Caractéristiques principales des systèmes d'exécution de la fabrication : Quelles sont les fonctionnalités auxquelles vous devez vous attendre ?

Un système d'exécution de la fabrication, également connu sous le nom de MES, est un puissant logiciel orienté production utilisé pour obtenir une visibilité en temps réel des opérations.

Gartner fournit une définition utile:

"Les systèmes d'exécution de la fabrication (MES) sont une catégorie de logiciels qui gèrent, surveillent et synchronisent l'exécution des processus physiques en temps réel impliqués dans la transformation des matières premières en produits intermédiaires et/ou finis.

Ils coordonnent cette exécution des ordres de travail avec les systèmes de planification de la production et les systèmes au niveau de l'entreprise. Les applications MES fournissent également un retour d'information sur les performances des processus, et prennent en charge la traçabilité au niveau des composants et des matériaux, la généalogie et l'intégration avec l'historique des processus, le cas échéant."

Malgré leurs différences, tous les MES partagent un certain nombre de caractéristiques fondamentales. Certains MES sont plus performants que d'autres dans certains domaines, mais ils sont tous censés posséder au moins certains des "modules" suivants :

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• Documentation sur les produits
• Suivi et généalogie des produits/parties
• Gestion de l'exécution des processus
• Gestion des ressources
• Gestion de la qualité
• Ressources humaines
• Collecte de données
• Intégration des systèmes

Cependant, il n'y a pas deux usines qui se ressemblent. Les besoins varient d'une industrie à l'autre et en fonction du type d'opérations de fabrication. La fabrication par lots fonctionne tout à fait différemment de la fabrication discrète et ainsi de suite.

Cette variété en forme de flocon de neige entre les usines a déjoué les tentatives d' organisations telles que MESA et ANSI de standardiser la définition de MES.

Dans cet article, nous allons examiner en profondeur les caractéristiques de base qui font généralement un MES.

Commençons par examiner les fonctionnalités et les caractéristiques que chacun de ces modules peut fournir.

Définition du produit

Les systèmes d'exécution de la fabrication gèrent la documentation requise par l'atelier pour fabriquer un produit. Ceci est réalisé grâce à des fonctionnalités telles que :

• Lagestion des nomenclatures (BOM): Soit recevoir une nomenclature de fabrication (mBOM) d'un système externe, soit recevoir la nomenclature d' ingénierie (eBOM) et gérer la transformation de l'eBOM en mBOM au sein du MES.
• Gestion des changements et de la configuration: Gestion des révisions du produit de sorte que lorsqu'un produit est mis à jour, le plan de processus peut être mis à jour avec le contrôle des révisions et la référence aux changements pertinents dans la nomenclature électronique et les modèles CAO de la définition du produit.

Suivi et généalogie des produits et des pièces

Ces fonctionnalités MES visent à assurer la disponibilité des bonnes pièces au bon endroit et au bon moment dans la production. En voici quelques-unes :

• Lasortie des pièces: Suivre les pièces à partir du moment où elles sont sorties du stock en passant par les zones de stockage de l'atelier jusqu'à ce qu'elles soient installées ou utilisées par une opération de production.
• Prélèvement de pièces: Générer une liste de prélèvement de pièces qui est soit envoyée au système d'inventaire, soit transportée manuellement.
• Assortiment de pièces: Générer une liste de mise en kit pour les pièces à mettre en kit dans des bacs ou des chariots avant de commencer un travail afin de s'assurer que toutes les pièces sont disponibles dans le processus.
• Niveaux d'inventaire WIP: Gardez la trace des niveaux d'inventaire WIP des pièces émises pour les travaux, mais non installées, et transmettez l'information au système d'inventaire.
• Suivi des produits en cours de fabrication : Suivez les produits lorsqu'ils passent d'un poste de travail à un autre. Cela se fait par l'utilisation de scanners de codes-barres ou par le suivi du numéro de série, du numéro de lot ou du numéro de bon de travail.
• Registres d'installation des pièces et généalogie des produits: Maintenir un historique du produit et une piste d'audit, y compris une généalogie complète des matériaux et des composants utilisés dans l'assemblage. Le MES peut également vérifier la nomenclature telle que construite par rapport à la nomenclature telle que conçue ou planifiée.
• Durée de vie et expiration des matériaux: Gardez la trace des dates de péremption des matériaux pour empêcher les travailleurs d'utiliser des matériaux périmés.

