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¿Qué son los sistemas industriales de ejecución?

Escrito por: Predrag Jakovljevic
Publicado: noviembre 29 2005

¿De qué se componen los sistemas industriales de ejecución?

Los sistemas de software de ejecución tienen distintos campos de acción, formas y formatos y significan cosas diferentes para personas diferentes. A pesar de que el software de la ejecución de planta se utiliza ampliamente en varias industrias, casi nunca se describen de manera similar, y sus funciones casi nunca son idénticas. Un sistema de ejecución utilizado en una facilidad de fabricación discreta de electrónicos es similar sólo en concepto al que se utiliza en una planta de procesos alimenticios, y estos difieren de manera sustancial de los que utiliza un fabricante farmacéutico o químico. El tiempo y la experiencia ha llevado a los vendedores más exitosos a buscar una estrategia “estrecha y profunda” y a dirigir el desarrollo del software a las industrias que mejor conocen. Incluso hoy en día, los nombres que se le dan a varios componentes de los sistemas de ejecución varían mucho entre las distintas industrias inclusive entre distintas compañías dentro de una misma industria, si no es que hasta entre las plantas de una misma compañía.

Para hacerlo más confuso, también difieren las definiciones oficiales de los sistemas industriales de ejecución (MES) El diccionario APICS lo define como:

Programas y sistemas que participan en el control de fábrica, incluyendo los ciclos de vida del producto (PLC) y las computadoras de control de procesos para un control de supervisión directo del equipo de fabricación; los sistemas de información que reúnen información histórica del desempeño, y luego generan reportes; muestras gráficas y alarmas que le informan al personal de operaciones qué es lo que está pasando actualmente en la planta y le dan una breve historia del pasado. La información del control de calidad también se reúne y un sistema de gestión de información de laboratorio (LIMS, aplicaciones utilizadas para manejar la colección de muestras, la colección y el formato de los resultados de las pruebas, y el reporteo de los resultados por medio de una muestra o de una categoría del producto, considerando que estas aplicaciones pueden ser ambientales, medicinales o estar enfocadas a la investigación) puede ser parte de esta configuración para unir las condiciones de los procesos a los datos de calidad que se generan. Por eso, se pueden determinar las relaciones de causa y efecto. En ciertos momentos, los datos de la calidad afectan los parámetros de control que se utilizan para cumplir con las especificaciones del producto ya sea de manera 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, 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 el reporteo y el control de lotes.

Lo que ilustran estas largas definiciones es que puede ser difícil identificar de manera sencilla toda la gama de aplicaciones utilizadas en la planta, sin mencionar lo que recae únicamente en MES. Aunado a esto, los vendedores nunca dudan en agregar más confusión al utilizar etiquetas creativas para sugerir la diferencia.

Poniendo MES en perspectiva, se puede definir muy amplia o muy específicamente. De manera amplia, MES se pueden definir como una colección de procesos comerciales que proporcionan evento a evento una ejecución en tiempo real de los requisitos de producción planificados. Por ejemplo, puede calcular qué y cuánto producir, basado en la información a nivel de la planificación empresarial. Desde los sistemas electrónicos de gestión de la producción hasta la captura de los datos de la fábrica, las funciones de MES manejan operaciones desde el momento en que se emite la orden hasta que se fabrica y se le entrega el producto a los bienes terminados.

Una breve definición de MES es que sirve como un sistema de rastreo del trabajo dirigido a la orden, del trabajo en proceso (WIP) que maneja y monitorea los eventos de producción y las actividades de reporteo. Captura la información “en vivo” de configuraciones, tiempos de operación, producción, rendimiento, etc., permitiéndole a los directores medir mejor las limitaciones, identificar los problemas y tener un mejor entendimiento de capacidad. Cierra el bucle para la gestión de la producción y ayuda a asegurar que la producción se lleve a cabo como estaba planeado.

