Sistemas de Execução de Manufatura (MES): O Elo Crítico para Entregas no Prazo

Você implementou uma marca popular de software ERP. Seu sistema PLM ronrona como um carro esportivo bem ajustado. Você tem CAD/CAM, TMS e software de simulação de trajetória de ferramenta no lugar, e todos seus funcionários foram treinados. Gastou fortunas em software e consultores, tem todos os sistemas corretos, e ainda assim estourou uma data de entrega importante na semana passada e ainda vai ao chão de fábrica várias vezes ao dia para checar os jobs. O que falta?

Boa chance de ser hora de dar o próximo grande passo rumo ao nirvana da produção implementando um Sistema de Execução de Manufatura (MES). Pense nele como o elo perdido entre ERP, chão de fábrica e todos os outros sistemas de software usados para gerenciar um negócio de manufatura. MES proporciona nível superior de visibilidade da produção e rastreamento de jobs que o ERP. Torna o agendamento em tempo real verdadeiramente em tempo real. Oferece acesso antes inalcançável a dados de performance e qualidade, junto com ferramentas analíticas necessárias para melhorar ambos.

Deixe-me Contar as Maneiras

MES faz tudo isso e mais, mas não se encaixa em nenhuma categoria de software limpa e facilmente definida. Na verdade, busca no Google por "software MES" retorna vários resultados de "Melhor Software MES", alguns levando a fornecedores que provavelmente soletram MES mas é só. Buscas encontram longas listas de features MES como coleta de dados, programação mestra de produção, rastreamento de mão de obra, funções que qualquer ERP provavelmente já faz. Mesmo para quem conhece sistemas de software, MES pode ser confuso.

Alguém bem equipado para navegar esse território obscuro é Andrew Robling, gerente sênior de produto na Epicor Software Corp., Austin, Texas. Para ele, nada confuso sobre MES ou benefícios que traz a empresas grandes e pequenas.

"MES admite significar coisas diferentes para pessoas diferentes, mas no fundo é sobre coletar dados diretamente de equipamentos e máquinas-ferramenta para que você possa tomar decisões melhores", diz. "Esses dados podem ser tão básicos quanto status da máquina ou quantas peças produziu hoje, e daí estender a verdadeiro monitoramento de processo, capturando valores como temperatura e pressão da máquina, ou dados de qualidade da peça para propósitos de CEP [controle estatístico de processo]."

Coleta de dados pode ser automática, nota, com integração a CLP (controlador lógico programável) montado na máquina, ou completamente manual via telas touch no chão de fábrica e dispositivos móveis. Essa flexibilidade ajuda a explicar por que muitos na indústria lutam para definir MES claramente, e por que capacidades variam de vendor para vendor. Ambíguo ou não, há uma coisa que todos concordam — se busca aumentar visibilidade do funcionamento interno do chão de fábrica e melhorar eficiência de manufatura, MES é excelente caminho.

Fique Real (Tempo)

Considere uma das mais importantes atividades de gestão do chão de fábrica: agendamento preciso de jobs. Segundo Robling, MES permite manter as rodas no ônibus da produção, em vez de descobrir que bateu ontem à tarde. "Oficinas precisam de mecanismo para exibir informação do job em tempo real, para que saibam que equipamento não está operando como deveria, ou que ferramenta de corte está prestes a falhar", diz.

Com MES, isso pode ser feito de várias formas. Pode ser dashboard de gestão que fica vermelho se há problema, ou displays estilo Andon (dispositivos de controle visual) no chão de fábrica que mostram status atual da máquina, níveis de produção e avisos de não-conformidade. Robling diz que algumas oficinas mandam alertas pelo sistema de som da empresa. "Qualquer abordagem, esses sistemas dão chance de ação corretiva imediata, possivelmente evitando horas de operação ineficiente da máquina."

MES não é só para volumes automotivos. Robling concorda que MES é mais comum em grandes fabricantes, mas nota que até pequenos job shops podem ter benefícios significativos — na verdade, estes frequentemente ganham mais.

"Trabalhamos com uma oficina na Pensilvânia recentemente que achava que seu nível OEE [eficácia global do equipamento] estava na casa dos 60%", diz. "Após implementar MES, descobriram que as poucas paradas de máquina que registravam manualmente por dia eram na realidade muito maiores — na ordem de centenas de pequenas interrupções por turno que o operador não reportava. Resultado? OEE era cerca de 15% menor que o esperado. MES não só deu visibilidade ao problema, mas também dados para resolvê-lo."

E o MOM?

Investigações sobre MES frequentemente encontram termo relacionado: Manufacturing Operations Management (MOM). Subba Rao, oficial de inovação do grupo de gestão de operações de manufatura na Siemens Digital Industries Software, Plano, Texas, explica que MES pode ser visto como versão menor, menos abrangente do MOM, ao menos na perspectiva da Siemens.

