Produce con una mayor eficiencia: El poder de los sistemas MES en entornos productivos

Los sistemas MES (Manufacturing Execution System) son sistemas de información que son utilizados para controlar y monitorear en tiempo real los procesos productivos de una fábrica.

En el mercado actual tan competitivo, se convierten en una fortaleza importante al permitir a las empresas mejorar el rendimiento, la calidad y la capacidad de respuesta de sus procesos de fabricación.

Cómo se relacionan los sistemas MES con otros sistemas usados en manufactura

Los sistemas MES están estrechamente relacionados con otros sistemas que se utilizan ampliamente en manufacturas. Algunos de estos son:

  • ERP (Entreprise Resource Planning): como su traducción literal indica es un sistema usado en la planificación de recursos empresariales necesarios para operar en una compañia, es decir, las finanzas, producción, recursos humanos, cadena de suministro, gestión de stocks, etc. El sistema MES se ocupa desde un nivel de planta de la ejecución y monitoreo de la producción, y sirve como complemento al ERP, al vincular los datos de producción entre ambos sistemas.
  • PLC (Programmable Logic Controller) y SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition): Los sistemas PLC son dispositivos hardware dedicados al control de las máquinas y procesos. Los sistemas SCADA sería un software que permite supervisión y control del proceso para los operadores, pudiendo gestionar datos del proceso en tiempo real. A menudo los PLC y SCADA trabajan juntos. La relación con los sistemas MES es de integración y complementariedad, al trabajar los PLC/SCADA a nivel de máquina, y con esos datos, el sistema MES a nivel de planta permite tomar decisiones informadas sobre la producción.
  • QMS (Quality Management System): los sistemas QMS son utilizados para mejorar la calidad de los productos y procesos. La relación con los sistemas MES es de sinergia, ya que el sistema MES recoge datos en tiempo real del rendimiento de la producción, la tasa de defectos, etc, que pueden ser usados por el sistema QMS.

En la siguiente pirámide de la imagen se muestra de forma gráfica los distintos sistemas explicados y como va fluyendo la información en lo diferentes niveles de sistemas:

piramide relacion sistema MES con otros sistemas

 

El Control de la producción en tiempo real: El papel crucial de los Sistemas MES

En el post "OEE: Qué es y cómo implementarlo en tus líneas de producción" hablábamos de este indicador que es el más usado para medir la productividad. Lo interesante de los sistemas MES es que van a permitir controlar el OEE en tiempo real para cada una de las máquinas y procesos. Esto facilitará en gran medida a los responsables de planta la toma de decisiones basadas en datos.

Por ejemplo imaginemos una inyectora que está fabricando unas piezas que deberían de salir ese mismo día al cliente final. El programador de la producción hizo su trabajo y asignó la orden de producción a dicha inyectora, pero al inicio de la producción una avería hace que pare, poniendo en riesgo el envío. El sistema MES podría programarse para enviar una alerta al personal correspondiente de mantenimiento y a los responsables de planta, lo que haría que al ponerse recursos, dicho paro por avería disminuyese, asegurando de esta forma el envío.

Imaginemos también otro caso habitual que es que la gerencia establezca un objetivo de OEE de por ejemplo el 80%. El sistema MES permitirá tener una pantalla de visualización que en tiempo real podrá ver las inyectoras que están teniendo problemas y tomar decisiones al respecto. Abajo vemos un panel tipo por ejemplo de 6 inyectoras que podría verse en el sistema MES  a través de internet usando cualquier dispositivo.

Pantalla MES

Tras visualizar el panel, la persona podría indagar y ver más información sobre cada inyectora para ver por qué no está consiguiendo el OEE, si es por paros no planificados, por falta de rendimiento de la máquina, por una cantidad elevada de scrap, etc.

Además del seguimiento del OEE, los sistemas MES también permiten hacer seguimiento de las órdenes de trabajo y facilitan la adaptación a cambios en la demanda de los clientes, ya que pueden ajustar automáticamente la producción para optimizar uso de recursos y cumplir plazos de entrega.

Optimización de la calidad y trazabilidad gracias a los sistemas MES

Como sabemos, la calidad es de suma importancia en el entorno competitivo actual y supone cumplir la expectativas de cliente, conseguir su satisfacción. En este sentido los sistemas MES permiten una gestión en tiempo real de la calidad de la producción del momento.

