MES, ISA-95, MESA-11, cMES, NAMUR - ¿Por qué tantas normas?

MES es un término cargado. Pida a dos personas del sector de la fabricación que lo definan y probablemente obtendrá dos respuestas diferentes. La definición dependerá de su vertical, del proveedor actual y del tipo de operaciones de fabricación que dirijan.

Esto se debe a que el acrónimo, que significa Sistema de Ejecución de Fabricación, se acuñó después de que surgiera la tecnología subyacente y se convirtió rápidamente en una palabra de moda. A medida que los proveedores se subieron al carro, llamando "MES" a sus soluciones dispares, el término se fue diluyendo.

En este post, profundizaremos en los intentos de organizaciones como la Manufacturing Enterprise Solution Association (MESA) y la International Society of Automation (ISA) de estandarizar la definición para hacerla menos trivial.

Comprender estos modelos y normas puede ayudarle a entender mejor los sistemas de ejecución de la fabricación y a evaluar sus alternativas modernas.

[Descargar nuestro ebook] Guía completa de los sistemas de ejecución de fabricación → Sistemas de ejecución de fabricación → Sistemas de ejecución de fabricación → Sistemas de ejecución de fabricación → Sistemas de ejecución de fabricación.

La definición más extendida de MES es quizá el modelo MESA, que define MES por áreas funcionales.

MESA, se creó en los años 90 para asesorar sobre la ejecución de los sistemas MES y abordar su creciente complejidad.

En 1997, MESA definió formalmente el alcance de MES a través de 11 funciones básicas, denominadas modelo MESA-11. Estas funciones se derivan de la visión de una planta e incluyen:

1. Operaciones/Secuenciación detallada
2. Despacho de unidades de producción
3. Rastreo y genealogía de productos
4. Gestión laboral
5. Gestión de la calidad
6. Gestión del mantenimiento
7. Asignación de recursos y situación
8. Control de documentos
9. Análisis del rendimiento
10. Gestión de procesos
11. Recogida y adquisición de datos
    

En 2004, el enfoque del modelo aumentó para incluir las operaciones empresariales. Además de las operaciones principales, el modelo incluyó enfoques como la optimización de la cadena de suministro y la optimización de los activos. Esta actualización es el Collaborative MES, o MES.

Según MESA, este modelo se centra en cómo interactúan las actividades de operaciones básicas con las operaciones empresariales. El modelo tiene en cuenta el aumento de la competencia, la externalización, la optimización de la cadena de suministro y la optimización de los activos.

El MES interactúa con otras áreas de operaciones empresariales en los bordes. Entre ellas se incluyen los sistemas centrados en el suministro (SCP de aprovisionamiento); los sistemas centrados en el cliente, como CRM y la gestión de servicios; los sistemas centrados en las finanzas y el rendimiento, como ERP y el software BI de Business Intelligence; los sistemas centrados en el producto, como CAD/CAM y PLM; los sistemas logísticos, como TMS y WMS; los controles (PLC, DCS); y los sistemas de cumplimiento (gestión DOO, ISO, EH&S).

Finalmente, en 2008, el modelo se amplió a su versión actual, que abarca desde la producción, a las operaciones de planta, a las operaciones empresariales, e incluso a iniciativas estratégicas como la fabricación ajustada, la calidad y el cumplimiento normativo, la gestión del ciclo de vida de los productos, la empresa en tiempo real y la gestión del rendimiento de los activos, entre otras.

En esencia, la definición de un sistema MES gestión de la cadena MES de MESA es una definición funcional basada en las diferentes funciones a las que debe servir un MES . Para que un sistema sea un MES, debe tener todos los grupos funcionales o una combinación razonable de ellos. Pero la definición ha evolucionado con el tiempo. Con el MES, el MES servía como intermediario entre la automatización y la gestión empresarial, y también como centro de datos e información. No es sólo un conjunto de funciones, sino un centro de integración de la información en toda la empresa.