Gestion de l'exécution des processus

Les systèmes d'exécution de la fabrication offrent des fonctionnalités permettant de gérer la production et de s'assurer que les bons flux de travail sont respectés, comme par exemple :

• Les déroulements de processus : Définir et gérer le plan de processus, qui détaille les règles de séquence d'exécution, les instructions de travail, les ressources et les exigences de collecte de données pour chaque opération et étape.
• Instructions de travail: Versions numériques des instructions de travail avec texte et illustrations qui guident le technicien dans la séquence de processus appropriée - comment régler les outils, positionner les pièces, faire fonctionner les machines et effectuer des vérifications en cours de route.
• Guidage par étapes de travail : Au-delà des instructions de travail, le MES peut guider le technicien à travers les différentes étapes, depuis la sélection d'un travail sur une liste de répartition, la signature sur le travail pour démarrer l'horloge, la collecte de données pour les mesures et les pièces, jusqu'à l'enregistrement de l'achèvement du travail.
• Suivi de l'avancement des travaux de production : Suivez l'achèvement des commandes par zone d'opération, ressources utilisées, nomenclatures et pièces utilisées, afin que les planificateurs de la production puissent identifier où en est chaque unité ou lot dans le cycle de fabrication, quels matériaux sont nécessaires et quand. Ce niveau de visibilité aide les ingénieurs à planifier les stocks, à programmer la production et à informer précisément les clients du moment où les commandes seront prêtes. En demandant au personnel de pointer aux heures de début et de fin d'une tâche, cette fonction peut aider à suivre les coûts de main-d'œuvre pour chaque tâche.
• Événements et alertes: Enregistrez les événements tels que l'achèvement d'une tâche par une machine ou un opérateur et déclenchez des alertes par e-mail au superviseur ou au service d'assistance si nécessaire. Par exemple, une alerte peut être déclenchée si une condition hors norme est remplie, si une ligne s'arrête, etc.
• Contrôle de la production: Ces fonctions permettent d'accélérer la résolution des problèmes qui ralentissent la production, de coordonner et d'approuver les écarts par rapport au travail planifié et d'intégrer les modifications techniques urgentes qui ont un impact sur les calendriers de production. En général, les fonctions de contrôle de la production fournissent des écrans et des rapports pour aider le personnel à analyser les zones touchées et à les résoudre le plus rapidement possible.
• Répartition des travaux de production: Fournir une liste quotidienne de répartition des travaux à partir de l'ERP et offrir la possibilité de reporter des travaux, de contourner des problèmes non planifiés, etc. Cette fonctionnalité comporte généralement des affichages graphiques tels que des diagrammes de Gantt pour évaluer les performances et déterminer si les travaux sont en retard ou en voie d'être achevés dans les délais.

Gestion des ressources

Fonctions permettant de gérer les ressources dans la production, comme l'outillage, les matériaux, etc.

