Un sistema de ejecución de fabricación (MES) es una solución basada en software utilizada en la fabricación para supervisar y controlar los procesos de producción en la planta de producción.
Un sistema de ejecución de fabricación (MES) es una solución basada en software utilizada en la fabricación para supervisar y controlar los procesos de producción en la planta de producción. En la gestión de operaciones de fabricación, los sistemas MES sirven como puente entre los sistemas de planificación y control de una empresa, como un sistema de planificación de recursos empresariales (ERP) y las operaciones de fabricación reales. El objetivo principal de un sistema MES es rastrear y documentar la transformación de las materias primas en productos terminados en tiempo real. Captura datos de diversas fuentes, incluidas máquinas, sensores y operadores, para proporcionar información precisa y actualizada sobre el estado de las actividades de producción.
Los sistemas MES proporcionan visibilidad y control en tiempo real sobre los procesos de producción, lo que permite a las partes interesadas supervisar las operaciones, identificar cuellos de botella, minimizar el tiempo de inactividad y tomar decisiones informadas rápidamente. Gracias a una optimización de la planificación y programación, los sistemas MES garantizan una asignación eficiente de recursos, equilibrio de cargas de trabajo y entregas a tiempo, lo que genera una mayor rentabilidad. También desempeñan un papel fundamental en la garantía de calidad y el cumplimiento mediante la aplicación de procedimientos de control de calidad, la monitorización de métricas y la captura de datos en tiempo real. Con su capacidad para administrar los niveles de inventario, rastrear los movimientos de materiales y garantizar la disponibilidad oportuna de materiales, los sistemas MES optimizan la gestión del inventario y minimizan los retrasos en la producción. Además, los sistemas MES permiten la toma de decisiones basada en datos, proporcionado datos de producción completos y precisos, y permitiendo a las organizaciones mejorar continuamente los procesos y optimizar la utilización de recursos. Los sistemas MES pueden ayudar a los responsables de la toma de decisiones a determinar la eficacia general del equipo (OEE), una métrica amplia que se utiliza para supervisar la eficacia de la fabricación. Gracias a la racionalización de los flujos de trabajo, automatización de las tareas y suministro de información 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 las industrias con regulaciones estrictas, mediante el seguimiento del movimiento de materiales y procesos a lo largo del ciclo de vida de fabricación inteligente.
Un sistema de software MES capta datos en tiempo real de diversas fuentes de la fábrica y utiliza esa información para supervisar y controlar las operaciones de fabricación. A continuación se muestra 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 y otros detalles.
- Integración de datos: los datos recopilados se procesan e integran en el sistema MES, creando una visión exhaustiva del entorno de fabricación. Esta integración garantiza que el sistema MES tenga información precisa y actualizada con la que trabajar.
- Programación de la producción: en función de las órdenes de producción recibidas de los sistemas de planificación de nivel superior, el sistema MES genera un cronograma de producción. Este programa tiene en cuenta factores tales como prioridades de pedidos, recursos disponibles, capacidades de máquinas y disponibilidad de mano de obra.
- Administración de órdenes de trabajo: el sistema asigna órdenes de trabajo a operadores o estaciones de trabajo en función de la programación. Proporciona a los operadores instrucciones, especificaciones y documentación necesaria para que puedan 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 equipos: el sistema interactúa con máquinas y equipos en la planta de producción para supervisar su estado, recopilar datos de producción e intercambiar información. Esta integración se puede lograr por diversos medios, como sensores de máquinas, interfaces de controladores lógicos programables (PLC) o protocolos de comunicación como OLE (object linking and embedding) para el control de procesos (OPC).
- Gestión de la calidad: durante la producción se capturan los datos de calidad, tales como mediciones, inspecciones y resultados de pruebas. Aplica procedimientos de control de calidad, activa alertas o notificaciones para problemas de calidad y registra información relacionada con la calidad para su análisis y trazabilidad.
- Gestión de materiales e inventario: el sistema MES rastrea el movimiento de materiales y componentes durante todo el proceso de producción. Supervisa los niveles de inventario, inicia solicitudes o reaprovisionamiento de material 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 información en tiempo real y métricas de rendimiento. Genera informes, cuadros de mando y visualizaciones que ayudan a la gestión 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.
