Los sistemas de ejecución de fabricación ( MES ) son sistemas computarizados que se utilizan en la fabricación para rastrear y documentar la transformación de materias primas en productos terminados. MES proporciona información que ayuda a los responsables de la toma de decisiones de fabricación a comprender cómo se pueden optimizar las condiciones actuales en la planta para mejorar la producción. [1] MES trabaja en tiempo real para permitir el control de múltiples elementos del proceso de producción (por ejemplo, insumos, personal, máquinas y servicios de apoyo).
MES puede operar en múltiples áreas de función, por ejemplo: gestión de definiciones de productos a lo largo del ciclo de vida del producto , programación de recursos , ejecución y envío de pedidos, análisis de producción y gestión del tiempo de inactividad para la eficacia general del equipo (OEE), calidad del producto o seguimiento de materiales y traza . MES crea el registro "as-built", capturando los datos, procesos y resultados del proceso de fabricación. Esto puede ser especialmente importante en industrias reguladas, como la de alimentos y bebidas o la farmacéutica, donde se puede requerir documentación y prueba de procesos, eventos y acciones.
La idea de MES podría verse como un paso intermedio entre, por un lado, un sistema de planificación de recursos empresariales (ERP) y un control de supervisión y adquisición de datos (SCADA) o un sistema de control de procesos por el otro; aunque históricamente, los límites exactos han fluctuado. Grupos de la industria como MESA International - Manufacturing Enterprise Solutions Association se crearon a principios de la década de 1990 para abordar la complejidad y asesorar sobre la ejecución de MES Systems.
Beneficios
"Los sistemas de ejecución de fabricación [ayudan] a crear procesos de fabricación impecables y proporcionan información en tiempo real sobre los cambios de requisitos", [2] y proporcionan información en una única fuente. [3] Otros beneficios de la implementación exitosa de MES podrían incluir:
- Reducción de desperdicios, reprocesos y desperdicios, incluidos tiempos de preparación más rápidos.
- Captura más precisa de la información de costos (por ejemplo, mano de obra, desechos, tiempo de inactividad y herramientas)
- Mayor tiempo de actividad
- Incorporar actividades de flujo de trabajo sin papel
- Trazabilidad de las operaciones de fabricación
- Disminuye el tiempo de inactividad y facilita la búsqueda de fallas
- Inventario reducido, mediante la erradicación del inventario por si acaso [4]
MES
Surgió una amplia variedad de sistemas que utilizaban los datos recopilados para un propósito específico. Un mayor desarrollo de estos sistemas durante la década de 1990 introdujo una superposición en la funcionalidad. Luego, la Manufacturing Enterprise Solutions Association (MESA) introdujo alguna estructura al definir 11 funciones que establecen el alcance de MES. En 2000, el estándar ANSI / ISA-95 fusionó este modelo con el modelo de referencia de Purdue (PRM). [5]
Se definió una jerarquía funcional en la que los MES se ubicaron en el Nivel 3 entre el ERP en el Nivel 4 y el control de procesos en los Niveles 0, 1, 2. Con la publicación de la tercera parte de la norma en 2005, las actividades en el Nivel 3 se dividieron en cuatro operaciones principales: producción, calidad, logística y mantenimiento.
Entre 2005 y 2013, partes adicionales o revisadas del estándar ANSI / ISA-95 definieron la arquitectura de un MES con más detalle, cubriendo cómo distribuir internamente la funcionalidad y qué información intercambiar tanto interna como externamente. [ cita requerida ]
Areas funcionales
A lo largo de los años, los estándares y modelos internacionales han perfeccionado el alcance de dichos sistemas en términos de actividades [ cita requerida ] . Estos suelen incluir:
- Gestión de definiciones de productos. Esto puede incluir almacenamiento, control de versiones e intercambio con otros sistemas de datos maestros como reglas de producción de productos, lista de materiales, lista de recursos, puntos de ajuste de procesos y datos de recetas, todos enfocados en definir cómo hacer un producto. La gestión de las definiciones de productos puede formar parte de la gestión del ciclo de vida del producto .
