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Integrar ERP y MES

Escrito por: Predrag Jakovljevic
Publicado: marzo 28 2008

Publicado originalmente - Noviembre 28, 2005

Los sistemas de ejecución para la planta son vitales para la administración efectiva de la planta, pero pocas veces se considera parte importante de las soluciones empresariales. Los directivos de las empresas creen que si bien es necesario dar soporte la producción, por ejemplo, con sistemas de ejecución de fabricación (MES), no es una prioridad. No obstante esta actitud, es evidente que los silos de información que resultan de no compartir los datos le hacen daño a la empresa, por lo que se está buscando eliminarlos en los talleres de fabricación. Así, las empresas están empezando a considerar la integración de los sistemas de back-office y del taller.

Las diferencias entre ERP y MES

AMR Research publicó dos reportes, ERP-based Manufacturing: Challenging MES Assumptions y ERP Myths Boost MES Realities, en los que afirma que la profundidad y el alcance funcional de los sistemas de planificación de recursos empresariales (ERP) es cada vez más importante en el área de fabricación. Esto, sumado a la necesidad de contar con una coordinación a nivel mundial, ha hecho necesario contar con una fabricación más predecible y adaptable a la demanda y una logística con mayor capacidad de respuesta. El resultado es que los fabricantes globales se ven obligados a reconsiderar sus suposiciones sobre los sistemas para la planta y a evaluar las aplicaciones empresariales que están en expansión dentro de los departamentos de fabricación.

Pero si bien las soluciones empresariales se acercan cada vez más a la planta, y los sistemas de la planta abarcan funciones de las aplicaciones de planificación empresarial, no es muy probable que vayan a coincidir pronto. La idea de que las aplicaciones empresariales administrarán los eventos en tiempo real o de que los sistemas de la planta permitirán visualizar las aplicaciones empresariales resulta problemática, porque hay dos grandes diferencias entre estos sistemas: las distintas tecnologías subyacentes y las necesidades de los usuarios.

Para extender una aplicación empresarial que se puede adaptar a la planta, es necesario hacer grandes modificaciones en cuanto a requerimientos, guiones y código en lenguajes que no se usan comúnmente en el ambiente de fabricación, como Java, SAP ABAP/4 o PL/SQL de Oracle. Los programadores que son capaces de trabajar con estos lenguajes son realmente costosos, y sólo unos cuantos de ellos tienen experiencia en planta, de manera que las implementaciones se vuelven largas y caras.

Además, las implementaciones de sistemas de planificación empresarial suelen integrarse para que puedan trabajar con sus propios módulos internos en una misma base de datos (generalmente relacional). Pero la planeación consiste en tomar decisiones de planeación para producción acumulada que ya se toman en cuenta en la mayoría de las actividades de la cadena de suministro, como producción planeada o real y cantidades de inventario. El resultado es que la infraestructura de la planta está formada por una gran variedad de sistemas legados dispares y métodos manuales que pocas organizaciones pueden eliminar y reemplazar o cambiar rápidamente sin tener que incurrir en gastos o interrumpir su producción.

El hecho de ver estos sistemas como un estándar genera preocupación sobre los problemas más grandes de la empresa, como la planeación y la consolidación financieras, la acumulación de datos de inventario, la gestión de recursos humanos (RRHH) y la gestión de las relaciones con los asociados comerciales. Las suites ERP se usan ampliamente gracias a que su funcionalidad es muy abstracta, porque en realidad, las funciones principales de finanzas y RRHH son comunes para varias industrias. Además, los sistemas de planeación se usan generalmente para proporcionar información de soporte a las decisiones o para responder a cuestiones de dirección cuando se presentan excepciones. Se hace énfasis en los estándares de los sistemas, en una presentación de datos consistente y en funciones de acumulación de datos, como contabilidad, asignación de costos e inventario.

Las aplicaciones para planta son muy distintas. Los proveedores de este tipo de aplicaciones ofrecen soluciones que son generales hasta cierto punto, ya que los flujos continuos, los índices de producción de piezas discretas, las temperaturas, las presiones y otros parámetros de los procesos de fabricación son los mismos para varias aplicaciones de fabricación. De cualquier forma, estos sistemas tienen aplicaciones que varían mucho y que pueden implicar buscar y aplicar un proceso en una máquina controlada numéricamente, que hace un hoyo específico de acuerdo a un programa; medir y ajustar la temperatura de un horno cada minuto; cambiar el programa de carga de una máquina porque los materiales no cumplen con los requisitos de calidad o abrir o cerrar las válvulas para incluir un líquido en la receta de un producto.