La norma ISA-95 fuedesarrollada conjuntamente por la Sociedad Internacional de Automatización (ISA), antes conocida como Sociedad de Instrumentación, Sistemas y Automatización, y el Instituto Nacional Estadounidense de Normalización (ANSI). El desarrollo de la norma ISA-95 comenzó en 1995, cuando los ordenadores empezaron a penetrar en los sistemas de información y control de la industria manufacturera.

A diferencia del modelo MESA, que se centraba en los procesos empresariales, el modelo ISA-95 se centra en la arquitectura de la información. El modelo ISA-95 divide los sistemas de producción en 5 niveles, basándose en el modelo PERA (Purdue Enterprise Reference Architecture).

De este modo, la norma ISA-95 ayuda a definir los límites entre sistemas. Los dispositivos inteligentes, como los sensores, pertenecen al Nivel 1. Los sistemas de control, como los PLC, DCS, OCS, pertenecen al Nivel 2. MES, pertenecen al Nivel 3. ERP , al Nivel 4.

Al situar MES MES en el nivel 3, la norma ISA-95 implica que MES conecta la producción con los sistemas de la empresa, gestiona los flujos de trabajo para fabricar productos finales, mantiene registros de la producción y optimiza el proceso de producción.

El objetivo era desarrollar una norma que permitiera una interconexión e integración eficaces entre un sistema ERP y un MES. Esto facilitaría una comunicación eficaz entre las partes interesadas, reduciendo el coste total de propiedad y permitiendo una integración sin errores.

Como hemos visto, MESA define el MES por su función, e ISA-95 lo define por su arquitectura de la información. Sin embargo, dado que cada industria y tipo de operación de fabricación tiene diferentes requisitos en su fabricación, calidad, procesos empresariales y entorno normativo, las MES varían según la industria y el tipo de operaciones de fabricación.

Ha habido intentos específicos de la industria de normalizar las definiciones de MES . NAMUR, por ejemplo, es un grupo de usuarios finales especialmente implicados en la industria de procesos (química y farmacéutica en su mayor parte). Sus recomendaciones se basan en la norma ISA-95, pero el grupo realiza definiciones más concretas para las necesidades de su industria.

A un nivel más amplio, podemos distinguir entre verticales de la industria de procesos y de la industria discreta. Naturalmente, cada tipo de operación tiene un conjunto diferente de requisitos, por lo que un MES que sirva a cada uno diferirá en aspectos importantes.

Así, las verticales de proceso ven el MES como los sistemas de control de máquinas y plantas. Mientras que las industrias discretas ven el MES más como un sistema de información en línea, retroalimentación y control de la producción.

Además de las normas que hemos cubierto hasta ahora, existen otras normas como la norma VDI. La norma VDI fue desarrollada por la Verein Deutsche Ingenieure en 2004 sobre la base de las normas que hemos cubierto anteriormente. Como ocurre con todas las normas, el objetivo de VDI era dotar a MES de un significado fijo que impidiera a los proveedores trivializar el término con fines de marketing.

Recientemente, los analistas han observado que MES están evolucionando hacia un modelo de aplicaciones y microservicios. Como resultado, MES están empezando a alejarse de una posición de soluciones globales. En su lugar, están experimentando con la venta de funcionalidad modularizada. Con la aparición de IIoT, muchos incluso han empezado a cuestionarse si los MES siguen siendo relevantes en la era digital. En estos momentos, el mercado sigue evolucionando. Pero será interesante observar en qué dirección se mueve en los próximos cinco años. ¿Aplicaciones IIoT ? ¿Los MES tradicionales? ¿O ambas?

Como puede ver, ha habido múltiples intentos de normalizar la definición de MES . Para el experto en la materia, estas normas y modelos pueden ser útiles. Sin embargo, para el usuario final habitual de MES, pueden resultar más confusos que esclarecedores. Quizá una forma mejor de definir los sistemas de ejecución de fabricación sea por las características comunes que suelen tener, normalmente en torno a 5 áreas principales: funciones de producción, calidad, recursos humanos, recopilación de datos e integración de sistemas.

