Manufacturing Execution Systems (MES):The Missing Link

Você implementou uma marca popular de software ERP. Seu sistema PLM está zumbindo como um carro esportivo bem ajustado. Você tem CAD/CAM e TMS e software de simulação de percurso, e todo o seu pessoal foi treinado para usá-lo. Você gastou um monte de dinheiro em software e consultores, tem todos os sistemas corretos em funcionamento e, no entanto, atrasou uma data de entrega importante na semana passada e ainda vai à loja várias vezes ao dia para verificar os trabalhos. O que da?

As chances são boas de que é hora de dar o próximo grande passo em direção ao nirvana da produção, implementando um Sistema de Execução de Manufatura (MES). Pense nisso como o elo perdido entre o ERP, o chão de fábrica e todos os outros sistemas de software usados ​​para gerenciar um negócio de manufatura. O MES fornece um nível mais alto de visibilidade de produção e rastreamento de trabalho do que o ERP. Isso torna o agendamento em tempo real realmente em tempo real. Ele oferece acesso anteriormente inatingível a dados de desempenho e qualidade, juntamente com as ferramentas analíticas necessárias para melhorar ambos.

Deixe-me contar as maneiras

O MES faz tudo isso e muito mais, mas o que não faz é se enquadrar em qualquer categoria de software simples e fácil de definir. Na verdade, uma pesquisa no Google por software MES retorna uma série de resultados de “Melhor software MES”, alguns dos quais levam a fornecedores que provavelmente podem soletrar MES, mas isso é tudo. As pesquisas encontrarão longas listas de recursos MES, como coleta de dados, programação mestre de produção, rastreamento de mão de obra e assim por diante, funções que qualquer sistema ERP provavelmente já está fazendo. Mesmo para aqueles que conhecem sistemas de software, o MES pode ser um pouco confuso.

Alguém bem equipado para ajudar a navegar nesse território obscuro é Andrew Robling, gerente sênior de produtos da Epicor Software Corp., Austin, Texas. Para ele, não há nada de confuso sobre o MES ou os benefícios que ele traz para grandes e pequenas empresas.

“O MES certamente significa muitas coisas para muitas pessoas, mas no fundo trata-se de coletar dados diretamente de equipamentos e máquinas-ferramentas para que você possa tomar melhores decisões”, disse ele. “Esses dados podem ser tão básicos quanto o status da máquina ou quantas peças são produzidas até agora e, a partir daí, se estender ao monitoramento real do processo, capturando valores como temperatura e pressão da máquina ou dados de qualidade da peça para fins de SPC [controle estatístico de processo]. ”

A coleta de dados pode ser automática, ele observou, com integração a um PLC (controlador lógico programável) montado na máquina, por exemplo, ou completamente manual na forma de telas de toque de chão de fábrica e dispositivos móveis. Essa flexibilidade pode ajudar a explicar por que muitos no setor lutam para oferecer uma definição clara de MES e por que seus recursos variam de fornecedor para fornecedor. Ambíguo ou não, no entanto, há uma coisa com a qual todos concordam – se estiver procurando aumentar a visibilidade do funcionamento interno de um piso de produção e, assim, melhorar a eficiência da fabricação, o MES é uma excelente maneira de chegar lá.

Caia na Real (Tempo)

Considere uma das mais importantes de todas as atividades de gerenciamento de chão de fábrica, o agendamento preciso de tarefas. De acordo com Robling, o MES torna possível manter as rodas no ônibus de produção, em vez de descobrir que ele caiu ontem à tarde. “As lojas precisam de um mecanismo para exibir informações do trabalho em tempo real, para que as pessoas saibam que o equipamento não está funcionando como deveria ou que uma ferramenta de corte está prestes a falhar”, disse ele.

Com o MES, isso pode ser feito de várias maneiras. Pode ser um painel de nível de gerenciamento que fica vermelho se houver um problema ou exibições no estilo Andon (dispositivos de controle visual) no chão de fábrica que fornecem informações sobre o status atual da máquina, níveis de produção e avisos de não conformidade. Robling disse que algumas lojas até enviarão alertas pelo sistema de endereços públicos da empresa. “Independentemente da abordagem usada, esses sistemas dão às pessoas a oportunidade de tomar ações corretivas imediatamente, possivelmente evitando horas de operação ineficiente da máquina.”

