Functional Spec. SIW

จัดทำสำหรับ:

SIW (Siam Industrial Wire)

จัดทำโดย:

Appomax (Apex Automation)

วันที่:

15 พฤศจิกายน 2567

1. ภาพรวม (Overview)

SIW ต้องการระบบการติดตามการทำงานของเครื่องจักรในกระบวนการผลิต โดยใช้เทคโนโลยีที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและลดเวลาหยุดเครื่อง พร้อมทั้งวางรากฐานสำหรับการขยายระบบในอนาคต ซึ่งสามารถเชื่อมโยงกับข้อมูลการผลิตใน Level 2 เช่น คำสั่งการผลิต (Work Order) หรือลำดับการผลิต (Lot) หรือใน Level 1 ตามเครื่องจักร การผลิตแต่ละรอบ การเปลี่ยนกะ หรือระยะเวลาที่กำหนดโดยสัญญาณจากเครื่องจักร โดยโซลูชันนี้จะสร้างขึ้นโดยใช้ Ignition Perspective และ Tag Historian  และ SQL Bridge ระบบต้องสามารถขยายได้ เริ่มจากการติดตามจำนวนการผลิตขั้นพื้นฐาน และสามารถขยายเป็นระบบ Track-and-Trace ได้ในอนาคตหากต้องการ

2. ขอบเขตงาน (Scope of Work)

ขอบเขตของงานประกอบด้วย 2 ส่วนหลัก:

• Andon System: การติดตามสถานะเครื่องจักร (เช่น การตั้งค่า, หยุดทำงาน, กำลังผลิต)

• Stop Call Wait: ระบบสำหรับการเรียกฝ่ายซ่อมบำรุงเมื่อเกิดปัญหาหรือเหตุขัดข้องในเครื่องจักร ผู้ใช้งานสามารถกดปุ่มเพื่อแจ้งเตือนไปยังทีมซ่อมบำรุงโดยการแจ้งเตือนจะช่วยให้ฝ่ายซ่อมบำรุงรับทราบปัญหาได้ทันทีและเข้าดำเนินการแก้ไขอย่างรวดเร็ว ลดเวลาการหยุดชะงักของกระบวนการผลิต

การจัดสรรเวลาเบื้องต้นสำหรับ Proof of Concept (POC) ในระยะเวลา 25 man-days มีการแบ่งเวลาออกเป็นดังนี้:

• 15 man-days: สำหรับการเชื่อมต่อ (Connect), การเก็บข้อมูล (Collect), และการจัดเก็บข้อมูล (Store) สำหรับความต้องการทั้งสามด้าน

• การวิเคราะห์และการแสดงผล (Analyse and Visualize):

• • Andon System: 5 man-days

  • Stop Call Wait: 5 man-days

3. การตั้งค่าระบบ (System Setup Functional Specification)

3.1 Connect/Collect/Store

3.1.1 Connect (การเชื่อมต่อ)

การเชื่อมต่อกับ PLCs จะต้องรับผิดชอบโดยทางลูกค้า เพื่อให้มั่นใจว่า PLC สามารถเชื่อมต่อได้ รวมถึงการระบุโปรโตคอล, ที่อยู่แท็ก (Tag Addresses), และค้นหาที่อยู่แท็กที่จำเป็นตามขอบเขตที่ต้องการ ระบบจะมีการเชื่อมต่อโดยใช้ไดรเวอร์และโปรโตคอลต่าง ๆ ที่มีให้จาก Ignition สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับไดรเวอร์และโปรโตคอลที่สามารถใช้ได้ ดูที่ลิงก์ต่อไปนี้: Ignition OPC-UA Drivers

3.1.2 Collect (การเก็บข้อมูล)

การสร้างโมเดลข้อมูลจะใช้มาตรฐาน ISA-95 โดยมีการระบุแท็กที่จำเป็นดังนี้:

• Andon: แท็กสถานะเครื่องจักรที่บ่งบอกสถานะของเครื่องจักร ซึ่งควรมีเพียงแท็กเดียวที่บ่งบอกสถานะของเครื่องและต้องไม่ซ้ำกัน หากไม่มีแท็กนี้ จะต้องใช้แท็กที่เป็นปัจจัยที่กำหนดสถานะเครื่องจักร เช่น แท็กสัญญาณเตือน (Alarm Tag) ซึ่งจะต้องถูกประมวลผลด้วยการใช้ Expression เพื่อระบุสถานะที่ชัดเจนของเครื่องจักร

