O que é um sistema de execução de manufatura (MES)?

Um MES é uma solução baseada em software usada na fabricação para monitorar e controlar os processos de produção no chão de fábrica. No gerenciamento de operações de manufatura, um MES serve como uma ponte entre os sistemas de planejamento e de controle da empresa, como o sistema de planejamento de recursos empresariais (ERP) e as operações de manufatura reais.

O objetivo principal do MES é rastrear e documentar em tempo real a transformação de matérias-primas em produtos acabados. Ele captura dados de várias fontes, entre elas máquinas, sensores e operadores, para apresentar informações precisas e atualizadas sobre o status das atividades de produção.

Um MES oferece visibilidade e controle em tempo real sobre os processos de produção, permitindo que os stakeholders monitorem as operações, identifiquem gargalos, minimizem o downtime e tomem decisões imediatas com base nas informações. Ao facilitar o planejamento e o agendamento otimizados da produção, os sistemas MES garantem a alocação eficiente de recursos, o balanceamento da carga de trabalho e entregas no prazo, resultando em maior rentabilidade.

Além disso, eles desempenham um papel fundamental na garantia da qualidade e da conformidade, aplicando procedimentos de controle da qualidade, monitorando métricas e capturando dados em tempo real. Com a capacidade de gerenciar os níveis de estoque, rastrear a movimentação de materiais e ajudar a garantir a disponibilidade oportuna dos materiais, os sistemas MES otimizam o gerenciamento de estoque e minimizam atrasos na produção.

Além disso, os sistemas MES viabilizam a tomada de decisões baseada em dados, disponibilizando dados de produção abrangentes e precisos, permitindo que as organizações melhorem continuamente os processos e otimizem o uso dos recursos. Os sistemas MES podem ajudar os responsáveis pela tomada de decisão a determinar a eficácia geral do equipamento (OEE), uma métrica ampla utilizada para monitorar a eficácia da manufatura.

Com a otimização dos fluxos de trabalho, a automatização das tarefas e o fornecimento de feedback em tempo real, os sistemas MES aumentam a eficiência e a produtividade do chão de fábrica. Além disso, esses sistemas de gerenciamento viabilizam a rastreabilidade e genealogia, cruciais para setores que têm regulamentações rigorosas, monitorando a movimentação dos materiais e processos durante o ciclo de vida inteligente de produção.

O sistema de software MES captura dados em tempo real de várias fontes no chão de fábrica e usa essas informações para monitorar e controlar as operações de fabricação. Esta é uma visão geral do processo:

Coleta de dados: o sistema coleta dados de várias fontes, incluindo máquinas, sensores, operadores e outros sistemas de informações, como sistemas ERP ou sistemas de product lifecycle management (PLM). Esses dados podem incluir taxas de produção, status de máquinas, níveis de inventário, medidas de qualidade, entre outros.

Integração de dados: os dados coletados são processados e integrados ao sistema MES, criando uma visão abrangente do ambiente de fabricação. Essa integração ajuda a garantir que o MES tenha informações precisas e atualizadas para trabalhar.

Programação de produção: com base nas ordens de produção recebidas de sistemas de planejamento de nível superior, o sistema MES gera um planejamento de produção. Esse planejamento leva em consideração fatores como prioridades de pedidos, recursos disponíveis, capacidades de máquinas e disponibilidade de mão de obra.

Gerenciamento de ordens de serviço: o sistema atribui ordens de serviço a operadores ou estações de trabalho com base na programação. Ele disponibiliza para os operadores instruções, especificações e a documentação necessária para ajudá-los na realização das tarefas. O sistema rastreia o progresso de cada ordem de serviço e atualiza o status do trabalho em andamento em tempo real.

Integração de máquinas e equipamentos: o sistema faz interface com máquinas e equipamentos no chão de fábrica para monitorar seu status, coletar dados de produção e trocar informações. Essa integração pode ser obtida por vários meios, como sensores de máquinas, interfaces de controladores lógicos programáveis (PLCs) ou protocolos de comunicação como OLE (vinculação e incorporação de objetos) para controle de processos (OPC).

