Características principales de los sistemas de ejecución de fabricación: ¿Qué Funcionalidad Debe Esperar?

Se presiona a los fabricantes para que se muevan más rápido, cumplan normas más estrictas y se ajusten a los constantes cambios en la planta. El problema es que muchas plataformas MES no se diseñaron para ese tipo de presión. Encierran a los equipos en procesos rígidos y no dejan mucho espacio para crecer.

Por eso importan los detalles de su MES . Capacidades como la trazabilidad en tiempo real, el diseño modular y la conectividad de borde afectan directamente a lo bien que una planta puede mantenerse al día, cumplir la normativa y responder cuando algo cambia.

Lo que sigue es un desglose de las características MES que marcan la diferencia hoy en día, es decir, cómo funcionan en la práctica y a qué debe prestar atención si está sopesando su próximo sistema.

Un sistema de ejecución de fabricación, también conocido como MES Manufacturing Execution System), es un potente software orientado a la producción que se utiliza para obtener una visibilidad en tiempo real de las operaciones.

Gartner ofrece una definición útil:

"Los sistemas de ejecución de fabricación (MES ) son una clase de software que gestiona, supervisa y sincroniza la ejecución de procesos físicos en tiempo real implicados en la transformación de materias primas en productos intermedios y/o acabados.

Coordinan esta ejecución de órdenes de trabajo con la programación de la producción y los sistemas de nivel empresarial. Las aplicaciones MES también proporcionan información sobre el rendimiento de los procesos y admiten la trazabilidad a nivel de componentes y materiales, la genealogía y la integración con el historial de procesos, cuando es necesario."

A pesar de sus diferencias, todas las MES comparten una serie de características básicas. Algunas MES hacen ciertas áreas mejor que otras, pero se espera que todas tengan al menos algunos de los siguientes "módulos":

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• Documentación del producto
• Rastreo y genealogía de productos/piezas
• Gestión de la ejecución de procesos
• Gestión de recursos
• Gestión de la calidad
• Recursos Humanos
• Recogida de datos
• Integración de sistemas

Las fábricas ya no se quedan quietas. Los ciclos de los productos son cada vez más cortos, la demanda cambia sin previo aviso y cada vez hay más trabajo al límite de las operaciones. Ese ritmo presiona a los sistemas para que se ajusten tan rápido como las personas en la planta.

Aquí es donde importan los detalles de su MES . Deciden si está persiguiendo los problemas después de que ocurran o si se mantiene un paso por delante. La configuración correcta ayuda a los equipos a pivotar sin perder el cumplimiento, y les da la confianza de que las decisiones se basan en datos reales.

Algunas fuerzas están dando forma al diseño de MES en estos momentos:

• La implantación en la nube facilita el despliegue de nuevas sedes o la ampliación de la capacidad sin arrastrar al departamento de TI a través de una larga configuración.

• El diseño modular permite a los ingenieros cambiar los flujos de trabajo cuando lo necesiten, en lugar de esperar a la revisión del sistema.

• Las conexionesIIoT y Edge ponen los datos de las máquinas y las líneas frente a las personas que pueden actuar sobre ellos.

• Las herramientas analíticas y de IA eliminan el ruido para que los equipos puedan tomar decisiones en el momento.

El enfoque de Tuliphacia MES refleja estas realidades. Está construido en torno a aplicaciones modulares que pueden crecer o cambiar por sí mismas, conectarse limpiamente con otros sistemas y dar a los ingenieros la capacidad de construir lo que las operaciones realmente necesitan, sin el bagaje que viene con los sistemas monolíticos tradicionales.

Sin embargo, no hay dos fábricas iguales. Las necesidades varían de una industria a otra y según el tipo de operaciones de fabricación. La fabricación por lotes funciona de forma muy diferente a la fabricación discreta, etc.

Esta variedad en forma de copo de nieve entre fábricas ha frustrado los intentos de organizaciones como MESA y ANSI de estandarizar la definición de MES.

