<- до лаборних робіт	на основну сторінку курсу
<-Лр6. Робота з робочими центрами та планування	–> Лр8. WMS

Лабораторна робота №7

Тема. Ключові показники ефективності (KPI)

Тривалість: 4 акад. години (2 пари).

Мета: навчитися налаштовувати систему для розрахунку показників KPI та аналізувати результати.

Завдання для виконання роботи

Цілі.

1. Створити устатковання для робочих центрів фасування.
2. Налаштувати Entity Trigger ля запису планової продуктивності в робочий центр.
3. Сконфігурувати автоматичну реєстрацію кількості якісної і неякісної продукції.
4. Налаштувати пакети для розрахунку KPI.
5. Проаналізувати отримані результати.

---

Порядок виконання роботи

1. Створення та налагодження EQUIPMENT для робочих центрів PK105-PK108

У цьому пункті необхідно створити устатковання та параметри, необхідні для автоматичної реєстрації продукту і розрахунку KPI. Для устатковання підготовлена імітаційна програма, яка потребує означення продуктивності.

1.Додайте EQUIPMENT з ім'ям EQ_XX_PK105 в робочий центр WC_XX_PK105 якщо він відсутній.

2.Додайте і налаштуйте відсутні EQUIPMENT Parameters в EQUIPMENT EQ_XX_PK105 згідно з таблицею, якщо Ви цього не зробили раніше:

EQUIPMENT Parameter	URL	Mode	Expression
STA	DataConnection://PXX_A1.PK105.STA	Never
CMD_START	DataConnection://PXX_A1.PK105.CMD	OnOperationStart	1
CMD_STOP	DataConnection://PXX_A1.PK105.CMD	OnOperationStop	2
PlanD	DataConnection://PXX_A1.PK105.PlanD	OnDemand
PlanQ	DataConnection://PXX_A1.PK105.PlanQ	OnDemand
FIQ1	DataConnection://PXX_A1.PK105.FIQ1	Never
FIQ2	DataConnection://PXX_A1.PK105.FIQ2	Never

Виставте для всіх параметрів значення Send Silent = True

3.Необхідно створити аналогічні EQUIPMENT для інших робочих центрів EQ_XX_PK106-EQ_XX_PK108. Для цього:

• Зробіть три повних клони EQUIPMENT для інших робочих центрів (рис.7.1(1)). Вони з'являться в списку Unbound equipment (рис.7.1(2)).
• Якщо склоновані EQUIPMENT завалідовані (не сірого кольору) зробіть їх версію в changing щоб можна було добавити їх до потрібних робочих центрів
• Змініть назву Equipment на EQ_XX_PK106, EQ_XX_PK107, EQ_XX_PK108.
• Добавте створені Equipment до відповідних робочих центрів (рис.7.1(3))
• Перейменуйте імена параметрів як було в оригіналі.
• У кожному параметрі кожного клону замініть в полях URL текст PK105 на PK106, PK107 і PK108 відповідно до імені Equipment
• зробіть валідацію версії усіх створених Equipment

4.Додайте в EQ_XX_PAST1 параметри PlanD і PlanQ, аналогічно як для EQ_XX_PK105.

Параметри PlanD і PlanQ потрібні для імітаційної програми для перерахунку планової продуктивності. Використовуючи ці значення для конкретного робочого центру, імітаційна програма буде розраховувати FIQ1 та FIQ2 та змінювати їх з урахуванням випадкових відхилень.

---

2. Створення та налаштування Entity Trigger для запису планових показників в ПЛК.

До того, щоб означені параметри продуктивності для імітаційної програми відправлялися при старті операції необхідно означити Entity Trigger.

Entity trigger можуть слугувати для відслідковування найбільш важливих подій, пов’язаних з різними об’єктами в базі даних Momentum. При спрацюванні події, буде викликатися WorkFlow, в який передаватиметься контекст Entity. Таким чином entity trigger виконується у відповідь на певну подію в базі даних, таку як створення, оновлення або видалення об’єкту. При означенні тригеру вказуються властивості:

• Entity - тип об’єкту, для якого цікавить виникнення події;
• Property - властивість, при зміні/створенні/видалення якої повинна викликатися подія
• Trigger type - коли викликати WorkFlow: Create - при створенні вказаного об’єкту, Update - при його оновленні, Delete - при видалені
• Workflow - workflow, який буде викликатися при спрацюванні тригеру
• Trigger mode - режим, коли викликати тригер

1.Створіть новий Entity Trigger для запису PlanD і PlanQ в Equipment при старті операції.

