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La definición de un sistema MES (Manufacturing Execution System) es la de un software que actúa como sistema de control y monitoreo de la información para la gestión de procesos de producción en entornos industriales. Sus funciones básicas son las de conectar, supervisar y controlar sistemas de fabricación complejos y encargarse del seguimiento de los datos de producción en tiempo real. El objetivo principal de un MES es asegurar la ejecución efectiva de las operaciones de fabricación de la planta de producción, optimizar el rendimiento de la producción y mejorar la calidad del producto final. En consecuencia, un MES ayuda a lograr ese objetivo conectando monitores y controles a los sistemas de producción y flujos de datos que tienen lugar en una fábrica o taller para que puedan efectuar el seguimiento y la recopilación de datos precisos en tiempo real sobre el ciclo de vida completo de la producción, desde que se inicia el proceso productivo hasta la etapa de entrega del producto acabado.

La implantación de un software MES requiere de sistemas de control de supervisión y adquisición de datos (o lo que es lo mismo de un sistema SCADA) que se utilizan para gestionar y controlar los equipos utilizados en la producción. También, es fundamental que los fabricantes integren su sistema MES con sus soluciones ERP (planificación de recursos empresariales) para transferir información sobre el rendimiento de la producción, el consumo de materiales, etc. Para procesos de fabricación grandes y complejos, es importante integrar MES con soluciones como la gestión del ciclo de vida del producto, la gestión de la cadena de suministro y la gestión de activos empresariales.

La relación entre ERP y MES es un factor clave a tener en cuenta en la industria 4.0, incluido el punto de intercambio entre los dos sistemas. Por este motivo, la planificación se hace de forma sencilla y lógica dentro del ERP, mientras que las tareas físicas que se llevan a cabo en la producción son gestionadas por MES de forma eficaz y detallada.

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Estructura Jerárquica de un Sistema de Automatización Industrial

Para qué sirve un sistema MES.

Lo que hace que el sistema de trazabilidad MES sea importante en la producción de una empresa, es que sirve como una capa funcional entre el ERP y los sistemas de control de procesos en la planta de producción, ofreciendo a los jefes de planta de producción, visibilidad del flujo de trabajo en tiempo real, flexibilidad e información sobre la mejor manera de mejorar las operaciones de fabricación en toda la empresa.

El software recopila datos sobre la genealogía del producto, el rendimiento, la trazabilidad, la gestión de materiales, el trabajo en curso y otras actividades de la planta a medida que se producen. Estos datos, a su vez, permiten a los responsables la toma de decisiones para comprender la configuración actual de la planta de producción y optimizar mejor el proceso de producción.

Un MES puede utilizarse de muchas maneras diferentes. Se puede utilizar para seguir el ciclo de vida de la producción desde las materias primas hasta los productos terminados. También puede trabajar con sistemas de automatización entre equipos, en los que los componentes individuales de una configuración de producción comparten datos o se comunican entre sí. Por ejemplo, una serie de máquinas automáticas de mecanizado, embotellado, clasificación o separación pueden enrutar los datos entre sí para interpretar los procesos de fabricación y proporcionar un análisis comparativo. Un MES global recopilará todos estos datos y los gestionará de forma que los responsables de la toma de decisiones puedan tener una visión completa de todo el proceso de fabricación.

Funciones básicas de un sistema MES

  • Implementar planes y programas de producción y ajustarlos cuando sea necesario
  • Asignar recursos (humanos y materiales) a cada etapa y actividad de producción.
  • Proporcionar a los empleados de la planta de producción planes detallados sobre las tareas que deben realizar durante el ciclo de producción.
  • Proporcionar representaciones visuales del taller, así como de las ubicaciones físicas de las estaciones de trabajo y los equipos.
  • Permitir a los gerentes o jefes de planta monitorear los movimientos de materiales y personal en el área de producción en tiempo real.
  • Capturar datos de los sistemas SCADA y analízarlos para realizar un seguimiento del rendimiento de los equipos.
  • Ayudar a los gerentes a identificar problemas potenciales de producción y a tomar medidas cuando sea necesario.
  • Emitir informes, cuadros de mando y capacidades analíticas para realizar un seguimiento de la producción, la utilización de recursos o el rendimiento de los equipos.

Quién utiliza los sistemas MES

Los MES son utilizados principalmente por los gerentes de producción, los supervisores de planta y los empleados que participan en el proceso de producción. Los gerentes y supervisores utilizan el software MES para implementar planes de producción y monitorear la eficiencia, así como para detectar problemas potenciales e implementar acciones correctivas. Los empleados del taller o de la planta de producción utilizan este tipo de software para seguir sus horarios de trabajo, asignar recursos a la estación de trabajo adecuada para cada etapa de producción y alertar a los supervisores y gerentes cuando algo sale mal.

Existen diferentes sectores e industrias que pueden beneficiarse de las funciones de control y monitoreo de los sistemas MES. Tanto en la industria aeroespacial como en la fabricación de procesos para las industrias química, petrolera, gas, energía, alimentación y papeleras entre otras utilizan este sistema para integrarlos con sus complejos procesos productivos.

