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Introducción a los sistemas de ejecución de fabricación

Escrito por: Predrag Jakovljevic
Publicado: marzo 12 2008

Publicado originalmente - Noviembre 29, 2005

Los sistemas de software de ejecución para plantas tienen campos de acción, formas, formatos y significados diferentes para distintas personas. Se usan mucho en varias industrias, pero aún así no se describen de manera similar y sus funciones casi nunca son las mismas.

Un sistema de ejecución que se usa en una planta de fabricación discreta de aparatos electrónicos es similar únicamente en concepto al que se usa en una planta de procesamiento de alimentos, y ambos son completamente diferentes a los que usa un fabricante de productos farmacéuticos o químicos. Los proveedores más exitosos, gracias a su experiencia, han buscado seguir una estrategia “estrecha y profunda” y a orientar sus esfuerzos de desarrollo de software a las industrias que conocen mejor. Incluso hoy en día, los nombres que se asignan a los diversos componentes de los sistemas de ejecución varían mucho de una industria a otra, aún de una empresa a otra –probablemente hasta de una planta a otra, aunque éstas formen parte de una misma empresa.

Para hacer las cosas más confusas, también las definiciones oficiales de los sistemas de ejecución de fabricación (MES) son diferentes. Por ejemplo, el diccionario APICS define MES como:

[p]rogramas y sistemas que participan en el control del taller, incluidos los controladores lógicos programados y las computadoras de control de procesos que permiten ejercer un control directo y de supervisión del equipo de fabricación; sistemas de información sobre los procesos que reúnen información histórica sobre el desempeño y generan informes con ella; imágenes gráficas y alarmas que le informan al personal de operaciones sobre lo que ha pasado y está pasando en la planta. También se reúne la información de control de calidad y esta configuración puede incluir un sistema de gestión de información de laboratorio [LIMS, o aplicaciones que sirven para manejar la reunión de muestras, la reunión y el formateo de los resultados de las pruebas y la generación de informes con los resultados por muestra o categoría de producto, mientras que estas aplicaciones pueden enfocarse en ambiente, medicina o investigación], con el propósito de vincular las condiciones de los procesos con la información que se genere sobre la calidad. Así, es posible establecer relaciones de causa y efecto. En ciertos momentos, los datos de calidad afectan los parámetros de control que se usan para cumplir con las especificaciones de los productos, ya sea de forma dinámica o fuera de línea.

El glosario de IT de Gartner define MES como un:

sistema computarizado que formaliza los métodos y los procedimientos de producción dentro del ambiente de fabricación y que proporciona herramientas en línea para ejecutar las órdenes de trabajo. Por lo general, el término se emplea para abarcar cualquier sistema de fabricación que no esté ya clasificado en las categorías de planificación de los recursos de la empresa (ERP) o en la de los sistemas de control abierto (OCS, un sistema de fabricación que se basa en un conjunto de tecnologías basadas en estándares comercialmente disponibles, y que permite el intercambio abierto de datos de procesos con sistemas de planta y sistemas comerciales a través de una empresa de fabricación, considerando que “Control” se refiere al control del proceso de fabricación discreta, por lote o continua, así como también el control numérico de la computadora [CNC] y otros controles de movimiento). En la definición más amplia, MES incluye los sistemas computarizados de gestión de mantenimiento (CMMS), LIMS, controles de fábrica (SFC, un sistema de computadoras y controladores utilizados para programar, entregar y rastrear el progreso de las órdenes de trabajo a través de una base de fabricación en un encaminamiento definido), sistemas de control estadístico de procesos (SPC), sistemas de control de calidad (QC) y aplicaciones especializadas como la generación de reportes y el control de lotes.

Estas largas definiciones demuestran que puede ser difícil identificar con facilidad toda la gama de aplicaciones que se usan en la planta, mucho menos determinar cuáles son los elementos exclusivos de un MES. Además, los proveedores no dudan en confundir más a los usuarios al usar nombres o denominaciones creativas que sugieran que sus productos son diferentes a los demás.

