Los retos de integrar la planificación de los recursos de la empresa y los sistemas industriales de ejecución

Situación

A pesar de ser vitales por su gestión de planta eficaz, los sistemas de ejecución a nivel de planta no han “tomado el frente” en las soluciones empresariales. La administración siempre ha considerado a las necesidades de soporte de producción, Como los sistemas industriales de ejecución (MES) como necesarios, pero les dan una prioridad muy baja. Sin embargo, se ha notado el detrimento de los silos de información que son el resultado de no compartir de manera adecuada la información, y ahora en la fábrica se intenta demoler dichos silos de información. Como resultado, las empresas están considerando integrar los sistemas de oficina de gestión y los de la fábrica. Para mayor información consulte La importancia de los sistemas a nivel planta.

¿ERP es de Venus y MES es de Marte?

De acuerdo a dos reportes realizados por AMR Research, la fabricación con base en ERP: Reta a las suposiciones de MES y a los mitos de ERP y promueve las realidades MES. La profundidad funcional y el campo de acción de la planificación de los recursos de la empresa (ERP) está aumentando en la fabricación. Esto junto con la necesidad de la coordinación global ha generado la necesidad de una fabricación más predecible que se adapte a la demanda y de una respuesta en la ejecución de logísticas. Como resultado, los fabricantes mundiales están forzados a revisar las suposiciones acerca de los sistemas a nivel de planta y evaluar el expandir las aplicaciones empresariales dentro de los departamentos de fabricación. Sin embargo, creemos que a pesar de que las soluciones de las aplicaciones empresariales se están acercando a la fábrica, y los sistemas a nivel de planta están abarcando la funcionalidad de la aplicación de la planificación empresarial, es poco probable que converjan en un futuro próximo. La suposición de una gestión de eventos en tiempo real por medio de aplicaciones empresariales o de aplicaciones comerciales a través de sistemas de planta es problemática, ya que todavía se encuentran separadas por diferentes tecnologías subyacentes y distintas necesidades del usuario.

Construir extensiones de las aplicaciones empresariales que puedan cubrir las necesidades a nivel de planta, requiere grandes modificaciones en cuanto a los requisitos, así como la escritura y el código en los lenguajes poco comunes utilizados en la computación de la fabricación, incluyendo Java, SAP ABAP/4, o PL/SQL de Oracle. Los programadores con estas habilidades son caros, y solamente algunos tienen experiencia en fábrica, lo que da como resultado implementaciones caras y largas.

Además, por lo general las implementaciones de los sistemas de planificación empresarial están integrados para trabajar con sus propios módulos internos en una base de datos común (relacional). Sin embargo, el nivel de planificación consiste en decisiones agregadas de la planificación de producción que están incluidas en la mayoría de las actividades de la cadena de suministro, como la producción planificada o real y las cantidades de inventario. Como resultado, la infraestructura a nivel de planta consiste en un amplio surtido de legados de sistemas dispares y métodos manuales que tan sólo algunas organizaciones pueden darse el lujo de desechar y reemplazar o cambiar rápidamente sin un costo extremo ni severas interrupciones en la producción.

La visión estándar de estos sistemas es una preocupación general acerca de los macro problemas corporativos, que incluyen la planificación financiera y de consolidación, los datos del inventario, la gestión de los recursos humanos (HR), y la gestión de las relaciones con los socios comerciales. Las series de ERP son ampliamente aplicadas porque su funcionalidad es muy abstracta, ya que en la realidad, la funcionalidad central de finanzas y HR son comunes en múltiples industrias. Además, por lo general, los sistemas de planificación se utilizan para proporcionar información para apoyar la toma de decisiones o se utilizan para responder a los problemas de administración en una base de excepción. Se hace énfasis en los estándares de los sistemas, en la presentación constante de datos, en las funciones de desplazamiento de datos como la contabilidad, el cálculo de costos y el inventario. Consulte Enterprise Applications—The Genesis and Future, Revisited, Part Two: 1990s—Enterprise Resource Planning.