• У модулі Layout створіть Entity Trigger (рис.7.2(1)) з назвою ProdToSMLXX
• означте налаштування, як це показано на рис.7.2(2)
• Зайдіть в редактор Workflow, погодьтеся з синхронізацією параметрів.
• Користуючись командою Import Workflow (рис.7.2(3)) імпортуйте WF ProdToSML, розміщення файлу вкаже викладач (за замовченням C:\BrightEye).
• відредагуйте Workflow щоб він вказував на Ваші імена робочих центрів і Equipment (рис.7.2(4))
• Збережіть Workflow. Активуйте Entity Trigger(рис.7.2(5)).

Увага! Workflow ProdToSML базується на іменах WorkCenter, Equipment і Equipment Parameters, які означені в попередніх вправах. Якщо імена будуть інші, при виконанні Workflow буде видаватися помилка!

5.Для перевірки правильності роботи імітаційної програми для обладнання і зв'язку її з робочими центрами на одному їх Workcenter PK, наприклад WC_XX_PK107, зробіть наступні кроки:

• У вікні настройки EQ_XX_PK107 відкрийте Indicators, в полі Data повинні бути значення; якщо значень немає, перевірте правильність URL в параметрах; повідомте викладача якщо виникли проблеми

• Запустіть OPC UA Expert, з'єднаєтеся з NodeOPCUA і виведіть весь вміст сайту PXX_A1.PK107 (рис.7.1(6)). Призначення тегів:
  • STA - стан керуючої програми розливної машини: 0 - ініціалізація, 1 - простій, 2 - виконання; значення 0 - неприпустимо і означає непрацездатність програми;
  • CMD - команда управління: 1 - старт, 2 - зупинка; скидається в 0 автоматично після обробки в програмі устаткування.
  • FIQ1 - лічильник якісно розфасованої продукції
  • FIQ2 - лічильник неякісно розфасованої продукції (бій, деформація і т.п.)
  • smOn - включений режим імітації лічильників продукту

• У модулі Supervisor відкрийте панель керування WC_XX_PK107. Якщо робочий центр не видимий - попросіть адміністратора надати вам права на цей та інші робочі центри. Створіть тестову операцію на фасування якого-небуть продукту, наприклад CU_XX_126 packed yogurt 3,2% C0,5L XX

• Запустіть тестову операцію на виконання. Десь через 10 секунд проконтролюйте в NodeOPCUA наступні значення:

  • PlanD і PlanQ повинні прийняти ненульові значення
  • STA має дорівнювати 2 (Running)
  • FIQ1 повинен збільшуватися кожні 10 секунд
  • FIQ2 повинен збільшуватися десь протягом хвилини (частота не має значення)
• Відкладіть виконання тестової операції кнопкою Reschedule. Десь через 10 секунд проконтролюйте в NodeOPCUA наступні значення:
  • STA має дорівнювати 1 (простій)
  • FIQ1 і FIQ2 обнуляються.
• запустіть і зупиніть виконання тестової операції
• Якщо наведені вище умови не виконані, виправте помилки.

---

3. Автоматична реєстрація на PK105-PK108

Для розрахунку показників ефективності необхідно реєструвати кількість виробленої та дефектної продукції. Це потрібно для:

• порівняння планової продуктивності з фактичною
• визначити коефіцієнт втрат

Також ці показники приймають участь у розрахунку узагальненого показника OEE.

У цьому пункті необхідно реалізувати реєстрацію кількості якісно і неякісно розфасованої продукції за лічильниками FIQ1 і FIQ2.

1.За подобою вправи 5.9 означте автоматичну реєстрацію якісно і неякісно розфасованої продукції:

• У WC_XX_PK105 додайте Runtime Configuration

• У налаштуваннях Total Quantity і Rejected Quantity виставте всі налаштування відповідно рис.7.3(1).