También es muy común tener información detallada del inventario o desviaciones específicas en cada operación de fabricación. Es más, estos sistemas operan en un mundo de procesamiento de transacciones en línea (OLTP) y se enfocan en optimizar y cumplir con los requisitos operativos actuales en tan sólo minutos, segundos o milisegundos. El nivel de ejecución es mucho más detallado y ofrece herramientas y sistemas que funcionan en tiempo real y que permiten administrar la fabricación conforme va ocurriendo, y que después generan reportes con la información acumulada de los resultados reales para la planeación.

Centrarse en el producto o en el proceso

Uno de los roles principales del sistema de ejecución de planta es reunir y almacenar datos de los procesos que se llevan a cabo en tiempo real, que se envían a las aplicaciones empresariales de planeación. Puede tratarse de ERP y gestión de la cadena de suministro (SCM). Pero en realidad, las aplicaciones empresariales se centran en los productos y las aplicaciones para planta se centran en los procesos y los activos. Por ejemplo, una aplicación ERP tratará con fabricación de partes, como frascos de mermelada o partes de algún artefacto, mientras que el sistema de procesos tratará con mediciones como libras de azúcar y fruta o litros de jugo. En esos casos, resulta inútil reunir datos sin procesar y en tiempo real.

Por el contrario, los sistemas MES usan hojas de materiales o recetas y enrutan las operaciones para mapear la maquinaria o el equipo con los productos que pasan por ellos. Sin embargo, por lo general no son capaces de detallar el costo y los programas, y no pueden determinar el desempeño de los activos y otra información útil. Asimismo, la aplicación ERP querrá tener información sobre el número real de unidades producidas y la fecha y la hora en que se terminó el lote. Pero el ambiente de ejecución de la planta no conoce los límites entre los productos. Únicamente reconocerá que se han cambiado algunos puntos y que se han adoptado algunas medidas, y relacionará esta información con las órdenes de venta y los compromisos.

El control se encuentra en el nivel inferior a las aplicaciones de software de ejecución de planta, donde se llevan a cabo los procesos de los dispositivos físicos. Por lo general, en este nivel se encuentran los eventos básicos de los procesos, como encender los motores, medir las temperaturas o hacer mediciones de prueba. La mayoría de estos eventos no necesitan que intervenga el ser humano, y se pueden ejecutar con lógica de software en el controlador programable (PLC). Se trata de dispositivos que tienen programas almacenados que controlan grandes cantidades de elementos discretos, mediante tiempos de entrada/salida de escaneo extremadamente cortos.

Los primeros PLC raramente llevaban a cabo funciones aritméticas. Algunos de los PLC actuales lo hacen, y también trabajan junto con otras computadoras y aplicaciones que establecen interfaces humanos-máquina (IHM) en el nivel de control, o que sirven como historiadores de datos para los procesos de la planta. Existen otros componentes típicos de la planta como sistemas de supervisory control and data acquisition (SCADA), que miden las variables de los procesos y los estados de la maquinaria, y que llevan a cabo un control de las máquinas en un área de procesos o una célula de trabajo. Las IHM controlan las interfaces mecánicas o electrónicas del sistema que utiliza un operador humano, como los teléfonos portátiles o el sistema de la fábrica.

La tecnología de automatización industrial está evolucionando en respuesta a la informática basada en Internet, ya que los thin clients, la tecnología de portales y los dispositivos habilitados para la Web han cambiado la gestión de la información de la planta de formas que hasta ahora no se habían considerado, y ofrecen funciones para automatizar, monitorizar y controlar las operaciones de la planta. Asimismo, permiten transmitir datos en dos direcciones en toda la empresa. Estos son ejemplos de cómo la tecnología de la información, específicamente de la gestión de la producción, coincide con la automatización de la planta.