Sigamos por ejemplo con un sistema MES implementado en una fábrica con inyectoras de plástico. Los diferentes defectos de inyección pueden ser falta de llenado, ráfagas, rechupes, líneas de unión, rebabas, etc. Todos estos defectos deben de estar categorizados en el sistema MES. De esta forma el operario cada vez que encuentre un defecto, dará de baja dicha pieza en el sistema MES habiendo categorizado antes el tipo de defecto. Estas piezas defectuosas, evidentemente afectarán automáticamente al OEE en calidad y alimentarán una base de datos para esa referencia que se está fabricando.

De esta forma se podría obtener fácilmente datos para sacar Paretos de defectos para la fabricación de esa referencia dada y trabajar en ellos. De igual forma se podrían sacar los Paretos para todas las referencias de la planta globalmente y hacer un plan de acción para reducir los que sean mayoritarios. Los Sistemas MES al fin y al cabo facilitan mucho la labor de análisis evitando por ejemplo el trabajo de digitalización de datos que están en papel, al hacerlo directamente en el sistema, por lo que el ahorro de tiempo es muy grande para los ingenieros de calidad.

Si pensamos en la trazabilidad, supongamos que nuestro cliente ha detectado un problema de calidad relacionado con múltiples rebabas en las piezas que hemos enviado. Mediante el sistema MES, podríamos sacar los datos de esa producción y ver si el operario detectó más rebabas en dicho lote para facilitar la investigación. Además, al estar comunicado con el ERP, se podrían bloquear todos los envíos de dicha referencia para evitar enviar piezas a cliente sin haber revisado dicha rebaba, facilitando la contención del problema (ver "Cómo realizar la Contención de un problema de calidad").

Cómo los sistemas MES facilitan la gestión de inventarios y materiales

Los sistemas MES facilitan en gran medida la gestión de inventarios y materiales de la siguiente forma:

  • Los sistemas MES proporcionan un seguimiento en tiempo real del flujo de materiales en la planta: Imaginemos una línea de producción del producto A que es dedicada al ensamblaje de varios componentes. Dichos componentes que son alimentados a la línea para su ensamblaje, vienen en cajas que contienen etiquetas con la referencia, cantidad, etc, de dicho componente. Al leer/escanear las etiquetas el sistema MES actualizará los niveles de inventario de dicho componente en tiempo real, lo que permitirá a la gerencia monitorear la disponibilidad de componentes en todo momento.
  • Automatizar ciertas tareas de la gestión de stocks: Los sistemas MES dan información precisa sobre la demanda real de cliente y el consumo de componentes. Siguiendo con el ejemplo anterior, un sistema MES se podría parametrizar de forma que cuando llegue a cierto nivel de stock mínimo de un componente determinado, emita una orden de compra automática al proveedor.
  • Los sistemas MES permiten integrar la planificación de materiales con la programación de la producción: Si seguimos con la línea de producción del producto A. Cuando el programador de producción lanza la orden de producción el sistema MES tiene la capacidad de automáticamente reservar todos los componentes que son necesarios para la fabricación de la unidades necesarias del producto A, evitando así que haya ningún problema relacionado con falta de material a la hora de producir.
  • Trazabilidad de los componentes utilizados: Los sistemas MES proporcionan trazabilidad completa de los componentes utilizados en la línea de producción. Desde su recepción hasta su ensamblaje en un producto final, los MES registran cada paso del proceso, incluida la información sobre proveedores, lotes y fechas de caducidad. Así pues en nuestra línea de producción del producto A, si hay un problema con algún lote de producción de un componente, se podrá fácilmente bloquear los envíos del producto A para evitar que lleguen a cliente final. Como hemos dicho antes, con los MES, se facilita mucho la realización de contenciones de problemas de calidad.
  • Reducción de costes y desperdicios: Al tener una visión precisa de la demanda y los niveles de inventario reales, las empresas pueden minimizar los costos operativos y mejorar la eficiencia en toda la cadena de suministro. Esto mejoraría todavía más si se implantara un sistema pull (ver "Introducción a los Sistemas Kanban").