• Stop Call Wait: แท็กสำหรับกดเรียกฝ่ายซ่อมบำรุงผ่านหน้าต่าง UI Dashboard 

3.1.3 Store (การจัดเก็บข้อมูล)

มีการจัดเก็บข้อมูลสองประเภท:

1. Event Period Time Series: การเก็บข้อมูลนี้จะถูกจัดเก็บโดยใช้ Python Script ลงในตาราง SQL สำหรับ State History ซึ่งประกอบด้วยสองตาราง ได้แก่ statereason และ statehistory โดยรายละเอียดของชื่อและฟิลด์ต่าง ๆ อยู่ในภาพที่อัปโหลด:

• statereason: ประกอบด้วยฟิลด์ดังนี้:

• • ID

  • ParentID

  • ReasonName

  • ReasonCode

  • RecordDowntime

  • PlannedDowntime

  • OperatorSelectable

  • SubReasonOf

• statehistory: ประกอบด้วยฟิลด์ดังนี้:

• • ID

  • StateReasonID

  • StartDateTime

  • EndDateTime

  • ReasonName

  • ReasonCode

  • Note

  • LineID

  • RunID

สำหรับการเก็บข้อมูลพลังงานจะใช้ตาราง measure ซึ่งแสดงอยู่ในภาพที่สองที่อัปโหลด:

• measure: ประกอบด้วยฟิลด์ดังนี้:

• • ID

  • TimeSlotID

  • PowerMeterID

  • DateID

  • DayID

  • Energy (Delta kWH)

  • Demand (Delta kWH x4)

  • PF (kVA (ave15)/Demand)

1. Historian Time Series Data Store: การเก็บข้อมูลสำหรับกราฟการควบคุม (Control Chart) จะใช้คุณสมบัติของ Ignition Tag Historian ในการจัดเก็บข้อมูลลงในฐานข้อมูล SQL เราแนะนำให้ใช้ PostgreSQL เนื่องจากไม่มีค่าใช้จ่ายในการใช้งานและมีประสิทธิภาพสูง

การใช้ Python Script จะช่วยหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมจากโมดูลอื่น ๆ แต่ถ้าต้องการทางเลือกที่ใช้โค้ดน้อยเหมาะสำหรับ Citizen Developers สามารถเลือกใช้ SQL Bridge (English Keyword) ได้

3.1.4 ส่วนประกอบของซอฟต์แวร์ (Software Components)

• Ignition Perspective: ใช้สำหรับการแสดงข้อมูลแบบเรียลไทม์และแดชบอร์ด

• Tag Historian: ใช้สำหรับการบันทึกสถานะเครื่องจักรและจำนวนการผลิต

• SQL Bridge: ใช้สำหรับการส่งค่าไปที่ MSSQL ด้วยฟังก์ชัน Transaction group 

3.2 Andon System - การติดตามสถานะเครื่องจักรและจำนวนการผลิต (Machine State and Production Count Tracking) พร้อม Stop Call Wait

User Interface Specification

Pages: 3 pages

• Page 1: Andon Dashboard

• Machine Status Indicators: ตัวบ่งชี้สถานะเครื่องจักรที่แสดงสถานะต่าง ๆ (เช่น กำลังทำงาน, หยุดทำงาน, ตั้งค่า) โดยใช้สีเพื่อระบุสถานะ เช่น สีเขียวสำหรับการทำงาน, สีแดงสำหรับการหยุดทำงาน, สีเหลืองสำหรับการตั้งค่า

• State Duration: แสดงระยะเวลาที่เครื่องจักรอยู่ในแต่ละสถานะ เพื่อให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถดูได้ว่าเครื่องจักรหยุดทำงานหรือทำงานมาเป็นเวลานานเท่าใด

• Real-time Production Data: ข้อมูลการผลิตแบบเรียลไทม์ เช่น จำนวนการผลิตและเวลาในการผลิต

• Alerts and Notifications: การแจ้งเตือนเมื่อเกิดปัญหาหรือความล่าช้าที่ต้องการความสนใจจากผู้ปฏิบัติงาน

• Summary View: สรุปข้อมูลสำคัญ เช่น เวลาทำงาน, เวลาหยุดทำงาน และจำนวนการผลิต โดยสามารถเลือกดูได้ในช่วงเวลาปัจจุบัน เช่น กะปัจจุบันหรือวันปัจจุบัน

• ภาพประกอบ Dashboard: 

