Sistemas de Ejecución de Fabricación (MES): El eslabón crítico para entregas a tiempo

Ha implementado una marca popular de software ERP. Su sistema PLM funciona como un coche deportivo bien afinado. Tiene software CAD/CAM, TMS y de simulación de trayectorias de herramienta en su lugar, y todo su personal ha sido capacitado en su uso. Ha gastado una fortuna en software y consultores, tiene todos los sistemas correctos implementados, y sin embargo incumplió una fecha de entrega importante la semana pasada y aún sale al taller varias veces al día para verificar los trabajos. ¿Qué pasa?

Lo más probable es que sea hora de dar el siguiente gran paso hacia el nirvana de la producción implementando un Sistema de Ejecución de Fabricación (MES). Piénselo como el eslabón perdido entre el ERP, la planta de fabricación y todos los demás sistemas de software utilizados para gestionar un negocio de fabricación. MES proporciona un nivel más alto de visibilidad de producción y seguimiento de trabajos que el ERP. Hace que la programación en tiempo real sea verdaderamente en tiempo real. Ofrece acceso previamente inalcanzable a datos de rendimiento y calidad, junto con las herramientas analíticas necesarias para mejorar ambos.

Deje que le cuente las formas

MES hace todo esto y más, pero lo que no hace es encajar en una categoría de software limpia y fácilmente definida. De hecho, una búsqueda en Google de software MES devuelve una serie de resultados "Mejor software MES", algunos de los cuales llevan a proveedores que probablemente solo saben deletrear MES y eso es todo. Las búsquedas encontrarán largas listas de características de MES como recopilación de datos, programación maestra de producción, seguimiento de mano de obra, etc., funciones que cualquier sistema ERP probablemente ya esté haciendo. Incluso para aquellos que conocen los sistemas de software, MES puede ser un poco confuso.

Alguien bien equipado para ayudar a navegar este territorio turbio es Andrew Robling, gerente senior de producto en Epicor Software Corp., Austin, Texas. Para él, no hay nada confuso sobre MES, o los beneficios que aporta a empresas grandes y pequeñas.

“MES admite que significa muchas cosas para muchas personas, pero en su corazón se trata de recopilar datos directamente de equipos y máquinas herramienta para que pueda tomar mejores decisiones”, dice. “Esos datos pueden ser tan básicos como el estado de la máquina o cuántas piezas ha producido hasta hoy, y desde ahí extenderse a monitoreo de proceso real, capturando valores como temperatura y presión de la máquina, o datos de calidad de pieza para propósitos de CEP [control estadístico de proceso]”.

La recopilación de datos puede ser automática, señala, con integración a un PLC (controlador lógico programable) montado en la máquina, por ejemplo, o completamente manual en forma de pantallas táctiles de planta y dispositivos móviles. Esta flexibilidad podría ayudar a explicar por qué muchos en la industria luchan por ofrecer una definición clara de MES, y por qué sus capacidades varían de proveedor a proveedor. Ambiguo o no, sin embargo, hay una cosa en la que todos están de acuerdo —si se busca aumentar la visibilidad del funcionamiento interno de una planta de producción y así mejorar la eficiencia de fabricación, MES es una excelente manera de llegar allí.

Póngase real (tiempo)

Considere una de las actividades más importantes de toda la gestión de planta, la programación precisa de trabajos. Según Robling, MES hace posible mantener las ruedas en el autobús de producción, en lugar de enterarse de que se estrelló en algún momento de la tarde anterior. “Los talleres necesitan un mecanismo para mostrar información de trabajo en tiempo real, para que la gente sepa que el equipo no está funcionando como debería, o que una herramienta de corte está a punto de fallar”, dice.

Con MES, esto puede lograrse de diversas formas. Podría ser un panel de nivel de gestión que se pone en rojo si hay un problema, o pantallas tipo Andon (dispositivos de control visual) en la planta que proporcionan información sobre el estado actual de la máquina, niveles de producción y advertencias de no conformidad. Robling dice que algunos talleres incluso envían alertas a través del sistema de megafonía de la empresa. “Cualquiera que sea el enfoque utilizado, estos sistemas dan a la gente la oportunidad de tomar medidas correctivas inmediatamente, evitando posiblemente horas de operación ineficiente de la máquina”.

