El futuro de la gestión de operaciones de fabricación:en la encrucijada de las plataformas MES e IoT

En todas las industrias, el La aceleración de los ciclos de innovación de productos y la creciente variabilidad de las demandas del mercado son un desafío para las plantas de fabricación y las organizaciones...

En todas las industrias, la aceleración de los ciclos de innovación de productos y la creciente variabilidad de las demandas del mercado están desafiando a las plantas y organizaciones de fabricación que fueron diseñadas principalmente para la eficiencia. Agregue la tendencia general hacia productos más personalizados y comprenderá por qué un factor clave de la revolución de la "Industria 4.0" (I4.0) es la flexibilidad. No hace falta decir que los imperativos de productividad y calidad no desaparecerán; de hecho, el éxito actual requiere eficiencia y flexibilidad. A medida que pasan de las pruebas de concepto iniciales a las implementaciones a gran escala, los fabricantes requerirán un nuevo enfoque para la gestión de operaciones de fabricación (MOM), que desafía el ecosistema MES tal como lo conocemos.

El futuro de MES                         

La renovación acelerada de productos y su mayor personalización requieren una integración mucho más estrecha entre la gestión del ciclo de vida del producto (PLM) y los procesos de fabricación. Un flujo continuo de datos de definición de productos permite acelerar la introducción de nuevos productos o variantes, ahorrando semanas o meses en el tiempo de comercialización de innovaciones de productos o servicios.

Adaptarse a la demanda fluctuante del mercado requiere fábricas flexibles que puedan aumentar y disminuir y cambiar casi instantáneamente, al tiempo que garantizan la trazabilidad de extremo a extremo por razones de cumplimiento o servicio al cliente. Por todas estas razones, se refuerza el papel de MES como el "brazo de ejecución" de ERP, y la mayoría de los líderes de la Industria 4.0 aún lo consideran como la columna vertebral de sus operaciones de fabricación.

Un nuevo paradigma

Si bien se reconoce la importancia de un sistema central MES bien diseñado, la mayoría de los fabricantes se enfrentan a problemas similares. La mayoría de las implementaciones de MES comenzaron hace más de una década, cuando la brecha entre TI y TO aún era amplia y requería mucho cableado. Como resultado, y para garantizar operaciones ininterrumpidas, la adición o evolución de la funcionalidad aún está vinculada a ciclos de lanzamiento/actualización de varios años. En segundo lugar, la mayoría de las soluciones MES se diseñaron en un momento en que los patrones estándar actuales que hacen que las soluciones de software sean flexibles y escalables, en la nube o en las instalaciones, aún estaban en pañales.

Cuando hablan con los ejecutivos de producción, enfatizan dos requisitos principales para la gestión de operaciones de fabricación:

1. Para mantener bajo control las operaciones más complejas y que cambian rápidamente, necesitan visibilidad de extremo a extremo, más allá de los límites de los sistemas. Para tomar las decisiones correctas, no solo necesitan datos de producción en tiempo real, sino también en el contexto de datos maestros provenientes del PLM o ERP.
2. Para hacer frente al creciente ritmo de cambio, necesitan una red troncal estable, pero también la capacidad de ampliarla de manera flexible con aplicaciones específicas para problemas que eventualmente enriquecerán el sistema central.

Además de su función tradicional, el MES debe proporcionar capacidades flexibles y potentes de integración, análisis y desarrollo de aplicaciones, para lo cual claramente no fue diseñado.

El papel de IoT

Desarrolladas por primera vez para conectar productos y ofrecer servicios que los extiendan, las plataformas IoT, como GE Predix, Siemens Mindsphere o PTC Thingworx, empaquetan estas capacidades en una solución integrada, generalmente de fácil acceso en la nube. Muchos fabricantes los han seleccionado para desarrollar soluciones puntuales, explorando el potencial del IoT y el análisis de big data para optimizar sus operaciones.

Las pequeñas empresas emergentes también vieron la oportunidad y utilizaron estas plataformas para ofrecer soluciones empaquetadas en las áreas de mantenimiento predictivo, gestión del rendimiento de activos y optimización de la producción. Finalmente, los principales actores de la nube también han comenzado a ofrecer marcos específicos de IoT que brindan todas las funciones básicas, desde la conectividad en el taller hasta el aprendizaje automático.

La mayoría de los clientes de fabricación con los que nos relacionamos se encuentran en la misma coyuntura. Los pilotos iniciales de prueba de concepto han demostrado que se pueden lograr ahorros significativos en confiabilidad, rendimiento o eficiencia general de los activos e incluso líneas de producción completas. Además, dichos proyectos piloto también demostraron la flexibilidad de las plataformas IoT, lo que les permitió acortar drásticamente el tiempo para desarrollar soluciones puntuales para una variedad de desafíos operativos. Sin embargo, estos pilotos, en su mayoría de abajo hacia arriba, a menudo llevaron a la proliferación de tecnologías incompatibles, lo que en ocasiones llevó a los CIO a intervenir para detener los costos descontrolados y los problemas de seguridad.

