sistemas MES y su papel en la industria

Sistema MES: Reflexiones sobre el ROI en los proyectos.

La última década ha visto la emergencia de un nuevo tipo de software de producción llamado Manufacturing Execution Systems (Sistemas MES). Estos productos han demostrado su valía en entornos sujetos a fuertes regulaciones y producciones en gran medida competitivas. Aun así, todavía existen dificultades para las empresas productivas en identificar el beneficio de implementar una solución MES y, por consiguiente, de cuantificar su retorno de inversión o ROI.

Para comprender el valor de la utilización de un sistema MES, hay que darse cuenta primero de que cualquier empresa productiva ya utiliza el MES en alguna medida. Sea en un sistema basado en papel, en un conjunto de soluciones puntuales, o en un sistema del todo integrado. La funciónes principales del MES son monitorizar los parámetros básicos de tu sistema productivo, ayudarte a mantenerlos bajo control y mejorarlos.

Por tanto, la implementación de un sistema MES puede traducirse de forma directa en un coste de fabricación más bajo, mejora de rendimientos y un ROI rápido.

Este artículo reflexiona sobre el retorno de la inversión (ROI) que puede obtener tu empresa si implementas una solución MES en los procesos de la planta de producción. Frederic Gil (Director del Departamento de Informática Industrial de SICMA21) nos explica con todo detalle cuales son los beneficios que se derivan de la implantación de un sistema MES.

En primer lugar, sobre todo, para los no iniciados os explicará una serie de conceptos previos antes de entrar en materia. Así pues y sin más dilaciones os dejo con Frederic.

¿Qué es un Sistema MES?

Un MES se define como un sistema de ejecución de manufactura basado en un programa de información que conecta, supervisa y controla los procesos de fabricación más complejos y los flujos de datos en la planta de producción. El objetivo principal de un MES es garantizar la ejecución eficaz de las operaciones de fabricación y mejorar el rendimiento de la producción.

Al mismo tiempo, ayuda a lograr ese objetivo mediante el seguimiento y la recopilación de datos precisos en tiempo real sobre el ciclo de vida completo de la producción, comenzando por el lanzamiento de la orden de producción hasta la etapa de entrega de los productos acabados.

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

PIRAMIDE MES INFORMÁTICA INDUSTRIAL
Pirámide C.I.M.

El papel de los sistemas MES en la planta de producción

Cuando la expresión MES fue creada por Advanced Manufacturing Research (AMR), muchos fabricantes no comprendían el significado real del sistema en sus plantas. Empiezo por clarificar que el cometido de los sistemas MES, como ya he explicado, es un conjunto de sistemas basados en ordenadores y papel que gestionan los procesos productivos de una planta.

Por tanto, un sistema MES no es algo nuevo, o algo que tan solo necesitan los grandes fabricantes con procesos complejos; un sistema MES es una realidad en el mundo de la producción.

Por otro lado, para controlar los procesos productivos necesitamos controlar cada uno de sus 5 elementos principales:

  1. Materia prima, producto semielaborado, producto acabado.
  2. Equipos, herramientas, maquinas.
  3. Personal, mano de obra.
  4. Instrucciones de trabajo, especificaciones, procedimientos.
  5. Instalaciones.

Si podemos trazar, planificar y controlar estos cinco elementos, podemos trazar, planificar y controlar todo el proceso productivo; en otras palabras, podremos controlar el proceso de producción y alcanzar el rendimiento planificado.

Los paquetes MES integrados han sido desarrollados para gestionar, en tiempo real, los cinco elementos clave de la producción alrededor de una base de datos relacional. Estos sistemas satisfacen las necesidades de los procesos productivos discretos como de proceso.

Tal como evolucionan sus requerimientos, las empresas productivas adoptan paquetes de software MES integrados por la misma razón por la que implementaron el MRP II a mediados de los ’70: para ganar ventaja competitiva en el mercado. Hoy en día los paquetes MES están ganando amplia aceptación por el hecho de que cada vez mas industrias están enfrentándose a clientes que requieren cada vez mejores plazos de entrega, mejores niveles de calidad a un precio más bajo.

Diferencias entre MRP II y MES

Tal como sugiere su nombre, los sistemas Manufacturing Resource Planning (MRP II) están diseñados para planificar la producción, no para controlarla. Estos planifican la producción para cumplir con la demanda minimizando el inventario. Para ello, utilizan tiempos de entrega y rendimientos operativos estándar para propósitos de planificación.

Si se considera que un producto tarda 10 semanas en producirse, van a planificarse 10 semanas hasta su fecha de entrega y el trabajo empezará 10 semanas antes de la misma. Si el rendimiento operativo estándar del producto es del 90% y el pedido requiere 100 unidades, se van a programar 111 unidades para cumplir con los requerimientos del pedido.