MES actualmente

Visto como un puente desde la planta al resto de la empresa, MES se ha convertido en el medio principal de entregarle a la cadena de suministro un estatus de orden en tiempo real, para un proceso disponible para promesa (ATP), y para “cerrar el bucle” con sistemas sofisticados de planificación empresariales y de la cadena de suministro.

Como resultado, y a pesar de las disparidades alrededor de los sistemas MES, existen algunas similitudes en cuanto a su general campo de acción funcional. Las funciones y la información recolectada en estos sistemas se puede categorizar de igual forma. Sobre todo, MES trata de darle a las plantas una computación dominante de manera sistemática colocando diversas funciones en una sola plataforma, incluyendo la gestión de calidad, la gestión de documentos y la salida de la planta. Los componentes de estos sistemas pueden, en principio, 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 WIP a través de un detallado encaminamiento y rastreo del producto, del reporteo de trabajo, de la gestión de recursos y trabajo, de las medidas de producción y de la recolección de datos automatizada (ADC). En otras palabras, actúa como un punto de recolección, compensación y traducción de los datos que se requieren o que se generan en la planta. Para mayor información consulte El por qué de la recopilación de datos. También ofrece la gestión de excepción, que proporciona la habilidad de responder a eventos no anticipados que afectan el plan de producción, como por ejemplo la falta de un artículo de nomenclatura (BOM) para una orden en proceso. La mayoría de los sistemas incluyen la habilidad de reaccionar a las excepciones siguiendo las reglas que por lo general se centran en la planta e incluyen la gestión de excepción que requiere un cierto nivel de configuración o adaptación para cumplir con los requisitos locales.

Estas funciones centrales se cubren a través de módulos como el de la 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 interfase de sistema de planificación que define qué y cómo se intercambia la información. Lleva a cabo tareas comunes como cambiar cantidades en las órdenes; combinar o separar las órdenes; correr análisis a corto plazo y de “qué sucedería si” para determinar el mejor uso del recurso actual; y prioritizar, despachar y programar.

Un módulo de gestión de estación de trabajo/centro de trabajo puede implementar 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 modula, por lo tanto, programa y maneja el movimiento del material ya sea de manera manual o automática. A través de tales módulos, una aplicación MES puede proporcionar un sistema probado de bucle cerrado justificado de manera razonable para ambientes de fabricación muy complejos que tienen una gran variedad de productos; flujos de trabajo condicionales manejados por eventos y en tiempo real; y requisitos ADC (para el rastreo de un lote o una serie).

Como se explicó anteriormente en Los retos de integrar la planificación de los recursos de la empresa y los sistemas industriales de ejecución, MES y ERP se translapan en cierto grado. Sin embargo, ningún vendedor de ERP ha construido en su solución un monitoreo de producción en tiempo real, una gestión de almacén, una captura de tiempo y asistencia y una gestión de calidad. Incluso Invensys, que alguna vez tuvo los respectivos productos de ERP y MES de Baan, Marcam, Avantis, y Wonderware, nunca fue capaz de entregar tal solución. Consulte The Name and Ownership Change Roulette Wheel for Marcam Stops at SSA Global—Part Three: Last-Ditch Effort by Invensys e Mire antes de saltar.

Sin embargo, a pesar de la ambigüedad del mercado de MES, las compañías como IQMS todavía están intentando unir ERP y MES. IQMS es una empresa privada, y un desarrollador relativamente pequeño de EnterpriseIQ, un sistema extendido de ERP bien armonizado para procesadores plásticos pequeños y medianos y fabricantes repetitivos. La solución puede ser única en todo el campo de las aplicaciones empresariales, ya que ofrece módulos con funciones de MES periféricas, algunas de las cuales tienen rasgos de los dos sistemas el de las aplicaciones empresariales y los de a nivel de planta. Consulte IQMS prospera dando inteligencia a las empresas.