- Gestión de recursos. Esto puede incluir el registro, intercambio y análisis de información de recursos, con el objetivo de preparar y ejecutar órdenes de producción con recursos de las capacidades y la disponibilidad adecuadas.
- Programación (procesos de producción) . Estas actividades determinan el cronograma de producción como una colección de órdenes de trabajo para cumplir con los requisitos de producción, que generalmente se reciben de la planificación de recursos empresariales (ERP) o sistemas de planificación y programación avanzados especializados , haciendo un uso óptimo de los recursos locales.
- Despacho de órdenes de producción. Dependiendo del tipo de procesos de producción, esto puede incluir una mayor distribución de lotes, ejecuciones y órdenes de trabajo, emitirlos a los centros de trabajo y ajustarlos a condiciones imprevistas.
- Ejecución de órdenes de producción. Aunque la ejecución real se realiza mediante sistemas de control de procesos , un MES puede realizar verificaciones de recursos e informar a otros sistemas sobre el progreso de los procesos de producción.
- Recolección de datos de producción. Esto incluye la recopilación, almacenamiento e intercambio de datos de proceso, estado del equipo, información de lote de material y registros de producción en un historial de datos o en una base de datos relacional.
- Análisis del desempeño de la producción. Cree información útil a partir de los datos recopilados sin procesar sobre el estado actual de la producción, como descripciones generales del trabajo en curso (WIP) y el rendimiento de la producción del período anterior, como la eficacia general del equipo o cualquier otro indicador de rendimiento .
- Seguimiento y seguimiento de la producción . Registro y recuperación de información relacionada con el fin de presentar un historial completo de lotes, pedidos o equipos (particularmente importante en las producciones relacionadas con la salud, por ejemplo, productos farmacéuticos ).
Relación con otros sistemas
MES se integra con ISA-95 ( modelo de referencia de Purdue anterior , "95" ) con múltiples relaciones.
Relación con otros sistemas de Nivel 3
El conjunto de sistemas que actúan sobre el nivel 3 de ISA-95 puede denominarse sistemas de gestión de operaciones de fabricación (MOMS). Además de un MES, normalmente hay un sistema de gestión de información de laboratorio (LIMS), un sistema de gestión de almacén (WMS) y un sistema de gestión de mantenimiento computarizado (CMMS). Desde el punto de vista de MES, los posibles flujos de información son:
- A LIMS: solicitudes de pruebas de calidad, lotes de muestras, datos de procesos estadísticos
- De LIMS: resultados de pruebas de calidad, certificados de productos, progreso de las pruebas
- A WMS: solicitudes de recursos materiales, definiciones de materiales, entregas de productos
- Desde WMS: disponibilidad de material, lotes de material escalonados, envíos de productos
- A CMMS: datos de funcionamiento de equipos, asignaciones de equipos, solicitudes de mantenimiento
- Desde CMMS: progreso del mantenimiento, capacidades del equipo, programa de mantenimiento
Relación con los sistemas de nivel 4
Ejemplos de sistemas que actúan sobre ISA-95 Nivel 4 son la gestión del ciclo de vida del producto (PLM), la planificación de recursos empresariales (ERP), la gestión de relaciones con el cliente (CRM), la gestión de recursos humanos (HRM), el sistema de ejecución de desarrollo de procesos (PDES). Desde el punto de vista de MES, los posibles flujos de información son:
- A PLM: resultados de las pruebas de producción
- Desde PLM: definiciones de productos, lista de operaciones (enrutamiento), instrucciones de trabajo electrónicas, configuración de equipos
- A ERP: resultados de rendimiento de producción, material producido y consumido
- Desde ERP: planificación de la producción , requisitos de pedidos
- A CRM: seguimiento y seguimiento de productos
- De CRM: quejas de productos
- Para HRM: desempeño del personal
- De HRM: habilidades del personal, disponibilidad del personal
- A PDES: prueba de producción y resultados de ejecución
- De PDES: definiciones de flujo de fabricación, definiciones de diseño de experimentos (DoE)
En muchos casos, los sistemas de integración de aplicaciones empresariales (EAI) de middleware se utilizan para intercambiar mensajes de transacciones entre sistemas MES y de nivel 4. Se ha definido una definición de datos común, B2MML , dentro del estándar ISA-95 para vincular los sistemas MES a estos sistemas de Nivel 4.