En este post, nos adentraremos en las características principales que suelen caracterizar a un MES.

Empecemos por examinar la funcionalidad y las características que puede ofrecer cada uno de estos módulos.

Definición del producto

Los sistemas de ejecución de la fabricación gestionan la documentación requerida por el taller para fabricar un producto. Esto se consigue mediante funciones como:

• Gestión de listas de materiales (BOM): Ya sea recibiendo una BOM materiales de fabricación (mBOM) de un sistema externo o recibiendo la BOM ingeniería (eBOM) y gestionando la transformación de eBOM a mBOM dentro del MES.
• Gestión de cambios y configuraciones: Gestión de las revisiones de los productos para que, cuando se actualice un producto, se pueda actualizar el plan del proceso con el control de las revisiones y la referencia a los cambios pertinentes en la lista de materiales electrónica y los modelos CAD de la definición del producto.

Rastreo y genealogía de productos y piezas

Estas funciones MES pretenden garantizar la disponibilidad de las piezas correctas en el lugar y el momento adecuados dentro de la producción. Entre ellas se encuentran:

• Emisión de piezas: Realice un seguimiento de las piezas desde el momento en que salen del almacén mientras se mueven por las áreas de almacenamiento del taller hasta que son instaladas o utilizadas por una operación de producción.
• Recogida de piezas: Genere listas de recogida de piezas que se envían al sistema de inventario o se llevan manualmente.
• Kitting de piezas: Genere una lista de kitting para las piezas que se van a kittear juntas en contenedores o carros antes de iniciar un trabajo con el fin de garantizar que todas las piezas estén disponibles en el proceso.
• Niveles de inventario WIP: Realice un seguimiento de los niveles de inventario WIP de las piezas emitidas a los trabajos, pero no instaladas, y transmita la información al sistema de inventario.
• Seguimiento de productos WIP: Realice un seguimiento de los productos a medida que pasan de un centro de trabajo al siguiente. Esto se hace mediante el uso de escáneres de códigos de barras o mediante el seguimiento del número de serie, el número de lote o el número de orden de trabajo.
• Registros de instalación de piezas y genealogía del producto: Mantenga un historial del producto y una pista de auditoría, incluida una genealogía completa de los materiales y componentes utilizados en el montaje. El MES también puede verificar la BOM as-built comparándola con la BOM as-designed o as-planned.
• Vida útil y caducidad de los materiales: Lleve un registro de las fechas de caducidad de los materiales para evitar que los trabajadores utilicen materiales caducados.

Gestión de la ejecución de procesos

Los sistemas de ejecución de la fabricación ofrecen funciones para gestionar la producción y garantizar que se sigan los flujos de trabajo adecuados, como:

• Rutas del proceso: Defina y gestione el plan del proceso, que detalla las reglas de la secuencia de ejecución, las instrucciones de trabajo, los recursos y los requisitos de recopilación de datos para cada operación y paso.
• Instrucciones de trabajo: Versiones digitales de instrucciones de trabajo con texto e ilustraciones que guían al técnico a través de la secuencia de proceso adecuada: cómo colocar las herramientas, posicionar las piezas, hacer funcionar las máquinas y realizar verificaciones a lo largo del proceso.
• Guiar a través de los pasos del trabajo: Más allá de las instrucciones de trabajo, MES puede guiar al técnico a través de los distintos pasos, desde la selección de un trabajo en una lista de envío, el registro del trabajo para poner en marcha el reloj, la recopilación de datos para mediciones y piezas, hasta el registro de la finalización del trabajo.
• Seguimiento del progreso de los trabajos de producción: Realice un seguimiento de la finalización de los pedidos por área de operaciones, recursos utilizados, listas de materiales y piezas empleadas, de modo que los planificadores de producción puedan identificar en qué punto del ciclo de fabricación se encuentra cada unidad o lote, qué materiales se necesitan y cuándo. Este nivel de visibilidad ayuda a los ingenieros a planificar el inventario, programar la producción e informar con precisión a los clientes de cuándo estarán listos los pedidos. Al exigir que el personal fiche a la hora de inicio y fin de un trabajo, esta función puede ayudar a realizar un seguimiento de los costes de mano de obra de cada trabajo.
• Eventos y alertas: Registre eventos como la finalización de un trabajo por parte de una máquina o un operario y dispare alertas por correo electrónico al supervisor o al servicio de asistencia según sea necesario. Por ejemplo, puede dispararse una alerta si se cumple una condición fuera de especificación, si se para una línea, etc.
• Control de la producción: Estas funciones ofrecen la posibilidad de agilizar la resolución de problemas que están retrasando la producción, coordinar y aprobar desviaciones del trabajo planificado e incorporar cambios urgentes de ingeniería que repercuten en los programas de producción. Normalmente, las funciones de control de la producción proporcionan pantallas e informes para ayudar al personal a analizar las áreas afectadas y ayudar a resolverlas lo antes posible.
• Despacho de trabajos de producción: Proporciona una lista diaria de envío de trabajos desde el ERP y ofrece la posibilidad de posponer trabajos, solucionar problemas imprevistos, etc. Esta funcionalidad suele contar con visualizaciones gráficas como diagramas de Gantt para evaluar el rendimiento y hacer un seguimiento de si los trabajos se están retrasando o van por buen camino para completarse a tiempo.

Gestión de recursos

Funciones para gestionar los recursos en la producción, como herramientas, materiales, etc.

• Puesto de control / Tabla de planificación: La tabla de planificación contiene una vista periódica del plan maestro con las herramientas de planificación y control necesarias para mantener las cantidades de producción con el fin de garantizar un proceso de producción fluido, las órdenes planificadas de un proceso y las órdenes de fabricación.
• Gestión de herramientas y recursos (TRM): Gestionar las herramientas y otros materiales y equipos auxiliares necesarios en la producción. Más que un sistema de inventario, se espera que el MES gestione el estado de los recursos operativos, determinando qué herramientas están disponibles, cuáles son compatibles con qué máquinas y evaluando su estado con el objetivo de realizar un mantenimiento preventivo y reducir el tiempo de inactividad.
• Calibrado de herramientas: En relación con la TRM, dado que el MES dispone de información útil para cada herramienta, la calibración puede activarse en función de la frecuencia de uso real. Además, el MES puede exigir que las herramientas estén correctamente calibradas antes de que puedan utilizarse.
• Transmisión de los ajustes de la máquina: Gestione y transmita los ajustes de la máquina para garantizar la puesta a punto y el mantenimiento correctos de cada máquina, así como las instrucciones de trabajo para hacerla funcionar correctamente, con el objetivo de evitar tiempos de inactividad innecesarios.
• Programas de máquinas en funcionamiento: Almacene y gestione programas para máquinas en funcionamiento, desde simples hojas de configuración hasta programas de control numérico (CN) o de máquinas de medición por coordenadas (MMC).
• Logística de materiales y de producción: Suministrar información sobre el material en circulación (el relativo al trabajo en curso (WIP) o fuera de las instalaciones comunes de almacenamiento) para que sus actividades de transporte puedan iniciarse en el momento oportuno.

Calidad

Integrar la calidad en el proceso de producción mediante la verificación durante el proceso.

