O futuro do gerenciamento de operações de manufatura:na encruzilhada das plataformas MES e IoT

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Em todos os setores, a aceleração dos ciclos de inovação de produtos e a crescente variabilidade das demandas do mercado estão desafiando as fábricas e organizações que foram projetadas principalmente para a eficiência. Adicione a tendência geral para produtos mais personalizados e você entenderá por que um dos principais impulsionadores da revolução da “Indústria 4.0” (I4.0) é a flexibilidade. Escusado será dizer que os imperativos de produtividade e qualidade não desaparecerão; na verdade, o sucesso hoje requer eficiência e flexibilidade. À medida que passam de provas de conceito iniciais para implementações em larga escala, os fabricantes exigirão uma nova abordagem para gerenciamento de operações de fabricação (MOM), que está desafiando o ecossistema MES como o conhecemos.



O futuro do MES                         

A renovação acelerada de produtos e sua maior personalização exigem uma integração muito mais estreita entre o gerenciamento do ciclo de vida do produto (PLM) e os processos de fabricação. Um fluxo contínuo de dados de definição de produto permite acelerar a introdução de novos produtos ou variantes, economizando semanas ou meses no time-to-market de inovações de produtos ou serviços.

A adaptação à demanda flutuante do mercado requer fábricas flexíveis que podem aumentar e diminuir e mudar quase instantaneamente, garantindo a rastreabilidade de ponta a ponta por motivos de conformidade ou atendimento ao cliente. Por todas essas razões, o papel do MES como o “braço de execução” do ERP é reforçado, e a maioria dos líderes da Indústria 4.0 ainda o considera como a espinha dorsal de suas operações de fabricação.



Um novo paradigma

Embora reconheça a importância de um sistema central MES bem projetado, a maioria dos fabricantes se depara com problemas semelhantes. A maioria das implementações de MES começou há mais de uma década, quando a lacuna de TI/OT ainda era grande e exigia muita fiação. Como resultado, e para garantir operações ininterruptas, a adição ou evolução da funcionalidade ainda está vinculada a ciclos de lançamento/atualização de vários anos. Em segundo lugar, a maioria das soluções MES foi arquitetada em um momento em que os padrões atuais que tornam as soluções de software flexíveis e escaláveis, na nuvem ou no local, ainda eram incipientes.

Ao conversar com executivos de produção, eles enfatizam dois requisitos principais para o gerenciamento de operações de manufatura:

1. Para manter sob controle operações mais complexas e de rápidas mudanças, elas precisam de visibilidade de ponta a ponta, além dos limites dos sistemas. Para tomar as decisões certas, eles não precisam apenas de dados de produção em tempo real, mas também no contexto de dados mestres provenientes do PLM ou ERP.
2. Para lidar com o ritmo crescente das mudanças, eles precisam de um backbone estável, mas também da capacidade de estendê-lo de forma flexível com aplicativos específicos para problemas que acabarão por enriquecer o sistema principal.

Além de sua função tradicional, o MES precisa fornecer recursos flexíveis e poderosos de integração, análise e desenvolvimento de aplicativos, para os quais claramente não foi arquitetado.



Papel da IoT

Desenvolvido pela primeira vez para conectar produtos e oferecer serviços que os estendem, plataformas de IoT – como GE Predix, Siemens Mindsphere ou PTC Thingworx – reúnem esses recursos em uma solução integrada, geralmente facilmente acessível na nuvem. Muitos fabricantes os selecionaram para desenvolver soluções pontuais, explorando o potencial da IoT e da análise de big data para otimizar suas operações.

Pequenas start-ups também viram a oportunidade e usaram essas plataformas para oferecer soluções em pacote nas áreas de manutenção preditiva, gestão de desempenho de ativos e otimização de produção. Por fim, os principais players de nuvem também começaram a oferecer estruturas específicas de IoT que fornecem todas as funções básicas, desde conectividade de chão de fábrica até aprendizado de máquina.

A maioria dos clientes de manufatura com os quais nos envolvemos estão na mesma conjuntura. Os pilotos iniciais de prova de conceito demonstraram que economias significativas podem ser alcançadas em confiabilidade, rendimento ou eficiência geral de ativos e até linhas de produção completas. Além disso, esses projetos-piloto também demonstraram a flexibilidade das plataformas de IoT, permitindo-lhes reduzir drasticamente o tempo para desenvolver soluções pontuais para uma variedade de desafios operacionais. Mas, esses pilotos, principalmente de baixo para cima, muitas vezes levaram à proliferação de tecnologias incompatíveis, às vezes levando os CIOs a intervir para impedir custos descontrolados e problemas de segurança.