Funciones MES periféricas

Lo que pudiera ser una debilidad crítica de la comunidad de vendedores MES, es que no ha definido de manera clara las funciones de las soluciones MES. Cuando un proveedor se dice ser vendedor MES, por lo general lo que está diciendo es que no es un vendedor de ERP, de gestión de activos de la empresa (EAM) o de un sistema de control abierto (OCS), lo que le deja al cliente adivinar cuál es el campo de acción de la funcionalidad que realmente proporciona el vendedor. Los MES vienen en todas las formas y tamaños y pueden tener uno o varios de los componentes descritos con anterioridad, dependiendo de la industria y de la compañía usuaria. Por ejemplo, una compañía puede llamar a un módulo sencillo, como un paquete de control estadístico de procesos (SPC) o un sistema de gestión de información de planta (PIMS), un sistema MES Otros pueden ofrecer una gran variedad de sistemas y referirse a ellos como un MES, pero pueden no tener uniones entre los paquetes. Así mismo, a pesar de que las funciones centrales en general estarán bien integradas, la mayoría de las funciones de soporte no lo estarán. Por ejemplo, a pesar de que las aplicaciones más modernas ponen más atención a los problemas de integración, la mayoría de los sistemas actuales de ejecución a nivel de planta todavía consisten de componentes dispares.

En un esfuerzo de darle a los lectores claridad acerca de los sistemas MES, se ha recopilado la siguiente lista de funcionalidades clave de MES Estas también ilustran la sobreposición que puede ocurrir entre las aplicaciones empresariales y los sistemas a nivel de planta:

Los sistemas CMMS (sistema computarizado de gestión de mantenimiento) o los sistemas EAM manejan la el mantenimiento del equipo de producción y los problemas relacionados con la reparación, incluyendo el mantenimiento preventivo y predictivo; la programación de trabajo y de la orden de trabajo; la adquisición y el almacén del inventario de las partes reparadas; y el mantenimiento del registro del equipo. Para mayor información, consulte EAM Versus CMMS: What's Right for Your Company?.

Los sistemas de asistencia y tiempo por lo general incluyen información de la hora de entrada y salida y los datos de las habilidades y del trabajo del empleado. En el caso de IQMS, su módulo opcional IQ Time & Attendance es un sistema de reloj que elimina la necesidad de un sistema de reloj tercero, que normalmente sería implementado al asociarse con un competidor ERP como Kronos o Kaba Benzing. Tales sistemas minimizan el tiempo que se requiere para la entrada de datos de trabajo. El producto genera tarjetas de nómina o un archivo de salida para sistemas de nómina externos (ya que la integración nativa con el módulo IQ Payroll actualmente está disponible solamente en Estados Unidos). También genera una información del costo del trabajo más precisa al rastrear el trabajo por medio de tareas específicas. IQ Payroll une un reporte del trabajo con el reporte de producción y con el costo de trabajo en los módulos de JobShopIQ, IQ Project manager, e IQ Preventive Maintenance IQ Time & Attendance también soporta la programación visual del turno y múltiples dispositivos que se conectan como el teclado, los lectores magnéticos, y el escáner biométrico.

Los sistemas de gestión de almacenes (WMS) se utilizan principalmente para monitorear y manejar actividades extras de inventario. Las tareas de ejecución de la cadena de suministro (SCE), por ejemplo, también puede incluir logística y otros datos de gestión de transporte, y algunos sistemas también son capaces de la gestión del material primo en existencia o adquirido. La información de la localización del producto y las instrucciones para completar la orden son dos de varias de las funciones en línea. En el caso de IQMS, su módulo inalámbrico IQ Warehouse Management System (WMS) soporta escáners portátiles, auxiliares personales digitales (PDA) y tecnología de radio frecuencia (RF), y posiblemente mejorará las comunicaciones de la planta y reducirá el costo de la recolección de datos del inventario. Al mismo tiempo, permite actualizaciones en línea en tiempo real. El módulo maneja un gran número de transacciones de inventario como la recepción, los ajustes manuales, el inventario físico, la entrada/materiales de producción, albaranes, etc. También puede accesar a la información desde el sistema de monitoreo de producción en tiempo real IQ, incluyendo la información de la configuración del trabajo, restos de manufacturas, reportes de producción, etiquetas impresas, o reportes de códigos de tiempos de inactividad. Otros sistemas incluyen HighJump Software, una compañía 3M, que empezó como una solución de recolección de datos de la fábrica a principios de los años 80 e introdujo su oferta MES, Manufacturing Advantage, a principios del 2005. Para mayor información consulte ERP and WMS Co-Existence: When System Worlds Collide.

