ENDÜSTRİ 4.0 VE OEE SÜREÇ YÖNETİMİNİN ANAHTARI: CİHAZ BAĞLANABİLİRLİĞİ

👤GSL Mühendislik

OEE NEDİR? NEDEN ÖNEMLİDİR?
🔍 Toplam Ekipman Etkinliği (Overall Equipment Effectiveness, OEE), en basit tanımıyla kaliteli bir ürün üretmek için zamanın ne kadar etkili kullanıldığının bir ölçütüdür. OEE sayesinde üretici firmalar montaj hatlarının, üretim makinelerinin ve süreçlerinin etkinliğini gözlemleyebilirler. Böylece makine ve ekipmanların performanslarına doğrudan odaklanma şansı yaratılır. OEE hesaplanırken, 3 önemli kıstas göz önünde bulundurulur.

OEE [%] = Kullanılabilirlik Oranı x Performans Oranı x Kalite Oranı
Kullanılabilirlik Oranı: Bir makinenin herhangi bir kesinti olmadan tam olarak çalıştığı süre yüzdesini belirtir.
Performans Oranı: Gerçekleşen çalışma hızının makine teorik hızına oranıdır. Hız kayıplarına işaret eder.
Kalite Oranı: Toplam sağlam ürünün, üretilen toplam ürüne orandır.

Endüstri 4.0 ve OEE paralel giden süreçler olarak görülse de aslında OEE, Endüstri 4.0 ile birlikte değişen ve gelişen üretim proseslerinin en önemli zorluklarının başında geliyor. Endüstri 4.0’ın popülerleşmesi ile birlikte Endüstri 4.0 ile gelen üretim esnekliği, aslında montaj hatlarının da müşteri eksenli üretime kayması gerekliliğini ortaya koydu. Müşteriler, spesifik ihtiyaçları doğrultusunda özel ürünler istiyorlar ve varyasyonu en aza indiren Henry Ford tarzı seri üretim modeli artık taleplerini karşılamıyor. Dolayısıyla trend, daha geniş ürün yelpazesine sahip karışık model üretim hatlarına doğru kayıyor, ancak daha az miktarda, belirli bir ürün ortaya çıkıyor. OEE, üreticilerin işte bu bahsettiğimiz müşteri bazlı özelleştirme çalışmaları yapmalarına yardımcı olur. Bu tarz bir üretim daha karmaşıktır. Bunun yanında iş akışı ve malzeme akışı daha kompleks ve zorlu olduğu için OEE ölçütleri, karışık model üretim hatlarının zaman, kalite, maliyet veya miktar bakımından minimum kayıpla sonuçlanmasına, veya hiç kayıp oluşturmamasına yardımcı olur.

OEE’DEN YARARLANMAK İÇİN ENTEGRE ÇÖZÜMLER
Market raflarında daha iyi sonuçlar sağlayacak bir üretimi gerçekleştirmek için üretim sürecinde neleri değiştirebiliriz sorusu önemlidir. Entegre bir çözüm aramadan önce kullanılabilirlik, performans ve kalite oranlarını inceleyen üç yönlü bir yaklaşım önerilir. Oluşabilecek sorunlar belirlendikten sonra, bir üretim sürecindeki eksiklikleri gidermek için yeni teknolojiler aranabilir. Maksimum çalışma süresini elde edebilmek amacıyla, kesintileri azaltmak ve ağ kullanılabilirliğini artırmak için makinelerin çalışma durumunu üretim sürecinin her aşamasında yorumlamak, OEE’den yararlanmanın ilk adımı olabilir.
KESTİRİMCİ BAKIM
Birçok kişi için günümüzde gerçek zamanlı üretim verisinin beklenmedik duruşları önleyebiliyor oluşu, akıl almaz bir gelişmedir. Bunun nasıl gerçekleştiğinin basit cevabı, gerçek zamanlı üretim verilerine ihtiyaç duyulan kestirimci bakımda yatar. Üretim sırasında, makineler, makine titreşimi, motor akımı, takım seviyesi, soğutma sıvısı seviyesi ve benzeri birçok farklı veri türü ortaya çıkar.

Bu verilere dayanarak, makine bakım mühendisleri beklenmedik makine kesintilerini önlemek için bakım görevleri programlar. Bununla birlikte, veriler kendini farklı şekillerde gösterebilir. Birincisi, büyük hacimlerde iletilen ve arka uç (back-end) sisteme gönderilmeden önce ön işleme tabi tutulan akan verilerdir. Diğer biri durum verileri olup, küçük hacimlerde ve herhangi bir ön işleme tabi tutulmadan şeffaf bir yöntemle iletilir. Böylece, sistem hem durum verilerini, hem de akan verileri toplamak için farklı yöntemler kullanmak zorundadır.