A pergunta que muitas vezes nos fazem é como escalar além desses experimentos, evitando a proliferação de tecnologia, mas sem sufocar a inovação de processos locais.



Não apenas tecnologia     

Os projetos-piloto também confirmaram que o I4.0 é uma transformação muito mais profunda do que implantar uma automação mais inteligente. A otimização das operações em tempo real, com base em dados, é uma profunda evolução da cultura de gerenciamento. O gerente de produção, cujo valor está em sua compreensão intuitiva das operações, deve aceitar que a análise apoiará e aprimorará sua intuição e a automatizará progressivamente.

Semelhante ao modo como o drive I3.0 para automação exigia que o soldador evoluísse para um programador de robôs, usando tecnologias avançadas para tornar os robôs mais inteligentes e autônomos, o I4.0 significa a mesma evolução para o gerenciamento de produção. Em comparação com o gasto de 80% de seu tempo executando a fábrica, seu papel exigirá o ajuste fino de um sistema que o tornará ainda mais inteligente e eventualmente autônomo.

Se você acredita que esta é uma transformação trivial, em sua próxima visita à fábrica, verifique se o painel de produção implantado recentemente reflete realmente a realidade do chão de fábrica e é usado para impulsionar a produção. Mas em alguns casos raros, o supervisor ainda explicará de forma bastante convincente por que ele ainda precisa de sua própria planilha XL para conduzir as operações e realizar a reunião diária de produção.

Indo mais fundo, você descobrirá que seus últimos pedidos de mais alguns sensores e análises simples para entender melhor um problema persistente levaram 6 meses para serem atendidos e que automatizar a solução que ele finalmente desenvolveu não será possível devido ao custo e ao tempo seria necessário com base no cenário de TI/OT existente.

O MES do futuro    

Em todos os setores, os CIOs estão agora considerando um futuro em que as plataformas MES e IoT serão implantadas lado a lado e integradas ao longo do tempo em uma plataforma flexível e escalável que possa suportar suas estratégias I4.0 nas próximas décadas.

Embora o estado inicial das empresas seja bastante diferente, a direção geral é bastante semelhante. Primeiro, organize o MES de desenvolvimentos específicos e implemente um sistema central simplificado, focado no lado processual das operações, totalmente integrado ao ERP, incluindo requisitos de relatórios padrão/regulamentares. Voltar a uma implementação padrão “sem mods” limita os custos e permite aproveitar a inovação do fornecedor por meio de atualizações regulares. A direção geral é para mais abertura, com base em padrões de nuvem, os sistemas MES também se tornarão mais fáceis de integrar em arquiteturas modernas. Em segundo lugar, aproveite a plataforma IoT para desenvolver aplicativos de monitoramento e otimização de desempenho que exigem evolução constante e um ciclo de vida muito mais rápido. A plataforma é usada para entender, resolver e qualificar problemas precisos, a solução qualificada alimenta os requisitos para a próxima versão do MES. Obviamente, não faz mal se a plataforma também permitir implementar uma solução temporária para começar a pagar pela atualização.

Quando apoiada adequadamente pelos investimentos certos para desenvolver as novas habilidades mencionadas acima, a implantação de uma plataforma IoT pode acelerar significativamente a transformação I4.0. A criação de uma equipe de dados dedicada, composta por especialistas em processos e cientistas de dados que podem ir de fábrica em fábrica para dar suporte a pilotos e implementações, é uma dessas áreas em que a maioria dos líderes investiu. Algumas dessas equipes de dados também incluem equipes de desenvolvimento ágil que podem produzir versões sucessivas de aplicativos que abordam problemas de alto impacto, em estreita colaboração com engenheiros de processo e supervisores de produção.

O desenvolvimento de padrões de arquitetura que permitem a integração perfeita entre implementações MES prontas para uso e aplicativos analíticos sob medida baseados em plataforma é um dos principais eixos de co-inovação com os principais clientes. A boa notícia é que esses são os mesmos padrões que implantamos com sucesso no front-end das empresas em torno dos pacotes de CRM.

Equipes multidisciplinares de engenheiros de processo, cientistas de dados e arquitetos de nuvem estão explorando as possibilidades de chegar ao estado de operações autônomas um aplicativo por vez, aproveitando o poder das tecnologias de nuvem. Em um futuro não tão distante, a noção de Manufacturing App Store pode muito bem ser uma realidade.



Por Pascal Brosset, CTO Digital Manufacturing, da Capgemini