Las aplicaciones a nivel de planta son muy diferentes. Los vendedores de aplicaciones de planta proporcionan soluciones más o menos genéricas, ya que el flujo continuo, las tasas de producción de piezas discretas, la temperatura, la presión y otros parámetros de los procesos de fabricación son comunes en varias aplicaciones de fabricación. Sin embargo, estos sistemas tienen aplicaciones muy variadas que pueden incluir la aplicación y la recuperación de un proceso en una máquina controlada de forma numérica (NC), herramienta que crea un ensarte de una parte almacenada de un programa; mide y ajusta una temperatura de horno con una base de minuto a minuto; cambia el programa de carga de la máquina si los materiales no cumplieron con los requisitos de calidad; o enciende y apaga las válvulas para poner un líquido dentro de una receta de producto.

También son comunes la información detallada del inventario y las variaciones específicas de cada operación de fabricación. Además, estos sistemas operan en un mundo de procesos de transacción en línea (OLTP) y se enfocan en optimizar y lograr requisitos operacionales actuales en minutos, segundos o milésimas de segundos. El nivel de ejecución es mucho más detallado, proporciona herramientas en tiempo real y sistemas para manejar la fabricación en el momento en que se lleva a cabo, y luego reportar y agregar los resultados reales en el nivel de planificación.

Centrado en el producto vs. Centrado en el proceso

Un papel muy importante en el sistema de ejecución de la planta es recolectar y comparte los datos de procesos en tiempo real y esto se envía a las aplicaciones empresariales a nivel de planificación. Puede incluir ERP y gestión de la cadena de suministro (SCM). Sin embargo, la realidad es que las aplicaciones empresariales están centradas en el producto; y las aplicaciones a nivel planta están centradas en los procesos y en los activos. Por ejemplo, una aplicación ERP lidiará con piezas de fabricación, como por ejemplo botes de mermelada u otras piezas, mientras que el sistema de proceso lidiará con medidas como los kilos de azúcar y de fruta o los litros de jugo. En tales casos, la recolección de datos en tiempo real es esencialmente inútil. Por otro lado, los sistemas MES utilizan nomenclatura (BOM) o recetas y operaciones de ruta para hacer el mapa de los activos de máquinas o equipo con los productos que pasan por ellos, pero por lo general no son capaces de detallar los costos y los programas y no pueden discernir el desempeño de los activos y otra información útil. Así mismo, la aplicación ERP querrá información de las unidades producidas, y la fecha y la hora en la que se completó el lote. Sin embargo, el ambiente de ejecución de planta no conoce límite entre productos. Solo reconocerá que una serie de puntos fijos han cambiado y que se han llevado a cabo algunas acciones. También puede conectar esto con las órdenes y los compromisos de los clientes.

Un nivel debajo de las aplicaciones de software de ejecución de planta es el nivel de control, donde se logran los procesos físicos de los dispositivos. Este nivel por lo general incluye la mayoría de los eventos básicos de procesos, como encender los motores, medir temperaturas o hacer medidas de prueba. La mayoría de estos eventos no requieren la intervención humana y son ejecutados con una lógica de software en el controlador lógico programable (PLC). Estos son dispositivos de programas almacenados que controlan un gran número de elementos discretos, y que utilizan un tiempo rápido de entrada/salida (I/O)

Antiguamente los PLC casi nunca desempeñaban funciones aritméticas, ahora lo hacen y también trabajan junto con otras computadores y aplicaciones que proporcionan interfaces hombre-máquina (MMI) a nivel del control, o que sirven como historiadores de datos para procesos de fábrica. Otros componentes típicos a nivel de planta incluyen sistemas de control de supervisión y de adquisición de datos (SCADA), que mide las variables de los procesos y el estado de las máquinas y desempeña un control regulador o de máquina a lo largo de un área de proceso o una célula de trabajo. Las interfases hombre-máquina (HMI) controlan las interfases del sistema mecánico o electrónico que utiliza el operador humano, como por ejemplo un teléfono celular o un sistema de fábrica.