• Control estadístico de procesos (CEP): El control estadístico de procesos captura los datos, los procesa y los compara con los valores de consigna para determinar si están dentro de la tolerancia. Si no lo está, la función SPC puede activar una alarma para advertir a los interesados pertinentes. Los sistemas MES deben guardar estos puntos de datos capturados para realizar un seguimiento de sus tendencias y tenerlos disponibles en la producción para identificar y prevenir errores antes de que se produzcan.
• Verificación de la configuración de los productos: El MES puede ayudar a garantizar que los productos se construyen conforme a las especificaciones de ingeniería correctas mediante el mantenimiento de Registros de Historial de Dispositivos (DHR, también conocidos como informes As-Built), que incluyen una lista de Avisos de Cambio de Ingeniería (ECN) incorporados a cada unidad de producto. Si hay desviaciones entre las configuraciones as-built y as-designed, el MES puede gestionar las aprobaciones necesarias para garantizar que los fabricantes no envían productos fuera de especificación.
• Gestión de la no conformidad (NCM): Rastrea los aspectos técnicos, las condiciones de fabricación y los materiales de entrada de los productos que presentan una calidad deficiente, con el objetivo de introducir y medir la eficacia de las contramedidas.
• Entrada de mercancías: Este módulo ayuda a registrar y realizar un seguimiento de las mercancías entrantes y enviadas para garantizar una numeración precisa de los lotes y alertar a las partes interesadas si los valores están fuera de los niveles de tolerancia.
• Gestión del equipo de inspección: Similar a la gestión de herramientas y recursos, esta función ayuda a garantizar que el equipo de inspección se mantiene adecuadamente. También garantiza que el equipo cumple las normas exigidas y que se está utilizando para las pruebas y los procedimientos de inspección adecuados.
• Procesamiento de datos de proceso (PDP): Esta función captura datos de la producción, como la temperatura y la humedad, y los verifica con respecto a los límites de tolerancia o de intervención. Si se produce un error, recomienda contramedidas.

Recursos Humanos

Estas funciones ayudan a gestionar a las personas implicadas en las operaciones.

• Registro del tiempo de trabajo del personal: Lleve un registro de los datos de entrada y salida del personal, así como de los tiempos de ausencia y otras variables relacionadas con el tiempo que pueden ayudar a la producción, especialmente cuando hay que programar la mano de obra de forma eficiente.
• Cualificaciones y certificaciones del personal: Mantenga registros de las certificaciones de los empleados, así como de su experiencia en diferentes tipos de trabajos. Verifique que los empleados que se incorporan a un puesto de trabajo cuentan con las certificaciones y la experiencia necesarias para desempeñarlo.
• Incentivos salariales: Implemente sistemas de primas basados en incentivos, utilizando los datos de producción, los tiempos de ausencia y los tiempos de las órdenes de trabajo para calcular los niveles de rendimiento.
• Planificación de la mano de obra a corto plazo: Obtenga una visión general de todo el personal activo para poder planificar los horarios de forma manual o automática, teniendo en cuenta las situaciones de carga a nivel de departamento, planta o empresa.
• Control de acceso: Gestione el control de acceso a las instalaciones de producción para garantizar que sólo el personal autorizado pueda acceder al taller, manejar la maquinaria, etc.
• Gestión de la escalada: Escala los problemas relacionados con la calidad, la utilización, los tiempos de inactividad, etc. Si se violan los umbrales, se ponen en marcha mecanismos de escalado y alarma para escalar el problema y alertar a la parte interesada adecuada para reducir la duración de los estados operativos defectuosos.

Recogida de datos

MES ayudan a recopilar datos y a integrarlos en todo el taller.

• Adquisición de datos de producción: Capture los datos de producción de las personas, el consumo de material y la calidad en varios plazos y póngalos a disposición de la dirección en tiempo real mediante visualizaciones y análisis.
• Recogida de datos de máquinas: Capture el estado de las máquinas manualmente a través de interfaces o automáticamente mediante protocolos industriales y sistemas de bus o sensores como básculas, balanzas, y mida KPI como OEE, tiempo de actividad, etc., así como para identificar cuellos de botella y puntos de fallo en la producción.
• Recogida de datos en proceso: Facilite la recogida manual y automática de datos durante el proceso utilizando listas de comprobación y mediciones registradas, así como dispositivos como escáneres de códigos de barras, RFID, interfaces de calibres, etc.

Integración de sistemas

MES debe poder integrarse con otros sistemas de producción.