• У налаштуваннях Quantity registration виберіть Active operation і додайте DataCenter Subscription (кнопка «+»). Після цього, використовуючи кнопку «...» перейдіть в налаштування Subscription, де означте ім'я Subscr PK105_XX_FIQ і параметри (рис.7.3(2)). Активуйте підписку, використовуючи кнопку Activate

• Проконтролюйте що Work Center Feedback в Work Center встановлено в Material Lot.

• Використовуючи кнопку Create test operation панелі інструментів Supervisor для Workcenter WC_XX_PK105 додайте Operation для продукту CU_XX_122 packed milk 3,2% B2LXX. Запустіть на виконання. Переконайтеся що кількість виробленого якісного (actual - зелена поділка) і неякісного (rejected - червоне число праворуч від поділки) продукту змінюється (рис.7.3(2)). Якщо кількість не змінюється, першопочатково перевірте, чи в налаштуваннях робочого центру стоїть властивість Work Center Feedback = Material Lot а також чи змінються відповідні змінні як вказано в попередньому пункті.
• Зупиніть виконання операції.

2. Повторіть п.1. для WC_XX_PK106-WC_XX_PK108.

---

4. Реєстрація статусу і прогресу в DMS

Для визначення часу втрати швидкості та нештатної зупинки необхідно архівувати кількісні показники в DMS. Для цього передбачені спеціалізовані формати пакетів та відповідні діяльності:

• Progress package - для реєстрації кількості продукту
• Status Package - для реєстрації стану, коли робочий центр працює (1) або зупинений (0)

Порівняння записаних в базу даних показників з плановими дає можливість визначити час зниження продуктивності, нештатну зупинку робочого центра, та вказати причини.

Для розрахунку KPI також використовуються спеціалізовані пакети. У Momentum є наперед визначена функціональність розрахунку OEE. Детальніше про призначення OEE читайте в лекції, тут розглянемо, як OEE конфігурується в Momentum. Тут використовується формула:

OEE = Availability * Performance * Quality

Performance = Actual performance / planned performance

Де Performance - продуктивність, Actual performance - дійсна продуктивність, Planned performance - планова продуктивність. Дійсна продуктивність розраховується на основі дійсного приросту кількості (Actual quantity) за період часу (Actual duration):

Actual performance = Actual quantity / Actual duration

За цей же час рахується планова продуктивність (пояснення дано в наступному пункті):

Planned performance = Planned quantity / Planned duration

Ці дані заносяться в пакет Performance package.

Доступність (Availability) розраховується як співвідношення дійсного робочого часу до запанованого робочого:

Availability = (WorkingTime – DownTime) / WorkingTime

WorkingTime - робочий час, DownTime - час простою. WorkingTime рахується як час коли операція знаходилася в стані роботи, тоді як DownTime, коли на виході не було продукції. Цей показник зберігається в Availability package

Показник якості розраховується як співвідношення хорошої кількості до загальної.

Quality = Good Count / Total Count

Для цього показника також означується окремий пакет DMS.

У цьому пункті необхідно для WC_XX_PK106 конфігурувати реєстрацію в DMS (Package):

• кількість виробленого продукту
• статуси для робочого центру
• пакетів для KPI

1.Створіть і прив’яжіть Progress Package (рис.7.4(1.1)) з назвою Progress WC_XX_PK106 з вікна робочого центру WC_XX_PK106 , перед цим вказавши DMS alias = default. Активуйте його (рис.7.4(1.3)). Цей пакет тепер буде використовуватися для реєстрації кількості продукту.

2.Аналогічним чином створіть Status Package з ім'ям Status WC_XX_PK106. Цей пакет тепер буде використовуватися для реєстрації початку і кінця запуску і зупинки операцій продукту.

3.Аналогічним чином створіть і активуйте 3-ри KPI пакета (рис.7.4 (1а)):

• Operations Period Package WC_XX_PK106
• Operations Agreagated Period Package WC_XX_PK106
• Golden runs WC_XX_PK106

4.Використовуючи Scheduler створіть Customer Order на виробництво 1000 штук CU_XX_125 packed yogurt 3,2% TP1L XX. Зробіть автоматичне планування. Проконтролюйте, щоб на PK_XX_106 була запланована операція.

5.Перейдіть у вікно супервізора WC_XX_PK106. Запустіть операцію на виконання. Переконайтеся, що кількість продукту збільшується.