La pregunta que nos hacen mucho es cómo escalar más allá de esos experimentos, evitando la proliferación de tecnología pero sin sofocar la innovación de procesos locales.

No solo tecnología     

Los proyectos piloto también han confirmado que I4.0 es una transformación mucho más profunda que implementar una automatización más inteligente. La optimización de las operaciones sobre la marcha, en función de los datos, es una profunda evolución de la cultura de gestión. El gerente de producción, cuyo valor está en su comprensión intuitiva de las operaciones, debe aceptar que el análisis apoyará y mejorará su intuición y la automatizará progresivamente.

De manera similar a cómo el impulso I3.0 para la automatización requería que el soldador evolucionara hacia el programador de robots, utilizando tecnologías avanzadas para hacer que los robots fueran más inteligentes y autónomos, I4.0 significa la misma evolución para la gestión de la producción. En comparación con pasar el 80 % de su tiempo administrando la fábrica, su rol requerirá ajustar un sistema que lo hará aún más inteligente y eventualmente autónomo.

Si cree que se trata de una transformación trivial, en su próxima visita a la fábrica, compruebe si el panel de producción implementado recientemente realmente refleja la realidad del taller y se utiliza para impulsar la producción. Pero en algunos casos excepcionales, el supervisor seguirá explicando de manera bastante convincente por qué todavía necesita su propia hoja de cálculo XL para impulsar las operaciones y llevar a cabo la reunión de producción diaria.

Profundizando más, descubrirá que sus últimas solicitudes de un par de sensores más y análisis simples para comprender mejor un problema persistente tardaron 6 meses en cumplirse y que automatizar la solución que finalmente resolvió no será posible debido al costo y al tiempo. tomaría en función del panorama de TI/TO existente.

El MES del futuro    

En todas las industrias, los CIO ahora están considerando un futuro en el que las plataformas MES e IoT se implementarán en paralelo y se integrarán con el tiempo en una plataforma flexible y escalable que pueda respaldar sus estrategias I4.0 en las próximas décadas.

Si bien el estado inicial de las empresas es bastante diferente, la dirección general es bastante similar. En primer lugar, elimine el MES de desarrollos específicos e implemente un sistema central simplificado, centrado en el lado procesal de las operaciones, estrechamente integrado con el ERP, incluidos los requisitos de informes estándar/normativos. Volver a una implementación estándar "sin modificaciones" limita los costos al tiempo que permite aprovechar la innovación del proveedor a través de actualizaciones periódicas. La dirección general es hacia una mayor apertura, basada en estándares de la nube, los sistemas MES también serán más fáciles de integrar en las arquitecturas modernas. En segundo lugar, aproveche la plataforma IoT para desarrollar aplicaciones de monitoreo y optimización del rendimiento que requieren una evolución constante y un ciclo de vida mucho más rápido. La plataforma se utiliza para comprender, resolver y calificar problemas precisos, y la solución calificada luego alimenta los requisitos para la próxima versión de MES. Obviamente, no está de más si la plataforma también permite implementar una solución temporal para comenzar a pagar la actualización.

Cuando cuenta con el respaldo adecuado de las inversiones adecuadas para desarrollar las nuevas habilidades mencionadas anteriormente, la implementación de una plataforma IoT puede acelerar significativamente la transformación I4.0. La creación de un equipo de datos dedicado, compuesto por expertos en procesos con visión de futuro y científicos de datos que pueden ir de planta en planta para respaldar los pilotos y los lanzamientos, es una de esas áreas en las que la mayoría de los líderes han invertido. Algunos de estos equipos de datos también incluyen equipos de desarrollo ágiles que pueden generar versiones sucesivas de aplicaciones que abordan problemas de alto impacto, en estrecha colaboración con ingenieros de procesos y supervisores de producción.

El desarrollo de patrones de arquitectura que permitan una integración perfecta entre implementaciones MES listas para usar y aplicaciones analíticas personalizadas basadas en plataformas es un eje principal de innovación conjunta con clientes líderes. La buena noticia es que esos son los mismos patrones que hemos implementado con éxito en el front-end de las empresas en torno a los paquetes de CRM.

Equipos multidisciplinarios de ingenieros de procesos, científicos de datos y arquitectos de la nube están explorando las posibilidades de llegar al estado de las operaciones autónomas una aplicación a la vez, aprovechando el poder de las tecnologías de la nube. En un futuro no muy lejano, la noción de Manufacturing App Store puede muy bien ser una realidad.

Por Pascal Brosset, CTO Digital Manufacturing, de Capgemini