"MOM é mais amplo", diz Rao. "Onde MES foca mais em coleta de dados em tempo real, MOM alavanca esses dados para gestão da qualidade, atividades de manutenção, colaboração de loop fechado em informação de engenharia para o chão de fábrica, e orquestração dos vários processos necessários para produzir produtos de qualidade. Gostamos de chamar de 'cérebro digital para operações de produção', que entrega insight e transparência a todos envolvidos."

Ele também explica que, comparado a cinco anos atrás, MES e sua "irmã maior" MOM são mais fáceis de implementar, graças em grande parte à Indústria 4.0 e IIoT (Internet Industrial das Coisas). Isso porque máquinas-ferramenta CNC de hoje e outros equipamentos industriais tipicamente estão cheios de sensores detectando tudo, de cargas de eixo a vibração do fuso. Esses sensores são simples de conectar e felizes em compartilhar dados com sistemas de software externos, permitindo manutenção preditiva, monitoramento de processo e melhorias.

Conectividade simplificada é ótima, nota Rao, mas o que se faz com os dados é que conta. "Operadores, programadores de máquina, supervisores de controle de produção e todos envolvidos querem saber o que está sendo trabalhado agora, como a oficina está performando, e como processos poderiam ser melhorados para inovações de produto atuais e futuras", diz. "Mas isso é só uma fatia do que MOM traz. Todos na empresa buscam melhores formas de realizar certas tarefas, seja equipe de controle de qualidade que quer analisar tendências estatísticas ou gerente de logística que precisa estagiar material. MOM, e em menor grau MES, ajuda facilitar coordenação e orquestração necessárias para manufatura verdadeiramente eficiente."

Resultados Otimizados

Espere — e se entregas e qualidade rodam a 98% ou mais há dois anos? E se tempos de setup são tão bons quanto possível, especialmente em ambiente de baixo volume, alta mistura? E digamos que agendamento de chão de fábrica e "orquestração" estão bem encaminhados. Por que mexer no que está funcionando?

Boa pergunta. É possível que nesse exemplo, uma oficina ou negócio de fabricação de chapas metálicas não precise da funcionalidade avançada discutida aqui, e que coleta de dados e rastreamento de jobs padrão na maioria dos ERPs — o que muitos na indústria rotulam como MES — seja tudo que precisa para continuar no nível "home run".

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

Muitos ERPs fazem trabalho decente em agendamento, em nível macro. Mas e quando a oficina está dobrando chapa de aço inox 20-gauge, ou cortando slots em titânio com fresa de topo 1/2 pol [12,7 mm], e quer saber todos os outros jobs disponíveis que compartilham esses atributos para alavancar mesmo setup e ferramentas? MES dá oportunidade de otimizar centros de trabalho baseados nos valores que a oficina quer, e comunicar o agendamento atualizado de volta ao ERP, para que tudo funcione harmoniosamente, segundo a empresa.

Isso a maioria dos ERPs não consegue fazer sozinhos, segundo ECI, porque não têm interface com máquina necessária ou acesso a informação de engenharia. MES tem, resultando em utilização de máquina muito maior, menos sucata, e tempos de setup menores. E como MES bem implementado captura dados em processo como cargas de equipamento e resultados de inspeção, existem oportunidades substanciais de melhoria de processo que seriam inalcançáveis. Conclusão? MES é bom ponto de partida para iniciativa Indústria 4.0.

Adeus Conhecimento Tribal

Claro, otimização de máquina assume que dados de engenharia estão disponíveis, limpos, organizados e centralizados. Para muitas oficinas, especialmente sem departamento de engenharia formal, essa informação está espalhada em fichas de ferramentas e sistemas de programação, ou reside na cabeça de torneiros e fabricantes de chapas veteranos que fazem mágica no chão de fábrica há 30 anos. A pergunta: o que acontece quando esses valiosos funcionários se aposentam ou saem?

De muitas formas, esse é o verdadeiro valor do MES. Atua como repositório central de todos documentos, desenhos e instruções necessários para configurar e operar equipamentos de manufatura. Então monitora performance desse equipamento, gerencia dados de produção e qualidade que saem dele, alimenta esses dados de volta aos outros sistemas da empresa, e dá aos humanos a oportunidade de identificar formas de melhorar processos e utilização de máquinas.

Em resumo, MES faz o que pessoas fazem desde que existem botões para apertar ou alavancas para puxar. Elimina intuição e feeling que muitas oficinas dependem diariamente, transformando conhecimento tribal em ativo corporativo, segundo ECI.

O Grande Poka-Yoke

No nível mais básico, MES é sobre controle e capacidade de à prova de erros (poka-yoke) nos processos, e através disso evitar problemas de produção, segundo Mike Hart, diretor de estratégia de produto para manufatura e IoT industrial na Plex Systems Inc., Troy, Michigan. "É sobre conectar os pontos."

