Architectuur

MESBuilder server


Vier basis objecten, vier schillen

Architectuur MESBuilder server

Architectuur MESBuilder server


De figuur hiernaast toont de architectuur van een MESBuilder server. Een MESBuilder server  is opgebouwd uit 4 schillen waarin objecten worden geplaatst. Bij de datamodellering zijn alle objecten afgeleid van 4 basis objecttypen: operations, assets, actuals en raw datasets. MESBuilder server  heeft vier schillen overeenkomend met de vier basis objecttypen. Objecten die zijn afgeleid van een basisobjecttype komen ook in de overeenkomstige schil terecht. Wellicht ten overvloede : bij MES Builder bepaalt u zelf welke objecten u wilt en welke data er in de objecten komt door de typen te modelleren.

De kern : Operations : de resultaten van de bedrijfsvoering

Als we de schillen beschouwen wordt de kern gevormd door operations - in de figuur de rode objecten in de rood-roze kern. Hierin bevinden zich de (toekomstige) resultaten van de bedrijfsvoering. Dit is kortom alles wat geproduceerd, geconsumeerd en uitgevoerd wordt op de werkvloer. Meestal zijn dit klantorders, interne orders, werkopdrachten als informatiestroom de fabriek in, en processen, materialen en energie als informatiestroom de fabriek uit. De informatie in de operations laag komt - zo u wilt - overeen met de informatie in een VSM –Value Stream Mapping- diagram.

De drie buitenste schillen : de middelen om bedrijfvoering te doen

In de drie buitenste schillen bevinden zich de assets, samen met hun statusobjecten en externe IoT objecten. Deze schillen staan voor de middelen om de bedrijfsvoering te doen.

Assets

De assets (de donker blauwe objecten in de licht blauwe schil) zijn de machines en installaties, maar ook systemen zoals het ERP systeem, productdefinitie systemen of communicatiemiddelen met het personeel. 

Raw data sets

Machines en systemen communiceren via raw data sets (de donker blauwe buitenste schil) met de IoT zoals de PLC's in de machines, smart sensoren, CNC devices en de IoS zoals ERP, databases, Excel enzovoorts. Een raw data set moet gezien worden als een datablock in de PLC en een record in een database. Communicatie verloopt via drivers (de licht paarse bollen met 'NM')

Value Stream Mapping data - operations - vormt de kern van MESBuilder

Value Stream Mapping data - operations - vormt de kern van MESBuilder

Actuals

In de middenste gele schil bevinden zich de actuals. Dit zijn interne objecten die zinnige en menselijke interpreteerbare operationele informatie bevatten over de assets.

Dit kan van alles zijn:

  • Een object met de status van de machine.
  • Gegevens over het actuele proces op de machine
  • Een lijst met objecten van de geproduceerde materialen tijdens de actuele run.
  • Een lijst met operationele waarschuwingen en alarmen
  • Een lijst met gegevens over de geconsumeerde materialen en energie tijdens deze run
  • Informatie over de OEE (effiency ) tijdens deze run
  • De plaats waar een asset zich bevindt (als het een voertuig betreft)
  • De laatste orders uit ERP


Historian, voor historische dataopslag

Historian is een MS SQl server en open benaderbaar met de juiste rechten

Historian is een MS SQl server en open benaderbaar met de juiste rechten

Achterin het figuur van de architectuur van een MESBuilder server bevindt zich de historian. Van ieder object in iedere schil is op ieder moment een snaphot te maken waarbij dit object, met inbegrip van een tijdstempel - wordt opgeslagen in de historian. De historian is een open MS SQLServer die - mits men over de juiste rechten beschikt - gewoon open benaderbaar is.
Hiermee kan men het verloop opslaan van operationele gegevens:

  • het verloop van een order in stappen
  • het verloop van processtappen
  • het verloop van waarden in de PLC (trending)
  • het verloop van de efficiëntie van een proces
  • de afhandeling van operationele taken door mensen

Het opslaan van data naar de historian kan enkelvoudig per object maar ook in bulk. Een verzameling van objecten worden dan gelijktijdig in een enkele schrijfaktie naar de database geschreven.