Una vez has planificado bajo estas circunstancias «estándar», el sistema MRP II no ejecuta este plan ni mejora las métricas de producción actuales (rendimiento operativo, tiempo de ciclo, rendimientos productivos, utilización de recursos, tasas de reproceso, etc.).

En este escenario, si el rendimiento operativo estándar y el tiempo de entrega están basados en promedios históricos, solo hay un 50% de probabilidades de que la entrega se haga a tiempo y otro 50% de posibilidades de que se fabrique la cantidad deseada. Esto implica que solo un pedido de cada cuatro se va a entregar al cliente en la fecha debida y con la cantidad correcta de unidades.

En este escenario, el papel del MES es asegurar la producción al plan e implementar un proceso de mejora continua:

  1. Asegurarse de que la orden está planificada y completada basándose en un tiempo de fabricación factible (lo normal es menor a las 10 semanas estimadas) y alcanzar el 75-85% de entregas a tiempo que demanda la atención al cliente.
  2. Ayudar a reducir los errores de proceso, tanto aleatorios como sistemáticos, para mantener altos rendimientos y asegurarse de que en caso de que el mantenimiento operativo cae por debajo del 90%, entonces, control de producción puede replanificar producción adicional o informar al cliente de que el pedido estará incompleto.

Cuantificar el Retorno de la Inversión (ROI)

El principio que se esconde detrás de la cuantificación de los beneficios de implementar un sistema MES es muy simple: «incrementar la tasa de fabricación de producto acabado dentro de especificaciones y reducir el coste de esta producción».

Con certeza, en la planta, la fabricación de producto acabado (dentro o fuera de especificaciones) y los costes de producción son inseparables. Los Directores de Planta, utilizan con exactitud las mismas métricas para controlar ambos factores: rendimiento operativo, tasas de reproceso, tiempo de ciclo, rendimiento productivo, utilización de recursos, etc.

La aplicación de los principios de mejora continua a estas métricas, se traduce de forma inmediata en un incremento de la cantidad de producto fabricado dentro de especificaciones y en la reducción de costes. Este es el proceso para eliminar mermas.

En términos de MES, la eliminación de las mermas en las métricas de producción se traduce en la eliminación de las mermas en los cinco elementos clave de la producción:

  • Mermas en materiales (rechazos, material a reprocesar e inventarios).
  • Mermas en equipos (utilización, mantenimiento preventivo, preparación).
  • Mermas en mano de obra (disponibilidad de operarios, certificación).
  • Mermas en instrucciones de trabajo (utilización de especificaciones equivocadas, ciclos de aprobación lentos).
  • Mermas en instalaciones (espacio en planta, instalaciones, dinero).

La manera de construir una justificación en términos ROI para el MES difiere entre industrias, en función de sus métricas competitivas de negocio: tiempo al mercado, márgenes operativos, costes de producción, etc.

qué es un sistema MES

Funcionalidades MES para eliminar pérdidas

Las funcionalidades MES pueden tener un impacto directo en la eliminación de perdidas en muchas métricas de producción. A continuación, indico algunos ejemplos que se aplican a un amplio rango de entornos productivos, por lo general, suministrados por Sistemas MES.

Trazabilidad del WIP (Trabajo en curso de Fabricación)

  • Reducir la acumulación del trabajo en curso de fabricación gracias a un control en gran medida mejorado, posibilidad de implementar procedimientos JIT (Just In Time), mejora de la visibilidad y reducción del tiempo de ciclo del WIP.
  • Reducción de los niveles de producto acabado debido a una reducción de la necesidad de generar un exceso de stock para cubrir u ocultar problemas en la ejecución de la fabricación. La reducción de la variabilidad en el tiempo de ciclo nos permitirá incrementar la producción contra pedido, en oposición a la producción contra stock.
  • Reducción de mermas y reprocesos debido a mejoras de rendimiento y reducción de errores de operario.
  • Mejora de la productividad del operario gracias a un control ajustado de las instrucciones de trabajo, materiales y procesos.

Despacho inteligente

  • Mejora en la utilización de los equipos, entregas a tiempo y rendimiento general de la planta, mediante un equilibrio en tiempo real de las líneas de producción, consiguiendo un mayor control de la liberación del producto a la planta; minimizando el exceso de preparaciones y cambios, así como reduciendo el tiempo de ciclo de las operaciones y su variabilidad.

Planificación a nivel de Compañía

  • Mejora del servicio al cliente gracias a unos compromisos de entrega precisos.
  • Amplia mejora en la planificación de la producción mediante la visibilidad de históricos y estado actual en tiempo real.
  • Mejora en la toma de decisión relativa a productos, equipos, instalaciones, carga de trabajo, paros y uso de subcontratistas.

Gestión de datos

  • Gran mejora en los procesos de control de producción mediante un control ajustado de información vital de ingeniería y producción.
  • Soporte a la mejora continua en los productos y los procesos.
  • Reducción de problemas en los planes de ingeniería mediante el soporte al análisis.
  • Rápida resolución de problemas de control de calidad.