Pero para poner MES en perspectiva, podemos definirlo amplia o específicamente. A modo general, MES puede definirse como un conjunto de procesos empresariales que permiten ejecutar los requisitos planeados de producción evento por evento y en tiempo real. Por ejemplo, puede calcular qué y cuánto producir, usando la información que se obtiene a nivel de planeación empresarial. Desde los sistemas de gestión de la producción de aparatos electrónicos, hasta la captura de datos del taller, las funciones de MES administran las operaciones desde que se libera una orden hasta que se fabrica, hasta que se entrega al área de bienes terminados.

Hay una definición de MES más breve, y es que sirve como un sistema de rastreo del trabajo en proceso (WIP), controlado por las órdenes de trabajo, que administra y supervisa los eventos de producción y las actividades de generación de reportes. Captura la información “en vivo” sobre la preparación, los tiempos de operación, la producción, el rendimiento, etc., de manera que los gerentes pueden medir mejor las restricciones, identificar los cuellos de botella y comprender mejor la capacidad. Cierra el ciclo de gestión de la producción y ayuda a asegurarse de que la producción se lleva a cabo de acuerdo a lo planeado.

MES el día de hoy

Los sistemas MES, que pueden verse como un puente entre la planta y el resto de la empresa, se han convertido en el medio principal para proporcionarle a la cadena de suministro el estatus de las órdenes en tiempo real, para procesar las cantidades disponibles para promesa (ATP) y para “cerrar el ciclo” con sistemas sofisticados de planificación empresarial y de la cadena de suministro.

El resultado es que, a pesar de las disparidades que hay en torno a los sistemas MES, hay algunas similitudes en cuanto a su alcance funcional general. Sus funciones y la información que reúnen se pueden clasificar de forma similar. En general, los MES tratan de llevar procesos computarizados a los talleres de forma sistemática. Para ello, colocan varias funciones en una sola plataforma, por ejemplo, la gestión de la calidad, la gestión de documentos y el despacho del taller. En principio, los componentes de estos sistemas pueden dividirse en dos categorías: 1) funciones centrales, que están directamente asociadas con el manejo de los procesos de producción y están incluidas en la mayoría de los paquetes de los vendedores; 2) funciones de soporte, que son algo periféricas al proceso de gestión de órdenes central, y solo se proporcionan de manera opcional.

Un MES rastrea el WIP a través de rutas detalladas y actividades de rastreo, generación de reportes de mano de obra, gestión de recursos y de repeticiones del trabajo, medición de la producción y recolección automatizada de datos (ADC). En otras palabras, actúa como un punto de reunión, una cámara de compensación y un traductor de los datos que se necesitan o que se generan en la planta (para mayor información, consulte The Why of Data Collection). También ofrece gestión de excepciones, que permite responder a eventos no anticipados que afectan el plan de producción, como la falta de una hoja de materiales para una orden que está en proceso. La mayoría de los sistemas permiten que los usuarios reaccionen a las excepciones siguiendo las reglas que por lo general se centran en la planta y, generalmente, la gestión de excepciones requiere un cierto nivel de configuración o adaptación para cumplir con los requisitos locales.

Estas funciones centrales se llevan a cabo con módulos como el de Gestión de órdenes, que puede acumular y manejar órdenes de trabajo que se han recibido de los sistemas de planificación, por lo general a través de alguna interfaz con el sistema de planificación que define qué información se intercambia y cómo. Lleva a cabo tareas comunes como cambiar cantidades en las órdenes; combinar o separar las órdenes; correr análisis a corto plazo y simulaciones (what-if) que ayudan a determinar el uso óptimo del recurso actual y priorizar, despachar y programar.

Un módulo de Gestión de estación de trabajo/centro de trabajo puede implantar un plan de producción de orden de trabajo, y asignarle la programación a dicha estación de trabajo. También es responsable de la configuración lógica de cada estación de trabajo. Por lo general, aquí se mantiene la disponibilidad de los recursos y de los requisitos de programación actuales, por operación.