6.Зайдіть в інформаційну панель робочого центру, використовуючи кнопку "Info". Перейдіть в розділ KPI а потім на вкладку Registration (рис.7.4(2)). Проаналізуйте побачену інформацію.

7.У вікні Operator натисніть Reschedule для тимчасового зупинення вироблення робочого центру.

---

5.Налаштування порогів (Thresholds)

Для розрахунку деяких KPI у тому числі OEE, необхідно визначати моменти втрати швидкості (продуктивності) і зупинки. Для цього використовується прогнозування очікуваної кількості при певній плановій продуктивності. Враховуючи можливі відмінності прогнозованих характеристик в залежності від продуктивності різного типу продукту, у Momentum використовується Thresholds для різних продуктивностей. Алгоритм прогнозування базується на очікуванні того, що виконується реєстрація прогресу з деяким ритмом. Якщо протягом певного періоду не виконується реєстрація з очікуваним ритмом або прогресом на кожну реєстрацію, меншу ніж очікувалося, цей період буде відмічено як час простоювання (down-time) або втрата швидкості (speed-loss).

Прогноз втрати швидкості (Speed loss prediction) або прогноз простоювання (downtime prediction) базуються на реєстрації необроблених даних і налаштуваннях порогів (thresholds). Планова продуктивність розраховується як планова кількість поділена на планову тривалість:

Operation planned performance = Planned quantity / Planned duration.

Ці планові величини розраховуються при плануванні і залежать від версії робочого центру, в якій задаються кількість та час, а також від налаштувань зв’язків між робочими центрами в маршрутній діаграмі. Так, наприклад при налаштуваннях зв’язків “Dependency type” рівним “End-End”, планова продуктивність може бути меншою ніж означена в версії робочого центру, так як буде підлаштовуватися під менш продуктивний робочий центр в матеріальному ланцюжку.

Кожен запис в налаштуваннях Thresholds має параметри Performance number та Performance period. Ці параметри означують заплановану продуктивність, для якої даний запис використовується в розрахунку в алгоритмі прогнозування.

Planned performance = Performance quantity / performance period.

Кожен запис має декілька параметрів:

• Performance quantity (значення для продуктивності) і performance period (період для продуктивності) означують, для яких планових показників роботи параметри цього запису повинні бути вибрані для розрахунку; при виборі запису буде враховуватися найбільш відповідне значення продуктивності

• Downtime (порогові значення часу простоювання) и speed-loss (втрати швидкості) означають рівень від запланованої швидкості, коли повинен реєструватися час простоювання або втрати швидкості.

• Registration period (Період реєстрації) означує, як часто очікується запис в прогрес реєстрації (залежить від означення підписки параметра устатковання).

• Queue size (Розмір черги) - це параметр, який означує, як розраховується середня продуктивність (average performance). Коли це значення велике, не видно коротких втрат швидкості і простоювання, якщо маленьке - значення дуже чутливе до всплесків.

У цьому пункті необхідно налаштувати Thresholds для робочого центру WC_XX_PK106 для визначення середнього значення, втрати швидкості і визначення зупинки а також подивитися їх на вбудованих в моделі Operator графіках .

1) У налаштуваннях WC_XX_PK106 створіть Thresholds як показано на рис.7.5(1).

2) Перейдіть у вікно оператора WC_XX_PK106. Запустіть операцію на виконання.

3) Через хвилину зайдіть в інформаційну панель робочого центру, використовуючи кнопку Info. Перейдіть в розділ KPI (рис.7.5(2)), а потім на вкладку Progress (рис.7.5(3)), вкладку Performance (рис.7.5(4)) і Registration (рис.7.4(5)). Зверніть увагу на уставки і діапазони втрати швидкості (speed loss) і простою (Down Time).

4) Відкрийте OPC Client UAExpert. Вимкніть імітацію для PK_XX_106 шляхом присвоєння PXX_A1.PK106.smOn = false (рис.7.5(6)). Зачекайте хвилину, потім знову ввімкніть імітацію (PXX_A1.PK106.smOn = true). Тепер на екранах KPI ви побачите простій виділений червоним (рис.7.5(7)) або рожевим кольором (рис.7.5(8-9). Зробіть копії екрану для звіту.

