¿Qué es un sistema de ejecución de fabricación (MES)?

Un MES es una solución basada en software que se emplea en la fabricación para monitorear y controlar los procesos de producción en el piso de producción. En la gestión de operaciones de fabricación, un MES sirve como un puente entre los sistemas de planificación y control de una empresa, como un sistema de planificación de recursos empresariales y las operaciones de fabricación reales.

El propósito principal de un MES es rastrear y documentar la transformación de las materias primas en tiempo real. Captura datos de varias fuentes, incluidas máquinas, sensores y operadores, para proporcionar información precisa y actualizada sobre el estado de las actividades de producción.

Un MES proporciona visibilidad y control en tiempo real sobre los procesos de producción, lo que permite a las partes interesadas monitorear las operaciones, identificar cuellos de botella, minimizar el tiempo de inactividad y tomar decisiones informadas con prontitud. Al facilitar la planificación y programación de la producción optimizadas, el sistema MES garantiza una asignación eficiente de recursos, un equilibrio de la carga de trabajo y entregas a tiempo, lo que conduce a una mayor rentabilidad.

También desempeña un papel fundamental en el aseguramiento de la calidad y el cumplimiento al aplicar los procedimientos de control de calidad, monitorear métricas y capturar datos en tiempo real. Con su capacidad para gestionar niveles de inventario, rastrear movimientos de materiales y ayudar a garantizar la disponibilidad oportuna de materiales, el sistema MES optimiza la gestión de inventario y minimiza los retrasos en la producción.

Además, permiten la toma de decisiones basada en datos al proporcionar datos de producción completos y precisos, para que las organizaciones puedan mejorar continuamente los procesos y optimizar la utilización de recursos. El sistema MES puede ayudar a los responsables tomar de decisiones a determinar la efectividad total del equipo (OEE, siglas en inglés de overall equipment effectiveness), una métrica amplia utilizada para monitorear la efectividad de la fabricación.

Al optimizar los flujos de trabajo, automatizar tareas y proporcionar retroalimentación en tiempo real, los sistemas MES mejoran la eficiencia y la productividad de la planta. Además, estos sistemas de gestión permiten la trazabilidad y la genealogía, cruciales para industrias con regulaciones estrictas, al rastrear el movimiento de materiales y procesos a lo largo de fabricación inteligente.

Un sistema de software MES captura datos en tiempo real de varias fuentes en la planta de producción, y utiliza esa información para monitorear y controlar las operaciones de fabricación. Aquí hay una descripción general del proceso:

Recopilación de datos: el sistema recopila datos de múltiples fuentes, incluidas máquinas, sensores, operadores y otros sistemas de información, como sistemas ERP o sistemas de gestión del ciclo de vida del producto (PLM). Estos datos pueden incluir tasas de producción, estados de máquinas, niveles de inventario, mediciones de calidad, entre otros.

Integración de datos: los datos recopilados son procesados e integrados dentro del sistema MES, que crea una visión integral del entorno de fabricación. Esta integración ayuda a garantizar que el MES tenga información precisa y actualizada para trabajar.

Programación de producción: con base en las órdenes de producción recibidas de los sistemas de planeación de nivel superior, el sistema MES genera un cronograma de producción. Este considera factores, como las prioridades de orden, los recursos disponibles, las capacidades de las máquinas y la disponibilidad de mano de obra.

Gestión de órdenes de trabajo: el sistema asigna órdenes de trabajo a operadores o estaciones de trabajo según el cronograma. Proporciona a los operadores instrucciones, especificaciones y documentación necesaria para ayudarles a llevar a cabo sus tareas. El sistema realiza un seguimiento del progreso de cada orden de trabajo y actualiza el estado del trabajo en curso en tiempo real.

Integración de máquinas y equipamiento: el sistema interactúa con máquinas y equipamiento en el piso de producción para monitorear su estado, recopilar datos de producción e intercambiar información. Esta integración se puede lograr a través de varios medios, como sensores de máquinas, controladores lógicos programables (PLC), interfaces o protocolos de comunicación como OLE (enlace e incorporación de objetos) para el control de procesos (OPC).