MES não é apenas para níveis de produção automotiva. Robling concordou que o MES é mais comum com fabricantes maiores, mas observou que mesmo as pequenas oficinas podem desfrutar de benefícios significativos – na verdade, essas são as que mais ganham.

“Trabalhamos recentemente com uma loja na Pensilvânia que descobriu que seu nível de OEE [eficácia geral do equipamento] estava em algum lugar em meados dos anos 60”, disse ele. “Depois de implementar o MES, eles descobriram que o punhado de casos de inatividade da máquina que estavam gravando manualmente a cada dia era, na realidade, muito maior – na ordem de algumas centenas de pequenas interrupções por turno que o operador não se incomodou em relatar. O resultado? Seu OEE foi cerca de 15% menor do que o esperado. O MES não apenas forneceu visibilidade a esse problema, mas também os dados necessários para resolvê-lo.”

E a MÃE?

As investigações sobre MES geralmente encontram um termo relacionado, Gerenciamento de Operações de Manufatura (MOM). Subba Rao, diretor de inovação do grupo de gerenciamento de operações de manufatura da Siemens Digital Industries Software, Plano, Texas, explicou que o MES pode ser pensado como uma versão menor e menos abrangente do MOM, pelo menos do ponto de vista da Siemens Digital Industries Software.

“O MOM é mais amplo”, disse Rao. “Onde o MES está mais focado na coleta de dados em tempo real, o MOM aproveita esses dados para gerenciamento de qualidade, atividades de manutenção, colaboração em circuito fechado em informações de engenharia para o chão de fábrica e orquestração dos vários processos necessários para produzir produtos de qualidade. Gostamos de chamá-lo de cérebro digital para operações de produção, que oferece insights e transparência a todos os envolvidos.”

Ele também explicou que, em comparação com até cinco anos atrás, o MES e sua irmã mais velha MOM são mais fáceis do que nunca de implementar, graças em grande parte à Indústria 4.0 e à IIoT (Internet das Coisas Industrial). Isso ocorre porque as máquinas-ferramentas CNC atuais, bem como outros tipos de equipamentos industriais, normalmente estão repletos de sensores que detectam tudo, desde cargas de eixo até vibração do fuso. Esses sensores são simples de conectar e mais do que felizes em compartilhar dados com sistemas de software externos, permitindo que todos os tipos de manutenção preditiva, monitoramento de processos e melhorias ocorram.

A conectividade simplificada é ótima, observou Rao, mas é o que é feito com os dados que conta. “Operadores, programadores de máquinas, supervisores de controle de produção e todos os demais envolvidos querem saber o que está sendo trabalhado no momento, como a oficina está funcionando e como os processos podem ser melhorados para inovações de produtos atuais e futuras”, disse ele. “Mas isso é apenas uma pequena fatia do que o MOM traz para a mesa. Todos na empresa estão procurando maneiras melhores de realizar determinadas tarefas, seja a equipe de controle de qualidade que deseja analisar tendências estatísticas ou o gerente de logística que precisa preparar o material. O MOM e, em menor grau, o MES, ajudam a facilitar a coordenação e a orquestração necessárias para obter uma fabricação verdadeiramente eficiente.”

Resultados otimizados

Mas espere, e se os níveis de entrega e qualidade estiverem em 98% ou mais nos últimos dois anos? E se os tempos de configuração forem tão bons quanto o esperado, especialmente, digamos, em um ambiente de baixo volume e alta mistura? E, digamos também, que a programação e a “orquestração” do chão de fábrica estão bem controladas. Por que perturbar o carrinho de maçã?

Boa pergunta. É inteiramente possível que, neste exemplo, uma oficina mecânica ou uma empresa de fabricação de chapas metálicas não precise das funcionalidades avançadas discutidas aqui e que a coleta de dados e o rastreamento de trabalhos que vêm como padrão com a maioria dos sistemas ERP - o que muitos na indústria realmente rotulam como MES—são tudo o que é necessário para continuar batendo no nível atual de “home run”.

Mas considere esta informação da ECI Software Solutions, Fort Worth, Texas, que sugere que o MES leva a eficiência da produção a um nível totalmente novo.