Durum verileri için en iyi yol şeffaf veri toplama yöntemini kullanmaktır. Akan veriler için en iyi yöntemse, gönderilen veri miktarını azaltmak için ön uç (front-end) veri işlemeyi kullanmaktır, böylece yalnızca önemli veriler arka uç sisteme gönderilir. Veriyi azaltmak önemlidir, çünkü tüm ham verileri arka uç sisteme aktarmak için çok fazla veri akışı gerekecektir. Ön uç işleme açısından, farklı akan veri formatlarını işlemek üzere tasarlanmış, programlanabilir bir platforma sahip bir cihaz, en uygun seçimdir. Bazen, akan veriyle baş etmek için programlama platformunda bir matematik işlevi de gereklidir. Kullanıcıların yalnızca basit durum verilerini işlemesi gerekiyorsa,  bir I/O ağ geçidi veya protokol ağ geçidi tercih edilebilir.🔍 

GÜVENİLİR YEDEKLİLİK
Bir iletişim ağı içinde güvenilir bir yedeklilik sağlanmadan, üretim hatlarında sürekli çalışma garanti edilemez. Çoğu PLC ağı, çoklu yayın iletimi için İnternet Grup Yönetim Protokolü (IGMP) kullanır. Örneğin örtük iletişim, genellikle PLC’leri ve cihazları bağlayan sistemlerin kullanılabilirliğini kontrol etmek için kullanılır.

Ancak, IGMP çoklu yayın iletim yolunu güncellemek için 125 saniyeye ihtiyaç duyar. Fiziksel ağ kapalıyken, halka (ring) iletim yolu hemen değişir ve tek noktaya yayın tipinde haberleşen trafik hemen hemen anında kurtarılabilir. Ancak çoklu yayın iletimi için bu mümkün değildir. Böyle bir durumda iletişim uzun süre kesilebilir. Çoklu yayın iletişimi için hızlı kurtarma teknolojisi, kritik sistemleri çalışır durumda tutmak için gereklidir. Öncü bir teknoloji olan V-ON teknolojisi, tekli ve çoklu yayın trafiğinin, bir ağda bir kesinti olduğunda milisaniyeler içinde kurtarılmasını sağlar.

DAHA MOBİL SİSTEMLER
Üretimde giderek artan mobilite, Endüstri 4.0 için çok önemli bir gereklilik haline gelmiştir. Tesis yöneticilerinin her zaman, çalışma masalarında değilken bile erişebilmeleri gereken bazı bilgiler vardır. En belirgin çözüm, tüm gerçek zamanlı üretim bilgisine akıllı telefonlar üzerinden erişim sağlamaktır. Ağ durumu hakkında gerçek zamanlı bildirimler, kullanılabilirliğin artırılmasına ve kesintilerin kısalmasına yardımcı olacaktır.

Bu tür bildirimler ayrıca ayrıntılı bilgileri derhal kontrol edebilme olanağı sağlamalıdır. Ayrıca, çalışmayan cihazı bir ağda bulmak için sunulacak, kullanımı kolay bir cihaz bulma işlevi, mühendislerin işlerini kolaylaştıracaktır.
MAKİNELERİN PERFORMANS ORANINI ARTIRMAK İÇİN ÇÖZÜMLER
Önemli olan, makinelerin ve operatörlerin verimliliğini artırmak için değiştirme sürelerini azaltmaktır. Açıkça görüldüğü üzere, verimliliği artırmanın en önemli yollarından biri, güvenilir veri iletimidir. Akış kontrol özelliğine sahip bir seri-Ethernet cihaz sunucusu,  genellikle veri bırakmayı önlemek için gelen verileri durdurur. Aksi takdirde, bırakılan veriler yeniden gönderilmelidir, bu da boşa harcanan zaman ve gereksiz maliyetlerle sonuçlanır. Veri iletimini güvenli hale getirmek için, cihaz bir UART’tan doğrudan durdurmayı (Xoff) gerçekleştirebilen, ve böylece bir program değiştirildiğinde veri kaybını ortadan kaldıran bir çip üzeri akış kontrol özelliği sağlamalıdır.
Karışık model bir üretim hattında seri, DI/O ve AI/O gibi çok sayıda işlev ve ara yüzü destekleyen programlanabilir bir denetleyici bulundurmak, son derece faydalıdır.