5) У вікні оператора WC_XX_PK106 відкрийте вікно KPI. На вкладці OEE видно, що Quality відрізняється від 100%. Це пов'язано з урахуванням гарної і поганої якості продукту. Зробіть копію екрану для звіту.

6) У вікні Operator натисніть Reschedule для тимчасового призупинення вироблення робочого центру.

7) З використання модуля Data Mining відкрийте Raw Data для пакету Progress WC_XX_PK106. Проаналізуйте вміст (рис.7.4(10). Те саме зробіть для інших створених Вами пакетів для робочого центру.

---

6. Створення Effectiveness loss reasons і пакетів для KPI

У цьому пункті необхідно створити опис причин втрати ефективності і зупинки.

1. Це робиться адміністратором один раз для всієї системи. Створіть loss reason category. Для цього виділіть в Location Browser потрібну Area XX, відкрийте модуль «Layout» і в пункті «Effectiveness loss reason category» створіть три категорії, як показано на рис.7.5(1):
   • MP - мехнічна проблема
   • QC - проблема з якістю
   • ESTP - аварійна зупинка
2. Це робиться адміністратором один раз для всієї системи. Відкрийте налаштування Effectiveness loss reasons для заводу. Створіть 4-ри причини втрати ефективності як це показано на рис.7.5(2). Поле Code залишайте без змін.
   • погано упаковане
   • недолив
   • зупинка транспортера
   • продукт в’язкий

Тепер, коли створені категорії і причини втрати ефективності, їх можна використовувати для уточнення причин у визначенні KPI.

3.Перейдіть у вікно оператора WC_XX_PK106. Запустіть операцію на виконання.

4.У вікні оператора WC_XX_PK106 відкрийте вікно Loss Reasons. Тепер для кожного падіння швидкості або простою в поле Reason задайте причини (рис.7.5(3)).

5.У вікні оператора WC_XX_PK106 відкрийте вікно KPI. Подивіться вкладки Progress, Performance (рис.7.5(4)) і Registration. Там повинні відображатися причини.

6.У вікні Operator натисніть Reschedule для тимчасового зупинення вироблення робочого центру.

7.У вікні Operator перейдіть в режим перегляду історії операцій See All. Для останньої зупиненої операції повторіть пункти 5-6. Після цього знову перейдіть в режим перегляду операцій для виконання ToDo. З цього пункту видно, що KPI можна переглядати і вносити причини втрати ефективності як під час виробництва так і після.

8.Запустіть повторно операцію і зверніть увагу на порівняння KPI з найкращим (рис.7.6(5)).

9.У вікні Operator натисніть Stop для зупинення вироблення робочим центром.

---

7. Mass Balance

Масові баланси показують споживані кількості із підключеного буферу. Якщо при виконанні операції є усі необхідні продукти в підключеному буфері, теоретична кількість (показано зеленим) і фактичне споживання (жовтий) повинні бути однаковими.

1. Створіть реєстрацію і KPI для робочого центру WC_XX_PAST1.

2. Запустіть заплановану операцію на робочому центрі WC_XX_PAST1.

3. Відкрийте модуль Stock і зареєструйте необхідну для пастеризатора сировину (Produce).

4. У вікні оператора WC_XX_PAST1 відкрийте вікно KPI і перейдіть на вкладку Mass Balance. Подивіться на різницю теоретичного і фактичного споживання.

5. У вікні Operator натисніть Reschedule для тимчасового зупинення виготовлення робочим центром.

Питання до захисту

1. Розкажіть яке призначення параметрів устатковання PlanD і PlanQ. Як вони використовуються в лабораторній роботі?
2. Що таке Entity Trigger? Для чого він використовується в даній лабораторній роботі?
3. Для чого необхідно реєструвати кількість виробленої якісної і дефектної продукції? Яким чином це означується в Momentum.
4. Навіщо означувати пакети Progress package та Status Package в Momentum?
5. Що таке OEE і яка формула розрахунку цього KPI в Momentum?
6. Розкажіть про налаштування порогів (Thresholds).
7. Розкажіть від чого залежить планова продуктивність?
8. Прокоментуйте отримані в лабораторній роботі графіки та показники з вкладки KPI модуля Operator з робочого центру.

<- до лаборних робіт	на основну сторінку курсу
<-Лр6. Робота з робочими центрами та планування	–> Лр8. WMS