MES e Plataformas IoT: Navegando o Futuro da Gestão de Operações de Manufatura

Em todas as indústrias, a aceleração dos ciclos de inovação de produtos e a crescente variabilidade das demandas de mercado estão desafiando plantas de manufatura e organizações que foram principalmente projetadas para eficiência. Adicione a tendência geral em direção a produtos mais personalizados, e você entenderá por que um motor-chave da revolução “Indústria 4.0” (I4.0) é flexibilidade. Diga-se de passagem, 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, fabricantes exigirão uma nova abordagem para gestão de operações de manufatura (MOM), o que está desafiando o ecossistema MES como o conhecemos.

O futuro do MES

A renovação acelerada de produtos e sua maior personalização requerem uma integração muito mais apertada entre gestão do ciclo de vida do produto (PLM) e processos de manufatura. 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 produto ou serviço.

Adaptar-se à demanda de mercado flutuante requer fábricas flexíveis que possam aumentar e diminuir e mudar quase instantaneamente, enquanto garantem rastreabilidade ponta a ponta para conformidade ou razões de serviço ao cliente. Por todas estas razões, o papel do MES como o “braço de execução” do ERP é reforçado, e a maioria dos líderes da Indústria 4.0 corretamente ainda o considera como a espinha dorsal de suas operações de manufatura.

Um novo paradigma

Embora reconhecendo a importância de um sistema central MES bem projetado, a maioria dos fabricantes se confronta com questões semelhantes. A maioria das implementações MES começou há mais de uma década, quando a lacuna TI/OT ainda era ampla e exigia muita fiação rígida. Como resultado, e para garantir operações ininterruptas, adicionar ou evoluir funcionalidade ainda está ligado 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 soluções de software tanto flexíveis quanto escaláveis, na nuvem ou on-premise, ainda estavam na infância.

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

1. Para manter operações mais complexas e de rápida mudança sob controle, eles precisam de visibilidade ponta a ponta, através das fronteiras de sistemas. Para tomar as decisões certas, eles não apenas precisam de dados de produção em tempo real, mas também no contexto de dados mestres vindos do PLM ou ERP.
2. Para lidar com o ritmo crescente de mudança, eles precisam de uma espinha dorsal estável, mas também a capacidade de estendê-la flexivelmente com apps específicos de problemas que eventualmente enriquecerão o sistema central.

Além de seu papel tradicional, o MES então precisa fornecer capacidades flexíveis e poderosas de integração, analytics e desenvolvimento de apps, todas as quais claramente não foi arquitetado para.

O papel do IoT

Primeiro desenvolvido para conectar produtos e oferecer serviços estendendo aqueles, plataformas IoT – como GE Predix, Siemens Mindsphere ou PTC Thingworx – empacotam estas capacidades em uma solução integrada, geralmente facilmente acessível na nuvem. Muitos fabricantes então as selecionaram para desenvolver soluções pontuais, explorando o potencial de IoT e analytics de big data para otimizar suas operações.

Pequenas startups também viram a oportunidade e usaram estas plataformas para oferecer soluções empacotadas nas áreas de manutenção preditiva, gestão de performance de ativos e otimização de produção. Finalmente, os grandes players de nuvem também começaram a oferecer frameworks específicos de IoT que fornecem todas as funções base, desde conectividade de chão de fábrica até machine learning.

A maioria dos clientes de manufatura com quem nos envolvemos está no mesmo ponto. Projetos piloto iniciais de prova de conceito demonstraram que economias significativas poderiam ser alcançadas em confiabilidade, rendimento ou eficiência geral de ativos e até linhas de produção completas. Adicionalmente, tais projetos piloto também demonstraram a flexibilidade das plataformas IoT, permitindo que encurtassem dramaticamente o tempo para desenvolver soluções pontuais para uma variedade de desafios operacionais. Mas, estes pilotos mostly bottom-up frequentemente levaram à proliferação de tecnologias incompatíveis, às vezes levando CIOs a intervir para parar custos descontrolados e problemas de segurança.