Las soluciones MES se pueden implementar y adaptar para satisfacer los requisitos específicos de diversos sectores. Aunque las funcionalidades básicas de un sistema MES siguen siendo consistentes en todos los sectores, la forma en que se aplican y las características específicas pueden variar. Estos son algunos ejemplos de cómo funcionan los sistemas MES en diferentes sectores:
En la fabricación de automóviles, los sistemas MES desempeñan un papel crucial en la coordinación de líneas de ensamblaje complejas. Monitorizan el progreso de los vehículos en la línea de ensamblaje, supervisan la disponibilidad de los componentes y sincronizan las operaciones en diferentes estaciones de trabajo. Los sistemas MES en el sector automotriz a menudo se centran en garantizar el control de calidad, gestionar las retiradas y mantener el cumplimiento de los estándares de la industria.
Los sistemas MES en la industria farmacéutica están diseñados para aplicar un estricto cumplimiento normativo y garantizar la integridad del producto. Realizan un seguimiento y documentan todo el proceso de fabricación, incluido el seguimiento de lotes, la genealogía y el cumplimiento de buenas prácticas de fabricación (GMP). Los sistemas MES de este sector enfatizan la gestión de lotes, la gestión de recetas, los registros electrónicos de lotes y el control de calidad en tiempo real.
En el sector de alimentos y bebidas, los sistemas MES se ocupan de resolver las complejidades de la gestión de recetas, la formulación y el cumplimiento de las normas de seguridad alimentaria. Realizan un seguimiento de los ingredientes, gestionan recetas, controlan las tasas de producción y aplican procedimientos de control de calidad. Los sistemas MES de este sector también pueden incluir funciones para gestionar la trazabilidad de los lotes, el control de alérgenos y el cumplimiento de las normas específicas del sector.
Los sistemas MES del sector electrónico se centran en gestionar los complejos procesos de la fabricación de componentes y dispositivos electrónicos. Se encargan de la gestión de la lista de materiales (BOM), garantizan un seguimiento preciso de los componentes, supervisan el rendimiento de los equipos y proporcionan visibilidad en tiempo real de los procesos de producción. En esta industria los sistemas MES con frecuencia se integran con equipos tales como máquinas de recogida y colocación y sistemas de prueba automatizados.
En la fabricación aeroespacial y de defensa, los sistemas MES ayudan a garantizar el cumplimiento de las estrictas regulaciones, gestionar procesos de montaje complejos y mantener altos niveles de control de calidad. Realizan un seguimiento del movimiento de piezas, gestionan órdenes de trabajo para el ensamblaje de sistemas de aeronaves o defensa, supervisan el cumplimiento de las normas de la industria y facilitan la documentación de los procesos de prueba e inspección.
Gracias a los sistemas MES del sector de bienes de consumo se puede gestionar la producción de bienes de consumo de rápido movimiento (FMCG), como alimentos envasados, bebidas, productos de cuidado personal y artículos domésticos. Se dedican a optimizar la eficiencia de la producción, gestionar las variaciones de envasado y coordinar múltiples líneas de producción. Los sistemas MES de este sector a menudo se integran con los equipos de embalaje y suministran datos en tiempo real sobre las tasas de producción, los parámetros de calidad y los niveles de inventario.
- Desafíos para implementar sistemas MES
Implementar y operar un sistema MES puede suponer ciertos riesgos y desafíos. Éstos son algunos de los más comunes:
- Implementación compleja: la adquisición e implementación del sistema MES puede ser compleja y llevar mucho tiempo. Requiere una planificación, configuración, integración y personalización significativas con los sistemas existentes para alinearse con procesos de fabricación específicos. La complejidad de la implementación puede provocar retrasos, sobrecargas de presupuesto y posibles interrupciones 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 desafío. La garantía de un intercambio de datos fluido y la sincronización entre diferentes sistemas puede requerir una amplia personalización, correlación de datos y esfuerzos de integración. Las incoherencias o errores de datos durante la integración pueden provocar información inexacta y dificultar una toma de decisiones eficaz.