• Page 2: State-Time Chart with State History Table

• State-Time Chart: แสดงสถานะของเครื่องจักรในรูปแบบไทม์ไลน์ โดยใช้สีที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละสถานะ ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถดูการเปลี่ยนแปลงสถานะของเครื่องจักรได้อย่างชัดเจน

• State History Table: แสดงข้อมูลประวัติสถานะของเครื่องจักรในรูปแบบตาราง ประกอบด้วยรายละเอียด เช่น เวลาที่เริ่มต้นและสิ้นสุดของแต่ละสถานะ, ประเภทสถานะ, และหมายเหตุเพิ่มเติม พร้อมแสดงประวัติการแจ้ง Stop Call Wait  ที่เกิดขึ้น

• ภาพประกอบ Dashboard: 

• Page 3: Downtime Pareto 

• Downtime Analysis with  Stop Call Wait : กราฟ Pareto ที่แสดงทั้งระยะเวลาการหยุดทำงานและความถี่การหยุดทำงาน พร้อมข้อมูลการเรียก Maintenance Call สำหรับการวิเคราะห์สาเหตุหลักที่ส่งผลต่อการหยุดทำงาน โดยสามารถกรองตามเครื่องจักรและช่วงเวลา (เช่น วันหรือกะ) และแยกประเภทการหยุดทำงานจากการบำรุงรักษาและปัญหาการผลิต เพื่อให้การวิเคราะห์มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

• ภาพประกอบ Dashboard: 

3.3  Stop Call Wait

Stop Call Wait (SCW) เป็นแนวคิดที่ใช้ในระบบการผลิตหรือการจัดการกระบวนการผลิตแบบ Lean Manufacturing ซึ่งมุ่งเน้นการจัดการปัญหาที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของเครื่องจักรหรือกระบวนการผลิตอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ โดย Stop Call Wait ช่วยลดเวลา Downtime และเพิ่มความคล่องตัวในกระบวนการผลิต

องค์ประกอบหลักของ Stop Call Wait

1. Stop

2. • เมื่อเกิดเหตุขัดข้องหรือหยุดการทำงาน เช่น เครื่องจักรเสีย วัตถุดิบหมด หรือปัญหาด้านคุณภาพสามารถกดเรียกฝ่ายซ่อมบำรุงผ่านหน้า UI dashboard ได้ในทันที

   • สามารถระบุสาเหตุที่ทำให้เครื่องจักรหยุดการทำงานหรือเหตุขัดข้องเพื่อแจ้งเตือนไปยังฝ่ายซ่อมบำรุงได้

3. Call

4. • หน้าต่าง Pop-up จะแจ้งเตือนไปที่หน้า UI Dashboard ของบุคคลหรือทีมที่เกี่ยวข้อง เช่น ฝ่ายซ่อมบำรุง (Maintenance) หรือฝ่ายควบคุมคุณภาพ (Quality Control) เพื่อให้สามารถทราบถึงปัญหาที่เกิดขึ้นได้

   • การแจ้งเตือนจะส่งผ่านระบบ SCADA เพื่อให้ผู้ที่เกี่ยวข้องทราบถึงสาเหตุเบื้องต้นของหน้างานโดยจะมีปุ่ม Acknowledge (Ack) ให้ทางผู้ที่เกี่ยวข้องกดเพื่อให้ทางหน้างานรับทราบและรีบเข้าทำการแก้ไขโดยเร็ว

5. Wait

6. • รอการแก้ไขปัญหาหรือการดำเนินการ เช่น ทีมซ่อมบำรุงเข้าตรวจสอบและแก้ไข หรือทีมคุณภาพตรวจสอบผลิตภัณฑ์

ประโยชน์ของ Stop Call Wait

• ลด Downtime: ช่วยให้ทีมที่เกี่ยวข้องรับทราบปัญหาและเข้าดำเนินการแก้ไขได้อย่างรวดเร็ว

• เพิ่มประสิทธิภาพในการสื่อสาร: ระบบแจ้งเตือนช่วยลดการสื่อสารที่ซ้ำซ้อนและเพิ่มความชัดเจน

• ภาพประกอบ Dashboard: 

4. ระดับของการดำเนินงาน (Levels of Implementation)

Level 1 - การติดตามจำนวนการผลิตพื้นฐาน (Basic Production Count Tracking)