Pautas para elegir el mejor sistema MES para tu planta productiva

La elección del sistema MES más adecuado para tu planta es una decisión de suma importancia. Por ello aquí te damos una serie de pautas a tener en cuenta a la hora de elegirlo:

  1. Evalúa las necesidades específicas de tu planta productiva: lo primero que debes entender es las necesidades operativas de tu planta, para ello deberás hacerte preguntas del tipo. ¿En qué procesos se implantará el MES? ¿Qué funcionalidades tendrá (control de calidad, trazabilidad, gestión de inventarios, etc...)?
  2. Busca proveedores confiables: Esto es algo básico y que siempre se debería hacer en la implantación de cualquier sistema en tu fábrica. Deberás buscar opiniones de proveedores de sistemas MES y sería deseable que tuvieran amplia experiencia en la implantación del sitema en el sector industrial en el que te encuentres.
  3. Asegúrate de que el sistema MES sea compatible e integrable con tus sistemas existentes: para que el sistema MES sea funcional deberá siempre de haber una transmisión fluida de datos entre dicho sistema y los ERPs, SCADA, PLC y QMS que hemos comentado previamente.
  4. Busca un sistema MES intuitivo para que el entrenamiento sea sencillo: el sistema MES a implantar deberá ser fácil de usar y comprender para tus operarios y personal de planta. Un entrenamiento efectivo es crucial para garantizar una adopción exitosa del sistema, así que asegúrate de que el proveedor ofrezca capacitación adecuada y soporte técnico continuo.
  5. Escalabilidad y flexibilidad: has de considerar la escalabilidad y flexibilidad del sistema a implantar dada la posibilidad de cambios en el mercado que hagan necesaria la adaptación del sistema a nuevos entornos.
  6. Costo y retorno de la inversión: Se debe de evaluer el costo total de propiedad del sistema MES, incluyendo los costos de licencia, implementación, mantenimiento y soporte técnico. Considera también el ROI esperado en términos de ahorro de costos, aumento de la productividad y mejora de la calidad.
  7. Realiza pruebas piloto antes de tomar decisión final: Se deben solicitar la realización de pruebas piloto del sistema MES en tu planta para evaluar su funcionamiento en condiciones reales previamente a la adquisición del sistema.

Cómo integrar un sistema MES

  1. Analiza los sistemas existentes: Esto es lo comentado anteriormente, los PLCs, SCADAs, ERPs y QMS.
  2. Identifica los puntos de integración: Esta parte consiste en definir qué datos se deben intercambiar entre los diferentes sistemas y en qué momento ha de darse este intercambio. Ejemplos de esto serían por ejemplo intercambiar datos del control de calidad del QMS al MES para su seguimiento en tiempo real, o de programación de órdenes de producción del ERP al MES.
  3. Desarrolla protocolos de comunicación: Aquí se definen los protocolos de comunicación que se utilizarán para la integración entre los sistemas. Por ejemplo aquí puede incluir estándares como OPC (OLE for Process Control) para la comunicación entre PLC y SCADA, y estándares de intercambio de datos como XML o JSON para la integración con sistemas ERP y QMS.
  4. Configura interfaces de comunicación: Consiste en la configuración de interfaces de comunicación entre el sistema MES y los sistemas PLC, SCADA, ERP y QMS. A veces implica la instalación de software adicional, la configuración de redes de comunicación y la programación de interfaces de aplicación (API) para facilitar el intercambio de datos.
  5. Mapea los datos: Se realiza un mapeo detallado de los datos que se transferirán entre los sistemas, como información de órdenes de producción, datos de calidad del producto, datos del rendimiento de la producción, datos de inventario, etc. Se define la estructura y el formato de los datos para asegurar la coherencia en la integración.
  6. Realiza pruebas de integración: aquí se realizan pruebas exhaustivas para asegurar que los datos son transferidos de forma precisa entre sistemas.
  7. Proceso de validación y ajustes: Después de realizar las pruebas de integración, se debe validar el funcionamiento del sistema integrado en un entorno de producción simulado. Aquí se realizan ajustes según sea necesario para optimizar el rendimiento y la estabilidad del sistema.
  8. Entrenamiento del personal: consiste en la realización de entrenamientos al personal para la utilización de los nuevos sistemas.
  9. Realiza una implementación gradual: se debe empezar por una línea de producción para a posteriori extender el sistema a toda la planta

Los sistemas MES y la industria 4.0

La Industria 4.0 se enfoca en la integración de tecnologías digitales y la automatización avanzada, incluyendo IoT (Internet of Things), IA (Intigencia Artificial), big data y ciberseguridad. Si combinamos un sistema MES con estas tecnologías, las fábricas logran una producción más flexible y optimizada todavía, mejorando la toma de decisiones, la gestión eficiente de recursos. Además la industria 4.0 permite una mayor personalización del sistema MES y una mejor conectividad con las máquinas.

En resumen, los MES y la Industria 4.0 van de la mano, mejorando la eficiencia y la innovación en la manufactura moderna.

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