A pergunta que recebemos muito é como escalar além daqueles experimentos, evitando a proliferação de tecnologia mas sem sufocar a inovação de processo local.

Não apenas tecnologia

Os projetos piloto também confirmaram que I4.0 é uma transformação muito mais profunda do que implantar automação mais inteligente. Otimizar operações on-the-fly, baseadas em dados, é uma evolução profunda da cultura de gestão. O gerente de produção, cujo valor está em seu entendimento intuitivo de operações, deve aceitar que analytics apoiarão e aprimorarão sua intuição e progressivamente a automatizarão.

Similar a como o impulso I3.0 para automação exigiu que o soldador evoluísse para programador de robô, usando tecnologias avançadas para tornar robôs mais inteligentes e autônomos, I4.0 significa a mesma evolução para gestão de produção. Comparado com gastar 80% de seu tempo rodando a fábrica, seu papel exigirá ajustar 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 recentemente implantado realmente reflete a realidade do chão de fábrica e é usado para impulsionar a produção. Mas em alguns casos raros, o supervisor ainda explicará convincentemente por que ainda precisa de sua própria planilha XL para conduzir operações e rodar a reunião diária de produção.

Aprofundando, você descobrirá que seus últimos pedidos por mais alguns sensores e analytics simples para entender melhor um problema persistente levaram 6 meses para serem atendidos e que automatizar a solução que ele finalmente resolveu não será possível por causa de custo e tempo que levaria baseado na paisagem TI/OT existente.

O MES do futuro

Em todas as indústrias, CIOs estão agora considerando um futuro onde MES e plataformas IoT seriam implantados lado a lado e integrados ao longo do tempo em uma plataforma flexível e escalável que pode suportar suas estratégias I4.0 na próxima década(s).

Embora o estado inicial das empresas seja bastante diferente, a direção geral é bastante semelhante. Primeiro, desorganize o MES de desenvolvimentos específicos e implante um sistema central simplificado, focado no lado processual das operações, firmemente integrado com o ERP, incluindo requisitos de relatórios padrão/regulatórios. Voltar a uma implementação padrão “sem mods” limita custos enquanto permite aproveitar a inovação do fornecedor via atualizações regulares. A direção geral sendo em direção a mais abertura, baseada em padrões de nuvem, sistemas MES também se tornarão mais fáceis de integrar em arquiteturas modernas. Segundo, aproveite a plataforma IoT para desenvolver aplicações de monitoramento de performance e otimização que requerem evolução constante e um ciclo de vida muito mais rápido. A plataforma é usada para entender, resolver e qualificar problemas precisos, a solução qualificada então alimentando os requisitos para o próximo lançamento do MES. Obviamente não faz mal se a plataforma também permitir implementar uma solução temporária para começar a pagar pela atualização.

Quando devidamente apoiado pelos investimentos certos para desenvolver as novas habilidades mencionadas acima, a implantação de uma plataforma IoT pode então acelerar significativamente a transformação I4.0. A criação de uma equipe de dados dedicada, compreendendo tanto especialistas de processo voltados para o futuro quanto cientistas de dados que podem ir de planta em planta para apoiar pilotos e roll-outs, é uma área onde a maioria dos líderes investiu. Algumas destas equipes de dados também incluem equipes de desenvolvimento ágil que podem produzir lançamentos sucessivos de apps abordando problemas de alto impacto, em colaboração próxima com engenheiros de processo e supervisores de produção.

Desenvolver padrões de arquitetura que permitam integração perfeita entre implementações MES off-the-shelf e aplicações analíticas baseadas em plataforma sob medida é um eixo maior de co-inovação com clientes líderes. A boa notícia é que estes são os mesmos padrões que implantamos com sucesso no front-end de negócios em torno de pacotes 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 app de cada vez, aproveitando o poder de tecnologias de nuvem. Em um futuro não tão distante, a noção de Loja de Apps de Manufatura pode muito bem se tornar realidade.

Por Pascal Brosset, CTO Digital Manufacturing, da Capgemini