Gerenciamento da qualidade: os dados de qualidade são capturados durante a produção, como medições, inspeções e resultados de testes. Ele impõe procedimentos de controle de qualidade, aciona alertas ou notificações para problemas de qualidade e registra informações relacionadas à qualidade para análise e rastreabilidade.

Gerenciamento de materiais e inventário: o MES rastreia a movimentação de materiais e componentes em todo o processo de produção. Ele monitora os níveis de inventário, inicia requisições ou reabastecimentos de materiais e garante que os materiais corretos estejam disponíveis no momento certo e nas quantidades certas.

Análise de dados e geração de relatórios: os dados coletados são analisados para revelar insights e métricas de desempenho em tempo real. Ele gera relatórios, dashboards e visualizações que ajudam a administração e os operadores a tomar decisões informadas e identificar áreas de melhoria.

Integração com sistemas de nível superior: o sistema faz interface com outros sistemas, como ERP, PLM ou sistemas de gerenciamento da cadeia de suprimentos (SCM). Essa integração permite a troca de dados, a sincronização de informações e o alinhamento dos processos de fabricação com as operações gerais de negócios.

As soluções MES podem ser implementadas e adaptadas para atender aos requisitos específicos de vários setores. Embora as principais funções de um MES permaneçam consistentes em todos os setores, a maneira como elas são aplicadas e os recursos específicos podem variar. Aqui estão alguns exemplos de como um MES funciona em diferentes setores:

Implementar e operar um sistema MES pode trazer alguns riscos e desafios. Alguns comuns são:

Implementação complexa: a aquisição e implementação do sistema MES pode ser complexa e demorada. Exige planejamento, configuração, integração com sistemas existentes e personalização para alinhamento a processos de fabricação específicos.

A complexidade da implementação pode levar a atrasos, estouro do orçamento e possíveis interrupções durante a fase de transição. A Manufacturing Enterprise Solutions Association (MESA) é uma comunidade global sem fins lucrativos dedicada a ajudar as empresas associadas a implementar e aplicar com sucesso sistemas MES e metodologias relacionadas.

Integração de dados: integrar um sistema MES com outros sistemas como ERP, PLM ou SCM pode ser um desafio. Ajudar a garantir a troca e a sincronização de dados sem dificuldades entre diferentes sistemas pode demandar uma grande personalização, mapeamento de dados e esforços de integração. Inconsistências de dados ou erros durante a integração podem levar a informações imprecisas e dificultar a tomada de decisão eficaz.

Gestão de mudanças: a implementação de um sistema MES sem papel geralmente envolve mudanças nos processos de negócios, fluxos de trabalho e funções dentro da organização. A resistência à mudança por parte de funcionários ou stakeholders pode representar desafios e afetar a adoção pelos usuários. Estratégias adequadas de gestão de mudanças, incluindo treinamento e comunicação, são cruciais para superar a resistência e garantir uma transição tranquila e a aceitação do sistema MES.

Segurança de dados: os sistemas MES manipulam grandes volumes de dados de produção confidenciais, entre eles propriedade intelectual, parâmetros de processos e informações de qualidade. Ajudar a garantir a segurança de dados e a proteção contra acesso não autorizado ou ameaças cibernéticas é fundamental. Medidas de segurança robustas, como criptografia de dados, controles de acesso de usuários e salvaguardas da rede, devem estar em vigor para mitigar os riscos.

É importante levar esses desafios em consideração quando for planejar a implementação de um sistema MES. Mas lembre-se de que todas as transformações trazem desafios, e a ausência de um sistema MES pode levar a ineficiências, quedas de produtividade e redução da competitividade. Com a abordagem certa, esses desafios podem ser superados.

Várias tendências de transformação digital estão moldando a evolução dos sistemas MES nos últimos anos.