Kontrolör, görev sırasını bir MES’den otomatik olarak alarak, üretim görevlerini kategorilere ayırmaya yardımcı olur. Örneğin, araçlar bir RFID etiketi ile tanımlanır ve denetleyici MES’den RESTful API aracılığıyla üretim yöntemini alır.  İlgili tüm makinelere EtherNet/IP, ProfiBus veya Modbus gibi endüstriyel bir protokol aracılığıyla bildirir. Üretim bilgileri, RESTful API gibi bir IT protokolü aracılığıyla alınabilir.

Ayrıca bir fabrika ortamında, bir denetleyiciye zarar verebilecek toz, darbe veya titreşim gibi zorluklar bulunur. Zorlu ortamlar için dayanıklı bir denetleyici gerekir.

MAKİNELERİN KALİTESİNİ ARTIRMAK İÇİN ÇÖZÜMLER
Mükemmel üretim, sıfır kusur ile nitelendirilir. Bir kez daha belirtelim, üretim verileri sıfır kusur elde etmenin mükemmel bir anahtarıdır. İki tür veri geçerlidir: Kararlı veri (açık / kapalı durumu) ve geçici veriler (kısa sürelerle üretilir ve herhangi bir eksik olmadan kaydedilmesi gerekir). İkincisi üretildiğinde, bir kesinti meydana geldiğine dair bir uyarı operatöre derhal gönderilmelidir. Üretim kalitesi bu geçici verilere yansıdığından, zor olan bu verileri tam olarak sağlamaktır. Dayanıklı tasarıma sahip bir IIoT denetleyicisi, hat yöneticilerine sahadaki tüm aygıtların durumu hakkında en güncel bilgileri sağlamak için zorlu ortamlarda da kesin veriler toplar.

Özetle belirtmek gerekir ki; OEE’nin gerçek değeri, kullanılabilirlik, performans veya kalite nedeniyle oluşan kayıpların yorumlanmasından gelir. Bu kayıplara odaklanmak ve daha da önemlisi, bu kayıpları azaltmak için harekete geçmek, OEE puanınızı doğal olarak iyileştirecektir. Fabrikaların optimal OEE’den ciddi anlamda yarar sağlayabilmesi için, hassas veri toplayan cihazların bağlantıları önemlidir. Fabrikaların, ekipmanlarının kullanılabilirlik ve performans oranlarının yanı sıra kalite çıktılarını iyileştirmek için üretim teknolojilerini yükseltmeleri gerekir. Bunun için piyasada halihazırda birçok çözüm mevcuttur. 

MOXA ÇÖZÜMLERİ
Moxa, Endüstri 4.0’dan yararlanmanız ve üretiminizde verimi artırmanın yanı sıra sahip olduğunuz teknolojiyi geliştirmek için oldukça kapsamlı bir ürün portföyü sunuyor:
Endüstriyel Ethernet Anahtarları: ESD E500 Serisi, bir ağ kesintisi durumunda, fiziksel ağlar ile tekli ve çoklu yayın trafiğinde milisaniye düzeyinde kurtarma yapmaya yardımcı olmak için V-On işlevini destekler.

Mobilite Yönetimi: Alanında öncü bir mobil endüstriyel ağ yönetimi uygulaması olan MXview ToGo, kesintileri azaltmak için gerçek zamanlı ağ bilgileri sağlar.

Seri Cihaz Sunucuları: Moxa, geniş bir yelpazede seri-Ethernet cihaz sunucusu içeren portföyüyle piyasada lider üretici konumundadır.

Dayanıklı IIoT Denetleyicileri: ioPAC 8500 programlanabilir denetleyici, kestirimci bakıma yönelik akan verileri toplamak için hızlı bir AI örnekleme oranı sağlar.

Akıllı Uzak I/O: ioLogik E2200 ve 2500 Serisi, IIoT uygulamalarında uygulama sahaları ve arka uç sistemleri arasındaki trafiği azaltmak için ön uç zekası sağlar.

IT / OT Uzak I/O Çözümleri: ioLogik E1200 Serisi, çok protokollü bir çözümdür. IT personeli, RESTful API, SNMP veya MXIO kitaplığı aracılığıyla I/O verilerine erişebilirken, endüstriyel otomasyon personeli ise I/O verisine Modbus ve EtherNet/IP üzerinden erişebilir.

Kaynak: Peng, R. (2017) “Device Connectivity Is the Key to Optimal OEE in Industry 4.0”, Moxa Inc.