• Poste de contrôle / tableau de planification: Le tableau de planification contient une vue périodique du plan directeur avec les outils de planification et de contrôle nécessaires au maintien des quantités de production pour assurer un processus de production fluide, les ordres planifiés d'un processus et les ordres de fabrication.
• Gestion des outils et des ressources (TRM): Gérer les outils et autres matériaux et équipements auxiliaires nécessaires à la production. Plus qu'un système d'inventaire, le MES est censé gérer l'état des ressources opérationnelles, en déterminant quels outils sont disponibles, lesquels sont compatibles avec quelles machines et en évaluant leur état dans le but d'effectuer une maintenance préventive et de réduire les temps d'arrêt.
• Calibrage de l'outillage : En relation avec le TRM, puisque le MES dispose d'informations utiles pour chaque outil, l'étalonnage peut être déclenché en fonction de la fréquence d'utilisation réelle. En outre, le MES peut exiger que les outils soient correctement calibrés avant de pouvoir les utiliser.
• Transmission des réglages de la machine: Gérer et transmettre les réglages de la machine pour assurer le bon réglage et la maintenance de chaque machine, ainsi que les instructions de travail pour la faire fonctionner correctement, dans le but d'éviter les temps d'arrêt inutiles.
• Programmes des machines en fonctionnement: Stockez et gérez les programmes de fonctionnement des machines, qu'il s'agisse de simples feuilles de réglage ou de programmes de commande numérique (CN) ou de machine de mesure des coordonnées (MMT).
• Logistique des matériaux et de la production : Fournir des informations sur les matériaux en circulation (ceux qui sont concernés par les travaux en cours (WIP) ou qui se trouvent en dehors des installations de stockage communes) afin que leurs activités de transport puissent être lancées au bon moment.

Qualité

Intégrer la qualité dans le processus de production par la vérification en cours de processus.

• Contrôle statistique des processus (SPC) : Le contrôle statistique des processus saisit les données, les traite et les compare aux valeurs de consigne pour déterminer si elles sont dans les limites de la tolérance. Si ce n'est pas le cas, la fonction SPC peut déclencher une alarme pour avertir les parties prenantes concernées. Les systèmes MES doivent enregistrer ces points de données capturés pour suivre leurs tendances et les rendre disponibles en production afin d'identifier et de prévenir les erreurs avant qu'elles ne se produisent.
• Vérification de la configuration du produit: MES peut contribuer à garantir que les produits sont construits selon les spécifications techniques correctes en conservant les enregistrements de l'historique des dispositifs (DHR, également connus sous le nom de rapports As-Built), qui comprennent une liste des avis de modification technique (ECN) incorporés dans chaque unité de produit. S'il existe des écarts entre les configurations telles que construites et telles que conçues, le MES peut gérer les approbations nécessaires pour s'assurer que les fabricants n'expédient pas de produits en dehors des spécifications.
• Gestion des non-conformités (NCM): Tracer les aspects techniques, les conditions de fabrication et les matériaux d'entrée des produits de mauvaise qualité, dans le but d'introduire et de mesurer l'efficacité des contre-mesures.
• Marchandises entrantes: Ce module permet d'enregistrer et de suivre les marchandises entrantes et expédiées afin de garantir une numérotation précise des lots et d'alerter les parties prenantes si les valeurs sont hors des niveaux de tolérance.
• Gestion des équipements d'inspection : Semblable à la gestion des outils et des ressources, cette fonction permet de s'assurer que l'équipement d'inspection est correctement entretenu. Elle permet également de s'assurer que l'équipement répond aux normes requises et qu'il est utilisé pour les tests et les procédures d'inspection appropriés.
• Traitement des données de processus (PDP): Cette fonction capture les données de production, telles que la température et l'humidité, et les vérifie par rapport aux limites de tolérance ou d'intervention. En cas d'erreur, elle recommande des contre-mesures.

Ressources humaines

Ces fonctionnalités permettent de gérer les personnes impliquées dans les opérations.