MES no es solo para niveles de producción automotriz. Robling está de acuerdo en que MES es más común con fabricantes grandes, pero señala que incluso los talleres de trabajo pequeños pueden disfrutar beneficios significativos —de hecho, estos son a menudo los que más ganan.

“Trabajamos con un taller en Pensilvania recientemente que calculaba que su nivel de EOE [efectividad global de equipos] estaba en torno a la mitad de los 60”, dice. “Después de implementar MES, descubrieron que los pocos casos de tiempo de inactividad de máquina que registraban manualmente cada día eran en realidad mucho más altos —del orden de un par de cientos de pequeñas interrupciones por turno que el operador no se molestaba en reportar. ¿El resultado? Su EOE era aproximadamente un 15 % menor de lo esperado. MES no solo proporcionó visibilidad a este problema, sino también los datos necesarios para abordarlo”.

¿Qué hay de MOM?

Las investigaciones sobre MES a menudo encuentran un término relacionado, Gestión de Operaciones de Fabricación (MOM). Subba Rao, oficial de innovación para el grupo de gestión de operaciones de fabricación en Siemens Digital Industries Software, Plano, Texas, explicó que MES puede pensarse como una versión más pequeña y menos completa de MOM, al menos desde la perspectiva de Siemens Digital Industries Software.

“MOM es más amplio”, dice Rao. “Donde MES se centra más en la recopilación de datos en tiempo real, MOM aprovecha esos datos para gestión de calidad, actividades de mantenimiento, colaboración de bucle cerrado sobre información de ingeniería para la planta de fabricación, y orquestación de los diversos procesos necesarios para producir productos de calidad. Nos gusta llamarlo el cerebro digital para operaciones de producción, uno que entrega insight y transparencia a todos los involucrados”.

También explicó que, comparado con incluso hace cinco años, MES y su hermana mayor MOM son más fáciles que nunca de implementar, gracias en gran parte a la Industria 4.0 y el IIoT (Internet Industrial de las Cosas). Eso es porque las máquinas herramienta CNC de hoy, así como otros tipos de equipos industriales, suelen estar llenos de sensores que detectan todo, desde cargas en ejes hasta vibración del husillo. Estos sensores son simples de conectar y más que felices de compartir datos con sistemas de software externos, permitiendo todo tipo de mantenimiento predictivo, monitoreo de procesos y mejoras.

La conectividad simplificada es genial, señala Rao, pero lo que cuenta es lo que se hace con los datos. “Operadores, programadores de máquina, supervisores de control de producción y todos los demás involucrados quieren saber en qué se está trabajando ahora, cómo está rindiendo el taller, y cómo los procesos podrían mejorarse para innovaciones de productos actuales y futuras”, dice. “Pero eso es solo una pequeña porción de lo que MOM aporta. Todos en la empresa buscan mejores formas de realizar ciertas tareas, ya sea el equipo de control de calidad que quiere analizar tendencias estadísticas o el gerente de logística que necesita preparar material. MOM, y en menor medida MES, ayuda a facilitar la coordinación y orquestación necesarias para lograr una fabricación verdaderamente eficiente”.

Resultados optimizados

Espere —¿y si los niveles de entrega y calidad han estado funcionando al 98 % o más durante los últimos dos años? ¿Y si los tiempos de preparación son tan buenos como se puede esperar, especialmente, digamos, en un entorno de bajo volumen y alta mezcla? Y digamos también que la programación de planta y la "orquestación" están bien controladas. ¿Por qué alterar el carro de manzanas?

Buena pregunta. Es completamente posible que en este ejemplo, un taller de mecanizado o un negocio de fabricación de chapa no necesite la funcionalidad avanzada discutida aquí, y que la recopilación de datos y seguimiento de trabajos que vienen de serie con la mayoría de los sistemas ERP —lo que muchos en la industria realmente etiquetan como MES— sean todo lo que se necesita para seguir bateando jonrones.

Pero considere esta información de ECI Software Solutions, Fort Worth, Texas, que sugiere que MES lleva la eficiencia de producción a un nivel completamente nuevo.