Relación con los sistemas de nivel 0, 1, 2
Los sistemas que actúan sobre el nivel 2 de ISA-95 son el control de supervisión y la adquisición de datos (SCADA), los controladores lógicos programables (PLC), los sistemas de control distribuido (DCS) y los sistemas de automatización por lotes (BAS). Los flujos de información entre MES y estos sistemas de control de procesos son aproximadamente similares:
- A los PLC: instrucciones de trabajo, recetas, puntos de ajuste
- Desde PLC: valores de proceso, alarmas, puntos de ajuste ajustados, resultados de producción
La mayoría de los sistemas MES incluyen conectividad como parte de su oferta de productos. La comunicación directa de los datos del equipo de la planta se establece mediante la conexión al PLC. A menudo, los datos de la planta se recopilan y diagnostican primero para el control en tiempo real en un sistema DCS o SCADA. En este caso, los sistemas MES se conectan a estos sistemas de Nivel 2 para intercambiar datos de la planta.
Hasta hace poco, el estándar de la industria para la conectividad de la planta era OLE para control de procesos (OPC), pero ahora se está trasladando a la Arquitectura unificada OPC (OPC-UA); lo que significa que los sistemas compatibles con OPC-UA no necesariamente se ejecutarán solo en el entorno Microsoft Windows , sino que también podrán ejecutarse en Linux u otros sistemas integrados, disminuyendo el costo de los sistemas SCADA y haciéndolos más abiertos con una seguridad sólida.
Ver también
- Control empresarial
- Integración empresarial
- Sistema de información de laboratorio
- Gestión de operaciones de fabricación
- Sistema de ejecución de desarrollo de procesos
- Gestión del ciclo de vida del producto
- Arquitectura de referencia empresarial de Purdue
Referencias
- ^ McClellan, Michael (1997). Aplicación de sistemas de ejecución de fabricación . Boca Raton, Fl: St. Lucie / APICS. ISBN 1574441353.
- ^ Meyer, Heiko; Fuchs, Franz; Thiel, Klaus (2009). Sistemas de ejecución de fabricación: diseño, planificación e implementación óptimos . Nueva York: McGraw Hill. ISBN 9780071623834.
- ^ Vinhais, Joseph A. (septiembre de 1998). "Sistemas de ejecución de fabricación: la fuente de información todo en uno" . Compendio de calidad . QCI International . Consultado el 7 de marzo de 2013 .
- ^ Blanchard, Dave (12 de marzo de 2009). "Cinco beneficios de un MES" . Semana de la industria . Consultado el 7 de marzo de 2013 .
- ^ Johann Eder, Schahram Dustdar (2006) Talleres de gestión de procesos empresariales . pag. 239
Otras lecturas
- Asociación Centro MES, ¿Qué es el sistema MES?
- Scholten, Bianca (2009). Guía MES para ejecutivos: por qué y cómo seleccionar, implementar y mantener un sistema de ejecución de fabricación . Research Triangle Park, NC: Sociedad Internacional de Automatización. ISBN 9781936007035.
- MES Center Association , MES Center es una organización sin fines de lucro que brinda información y tendencias a quienes están interesados en el control y seguimiento de los procesos de producción, programación detallada, logística de producción, gestión de la calidad de la producción y mantenimiento desde la perspectiva de los sistemas de información MES / MOM.
- Los beneficios de MES: un informe de campo , Manufacturing Enterprise Solutions Association
- Integración del sistema de control empresarial Parte 1: Modelos y terminología . Research Triangle Park, Carolina del Norte, EE.UU .: Sociedad Internacional de Automatización. 2000. ISBN 1556177275.
- Integración del sistema de control empresarial Parte 3: Modelos de actividad de la gestión de operaciones de fabricación . Research Triangle Park, Carolina del Norte, EE.UU .: Sociedad Internacional de Automatización. 2005. ISBN 1556179553.
- Un modelo de referencia para la fabricación integrada por computadora (CIM) Purdue Research Foundation, 1989
- Asociación Centro MES, sistema MES como herramienta de integración