Así mismo, la función de Rastreo y gestión de inventario desarrolla, almacena y mantiene los detalles de cada lote o unidad del inventario del WIP. El módulo de la Gestión del movimiento del material programa y maneja el movimiento del material ya sea de manera manual o automática. Con estos módulos, una aplicación MES puede proporcionar un sistema probado de bucle cerrado y justificado, para ambientes de fabricación muy complejos que manejan una gran variedad de productos; flujos de trabajo condicionales manejados por eventos y que se llevan a cabo en tiempo real; y requisitos ADC (como rastreo de un lote o una serie).

Funciones periféricas de un MES

Podríamos decir que la comunidad de proveedores de MES tiene una falla que es crítica, y es que no ha logrado definir con claridad y consistencia la funcionalidad de MES, lo que ha confundido más a los compradores. Cuando alguien se declara proveedor de MES, en general está diciendo que no es proveedor de ERP, de gestión de activos empresariales (EAM) o de open control software (OCS), de manera que el usuario tiene que adivinar qué es realmente lo que este proveedor ofrece. Hay sistemas MES de todas las formas y todos los tamaños y pueden tener uno o varios componentes de los que mencionamos antes, dependiendo de la industria y la empresa usuaria.

Por ejemplo, un proveedor puede referirse a un sistema MES como un módulo único –como SPC o un paquete de sistema de gestión de infraestructura física (PIMS). Sin embargo, hay otros que ofrecen una amplia variedad de sistemas y llamarlos un MES, aunque los paquetes no estén relacionados entre sí. En algunos otros casos, las funciones de base pueden estar bien integradas, a diferencia de las funciones de soporte. Por ejemplo, las aplicaciones más modernas ponen mucha atención a las cuestiones de integración de datos, pero los sistemas más modernos de ejecución para planta todavía están formados por componentes dispares.

La siguiente lista contiene las funciones más importantes de MES e ilustra cómo se pueden traslapar entre aplicaciones empresariales y sistemas que se usan en la planta:

  1. Sistemas de gestión del mantenimiento (CMMS) o sistemas EAM: Estos sistemas manejan el mantenimiento del equipo de producción y las cuestiones relacionadas con reparaciones, incluidos el mantenimiento preventivo y el mantenimiento predictivo; la programación de órdenes de trabajo y de mano de obra; el aprovisionamiento y el almacenamiento de piezas de recambio y el mantenimiento de los registros del equipo. Para mayor información, consulte EAM Versus CMMS: What's Right for Your Company?

  2. Sistemas de puntualidad y asistencia/relojes: Por lo general, estos sistemas incluyen información de hora de entrada y salida de los empleados y sobre sus habilidades y su trabajo. Minimizan al tiempo necesario para introducir al sistema la información de mano de obra. El producto genera tarjetas de tiempo para nómina o un archivo de salida de información que se usa con los sistemas de nómina externos. También genera información más precisa sobre los costos del trabajo, ya que rastrea la mano de obra y se enfoca en tareas específicas.

  3. Sistemas de gestión de almacenes (WMS): Estos sistemas se usan principalmente para monitorizar y administrar las actividades del inventario saliente. Por ejemplo, las tareas de ejecución de cadena de suministro (SCE) también pueden incluir datos de logística y gestión del transporte, y hay sistemas que son capaces de administrar la materia prima entrante o el material comprado. Tienen muchas funciones que se pueden llevar a cabo en línea, por ejemplo, especificar las instrucciones de satisfacción de los pedidos e introducir la información sobre la ubicación de los productos.

  4. Control estadístico de procesos (SPC): Es un método de control de calidad que se enfoca en monitorizar los procesos continuos en lugar de inspeccionar cada producto terminado –puede calcular la capacidad con base en los datos que los usuarios obtienen del taller.

  5. Sistema de gestión de calidad (QMS): Estos sistemas pueden o no estar ligados a través de normas de calidad ISO 9000 o SPC, pero ya sea que sean autónomos o combinados, estos paquetes suelen ser componentes del proceso de producción. Lo mismo sucede con los sistemas LIMS y de salud y seguridad ambiental (ES&H), que pertenecen a una categoría de aplicaciones de software que tratan con cumplimiento normativo, como la Agencia de protección ambiental de los Estados Unidos (EPA) o los requisitos de la Administración para la salud y la seguridad ocupacional (OSHA).