Muchos sistemas ERP hacen un trabajo decente en programación, a nivel macro. Pero, ¿qué pasa cuando un taller está doblando chapa de acero inoxidable de calibre 20, o ranurando titanio con una fresa de 1/2" [12,7 mm], y quiere saber todos los otros trabajos disponibles que comparten esos atributos para poder aprovechar la misma preparación y herramienta? MES brinda la oportunidad de optimizar centros de trabajo basados en cualquier valor que el taller quiera, y luego comunicar el horario actualizado de vuelta al sistema ERP, para que todo funcione de manera armoniosa, según la empresa.

Esto es algo que la mayoría de los sistemas ERP no pueden hacer por sí solos, según ECI, porque no tienen la interfaz de máquina necesaria o acceso a información de ingeniería. MES sí lo tiene, resultando en una utilización de máquina mucho mayor, menos desperdicio y tiempos de preparación más cortos. Y como un MES implementado correctamente captura datos en proceso como cargas de equipos y resultados de inspección, existen oportunidades sustanciales de mejora de proceso que de otro modo habrían sido inalcanzables. ¿La conclusión? MES es un buen lugar para iniciar una iniciativa de Industria 4.0.

Adiós al conocimiento tribal

Por supuesto, la optimización de máquinas asume que los datos de ingeniería están realmente disponibles, y que son limpios, bien organizados y todo en un solo lugar. Para muchos talleres, especialmente aquellos sin un departamento de ingeniería formal, sin embargo, esta información está dispersa en hojas de herramientas y sistemas de programación, o reside en las cabezas de los maquinistas veteranos y fabricantes de chapa que han hecho magia en la planta durante los últimos 30 años. La pregunta entonces es, ¿qué pasa cuando estos valiosos empleados se jubilan o dejan la empresa?

En muchos sentidos, este es el verdadero valor de MES. Actúa como repositorio central para todos los documentos, dibujos e instrucciones necesarios para configurar y operar equipos de fabricación. Luego monitorea el rendimiento de ese equipo, gestiona los datos de producción y calidad que salen de él, alimenta esos datos de vuelta a los otros sistemas de software de la empresa, y da a los humanos la oportunidad de identificar formas de mejorar procesos y utilización de máquinas.

En resumen, MES hace lo que la gente ha estado haciendo mientras ha habido botones que pulsar o palancas que tirar. Elimina la intuición y el presentimiento en los que demasiados talleres confían cada día, convirtiendo lo que de otro modo sería conocimiento tribal en un activo corporativo, según ECI.

El gran Poka-Yoke

En su nivel más básico, MES se trata de control y la capacidad de hacer procesos a prueba de errores, y a través de esa prevención de errores evitar problemas de producción, según Mike Hart, director de estrategia de producto para fabricación e IoT industrial en Plex Systems Inc., Troy, Michigan. “Se trata de conectar los puntos”.

Esos puntos pueden incluir los requisitos de utillaje y materia prima de un trabajo, dice, así como sus expectativas de planificación y control de calidad. Está lo que se está ejecutando ahora, lo que se ejecuta esta tarde, y lo que se ejecuta la próxima semana a considerar, y qué impacto tendrán estas actividades en los niveles de inventario. MES une estas fuentes de información a menudo dispares para crear una organización conectada. Da a los operadores fácil acceso a las herramientas necesarias para ser efectivos en sus trabajos, mientras la gerencia obtiene una visión más coherente de sus sistemas de negocio, junto con la información necesaria para tomar decisiones inteligentes.

La mayor visibilidad es genial, pero ¿cómo ayuda MES a hacer los procesos a prueba de errores? “Porque si sabes quién está realizando un cierto proceso o ejecutando una cierta máquina, puedes usar esa información para averiguar qué formación han recibido, y si están calificados para hacer el trabajo”, dice Hart. “Pero incluso más que eso, MES se asegura de que todos los planes de control adecuados estén en su lugar y que la gente esté 'marcando las casillas' en los momentos y lugares correctos. Si no lo hacen, se levantan banderas rojas inmediatamente —no mañana, no cuando el trabajo termina, sino ahora mismo”.