Sin embargo, tradicionalmente las aplicaciones empresariales de transacciones no sirven para manejar los detalles de los procesos de fabricación dinámicos de la planta. Desde el aspecto de los modelos de datos, los sistemas ERP se orientan a los artículos de inventario y a la información de costos. Las rutas y las operaciones de los procesos se usan principalmente para asignar costos de mano de obra, materiales y gastos generales a los trabajos que están en proceso. Es difícil modelar procesos de fabricación complejos, especialmente el manejo de excepciones, en tantas industrias tan diferentes. Además, cada planta tiene su idiosincrasia, aún cuando se trata de un segmento vertical específico.

Algunos proveedores de ERP ofrecen extensiones que pueden manejar categorías amplias de la industria; sin embargo, tienden a segmentar la fabricación en procesos continuos y por lotes, o en fabricación discreta. Si bien las aplicaciones ERP pueden tratar las unidades que se fabrican independientemente de los problemas financieros y con los productos, se usan modelos de datos radicalmente diferentes para explicar la productividad, la producción y la viabilidad financiera de los diferentes segmentos. Así, aunque los proveedores de ERP han tratado de hacer que sus productos sean más atractivos para ciertos segmentos verticales del mercado, en realidad no pueden permitirse ofrecer funciones especializadas a un mercado que no tiene un tamaño considerable.

Asimismo, en cuanto a la interfaz de usuario, las pantallas y los controles de las aplicaciones empresariales se orientan a los planeadores, los contadores y los analistas, que usan el sistema casi todo el día y pasan horas “pegados” a su computadora. Asegurarse de que las funciones y los parámetros están disponibles para que las empresas los usen de la forma que quieran implica crear demasiados campos y pantallas que no son útiles para el personal de la planta.

Ningún trabajador u operador de una máquina querrá pasar varios minutos introduciendo datos sobre una operación que se puede llevar a cabo en tan sólo unos segundos. Por ello, muchas empresas se ven obligadas a contratar empleados que se dediquen únicamente a capturar datos para poder tener la información en tiempo real. Lo irónico es que esto va en contra del recorte de gastos y las mejoras a la eficiencia. Además, como los sistemas ERP están creados alrededor de conceptos de introducción manual de datos, es necesario hacer programación compleja, guiones e interfaces que permitan procesar el equipo con captura automática de datos (ADC), que se puedan sincronizar con los eventos de los procesos.

Pero algunos proveedores han creado modelos de eventos y acciones y han habilitado y automatizado la captura de datos para que soporte identificación por radio frecuencia (RFID), dispositivos de códigos de barras o radio frecuencia (RF) y gestión de registros electrónicos, como parte de varias iniciativas de cumplimiento con normas y reglamentos. Además, se usan instrumentos más inteligentes, OLE para OPC, interfaces de programación para aplicaciones (API) estandarizadas y servicios web para reducir aún más los problemas. Aún así, su aplicación no es muy común.

Análisis de la comunidad de proveedores de MES

La comunidad de proveedores de MES tiene un defecto importantísimo, y es que no ha definido claramente las funciones de las soluciones MES. Por sí mismas, estas soluciones no tienen una definición comúnmente aceptada, sobre todo en las industrias de fabricación discreta, continua y por procesos en lotes. Cuando un proveedor se autoproclama proveedor de MES, muchas veces lo que quiere decir en realidad es que no es un proveedor de ERP, de gestión de los activos empresariales (EAM) o de open control system (OCS). Por consiguiente, el usuario tiene que adivinar cuáles son realmente las funciones que cubre.

Las soluciones MES tienen todas las formas y los tamaños, y pueden tener uno o varios de los componentes que describimos antes, dependiendo de la industria y la empresa usuaria. Por ejemplo, alguna empresa puede ofrecer un módulo, tal como control del taller o sistema de gestión de la información de la planta, como un sistema MES. Habrá otras que ofrezcan una gran variedad de sistemas que no tengan relación entre sí, pero que en conjunto los llamen un MES. Por otro lado, si bien las funciones principales generalmente están bien integradas, no sucede lo mismo con la mayoría de las funciones de soporte. Por ejemplo, las aplicaciones más modernas ponen mucha más atención a las cuestiones de integración de datos, mientras que los sistemas actuales de ejecución en la planta siguen estando formados por componentes dispares.

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