El control estadístico de procesos (SPC) es un método de control de calidad que se enfoca en el monitoreo continuo del proceso en lugar de en la inspección de productos individuales terminados, tiene la habilidad de realizar cálculos de capacidad basados en los datos que los usuarios capturan desde la tienda. Por ejemplo, durante la ejecución del lote, el anterior producto Lighthammer CMS (ahora parte de SAP xApp Manufacturing Integration and Intelligence [SAP xMII]) puede correr un análisis continuo y generar una alerta de calidad en el portal, con base en una violación a la regla de SPC. Al darle clic en la alerta se genera una nueva ventana que contiene más detalles. Esto permite que la administración se desplace un nivel más para obtener información de la tienda. La alerta puede proporcionar acciones sugeridas, enlaces a documentos de referencia, dibujos, y otra información que le ayudará a la administración a entender lo que provocó la incidencia.

La información estadística, incluyendo las detalladas variables tendencias de procesos y los cuadros SPC con datos históricos, también se pueden encontrar al darle clic al cuadro SPC resaltado. Uno puede ver que el problema de calidad es y probablemente se origina con base en los datos del turno pasado o de la semana pasada. Los cuadros de SPC pueden mostrarles a los usuarios como se rastrea la información, incluyendo valores pasados o presentes de un turno en particular o desde la ejecución del lote actual. Uno puede ver la especificación y los límites de control, o ver los límites de especificación del cliente y los límites de control interno que se pudieron definir para este producto. Además, la capacidad de comentario les permite a los usuarios hacer notas para cada punto en el cuadro. Los usuarios pueden capturar información acerca de las circunstancias que causaron el problema y pueden ver que acción correctiva se llevó a cabo. No solamente los usuarios pueden determinar que hay un problema, sino que también pueden establecer la habilidad de arreglar el problema para que las posibilidades de que vuelva a ocurrir desaparezcan.

Los sistemas de gestión de calidad (QMS), como EntepriseIQ de IQMS, pueden o no estar unidos con los estándares de calidad de SPC o ISO 9000, pero ya sea que estén solos o combinados, estos paquetes son componentes frecuentes del proceso de producción. Lo mismo sucede con los sistemas de gestión de información de laboratorio (LMS) y los sistemas de salud y seguridad ambiental (ES&H), que es una categoría de las aplicaciones del software que lidia con el cumplimiento del las normas, como las de la Agencia de protección al medio ambiente (EPA) en Estados Unidos o los requisitos de la Administración de salud y seguridad en el trabajo (OSHA)

El sistema de análisis del desempeño y datos del proceso o el sistema de gestión de la información del proceso (PIMS) que involucra la recolección y la gestión de datos del proceso y que puede ser un paquete estándar desarrollado para aplicaciones específicas, como la información variante de tiempo/costo, o los registros de los procesos de fabricación.

Los sistemas de gestión de documentos (DM) o de gestión de datos del producto (PDM) pueden manejar datos no estructurados, que pueden utilizarse para crear dibujos del producto e información de procesos, y datos de suministro para el su uso en la planta. Para mayor información, consulte Mainstream Enterprise Vendors Begin to Grasp Content Management.