La tecnología de la automatización industrial está evolucionando en respuesta a la computación con base en Internet, ya que los clientes magros, la tecnología del portal los dispositivos habilitadores de Web han cambiado la gestión de la información de planta de tal forma que no se veía hasta hace poco tiempo y proporciona la funcionalidad para automatizar, monitorear y controlar las operaciones de planta. También establecen transmisiones bidireccionales de datos a lo largo de toda la empresa. Todos estos son ejemplos de cómo la tecnología de la información, en especial la gestión de la producción converge con la automatización de planta.

Sin embargo, las aplicaciones transaccionales empresariales por lo general han sido mal adaptadas para manejar los detalles de procesos dinámicos de fabricación en plantas. Desde el aspecto de los módulos de datos, los sistemas ERP tienen como objetivo almacenar los artículos y la información del cálculo de costos. El encaminamiento de procesos y las operaciones principalmente se utilizan para asignar trabajo, materiales y costos extra a trabajos en proceso. Es difícil modelar procesos complejos de fabricación, en especial los que manejan excepciones dentro de tantas industrias diferentes. Aunado a esto, cada planta tiene sus propias idiosincrasias, incluso dentro de un segmento vertical en particular.

Algunos vendedores de ERP ofrecen extensiones que pueden manejar una gran cantidad de categorías industriales; sin embargo, esto tiende a segmentar la fabricación como procesos continuos o en lotes o discretos. Ya que las aplicaciones ERP pueden lidiar con unidades que se producen de manera independiente a los problemas financieros y del producto, se utilizan modelos de datos totalmente diferentes para la producción total, el rendimiento y la visibilidad financiera a lo largo de estos segmentos diferentes (consulte Process Manufacturing Software: A Primer). Por lo tanto, mientras que los vendedores de ERP han hecho que sus productos sean más atractivos para mercados verticales específicos, en realidad no pueden entregar una funcionalidad especializada a menos que el mercado sea muy grande.

Así mismo, en cuanto al aspecto de la interfase de usuario (UI), las pantallas y controles de las aplicaciones empresariales están diseñadas para planificadores, contadores y analistas que utilizan el sistema la mayor parte del día y están "pegados" al monitor. Para asegurar la disponibilidad de características, funciones y parámetros para todos las distintas maneras en las que las compañías pueden utilizar el sistema crea demasiados campos y pantallas, que no son aplicables para el staff de planta.

Ningún trabajador de línea u operador de máquina gastará minutos para ingresar datos acerca de una operación que se hizo en segundos. Como resultado, varias compañías están forzadas a contratar capturistas para lograr que los datos estén en tiempo real. De manera irónica esto gira alrededor de la reducción de costos y de mejorar la efectividad. Además, desde que los sistemas ERP se construyen alrededor de conceptos de entrada de datos manual, se requiere una programación, escritura e interfase compleja para habilitar el equipo del proceso con capacidades de recolección de datos automática (ADC) que puedan sincronizarse con los eventos del proceso.

Sin embargo, algunos vendedores han creado modelos de eventos y acción, y han habilitado y automatizado recolectores de datos para soportar la identificación por radio frecuencia (RFID), el código de barras o los dispositivos de radio frecuencia (RF) y la gestión de registros electrónicos para varias iniciativas de cumplimiento de normas. Además, la instrumentación inteligente, el enlace y la unión de objetos para los controles de procesos (OPC), las interfaces del programa de aplicaciones (API) estandarizadas y los servicios Web se utilizan en estas aplicaciones para reducir aún más los problemas; sin embargo, no tienen una aplicación muy amplia.

Análisis de la comunidad de vendedores de MES

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. MES por sí mismo no tiene un significado ampliamente aceptado, en especial entre las industrias de procesos en lotes, continuos o discretos. 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). Por consiguiente, el usuario tiene que adivinar cuál es exactamente el campo de acción funcional del 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 sistema de control de fábrica (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 ataduras 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, las aplicaciones más modernas pueden poner más atención a los problemas de integración de datos, pero la mayoría de los sistemas de ejecución a nivel de planta todavía consisten de componentes dispares.