Gestión de la calidad: los datos de calidad se capturan durante la producción, como mediciones, inspecciones y resultados de pruebas. Aplica procedimientos de control de calidad, activa alertas o notificaciones de problemas de calidad y registra información relacionada con la calidad para su análisis y trazabilidad.

Gestión de materiales e inventarios: el MES realiza un seguimiento del movimiento de materiales y componentes a lo largo del proceso de producción. Supervisa los niveles de inventario, inicia las requisiciones o reabastecimiento de materiales, y garantiza que los materiales correctos estén disponibles en el momento adecuado y en las cantidades correctas.

Análisis e informes de datos: los datos recopilados se analizan para proporcionar insights en tiempo real y métricas de rendimiento. Genera informes, paneles y visualizaciones que ayudan a la gerencia y a los operadores a tomar decisiones informadas e identificar áreas de mejora.

Integración con sistemas de nivel superior: el sistema interactúa con otros sistemas, como ERP, PLM o sistemas de gestión de la cadena de suministro (SCM). Esta integración permite el intercambio de datos, la sincronización de la información y la alineación de los procesos de fabricación con las operaciones comerciales generales.

Una solución MES se puede implementar y adaptar para ajustarse a los requisitos específicos de varias industrias. Si bien las funciones de un MES siguen siendo siendo congruentes en todas las industrias, la forma en que se aplican y las características específicas pueden variar. Estos son algunos ejemplos de cómo funciona un MES en diferentes industrias:

Implementar y operar un sistema MES puede conllevar ciertos riesgos y desafíos. Estos son algunos comunes:

Implementación compleja: la adquisición e implementación del sistema MES pueden ser complejas y requerir mucho tiempo. Requiere una planificación significativa, configuración, integración con los sistemas existentes y personalización para alinearse con procesos de fabricación específicos.

La complejidad de la implementación puede llevar a retrasos, sobrecostos presupuestarios e interrupciones potenciales durante la fase de transición. La Manufacturing Enterprise Solutions Association (MESA) es una comunidad global sin fines de lucro dedicada a ayudar a las empresas miembro a implementar y aplicar con éxito los sistemas MES y las metodologías relacionadas.

Integración de datos: la integración de un sistema MES con otros sistemas como ERP, PLM o SCM puede ser un reto. Ayudar a garantizar un intercambio de datos y una sincronización fluidos entre diferentes sistemas puede requerir una amplia personalización, mapeo de datos e integración. Las incongruencias o errores de los datos durante la integración pueden dar lugar a información inexacta y dificultar la toma de decisiones eficaz.

Gestión del cambio: la implementación de un sistema MES sin papel suele implicar cambios en los procesos empresariales, los flujos de trabajo y las funciones dentro de la organización. La resistencia al cambio de los empleados o stakeholders puede representar desafíos y afectar la adopción por parte del usuario. Las estrategias adecuadas de gestión del cambio, incluida la capacitación y la comunicación, son cruciales para superar la resistencia y garantizar una transición y aceptación sin problemas del sistema MES.

Seguridad de los datos: los sistemas MES manejan grandes volúmenes de datos de producción confidenciales, incluida la propiedad intelectual, los parámetros de proceso y la información de calidad. Ayudar a garantizar la seguridad de los datos y protegerlos contra el acceso no autorizado o las amenazas cibernéticas es primordial. Deben existir medidas de seguridad sólidas, como el cifrado de datos, los controles de acceso de los usuarios y las salvaguardas de la red, para mitigar los riesgos.

Es importante tener en cuenta estos desafíos al planificar la implementación de un sistema MES. Pero recuerde que todas las transformaciones vienen con tales desafíos, y la ausencia de un sistema MES puede llevar a ineficiencias, disminuciones de productividad y competitividad reducida. Con el enfoque correcto, estos desafíos pueden superarse.