Muitos sistemas ERP fazem um trabalho decente no agendamento, em um nível macro. Mas e quando uma oficina está dobrando chapas de aço inoxidável de calibre 20 ou cortando ranhuras em titânio com uma fresa de topo de ½” [12,7 mm] e deseja conhecer todos os outros trabalhos disponíveis que compartilham esses atributos para que possa aproveitar a mesma configuração e ferramentas? O MES oferece uma oportunidade de otimizar os centros de trabalho com base em quaisquer valores que a loja deseje e, em seguida, comunicar o cronograma atualizado de volta ao sistema ERP, para que tudo funcione de maneira harmoniosa, de acordo com a empresa.

Isso é algo que a maioria dos sistemas ERP não pode fazer por conta própria, de acordo com a ECI, porque eles não têm a interface de máquina necessária ou acesso a informações de engenharia. O MES, no entanto, resulta em uma utilização muito maior da máquina, menos refugo e tempos de configuração mais curtos. E como um MES implementado adequadamente captura dados em processo, como cargas de equipamentos e resultados de inspeção, existem oportunidades substanciais de melhoria de processo que, de outra forma, seriam inatingíveis. A linha de fundo? O MES é um bom lugar para iniciar uma iniciativa da Indústria 4.0.

Adeus conhecimento tribal

É claro que a otimização da máquina pressupõe que os dados de engenharia estejam realmente disponíveis e que estejam limpos, bem organizados e todos em um só lugar. Para muitas oficinas, especialmente aquelas sem um departamento de engenharia formal, no entanto, essas informações estão espalhadas em folhas de ferramentas e sistemas de programação, ou residem nas cabeças dos mecânicos veteranos e fabricantes de chapas metálicas que têm feito a mágica do chão de fábrica acontecer para o últimos 30 anos. A questão então se torna:o que acontece quando esses valiosos funcionários se aposentam ou deixam a empresa?

De muitas maneiras, este é o verdadeiro valor do MES. Ele atua como o repositório central de todos os documentos, desenhos e instruções necessários para configurar e operar equipamentos de fabricação. Em seguida, ele monitora o desempenho desse equipamento, gerencia a produção e os dados relacionados à qualidade que saem dele, envia esses dados de volta aos outros sistemas de software da empresa e dá aos humanos a oportunidade de identificar maneiras de melhorar os processos e a utilização da máquina.

Resumindo, o MES faz o que as pessoas fazem desde que há botões para apertar ou alavancas para puxar. Ele elimina a intuição e a intuição de que muitas lojas confiam todos os dias, transformando o que de outra forma seria conhecimento tribal em um ativo corporativo, de acordo com a ECI.

O Grande Poka-Yoke

Em sua forma mais básica, o MES trata do controle e da capacidade de processos à prova de erros e, por meio dessa proteção, evitar problemas de produção, de acordo com Mike Hart, diretor de estratégia de produto para manufatura e IoT industrial da Plex Systems Inc., Troy, Mich. "É sobre conectar os pontos."

Esses pontos podem incluir as ferramentas de um trabalho e os requisitos de matéria-prima, disse ele, bem como suas expectativas de planejamento e controle de qualidade. Há o que está em execução agora, o que está em execução esta tarde e o que está em execução na próxima semana a ser considerado e qual impacto essas atividades terão nos níveis de estoque. O MES une essas fontes de informação muitas vezes díspares para criar uma organização conectada. Ele oferece aos operadores acesso fácil às ferramentas necessárias para serem eficazes em seus trabalhos, enquanto a administração obtém uma visão mais coerente de seus sistemas de negócios, juntamente com as informações necessárias para tomar decisões inteligentes.

O aumento da visibilidade é ótimo, mas como o MES ajuda a tornar os processos à prova de erros? “Porque se você sabe quem está executando um determinado processo ou executando uma determinada máquina, pode usar essas informações para descobrir que treinamento recebeu e se está qualificado para fazer o trabalho”, disse Hart. “Mas ainda mais do que isso, o MES garante que todos os planos de controle adequados estejam em vigor e que as pessoas estejam 'checando as caixas' nos horários e locais corretos. Se não o fizerem, as bandeiras vermelhas são imediatamente levantadas – não amanhã, não quando o trabalho estiver concluído, mas agora.”