Cambiando de marcha

Si MES es tan genial, ¿por qué no más talleres han invertido en él? Para el caso, ¿por qué hay tanto enfoque en ERP, cuando parece que los verdaderos beneficios vienen con una implementación de MES? A riesgo de decir lo obvio, ERP es un requisito para prácticamente cualquier empresa de fabricación, o al menos cualquier empresa con más de un puñado de empleados y un ojo hacia el crecimiento.

Simplemente, ERP paga las facturas. Literalmente. Funciones contables como pagos, cobros, informes fiscales, y más serían extremadamente difíciles sin software ERP, al igual que control de inventario, envío y recepción, gestión de órdenes de venta, compras, y el tan importante MRP. Los sistemas ERP también presumen de algún nivel de funcionalidad de programación y control de planta, aunque la mayoría fallan en gestionar su funcionamiento interno. De ahí la necesidad de MES.

“Hemos visto que va en ambos sentidos, pero sí, algunos talleres eligen perseguir una estrategia MES primero”, dice Hart. “Realmente depende de qué puntos de dolor estén experimentando. Si hay problemas, por ejemplo, con trazabilidad de materiales, o el taller enfrenta desafíos de calidad y quieren iluminar lo que está pasando ahí fuera en cualquier momento, típicamente empiezan con MES. Dicho esto, uno de los beneficios clave de MES es la potencial integración con ERP y otros sistemas de fabricación, por lo que es importante mantener eso en la mira a medida que avanza”.

Salude al emperador

Tenga en cuenta que implementar MES plantea muchas de las mismas consideraciones y posibles trampas que ERP. “No tiene sentido hacerlo a menos que sus datos sean correctos”, dice Jim Errington, vicepresidente ejecutivo de ventas y servicio para Fujitsu Glovia Inc., El Segundo, California. “Se lo digo a clientes de ERP y MES por igual, que no importa cuán bueno sea el sistema o cuán super sean sus herramientas, llenarlo con malos datos solo dará malas respuestas”.

Errington compartió la historia de un cliente con el que trabajó recientemente. Después de meses limpiando sus listas de materiales y rutas, activaron el lado de planificación de fábrica de su software MES, solo para sobrecargar un centro de trabajo crítico. ¿El problema? Nadie notó los tiempos de movimiento inexactos. “Como muchos talleres, nunca tuvieron un sistema de programación real, así que estos valores nunca se miraron”, dice Errington. “Todos sabían que no puedes mover una fundición de dos toneladas instantáneamente, pero en este caso, eso es exactamente lo que le dijeron al sistema que hiciera”.

El descuido terminó poniéndolos varios días atrás en el horario, añade, y les tomó semanas recuperarse de un simple error. Por eso es tan importante involucrar a ingenieros, planificadores y gente de costes en cualquier implementación —MES o de otro tipo— para evitar situaciones como esta. “Mucha gente dice que los datos son el rey; tal vez sea así, pero eso hace que la precisión de los datos sea el emperador”, dice Errington.

Su ejemplo de programación ilustra un punto más importante sobre MES. A diferencia de ERP, MES es un elefante que puede comerse a mordiscos pequeños. Por ejemplo, es bastante posible implementar solo la función de programación, como hizo el cliente de Glovia, o integrar MES con el software de mantenimiento del taller para seguimiento de EOE, o usarlo para recopilar datos de producción en el cortador láser automatizado que acaba de instalar, o proporcionar mejor información a la línea de montaje... la lista continúa. Sí, la integridad de los datos y la buena limpieza son igualmente importantes, pero el esfuerzo casi con certeza será menor y el ROI mucho más rápido.

El mensaje es obvio: la fruta al alcance de la mano abunda incluso en las empresas mejor gestionadas, y MES es la escalera necesaria para recogerla. “Esto se volverá cada vez más claro a medida que avancemos hacia la Industria 4.0 y más empresas quieran recopilar y analizar los datos que salen de sus máquinas herramienta”, dice Errington. “MES nos da la capacidad de conectar la fábrica con el resto del negocio, proporcionando datos en tiempo real, programación más precisa, mayor utilización de máquinas, y mejor control sobre todos los aspectos de la planta de producción. Para nosotros, MES no es un 'bueno tener' —es un 'debe tener', al menos para cualquier fabricante que quiera seguir siendo competitivo”.