Varias tendencias de transformación digital están dando forma a la evolución de los sistemas MES en los últimos años.

MES basado en la nube: la computación en la nube ganó terreno en la industria manufacturera, y el software MES se ofrece cada vez más como una solución basada en la nube. El sistema MES basado en la nube ofrece beneficios, como escalabilidad, flexibilidad, costos de infraestructura reducidos y un acceso más fácil a los datos desde múltiples ubicaciones. También facilita la integración con otras aplicaciones basadas en la nube y permite la colaboración en tiempo real.

Integración de IIoT: la integración de sistemas MES con el Internet de las cosas industrial (IIoT) es una tendencia significativa. Los sistemas MES emplean tecnologías IIoT para recopilar datos de sensores, máquinas y dispositivos conectados en tiempo real. Esta integración permite mejorar la visibilidad, los análisis predictivos, el monitoreo remoto y la optimización de los procesos de fabricación.

Analytics de big data: los sistemas MES emplean capacidades de analytics de big data para procesar y analizar las grandes cantidades de datos generados en las operaciones de fabricación. Se aplican algoritmos analíticos avanzados y técnicas de machine learning para identificar patrones, correlaciones e insights aplicables en la práctica. Esto ayuda a optimizar la producción, mejorar la calidad y permitir el mantenimiento predictivo.

Aplicaciones móviles: se integran cada vez más en los sistemas MES para permitir el acceso en tiempo real a datos y funciones desde teléfonos inteligentes y tabletas. Los operadores, supervisores y gerentes pueden monitorear y controlar los procesos de fabricación, ver los paneles de producción y recibir notificaciones en sus dispositivos móviles. Las aplicaciones móviles MES mejoran la agilidad operativa y permiten la toma de decisiones sobre la marcha.

Integración con los sistemas de la cadena de suministro: los sistemas MES están ampliando sus capacidades de integración para conectarse con los sistemas de la cadena de suministro. Esta integración permite un flujo de información sin problemas entre los sistemas MES, ERP y SCM, lo que brinda una mejor visibilidad de la cadena de suministro, planificación de la demanda y sincronización. Facilita una mejor colaboración con proveedores, clientes y asociados logísticos.

IA y machine learning: las tecnologías de IA y machine learning se están aplicando en el sistema MES para automatizar la toma de decisiones, optimizar procesos y habilitar capacidades predictivas. Los algoritmos de IA pueden analizar datos históricos, identificar anomalías, predecir resultados de producción y recomendar mejoras en los procesos. Esta tendencia permite a los sistemas MES proporcionar insights inteligentes en tiempo real y respaldar la toma de decisiones basada en datos.

Interfaces de usuario y visualización mejoradas: los sistemas MES se centran en proporcionar interfaces de usuario intuitivas y capacidades de visualización avanzadas. Se están incorporando paneles interactivos, visualización 3D, realidad aumentada y realidad virtual para mejorar la experiencia del usuario y facilitar una mejor comprensión de los datos de producción. Esto permite a los operadores y gerentes identificar rápidamente tendencias, anomalías y áreas de mejora.

Características de cumplimiento y normativas: con regulaciones cada vez más estrictas en diversas industrias, los sistemas MES están incorporando características de cumplimiento y normativas más sólidas. Esto incluye características para el mantenimiento de registros electrónicos, registros de auditoría, gestión de documentación y cumplimiento de normas y regulaciones específicas de la industria. El sistema MES desempeña un papel crítico para garantizar el cumplimiento de las regulaciones, como los requisitos de la FDA, en la fabricación de dispositivos farmacéuticos y médicos.

Estas tendencias reflejan el enfoque de la industria en aprovechar tecnologías avanzadas, conectividad y analytics de datos para mejorar la eficiencia, agilidad y toma de decisiones en las operaciones de fabricación. La implementación de estas tendencias en el sistema MES puede proporcionar a los fabricantes una ventaja competitiva.