.

Điều đó có nghĩa là cứ chi 10.000 đô la cho license, bạn thực sự có thể chi 30.000 đô la cho các dịch vụ.

2. Triển khai MES là một quá trình chậm

Vì hệ thống thực thi sản xuất MES là một hệ thống bao gồm tất cả, nên việc triển khai nó thường là một công việc chính cần cân bằng lợi ích của các bên liên quan từ khắp công ty. Do chi phí license cao liên quan đến MES và nhiều bên liên quan sẽ sử dụng nó, ngay cả những nhà sản xuất nhanh nhất cũng phải mất hàng tháng để phân tích nhu cầu MES của họ, đánh giá nhà cung cấp, soạn thảo POC và sau đó vài tháng nữa thực hiện các hệ thống trong hoạt động sản xuất, tùy chỉnh nó,…

Trên thực tế, thời gian thực hiện trung bình cho một MES là từ 15-16 tháng.

3. Thay đổi hệ thống khó khăn khi nhu cầu hoạt động của bạn thay đổi

Các nhà máy hiện đại cần linh hoạt để thích ứng với những thay đổi trên thị trường và nhu cầu của khách hàng. Tuy nhiên, do kiến trúc cứng nhắc của nó, MES có thể làm chậm tốc độ cải tiến vì chúng cần được tùy chỉnh để phù hợp với các quy trình mới. Điều này có thể khiến MES tụt hậu so với nhu cầu hoạt động.

Trên thực tế, một trong 5 lý do hàng đầu khiến các nhà sản xuất thay đổi MES là do các nhà cung cấp của họ không đủ linh hoạt để thích ứng với nhu cầu hiện tại của doanh nghiệp.

4. Bạn sẽ cần thay đổi quy trình công việc của mình để phù hợp với MES

Như đã đề cập, hệ thống MES cứng nhắc nên việc thay đổi các hoạt động của bạn để phù hợp với MES dễ dàng hơn là thay đổi cách sử dụng hệ thống MES để phù hợp với yêu cầu của bạn. Tất nhiên là việc này phải mất phí và MES của bạn có khả năng tùy chỉnh. Bạn không chỉ phải thay đồi hoạt động của mình mà còn phải dừng các quy trình không cần thiết cho hoạt động sản xuất bởi vì MES không hỗ trợ cho các lựa chọn thay thế khác. Việc áp dụng các quy trình phụ có thể cần tới chi phí dài hạn vượt xa lợi ích của hệ thống thực hiện sản xuất hoàn toàn.

5. MES không di chuyển theo tốc độ của công nghệ

Vạn vật kết nối (IIoT) và điện toán đám mây là một trong những công nghệ nhiều hứa hẹn nhất trong sản xuất. Tuy nhiên, MES đã xuất hiện trước những công nghệ mới này, vì vậy hầu hết các nhà cung cấp MES đều bị tụt hậu khi muốn tích hợp chúng vào giải pháp của họ.

Trên thực tế, ước tính chỉ có 50% giải pháp MES bao gồm IoT công nghiệp. Hơn nữa, hầu hết MES được xây dựng như giải pháp tại chổ. Dù một số nhà cung cấp đang bắt đầu cung cấp các giải pháp dựa trên đám mây, nhưng họ cũng đứng sau các giải pháp hoặc ngành công nghiệp khác về vấn đề này.

Cách sử dụng hệ thống MES hợp lý mang lại vô số những lợi ích thực tế cho doanh nghiệp, tuy nhiên để triển khai hệ thống MES phải đi kèm những khó khăn và thách thức. Vậy nên để lắp đặt hệ thống MES cần tìm đến những nhà cung cấp nhiều kinh nghiệm không chỉ về nghiệp vụ sản xuất, lập trình mà còn phải hiểu về các chuẩn truyền dữ liệu và hệ thống báo cáo quản trị phù hợp để có được phương án thích hợp nhất và tránh lãng phí nhất!