Hay varios componentes MES, y esta lista está lejos de concluir. Sin embargo, IQMS tiene varios de estos componentes, que pueden ser una medida apropiada para MES. Su IQ WebDirect, una tecnología de portal de autoservicio para socios comerciales basada en la Web, ayuda a lograr la información en tiempo real. Tiende a mejorar las comunicaciones de la cadena de suministro, a fortalecer las relaciones con los proveedores y con los clientes, y reducir los costos de servicio del proveedor y del cliente permitiendo un acceso a los datos las 24 horas al día los 7 días de la semana. El portal permite que los clientes añadan, editen o cambien las órdenes; que revisen el estatus de la orden; la disponibilidad de inventario; los envíos; las facturas; la entrada de inventario administrado por el vendedor (VMI) (basada en reglas flexibles); y reportes publicados. Por otro lado, los proveedores pueden revisar la información de la orden de compra, el inventario, la recepción, la facturación, el seguro de calidad (QA), la genealogía, los pagos en efectivo y los reportes publicados.

Recomendaciones para el usuario

Finalmente, todos los vendedores más importantes de sistemas de automatización de plantas han vislumbrado alguna forma de la arquitectura del software para soportar, no solamente la integración abierta, sino también un acercamiento común a los datos de la planta y a los servicios comunes como las alarmas y las tendencias. Además, los proveedores tradicionales de tecnología MES han extendido sus sistemas para incluir un mejor soporte para una variedad más amplia de funciones incluyendo QA, gestión del ciclo de vida de los productos (PLM), y la colaboración de la cadena de suministro.

En cualquier caso, los usuarios prospecto del sistema de fabricación no deben estar muy preocupados acerca de las palabras confusas y de los acrónimos, sino más bien definir sus requisitos alrededor de los procesos clave de fabricación, como la preparación o la planificación de la producción, la ejecución de la producción, el proceso de información, el análisis de la información y la coordinación de la acción. Para ello, las empresas deben analizar minuciosamente los escenarios típicos de fabricación, identificar los requisitos de recolección de información, tanto del lado de la producción como del lado de la planeación, y evaluar si esto lo puede manejar el sistema empresarial existente.

Dependiendo del estilo de fabricación de la empresa, el despliegue de MES o de cualquier otro sistema a nivel de planta puede no ser un beneficio. Concretamente, un taller donde predomine el trabajo manual con un bajo volumen de producto, un sistema ERP puede ser suficiente, ya que puede entregar las instrucciones de trabajo y proporcionar una interfase manual para que el personal de la fábrica introduzca la información del fin del trabajo y del estatus de calidad.

Pero los sistemas ERP tradicionales no pueden manejar eficazmente altas velocidades, volúmenes o ambientes compuestos donde los datos deben ser recolectados y coordinados con un equipo de automatización de planta. Las empresas que entran dentro de esta categoría, o las empresas que están en industrias reguladas dónde existe una gran necesidad de capacidades de rastreo y seguimiento, o plantas que luchan con niveles excesivos de desechos, una mala utilización del personal o de las máquinas o tienen problemas de calidad, pueden ser buenos candidatos para MES, ya que un MES les dará a los usuarios una mayor visibilidad dentro de las operaciones de la planta.

Mientras que los sistemas MES por lo general involucran más personalización que sus contrapartes ERP, los vendedores aspirantes a MES deben ofrecer plantillas que contengan los requisitos de la industria prospecto, para que nadie tenga que empezar de cero para determinar qué tipo de funcionalidad cae dentro de la definición de MES del vendedor. Esto debe mantener el riesgo y los costos abajo. Así mismo, para las empresas que crecerán y se expandirán dentro de ambientes de fabricación mixtos, la escalabilidad sigue siendo un problema importante, ya que le ayudará a aprobar en un futuro la inversión en MES. Tales empresas deben seleccionar un producto que cubra una variedad de operaciones de fabricación desde procesos de lotes por medio de fabricación discreta repetitiva hasta el ensamble a pedido (ATO).

 
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