Cómo funciona un sistema MES

El sistema MES conoce tanto el plan de producción actual como el previsto, así como el progreso actual de la producción. La secuencia para el suministro de materiales y la utilización de los recursos puede predecirse, lo que permite al MES gestionar dichos recursos de acuerdo con los requisitos de producción finales, o incluso ajustar el programa de producción final si se superan las capacidades de los recursos.

El ID único (identificador de producto) de cada unidad de producción se lee en cada estación de trabajo, proporcionando varios valores clave relacionados. En primer lugar, el sistema MES procesa la información de cada evento, pudiendo mostrar en este caso la ubicación de cada unidad de producción. Así mismo, utilizando los tiempos de cada lectura, el software puede mostrar visualizaciones del flujo de unidades de producción con respecto a gráficos que muestran representaciones de KPI´s, o lo que es lo mismo, de métricas que nos ayudan a identificar el rendimiento de una determinada acción y a la gestión de la producción para comprender mejor el rendimiento de la fabricación.

Por ejemplo, los procesos de una linea de producción de embotellado pueden identificarse cuando los productos hacen cola antes de una estación de trabajo, permitiendo controlar donde los operarios están inactivos mientras esperan que llegue la siguiente unidad de producción. También se pueden ver las unidades de producción que fallan en los procesos de prueba o inspección y que necesitan ser desviadas a las estaciones de reparación o rechazo, así como las interrupciones que causan en el flujo de producción principal. Los detalles de eficiencia, productividad, eficiencia general de los equipos etc. pueden determinarse a partir del análisis del rendimiento de las unidades de producción a través de cada proceso de producción y el tiempo de desplazamiento entre ellas.

El sistema MES también puede verificar que cuando se lee el ID de un producto, se asegura la conformidad con la orden de trabajo, de modo que cada unidad de producción sólo puede pasar por cada proceso en la secuencia correcta, incluyendo la consideración de los bucles de reparación. Esto garantiza que no se pierda ningún proceso de fabricación o, lo que es más importante, una operación de prueba o inspección. A su vez, los sistemas MES que están enlazados con los sistemas de big data de ingeniería también pueden garantizar, por ejemplo, que la documentación de configuración y las normas de funcionamiento adecuadas para los operarios coincidan exactamente con el producto que se está fabricando, incluyendo, por ejemplo, cualquier variación de revisión o sustitución de material.

La capacidad de mostrar la documentación digitalmente elimina problemas asociados con la gestión que con anterioridad se producía en papel impreso. Los datos de los procesos de producción automatizados y semiautomatizados, como los resultados de las pruebas, también pueden recogerse y atribuirse a cada unidad de producción, de modo que se puede hacer un historial de la producción en forma de trazabilidad de la unidad de producción. La complejidad de esto depende de la cantidad de datos que se pueden obtener de las máquinas y del tiempo disponible para la entrada manual del operario.

La conectividad de la máquina y las interfaces de usuario son claves en el éxito de lo sistemas MES implantados en las empresas. Es por ello, que la capacidad de interpretar los datos de muchas máquinas diferentes y la capacidad de recopilar datos de entrada manual por el operario de forma coherente y gestionada son elementos diferenciadores claros de la capacidad de los MES. Con los procesos manuales, las interfaces MES son personales para el operario, en lugar de estar necesariamente fijadas a una ubicación operativa. Es muy común en la fabricación que haya procesos físicos dedicados a ciertos productos, por ejemplo, pruebas funcionales, de tal manera que no todos los procesos necesitan ser atendidos simultáneamente. La capacidad de MES para funcionar en un entorno móvil en lugar de instalarse en estaciones fijas es fundamental en las dinámicas de las fábricas de hoy en día.

Sin embargo, hay muchos factores subyacentes que deben tenerse en cuenta para determinar cómo abordar cualquier cambio y qué efecto pueden tener esos cambios. La producción depende en gran medida de otros aspectos de las operaciones totales de la fábrica. Estos incluyen la preparación de materiales y la logística, la gestión de calidad, la preparación de datos de ingeniería, la gestión de herramientas clave, los recursos y, por supuesto, las personas. Por lo tanto, el alcance del MES normalmente entra en aspectos más profundos de la gestión de la fábrica para incluir el apoyo a estos procesos dependientes, de modo que se puedan abordar las causas de los síntomas observados en el flujo de producción, así como la optimización y mejora de los propios procesos dependientes.

Historia de los sistemas MES

Los sistemas MES han tenido una gran evolución. En la década de 1970, las empresas de fabricación utilizaban aplicaciones de software para automatizar sus cuentas. Con el tiempo, esas aplicaciones se mejoraron a fin de proporcionar las funciones estándar de gestión de inventario. A finales de los años setenta y principios de los ochenta se crearon los sistemas MRP (Material Requirements Planning), capaces de planificar los materiales, controlarlos y definir la producción.

Es entonces cuando AMR Research, que definió el MES como un «sistema de información dinámico que impulsa la ejecución efectiva de las operaciones de fabricación«, acuñó el término por primera vez en 1992. Los primeros modelos MES eran aplicaciones in situ, codificadas de forma que representaran el proceso de fabricación actual de las organizaciones tal y como están.

La aplicación MES ha evolucionado desde la simple aplicación de recopilación de datos que era a finales de la década de 1980 a un software más moderno en la era y el tiempo actuales donde la cuarta revolución en la industria demanda soluciones más efectivas para sus sistemas de automatización industrial y control de procesos.

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