Si alguna vez ha intentado alinear sus operaciones con un marco MES , probablemente se haya encontrado con una sopa de letras de normas, es decir, ISA-95, MESA-11, NAMUR, cMES. Es justo preguntarse cómo aparecieron todas y por qué existen tantas.

La versión resumida es que "la fabricación necesitaba un vocabulario compartido".

Durante la década de 1990, los sistemas informáticos empresariales se expandieron rápidamente. Ese crecimiento dejó al descubierto una brecha cada vez mayor entre los sistemas empresariales como ERP y la actividad diaria en el taller. Cada proyecto MES tenía que empezar de cero porque nadie se ponía de acuerdo sobre lo que el sistema debía hacer realmente o cómo debía conectarse con otras capas.

Los grupos industriales intervinieron para solucionarlo.

MESA (Manufacturing Enterprise Solutions Association) publicó su primer modelo funcional llamado MESA-11, para describir las capacidades MES como la programación, la gestión de la calidad y el seguimiento de la producción.

La ISA (Sociedad Internacional de Automatización) le siguió con la ISA-95, que definía cómo debían vincularse los sistemas entre sí, desde las máquinas (Nivel 0) hasta los sistemas empresariales (Nivel 4).

Paralelamente, grupos como NAMUR se centraron en las industrias de procesos, añadiendo capas específicas para los entornos regulados.

Cada marco se centró en una parte diferente del mismo rompecabezas: definir las funciones, aclarar los límites del sistema y tener en cuenta las necesidades específicas del sector. El resultado ayudó a los fabricantes a avanzar hacia la coherencia, aunque también introdujo algunos solapamientos y una complejidad adicional.

En sus cimientos, la normalización MES pretende hacer que los sistemas sean interoperables, definir responsabilidades claras y crear una forma común de representar las operaciones. Pero a medida que las redes de producción se han vuelto más dinámicas, con múltiples productos y múltiples emplazamientos, los límites de unas normas rígidas y jerárquicas se han hecho evidentes.

Los enfoques modernos y modulares, como Composable MES , se basan en esos mismos principios de alcance, integración y gobernanza, pero los adaptan a una arquitectura flexible y basada en aplicaciones que se adapta mejor a las realidades actuales de la fabricación.

La fabricación se mueve con rapidez. Las mezclas de productos cambian, los plazos de entrega se reducen, las expectativas de cumplimiento se endurecen. Sin embargo, muchas plantas siguen funcionando con arquitecturas MES que se diseñaron mucho antes de que existieran la computación en nube, la IA o los sistemas de borde. Esos marcos hicieron su trabajo durante años, pero no fueron construidos para el ritmo o la complejidad de la producción moderna.

MES componible (cMES) se desarrolló para cerrar esa brecha.

cMES rompe con la idea del MES único y omnicomprensivo y lo convierte en aplicaciones más pequeñas y específicas. Cada una se encarga de una función clara, es decir, seguimiento, controles de calidad, mantenimiento, etc., y se conectan limpiamente con el resto. En lugar de instalar un sistema rígido, los equipos ensamblan un conjunto de componentes que se ajustan a cómo funcionan realmente sus operaciones.Acaba construyendo el sistema en torno a su proceso, y no al revés.

Ampliación y sustitución de los estándares heredados

Marcos como ISA-95 y MESA-11 sentaron bases importantes. Definieron la estructura, el flujo de datos y los límites del sistema cuando los fabricantes necesitaron por primera vez un libro de jugadas compartido. cMES mantiene esa base pero elimina la jerarquía fija que hacía que los sistemas más antiguos fueran lentos a la hora de cambiar.

La diferencia se nota en la práctica. El MES tradicional depende de un control descendente y de una gran personalización. El cMES distribuye el control a través de aplicaciones modulares que se ejecutan en la nube. Los ingenieros pueden ajustar la lógica mediante la configuración en lugar de esperar a un proveedor o a un largo ciclo de TI. Los cambios se implementan en días en lugar de meses, lo que es importante cuando la introducción de nuevos productos o las actualizaciones de conformidad no pueden esperar.