• Enregistrement du temps de travail du personnel : Gardez la trace des données de pointage du personnel, ainsi que des temps d'absence et d'autres variables liées au temps qui peuvent aider la production, en particulier lorsque la main-d'œuvre doit être planifiée efficacement.
• Qualifications et certifications du personnel: Tenez à jour les dossiers de certification des employés ainsi que leur expérience dans différents types d'emplois. Vérifiez que les employés qui s'engagent dans un travail ont les certifications et l'expérience nécessaires pour l'exécuter.
• Salaires incitatifs: Mettez en place des systèmes de primes d'encouragement, en utilisant les données de production, les temps d'absence et les temps de travail pour calculer les niveaux de performance.
• Planification de la main-d'œuvre à court terme: Obtenez une vue d'ensemble de tout le personnel actif afin de pouvoir planifier les horaires manuellement ou automatiquement, en tenant compte des situations de charge au niveau du département, de l'usine ou de l'entreprise.
• Contrôle d'accès: Gérez le contrôle d'accès à l'installation de production pour vous assurer que seul le personnel autorisé peut accéder à l'atelier, faire fonctionner les machines, etc.
• Gestion de l'escalade : Faites remonter les problèmes liés à la qualité, à l'utilisation, aux temps d'arrêt, etc. Si les seuils sont dépassés, des mécanismes d'escalade et d'alarme sont déclenchés pour faire remonter le problème et alerter la bonne partie prenante afin de réduire la durée des états opérationnels défectueux.

Collecte de données

Les MES aident à la collecte et à l'intégration des données dans l'ensemble de l'atelier.

• Acquisition de données de production: Capturez les données de production des personnes, de la consommation de matériaux et de la qualité sur diverses périodes et mettez-les à la disposition de la direction en temps réel par le biais d'affichages et d'analyses.
• Collecte de données sur les machines: Capturez l'état des machines manuellement par le biais d'interfaces ou automatiquement par le biais de protocoles industriels et de systèmes de bus ou de capteurs tels que des balances, et mesurez les indicateurs clés de performance (KPI) tels que le taux d'utilisation, le temps de fonctionnement, etc.
• Collecte de données en cours de processus : Facilitez la collecte manuelle et automatique des données en cours de processus à l'aide de listes de contrôle et de mesures enregistrées, ainsi que de dispositifs tels que les lecteurs de codes-barres, la RFID, les interfaces de jauges, etc.

Intégration des systèmes

Le MES doit pouvoir s'intégrer à d'autres systèmes de production.

• Stockage des données: Le MES doit disposer de données actualisées et standardisées. Il doit pouvoir communiquer avec les bases de données existantes dans l'entreprise ainsi qu'avec de nouvelles bases de données par le biais d'API, de connecteurs ou autres.
• Intégration avec d'autres systèmes : Le MES doit être capable d'intégrer et d'interagir avec d'autres systèmes de l'entreprise. Au niveau de l'entreprise, il doit pouvoir interagir avec les systèmes ERP, personnel et QMS. Au niveau de la gestion de la production, il doit pouvoir interagir avec les machines par le biais de protocoles industriels tels que OPC-UA, ainsi qu'avec les entrées PC des stations d'information.
• Déploiement: La plupart des MES sont sur site, mais les principaux fournisseurs ont de plus en plus tendance à proposer des MES basés sur le cloud, et de nouveaux acteurs émergent qui sont de plus en plus natifs du cloud.

Même si chaque MES présente des variations en fonction de l'industrie, du type d'opérations de fabrication et de la taille du client, ils partagent tous une combinaison des caractéristiques énumérées ci-dessus. Lorsqu'ils sont correctement mis en œuvre, les MES donnent aux fabricants une visibilité en temps réel pour prendre de meilleures décisions. Cependant, en raison de la nature rigide de leur technologie, les MES sont des systèmes difficiles qui mettent du temps à montrer un retour sur investissement.

Les nouvelles technologies, telles que les applications de fabrication, permettent aux fabricants modernes d'accéder à un grand nombre des fonctions essentielles énumérées ci-dessus, sans les difficultés communes des MES. Avec les plateformes d'opérations telles que Tulip, chacune des fonctionnalités MES énumérées ci-dessus peut devenir une application spécifiquement conçue et développée par les personnes les plus proches des opérations.

Pour un examen complet de la position de Tulip par rapport aux solutions MES traditionnelles, consultez notre guide MES vs. Operations Platforms.