  6. Sistema de gestión de información de los procesos (PIMS) o de análisis del desempeño/información de los procesos: Estos sistemas que implican reunión y gestión de los datos de los procesos pueden ser un paquete estándar desarrollado para aplicaciones específicas, como registros de procesos de fabricación o información sobre las desviaciones en tiempo y costo.

  7. Sistema de gestión de documentos (DM) o de gestión de los datos de los productos (PDM): Estos sistemas pueden manejar datos que carecen de estructura, que se pueden usar para crear dibujos de los productos e información de los procesos, así como datos de suministro que se usarán en la planta. Para obtener más información, consulte Mainstream Enterprise Vendors Begin to Grasp Content Management.

Recomendaciones para los usuarios

Al final, los proveedores más importantes de sistemas de automatización de plantas han diseñado alguna forma de arquitectura de software que les permita dar soporte no sólo a una integración abierta, sino a un enfoque común a los datos de la planta y a servicios comunes como generación de alarmas y definición de tendencias. Además, los proveedores de tecnología MES tradicional han estado ampliando sus sistemas para que incluyan un mejor soporte para una mayor variedad de funciones, tales como aseguramiento de la calidad (QA), gestión del ciclo de vida de los productos (PLM) y colaboración en la cadena de suministro.

En cualquier caso, los usuarios prospectos de sistemas de fabricación no deben preocuparse mucho con las palabras de moda y las siglas o los acrónimos que se usan, sino que deben definir sus requisitos en torno a los procesos de fabricación más importantes, como “alistarse para” o “planear y preparar” la producción, la ejecución de la producción, el procesamiento de la información, el análisis de la información y la coordinación de las acciones. Para ello, las empresas tienen que analizar cuidadosamente sus situaciones de fabricación típicas, identificar sus requisitos de reunión de información, tanto en el lado de producción como en el lado de planeación, y evaluar si son cosas que su sistema empresarial existente puede manejar.

Dependiendo del estilo de fabricación de la empresa, la implantación de un MES o de cualquier otro sistema a nivel de planta puede no ser un beneficio. Concretamente, en un taller donde predomine el trabajo manual y que maneje un bajo volumen de producto, un sistema ERP puede ser suficiente, ya que tiene las instrucciones de trabajo y una interfaz manual en la que el personal de la fábrica introduzca la información de terminación del trabajo y del estatus de la calidad.

Pero los sistemas ERP tradicionales no pueden tratar eficazmente ambientes en los que se manejan altas velocidades, grandes volúmenes o muchas mezclas de productos, en los que hay que reunir datos y coordinar las actividades con el equipo de automatización de la planta. Las empresas que pertenecen a esta categoría, o las que pertenecen a industrias reguladas en las que las capacidades de rastreo y seguimiento son más necesarias, o plantas que luchan con un exceso de desperdicio, mal uso de las máquinas o el personal o problemas de calidad, pueden ser buenas candidatas para MES, ya que este tipo de sistema les dará una mayor visibilidad de las operaciones de la planta.

Mientras que los sistemas MES por lo general implican más personalización que sus contrapartes ERP, los proveedores de MES deben ofrecer plantillas que contengan los requisitos de la industria prospecto, para que nadie tenga que empezar de cero a determinar qué tipo de funcionalidad cae dentro de la definición que el proveedor da a MES. Esto debe mantener el riesgo y los costos controlados. Asimismo, para las empresas que crecerán y se expandirán dentro de ambientes de fabricación mixtos, la escalabilidad sigue siendo un problema importante, ya que les ayudará a preparar su inversión en MES para el futuro. Esas empresas deben seleccionar un producto que cubra una variedad de operaciones de fabricación desde procesos de lotes por medio de fabricación discreta repetitiva hasta ensamble bajo pedido (ATO).

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