No se trata sólo de un nuevo modelo de software, sino que cambia la forma en que los equipos de producción gestionan y mejoran sus propios sistemas.

Construido para la fabricación moderna

La tecnología cMES refleja el funcionamiento actual de las plantas:

• Infraestructura en nube: accesible en todas las sedes, escala con la demanda.

• Microservicios: cada función se ejecuta por sí misma, por lo que las actualizaciones permanecen contenidas.

• Entornos sin código: los ingenieros de procesos pueden crear y modificar aplicaciones directamente.

• Integraciones abiertas: se conecta a máquinas, datos empresariales y dispositivos periféricos sin necesidad de un pesado middleware.

• Herramientas impulsadas por la IA: admiten la supervisión, el diagnóstico y la predicción dentro del mismo entorno.
  
  

Este modelo se alinea con los gemelos digitales, la visibilidad de los datos en directo y los esfuerzos de trazabilidad global que se están imponiendo ahora en toda la fabricación. Añade flexibilidad donde los sistemas heredados imponían rigidez, manteniendo las mismas expectativas de precisión y control.

Es fácil quedar atrapado en la maleza cuando se examinan las normas MES . Bajo el lenguaje técnico, la mayoría de ellas encajan en cuatro grupos: funcionales, arquitectónicas, específicas del sector o modulares.

La tabla siguiente ayuda a esbozar dónde se aplica cada uno y qué hace mejor.

Cada marco parte de una mentalidad diferente sobre cómo deben comportarse los sistemas de fabricación. MESA-11 se centra en las funciones. ISA-95 define cómo se conectan los sistemas. NAMUR refina esas ideas para las industrias de procesos. Y cMES las amplía en un entorno modular y configurable que se ajusta a cómo evolucionan las plantas modernas.

La arquitectura subyacente es lo que está cambiando. cMES mantiene la disciplina de las operaciones basadas en estándares, pero permite una adaptación más rápida, una mejor visibilidad y una alineación más estrecha con las prácticas de fabricación digital, todo ello sin perder el control ni la disciplina de cumplimiento.

Cada norma MES contempla la fabricación desde su propio ángulo. MESA-11 traza lo que MES debe hacer en realidad. ISA-95 establece cómo se comunican los sistemas entre sí. NAMUR añade los detalles necesarios para las industrias de procesos. Diferentes manuales, la misma intención: hacer que los datos de producción sean fiables, conectar sistemas que nunca hablaron bien entre sí y mantener la coherencia de las operaciones.

1. Integridad, trazabilidad y visibilidad de los datos
Si los datos no son correctos, nada más importa. Todas las normas MES se construyen en torno a esa idea. Necesita registros en los que pueda confiar, es decir, tanto si está rastreando un lote, defendiendo un informe de desviación o averiguando por qué se cayó una línea a las 2 de la madrugada.

Un buen diseño MES hace que todo eso sea visible. Lo que antes vivía en registros de papel o en la memoria se captura automáticamente: estados de los equipos, entradas de los operarios, resultados de calidad. Cuando esa información es coherente y completa, las auditorías son más rápidas y el trabajo de mejora adquiere una tracción real.

2. Integración centrada en el ser humano
Los sistemas antiguos estaban escritos principalmente para máquinas. Los operarios eran una ocurrencia tardía, es decir, pulsar un botón, borrar una alarma, seguir adelante. La realidad en la planta es más complicada.

Composable MES invierte ese enfoque. La configuración de Tulipempieza por las personas y los flujos de trabajo. Apps se configuran en función de cómo se realiza realmente el trabajo, no de cómo el software cree que debería hacerse. Eso hace que sea más fácil recopilar datos en puntos clave, guiar los pasos de forma interactiva y cambiar las cosas sin reescribir el código.

El sistema se convierte en una herramienta que ayuda a las personas a hacer su trabajo, no una contra la que tienen que luchar.