Logica in de bedrijfsvoering op de server

Tussen de Raw data schil en de Asset schil bevinden zich Logische Modules (blauwe bollen). Dit zijn de modules die op de achtergrond de logica van de bedrijfsvoering voor hun rekening nemen. Dit zijn gebeurtenissen wat er gebeurt als een order gedispatched en gepland moet worden, wat er gebeurt als een run afgelopen is, of als er een kwaliteitsmeting wordt gedaan.

Iedere asset heeft een eigen logische module. Er kan op eenvoudige wijze achtergrond logica in het systeem worden geprogrammeerd. Achtergrond logica is periodiek of event getriggerd.

Code : bewerking op data = geel, objecten = groen, Modellering (eisen) = rood

Code : bewerking op data = geel, objecten = groen, Modellering (eisen) = rood

Achtergrond taken worden bewaakt

Achtergrond logica wordt automatisch opgestart en bewaakt. In een redundant netwerk is de uitvoering van de achtergrond logica ook redundant. Dat wil zeggen : de logica wordt op een voorkeur server uitgevoerd, als deze uitvalt, dan neemt de volgende server in voorkeur de uitvoering van de logica over.

Achtergrond logica is simpel

De classes en functies van de achtergrond logica en hun beschrijvingen worden gegenereerd, de  programmeur kan de logica (de body van de functie) op simpele wijze implementeren.

Als u geen programmeur bent is geen enkel stuk code simpel, maar wij dagen u uit om toch eens naar het stuk code hiernaast te kijken.
De geel onderstreepte regels geven de bewerkingen op data weer: readobject, writeobject, historize object.  Hier worden objecten op de server gelezen, geschreven en naar de historian geschreven. De blauwe woorden tussen <> zoals <RunRecord> geven de objecttypen weer. Deze worden in het model bepaald.

De groen onderstreepte woorden zijn de dataobjecten en de gegevens. Dit kan bijvoorbeeld zomaar zijn "Klantorder.leverdatum".

System engineering based

De rood onderschreven woorden zijn commentaar en komen uit de modeller. Eisen, objecten en functies worden in de code gegenereerd. De programmeur weet zo wat hij moet programmeren. Deze werkwijze sluit aan op de system engineering ontwerp methode in de modeller.

MESBuilder systeem in een netwerk

Synchronisatie en redundancy van data


Een MESBuilder netwerk systeem is een netwerk met daarin twee of meerdere MESBuilder servers. Elke server in het systeem bevat dezelfde gegevens in de vorm van OPC UA objecten met gegevens. De interne operationele data wordt automatisch gesynchroniseerd tussen de servers. Tevens hebben de servers een redundante werking: valt de ene server uit dan neemt de andere server het over. Dit geldt ook voor communicatie met IoT.

De MESBuilder clients (de webserver of de windows clients) opereren los van de MESBuilder servers. MESBuilder clients zijn OPC UA clients die verbinding hebben met de servers in het netwerk.

Transparante toegang

Voor een MESBuilder client is toegang tot de servers op het netwerk is transparant. Het maakt niet uit van welke server de client zijn gegevens krijgt. De servers zijn allemaal gelijk in termen objecten die zij bevatten. Dat betekent niet dat alle servers communiceren met alle externe IoT apparaten.

Wanneer een verzoek om een ​​PLC uit een client terechtkomt op een server die niet fysiek communiceert naar het IoT device wordt het verzoek wordt doorgestuurd naar de juiste server. Dit geldt ook als de verbinding met de server en het apparaat offline is.


Een MESBuilder systeem kan meerdere clients bedienen. Een MESBuilder server kan ook worden gekoppeld aan andere OPC UA clients. Een MESBuilder server kan draaien in een virtuele omgeving als de drivers het toelaten.
Het figuur hieronder toont de opbouw van het netwerk:

MES Builder systeem in een netwerk (redundant)

MES Builder systeem in een netwerk (redundant)