• Almacenamiento de datos: MES debe disponer de datos actualizados y estandarizados. Debería poder hablar con las bases de datos existentes en la empresa, así como con otras nuevas a través de API, conectores u otros.
• Integración con otros sistemas: El MES debe ser capaz de integrarse e interactuar con otros sistemas de la empresa. A nivel corporativo, debería ser capaz de interactuar con los sistemas ERP, de personal y QMS. En el nivel de gestión de la producción, debería poder interactuar con las máquinas a través de protocolos industriales como OPC-UA, así como con entradas basadas en PC procedentes de estaciones de información.
• Despliegue: La mayoría de MES son on-premise, pero existe una tendencia creciente hacia los MES basados en la nube por parte de los principales proveedores, y han ido surgiendo nuevos actores cada vez más nativos de la nube.

MES está cambiando rápidamente. Ya no es una versión digitalizada del papeleo. Las plataformas modernas están construidas para adaptarse a las necesidades de producción, conectarse con otros sistemas y escalar a medida que crecen las plantas.

Arquitectura componible
Los sistemas MES más antiguos son pesados y difíciles de modificar una vez en funcionamiento. Un sistema componible divide la plataforma en módulos. Cada módulo se encarga de una tarea: el seguimiento de la producción, la supervisión de los equipos, la gestión de la calidad. Como son independientes, puede añadirlos cuando los necesite, actualizarlos por separado y seguir ejecutándolos como un sistema conectado.

Esto permite:

• Despliegue por etapas en lugar de todo a la vez

• Funciones de ajuste para una línea de productos específica

• Realice cambios en plazos cortos sin arrastrar a TI a cada paso
  

Implementaciones en la nube e híbridas
Muchas plataformas MES funcionan ahora en la nube. Algunos fabricantes utilizan una configuración híbrida, manteniendo el trabajo sensible al tiempo localmente mientras almacenan los datos y ejecutan los análisis en la nube. La entrega en la nube reduce los gastos generales de infraestructura, acelera la implantación y facilita la conexión con ERP y otros sistemas empresariales a través de API.

IA, aprendizaje automático y gemelos digitales
Las nuevas funciones están empezando a hacer que MES deje de ser una herramienta de elaboración de informes para convertirse en una herramienta de apoyo a la toma de decisiones:

• Predicciones de mantenimiento construidas a partir de datos históricos de la máquina

• Alertas de anomalías de calidad y producción basadas en señales en directo

• Guía del operario a través de asistentes de IA que afloran las respuestas en el suelo

No todas las plataformas MES se construyen igual. Aunque muchas siguen basándose en arquitecturas monolíticas que son sistemas rígidos todo en uno, los enfoques modernos están cambiando hacia modelos componibles y nativos de la nube que priorizan la flexibilidad, la velocidad y la integración.

He aquí una rápida comparación:

MES componible ofrece a los fabricantes una vía para construir el sistema que necesitan, sin verse encajonados por lo que permite una plataforma heredada.

Aunque cada MES presenta variaciones en función de la industria, el tipo de operaciones de fabricación y el tamaño del cliente, todos comparten alguna combinación de las características enumeradas anteriormente. Cuando se implantan correctamente, los MES ofrecen a los fabricantes visibilidad en tiempo real para tomar mejores decisiones. Sin embargo, debido a la naturaleza rígida de su tecnología, los MES son sistemas desafiantes que tardan en mostrar el retorno de la inversión.

Las nuevas tecnologías, como las aplicaciones de fabricación, permiten a los fabricantes modernos acceder a muchas de las características principales enumeradas anteriormente, sin los retos comunes de MES. Con plataformas de operaciones como Tulip, cada una de las características MES enumeradas anteriormente puede convertirse en una aplicación diseñada y desarrollada específicamente por las personas más cercanas a las operaciones.

Si está interesado en ver cómo el MES deTulip puede ayudarle a mejorar la forma en que lleva a cabo sus operaciones, ¡póngase en contacto con un miembro de nuestro equipo hoy mismo!