Esses pontos podem incluir requisitos de ferramentas e matéria-prima de um job, diz, bem como expectativas de planejamento e controle de qualidade. Tem o que roda agora, o que roda esta tarde, o que roda semana que vem, e impacto no estoque. MES une essas fontes díspares para criar organização conectada. Dá aos operadores acesso fácil às ferramentas para serem eficazes, enquanto gestão obtém visão mais coerente de seus sistemas de negócio, com informação para decisões inteligentes.

Visibilidade aumentada é ótimo, mas como MES ajuda tornar processos à prova de erros? "Porque se você sabe quem está executando certo processo ou rodando certa máquina, pode usar essa info para descobrir que treinamento receberam, e se estão qualificados para o job", diz Hart. "Mas mais que isso, MES garante que todos planos de controle adequados estão no lugar e que pessoas estão 'marcando as caixas' nos momentos e lugares certos. Se não fazem, bandeiras vermelhas são levantadas imediatamente — não amanhã, não quando job acaba, mas agora."

Mudando de Marcha

Se MES é tão bom, por que mais oficinas não investiram? Por que tanto foco em ERP, quando parece que benefícios reais vêm com implementação MES? Arriscando o óbvio, ERP é requisito para praticamente qualquer empresa de manufatura, ou ao menos qualquer empresa com mais de punhado de funcionários e olho no crescimento.

Simples: ERP paga as contas. Literalmente. Funções contábeis como contas a pagar, receber, relatórios fiscais, e mais seriam extremamente difíceis sem ERP, assim como controle de estoque, expedição e recebimento, gestão de pedidos de venda, compras, e o tão importante MRP. ERPs também têm algum nível de funcionalidade de agendamento e controle de chão de fábrica, embora a maioria falhe em gerenciar seu funcionamento interno. Daí a necessidade de MES.

"Vimos das duas formas, mas sim, algumas oficinas escolhem estratégia MES primeiro", diz Hart. "Depende dos pontos de dor. Se há problemas, por exemplo, com rastreabilidade de material, ou a oficina enfrenta desafios de qualidade e quer iluminar o que acontece lá a qualquer momento, tipicamente começam com MES. Dito isso, um dos benefícios-chave do MES é potencial integração com ERP e outros sistemas de manufatura, então importante manter isso no radar ao avançar."

Diga Olá ao Imperador

Lembre que implementar MES levanta muitas das mesmas considerações e armadilhas do ERP. "Não adianta fazer se seus dados não estão corretos", diz Jim Errington, vice-presidente executivo de vendas e serviços da Fujitsu Glovia Inc., El Segundo, Califórnia. "Digo a clientes ERP e MES alike, que não importa quão bom o sistema ou quão super suas ferramentas, enchê-lo com dados ruins só dará respostas ruins."

Errington compartilha história de cliente recente. Após meses limpando listas de materiais e roteadores, ligaram o lado de planejamento de fábrica do software MES, só para sobrecarregar um centro de trabalho crítico. O problema? Ninguém notou tempos de movimento imprecisos. "Como muitas oficinas, nunca tiveram sistema de agendamento real, então esses valores nunca foram olhados", diz Errington. "Todos sabiam que não se move fundição de duas toneladas instantaneamente, mas foi exatamente o que disseram ao sistema fazer."

O descuido os colocou atrasados por vários dias, adiciona, e levou semanas para recuperar de erro simples. Por isso é crucial envolver engenheiros, planejadores e gente de custos em qualquer implementação — MES ou não — para evitar situações assim. "Muitos dizem que dados é rei; talvez, mas isso faz precisão dos dados o imperador", diz Errington.

Seu exemplo de agendamento ilustra mais um ponto importante sobre MES. Diferente do ERP, MES é um elefante que pode ser comido em pequenas mordidas. Por exemplo, é bem possível implementar só a função de agendamento, como fez cliente da Glovia, ou integrar MES com software de manutenção da oficina para rastreamento OEE, ou usá-lo para coletar dados de produção no cortador a laser automatizado que acabou de instalar, ou dar melhor informação à linha de montagem... a lista continua. Sim, integridade de dados e boa organização são igualmente importantes, mas esforço quase certamente será menor e ROI muito mais rápido.

A mensagem é óbvia: frutas ao alcance abundam mesmo nas empresas melhor geridas, e MES é a escada necessária para colher. "Isso ficará cada vez mais claro à medida que avançamos para Indústria 4.0 e mais empresas querem coletar e analisar dados de suas máquinas-ferramenta", diz Errington. "MES nos dá capacidade de conectar fábrica com resto do negócio, fornecendo dados em tempo real, agendamento mais preciso, maior utilização de máquinas, e controle melhorado sobre todos aspectos do chão de fábrica. Para nós, MES não é nice-to-have — é must-have, ao menos para qualquer fabricante que queira permanecer competitivo."