- Gestión de cambios: la implementación de un sistema MES sin papel a menudo implica cambios en los procesos comerciales, los flujos de trabajo y las funciones dentro de la organización. La resistencia al cambio por los empleados o las partes interesadas puede plantear desafíos y afectar la adopción por parte de los usuarios. Las estrategias adecuadas de gestión del cambios, 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 del proceso y la información de calidad. Garantizar la seguridad de los datos y protegerlos contra el acceso no autorizado o las amenazas cibernéticas es primordial. Se deben implementar medidas de seguridad sólidas, como el cifrado de datos, los controles de acceso de los usuarios y las protecciones de red, para mitigar los riesgos.
Es importante tener en cuenta estos desafíos a la hora de planificar la implementación de un sistema MES. Pero recuerda que todas las transformaciones conllevan estos desafíos, y que la ausencia de un sistema MES puede dar lugar a ineficiencias, disminución de la productividad y reducción de la competitividad. Con el enfoque correcto, estos desafíos se pueden superar.
Tendencias en sistemas MES
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 ha adquirido relevancia en el sector de la fabricación, y el software MES se ofrece cada vez más como una solución basada en la nube. Los sistemas MES basados en la nube ofrecen ventajas como la escalabilidad, la flexibilidad, la reducción de los costes de infraestructura y un acceso más fácil a los datos desde múltiples ubicaciones. También facilitan la integración con otras aplicaciones basadas en la nube y permiten la colaboración en tiempo real.
- Integración IIoT: la integración de los sistemas MES con el Internet industrial de las cosas (IIoT) es una tendencia significativa. Los sistemas MES aprovechan las tecnologías IIoT para recopilar datos de sensores, máquinas y dispositivos conectados en tiempo real. Esta integración permite mejorar la visibilidad, la analítica predictiva, la supervisión remota y la optimización de los procesos de fabricación.
- Análisis de Big Data: los sistemas MES están aprovechando las capacidades de análisis de Big Data para procesar y analizar las inmensas cantidades de datos generados en las operaciones de fabricación. Se aplican algoritmos analíticos avanzados y técnicas de aprendizaje automático para identificar patrones, correlaciones e insight accionable. Esto contribuye a optimizar la producción, mejorar la calidad y permitir el mantenimiento predictivo.
- Aplicaciones móviles: las aplicaciones móviles se integran cada vez más en sistemas MES para permitir el acceso en tiempo real a datos y funcionalidades desde smartphones y tablets. Los operadores, supervisores y gestores pueden supervisar y controlar los procesos de fabricación, ver los paneles de control de producción y recibir notificaciones en sus dispositivos móviles. Las aplicaciones MES móviles mejoran la agilidad operativa y permiten la toma de decisiones sobre la marcha.
- Integración con sistemas de 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 fluido entre los sistemas MES, ERP y SCM, lo que permite mejorar la visibilidad, la planificación de la demanda y la sincronización de la cadena de suministro. Facilita una mejor colaboración con proveedores, clientes y socios logísticos.
- IA y aprendizaje automático: se están aplicando tecnologías de inteligencia artificial y aprendizaje automático a los sistemas MES para automatizar la toma de decisiones, optimizar los procesos y habilitar las capacidades predictivas. Los algoritmos de IA pueden analizar datos históricos, identificar anomalías, predecir resultados de producción y recomendar mejoras de procesos. Esta tendencia permite a los sistemas MES proporcionar información inteligente en tiempo real y respaldar la toma de decisiones basada en datos.
- Interfaces de usuario y visualización mejoradas: los sistemas MES se dedican a 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 gestores identificar rápidamente tendencias, anomalías y áreas de mejora.
- Funciones de cumplimiento y regulación: Con regulaciones cada vez más estrictas en diversos sectores, los sistemas MES incorporan funciones de cumplimiento y regulación más sólidas. Esto incluye funciones para el mantenimiento de registros electrónicos, registros de auditoría, gestión de documentación y cumplimiento de normas y regulaciones específicas del sector. Los sistemas MES desempeñan un papel fundamental 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 del sector en el aprovechamiento de tecnologías avanzadas, conectividad y análisis de datos para mejorar la eficiencia, la agilidad y la toma de decisiones en las operaciones de fabricación. La implementación de estas tendencias en los sistemas MES puede proporcionar a los fabricantes una ventaja competitiva.