MES baseado em nuvem: a computação em nuvem ganhou força no setor de fabricação, e o software MES está sendo cada vez mais oferecido como uma solução baseada em nuvem. Os sistemas MES baseados em nuvem oferecem benefícios como escalabilidade, flexibilidade, redução de custos de infraestrutura e acesso mais fácil a dados de vários locais. Eles também facilitam a integração com outras aplicações baseadas em nuvem e permitem a colaboração em tempo real.

Integração com a IIoT: a integração dos sistemas MES com a Internet das coisas industrial (IIoT) é uma tendência significativa. Os sistemas MES usam as tecnologias de IIoT para coletar dados de sensores, máquinas e dispositivos conectados em tempo real. Essa integração permite maior visibilidade, análise preditiva de dados, monitoramento remoto e otimização dos processos de fabricação.

Análise de big data: os sistemas MES estão usando recursos de análise de big data para processar e analisar as grandes quantidades de dados gerados nas operações de fabricação. Algoritmos analíticos avançados e técnicas de aprendizado de máquina são aplicados para identificar padrões, correlações e insights praticáveis. Isso ajuda a otimizar a produção, melhorar a qualidade e permitir a manutenção preditiva.

Aplicações móveis: as aplicações móveis estão sendo cada vez mais integradas aos sistemas MES para permitir o acesso em tempo real a dados e funções de smartphones e tablets. Os operadores, supervisores e gerentes podem monitorar e controlar os processos de produção, consultar os dashboards de produção e receber notificações em seus dispositivos móveis. Os aplicativos MES móveis melhoram a agilidade operacional e permitem a tomada de decisão de qualquer lugar.

Integração com sistemas da cadeia de suprimentos: os sistemas MES estão expandindo seus recursos de integração para se conectar aos sistemas da cadeia de suprimentos. Essa integração permite um fluxo sem dificuldades de informações entre os sistemas MES, ERP e SCM, permitindo maior visibilidade da cadeia de suprimentos, planejamento e sincronização da demanda. Facilita a colaboração com fornecedores, clientes e parceiros de logística.

IA e aprendizado de máquina: as tecnologias de IA e aprendizado de máquina estão sendo aplicadas nos sistemas MES para automatizar a tomada de decisão, otimizar processos e viabilizar recursos preditivos. Os algoritmos de IA podem analisar dados históricos, identificar anomalias, prever resultados de produção e recomendar melhorias nos processos. Essa tendência capacita os sistemas MES a fornecer insights inteligentes em tempo real e a apoiar a tomada de decisão baseada em dados.

Interfaces de usuário e visualização aprimoradas: os sistemas MES estão se concentrando em fornecer interfaces de usuário intuitivas e recursos avançados de visualização. Dashboards interativos, visualização 3D, realidade aumentada e realidade virtual estão sendo incorporados para aprimorar a experiência do usuário e facilitar o melhor entendimento dos dados de produção. Com isso os operadores e gerentes podem identificar rapidamente as tendências, anomalias e áreas para melhoria.

Funcionalidades de conformidade e regulatórias: com as regulamentações cada vez mais rigorosas em vários setores, os sistemas MES estão incorporando funcionalidades regulatórias e de conformidade mais robustas. Entre elas, funcionalidades para manutenção de registros eletrônicos, trilhas de auditoria, gerenciamento de documentação e cumprimento de normas e regulamentações específicas do setor. Os sistemas MES desempenham um papel crítico na garantia da conformidade com as regulamentações, como os requisitos da FDA para a fabricação de produtos farmacêuticos e dispositivos médicos.

Estas tendências refletem o foco do setor no uso de tecnologias avançadas, conectividade e análise de dados para aumentar a eficiência, a agilidade e melhorar a tomada de decisão nas operações de produção. A implementação dessas tendências nos sistemas MES pode proporcionar aos fabricantes uma vantagem competitiva.