Mudando de marcha

Se o MES é tão bom, por que mais lojas não investiram nele? A propósito, por que há tanto foco da indústria no ERP, quando parece que os benefícios reais vêm com a implementação do MES? Correndo o risco de afirmar o óbvio, o ERP é um requisito para praticamente qualquer empresa de manufatura, ou pelo menos qualquer empresa com mais de um punhado de funcionários e de olho no crescimento.

Simplificando, o ERP paga as contas. Literalmente. Funções de contabilidade, como contas a pagar, contas a receber, relatórios de impostos e muito mais, seriam extremamente difíceis sem o software ERP, assim como o controle de estoque, envio e recebimento, gerenciamento de pedidos de vendas, compras e o importantíssimo MRP. Os sistemas ERP também possuem algum nível de programação e funcionalidade de controle de chão de fábrica, embora a maioria não consiga gerenciar seu funcionamento interno. Daí a necessidade do MES.

“Vimos isso nos dois sentidos, mas sim, algumas lojas optam por seguir uma estratégia MES primeiro”, disse Hart. “Isso realmente depende de quais pontos de dor eles estão enfrentando. Se houver problemas, por exemplo, com a rastreabilidade do material, ou a fábrica estiver enfrentando desafios de qualidade e eles quiserem esclarecer o que está acontecendo a qualquer momento, eles normalmente começarão com o MES. Dito isso, um dos principais benefícios do MES é a potencial integração com ERP e outros sistemas de fabricação, por isso é importante manter isso em vista à medida que avança.”

Diga Olá ao Imperador

Tenha em mente que a implementação do MES levanta muitas das mesmas considerações e armadilhas potenciais do ERP. “Não faz sentido fazer isso a menos que seus dados estejam corretos”, disse Jim Errington, vice-presidente executivo de vendas e serviços da Fujitsu Glovia Inc., El Segundo, Califórnia. ótimo o sistema ou quão super suas ferramentas, preenchê-lo com dados ruins só fornecerá respostas ruins.”

Errington compartilhou a história de um cliente com quem trabalhou recentemente. Depois de passar meses limpando suas listas de materiais e roteadores, eles acionaram o interruptor no lado do planejamento de fábrica de seu software MES, apenas para sobrecarregar um centro de trabalho crítico. O problema? Ninguém notou os tempos de movimento imprecisos. “Como muitas lojas, eles nunca tiveram um sistema de agendamento real, então esses valores nunca foram analisados”, disse Errington. “Todo mundo estava ciente de que você não pode mover uma fundição de duas toneladas instantaneamente, mas neste caso, foi exatamente isso que eles disseram ao sistema para fazer.”

O descuido acabou por atrasá-los em vários dias, acrescentou, e levou semanas para se recuperar de um simples erro. É por isso que é tão importante envolver os engenheiros e planejadores e o pessoal de custos em qualquer implementação - MES ou não - para evitar situações como essa. “Muitas pessoas dizem que os dados são reis; talvez sim, mas isso torna a precisão dos dados o imperador”, disse Errington.

Seu exemplo de agendamento ilustra mais um ponto importante sobre o MES. Ao contrário do ERP, o MES é um elefante que pode ser comido em pequenas mordidas. Por exemplo, é bem possível implementar apenas a função de agendamento, como fez o cliente da Glovia, ou integrar o MES com o software de manutenção da loja para rastreamento de OEE, ou usá-lo para coletar dados de produção no cortador a laser automatizado que você acabou de instalar ou fornecer melhores informações para a linha de montagem… a lista continua. Sim, a integridade dos dados e a boa manutenção são igualmente importantes, mas o esforço quase certamente será menor e o ROI muito mais rápido.

A mensagem é óbvia:frutas fáceis de alcançar são abundantes mesmo nas empresas mais bem administradas, e o MES é a escada necessária para colhê-las. “Isso ficará cada vez mais claro à medida que avançamos para a Indústria 4.0 e mais empresas desejam coletar e analisar os dados provenientes de suas máquinas-ferramentas”, disse Errington. “O MES nos dá a capacidade de conectar a fábrica com o resto dos negócios, fornecendo dados em tempo real, programação mais precisa, maior utilização da máquina e controle aprimorado sobre todos os aspectos da área de produção. Para nós, o MES não é algo bom de se ter – é obrigatório, pelo menos para qualquer fabricante que queira permanecer competitivo.”