ในระดับนี้ ระบบจะมุ่งเน้นการติดตาม สถานะเครื่องจักร และ จำนวนการผลิต (Outfeed Count) โดยข้อมูลจะถูกจัดเก็บในฐานข้อมูล historian และสามารถเรียกดูเพื่อรายงานการใช้งานของเครื่องจักรและประสิทธิภาพการผลิต

• PLC Output: PLC จะส่งข้อมูลสถานะเครื่องจักรและจำนวนการผลิตออกมา

• การบันทึกข้อมูล: บันทึกและจัดเก็บใน historian เพื่อให้สามารถทำรายงานตามเวลาที่ใช้งานและประสิทธิภาพของเครื่องจักรได้

Level 2 - การเชื่อมโยงกับคำสั่งการผลิต (Work Order Linked Tracking)

ในระดับนี้ ระบบจะเชื่อมโยงข้อมูลเครื่องจักรกับ คำสั่งการผลิต (Work Order) ซึ่งช่วยให้สามารถติดตามประสิทธิภาพการผลิต การหยุดทำงาน และคุณภาพตามคำสั่งการผลิตได้

• PLC Output: ข้อมูลเช่นเดียวกับ Level 1 แต่จะเชื่อมโยงกับ Work Order

• ข้อมูลที่ลูกค้าต้องให้:

• • การเริ่มต้นคำสั่งการผลิตในระบบทำงานอย่างไร?

  • ระบุว่าเราควรติดตาม Data Tag ใดเพื่อบ่งบอกการเริ่มต้นและสิ้นสุดของคำสั่งการผลิต

Level 3 - ระบบการติดตามแบบ Track-and-Trace ด้วย Serialisation (Future Option)

ในระดับนี้ ระบบจะติดตามการผลิตแบบหน่วย โดยที่ผลิตภัณฑ์แต่ละชิ้นจะได้รับหมายเลขประจำตัว (Serial Number) ข้อมูลการผลิตแต่ละขั้นตอน เช่น สถานะเครื่องจักร

5. บทสรุป (Conclusion)

ข้อกำหนดการทำงานสำหรับระบบการติดตามและตรวจสอบของ SIW นี้ได้นำเสนอโซลูชันที่ครอบคลุมสำหรับการติดตามประสิทธิภาพการผลิต โดยแบ่งเป็นสี่ส่วนหลัก:

• Andon System: ระบบจะติดตามสถานะเครื่องจักรแบบเรียลไทม์ พร้อมแสดงระยะเวลาการทำงานในแต่ละสถานะ (การผลิต, การตั้งค่า, การหยุดทำงาน) ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถตอบสนองต่อปัญหาได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ

• Stop Call Wait: ระบบเพิ่มฟีเจอร์โดยเน้นไปที่การจัดการปัญหาที่เกิดจากการทำงานระหว่างการทำงานของเครื่องจักรหรือกระบวนการผลิตอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ โดยจะแจ้งเตือนเป็น Stop เมื่อเครื่องหยุดการทำงาน สามารถระบุสาเหตุของปัญหา และ กดเรียกฝ่ายซ่อมบำรุงผ่านหน้า UI dashboard ได้ในทันที, Call จะแสดงเป็นหน้าต่าง Pop-up แจ้งเตือนไปที่หน้า UI Dashboard เพื่อให้ผู้ที่เกี่ยวข้องทราบถึงสาเหตุเบื้องต้นของหน้างานและเข้าแก้ไขได้ทันที และในส่วนสุดท้าย แจ้งเตือนเป็น Wait เพื่อแสดงสถานะการรอการแก้ไข.

Stop Call Wait (SCW) ช่วยลดเวลา Downtime และเพิ่มความคล่องตัวในกระบวนการผลิต

ระบบถูกออกแบบให้สามารถขยายได้ในอนาคต จากระบบติดตามพื้นฐานไปจนถึงระบบ Track-and-Trace ที่ซับซ้อน โดยใช้เทคโนโลยี Ignition Perspective และ Tag Historian และ SQL Bridgeเป็นพื้นฐาน ทำให้มั่นใจได้ว่าระบบจะสามารถเติบโต และพัฒนาไปพร้อมกับความต้องการทางธุรกิจของ SIW

การนำระบบนี้ไปใช้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต ปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์ ลดการใช้พลังงาน และพัฒนากระบวนการ บำรุงรักษาให้มีความรวดเร็วและเป็นระบบยิ่งขึ้น นำไปสู่การดำเนินงานที่มีประสิทธิภาพและยั่งยืนมากขึ้น สอดคล้องกับ เป้าหมายการพัฒนาอุตสาหกรรม 4.0