3. Continuidad a través del hilo digital
Todo el mundo habla del "hilo digital", de datos que fluyen limpiamente desde la planta hasta los sistemas de planificación, pero llegar hasta ahí siempre ha sido un lío. La norma ISA-95 dio nombre a las capas, pero la conexión en tiempo real se ha quedado atrás.

Composable MES ayuda a cerrar esa brecha. Las API abiertas mueven los datos en ambas direcciones. Los eventos en la línea alimentan directamente los análisis o el ERP, y los cambios de la empresa pueden fluir de vuelta a la ejecución. Finalmente, el hilo se comporta como un bucle en lugar de como una pila de archivos desconectados.

Más allá de las normas : MES para la próxima década
El mundo MES está cambiando rápidamente.

Durante años, los fabricantes trabajaron dentro de arquitecturas rígidas que no se doblaban con facilidad. La próxima década se presenta diferente. La flexibilidad, la conectividad y la inteligencia integrada dirigen ahora la conversación. Los marcos como ISA-95 y MESA-11 siguen siendo importantes, pero no se construyeron para el volumen de datos, la velocidad de iteración o el nivel de conectividad con el que tratan las plantas hoy en día.

Lo que está apareciendo en su lugar es un nuevo tipo de sistema modular, basado en datos y diseñado para evolucionar a medida que lo hacen las operaciones.

De los modelos estáticos a los sistemas componibles
En las antiguas configuraciones MES , incluso un pequeño cambio en el proceso podía suponer meses de desarrollo y validación. Un MES componible cambia esa dinámica. Los equipos pueden poner en marcha o ajustar las aplicaciones en tiempo real, junto con la producción.

No es un concepto, ya está en marcha. Gartner prevé que la mayoría de las nuevas implantaciones de MES en los próximos años se basarán en tecnología componible. Las plantas están viendo la recompensa: menos tiempo de inactividad entre cambios y un control más directo en manos de los ingenieros.

Habilitar la inteligencia con IA y gemelos digitales
La IA ha superado la fase piloto. Está apareciendo en la guía del operario, en el mantenimiento predictivo, en la inspección de calidad. Los gemelos digitales añaden otra capa al reflejar las operaciones en vivo para que los ingenieros puedan probar los cambios antes de que lleguen a la producción.

Juntos, forman algo que MES heredados nunca consiguieron: un sistema que puede detectar, simular y ajustar continuamente. Se trata menos de sustituir a las personas y más de darles un mejor contexto y una retroalimentación más rápida.

Interoperabilidad: El requisito difícil
Ninguno de estos avances importa si los sistemas no pueden comunicarse entre sí. OPC UA, las API REST y los nuevos estándares abiertos de automatización de procesos lo están haciendo posible entre proveedores y capas.

Las plataformas MES modernas tienen que conectarse con todo, como las máquinas, los ERP, los sistemas de calidad, los historiadores y las herramientas de análisis. Las verdaderas ganancias de rendimiento se producen cuando los datos se mueven libremente y mantienen su contexto desde el borde hasta la empresa. Así es como los fabricantes construyen una visibilidad y una resistencia que duran más que el siguiente ciclo del producto.

Las normas MES siguen marcando la pauta al definir cómo funcionan, se conectan y se adaptan los sistemas a industrias específicas. Pero se crearon para un mundo de fabricación más lento y predecible. El MES componible da a los fabricantes espacio para adaptarse. Mantiene la estructura y la trazabilidad de los sistemas tradicionales al tiempo que permite cambios rápidos cuando cambian los productos, las líneas o las normativas. Tulip lleva ese concepto a la práctica. Su plataforma modular sin código conecta a las personas, las máquinas y los datos para que los equipos puedan ajustar los procesos directamente, sin incumplir la normativa ni esperar largos ciclos de desarrollo.

Si está interesado en ver cómo MES MES de Tulip puede ayudarle a mejorar la forma en que dirige sus operaciones, póngase en contacto con un miembro de nuestro equipo hoy mismo.