Control estadístico de calidad

  • Reducción de mermas y reprocesos.
  • Pronta identificación de tendencias negativas.
  • Mejora del rendimiento en el ajuste a especificaciones.
  • Reducción de paros de maquinas mediante la llamada automática a mantenimiento preventivo.

Trazabilidad de recursos

  • Mejora de la utilización y control de equipos gracias a la posibilidad de analizar rendimientos de equipos individuales.
  • Reducción de paros en equipos y mano de obra.
  • Mejora de la productividad de la mano de obra
  • Reducción de los problemas de producción asegurando el correcto estado del equipo, el uso de la receta adecuada y la utilización del mantenimiento preventivo adecuado.

Contabilidad de costes

  • Reducción de pérdidas mediante el soporte a su identificación y eliminación.
  • Control I reducción de costes.
  • Toma de decisiones más rápida y efectiva gracias al aumento de visibilidad.
  • Mejora del control corporativo mediante cierres de periodos contables más rápidos y fáciles.

Mejora de la eficiencia en el departamento de contabilidad

AI preparar una propuesta de Retorno de la Inversión, enfatizar en los gastos tangibles es muchas veces más fácil que hacer hincapié en la mejora de las métricas de producción. Esto último requiere un compromiso de producción en una mejora de rendimientos, que puede no siempre ser fácil si el grupo de producción tiene poca experiencia con los sistemas MES.

Desde nuestra experiencia en la implementación de soluciones MES, integración de sistemas y aplicación de mejoras continuas para la reducción de perdidas, hemos aprendido un hecho muy simple: el beneficio de implementar un sistema MES es tan significativo que el coste del software lo vas a recuperar en unos meses, si no en semanas, así como el proyecto completo (hardware, software, servicios, recursos internos).

Esto es posible con un sistema MES integrado porque no te enfrentas a un único problema en una parte de una instalación, sino que reduces el gasto en toda la planta y a través de todos los elementos clave de la producción.

El secreto de desarrollar un ROI convincente es empezar por aquellas áreas en las cuales la planta experimenta los problemas más críticos.

Una vez implementado, el MES puede usarse para monitorizar de forma continuada los indicadores clave de la producción y mantener el enfoque en las áreas críticas en pérdidas de la planta, incluso ante cambios de las condiciones de negocio.

Una de las grandes ventajas de utilizar un sistema MES integrado es el hecho de que sus funcionalidades siguen disponibles para conseguir los requerimientos exigidos tal como estos van cambiando. En este sentido, el sistema MES demuestra un retorno creciente de la inversión.

Una aproximación alternativa para desarrollar un ROI es la evaluación del coste de propiedad de los sistemas existentes. Muchas veces el coste de los sistemas «a medida» o basados en soluciones locales independientes es tan alto, que el ahorro que supone el reemplazarlos por un Sistema MES integrado es en sí un ROI suficiente.

Para clarificar el proceso de desarrollar un ROI, veamos un ejemplo del mundo real:

En todas las plantas productivas, siempre existe como mínimo un elemento del equipo que actúa como cuello de botella. Los responsables de producción emplean una gran cantidad de tiempo asegundándose de que este elemento está siempre activo. Casi siempre, el cuello de botella es el elemento que tiene un mayor coste, por tanto, para el departamento financiero, tiene sentido conseguir la máxima eficiencia en este elemento tan costoso.

Una vuelta rápida por la planta nos confirmará que el equipo que supone un cuello de botella se está utilizando tanto como es posible; o está en funcionamiento o está siendo reparado y hay material apilado enfrente del mismo.

En apariencia, parece que el equipo está siendo utilizado de forma correcta. Pero, un análisis en detalle de la utilización del equipo nos mostrará de forma efectiva la eficiencia de su utilización, cuanto producto fuera de especificaciones se está produciendo y cuantas mermas produce el proceso que supone el cuello de botella.

La tabla siguiente es un ejemplo real de como una compañía x descubrió como estaba usando su cuello de botella durante una semana, trabajando seis días a tres turnos diarios.

reflexiones sobre el ROI en la implementación de un sistema MES

Esto indica que el cuello de botella se está usando para producir producto dentro de especificaciones solo el 34% de su tiempo, con tres áreas principales de pérdidas operativas:

• 5% de tiempo produciendo mermas o reprocesando producto.
• 16% de tiempo de desocupación y avería.
• 28% de tiempo realizando tareas de mantenimiento, preparación o pruebas.

El papel del MES en este escenario es el de trabajar en las causas que originan estas pérdidas y reducir las ineficiencias. En este caso, las causas especificas de pérdidas podrían ser problemas de calidad (incluyendo diseño o experimentación), procedimientos de preparación, procedimientos de mantenimiento, procedimientos de reparación (incluyendo su despacho, almacenado de recambios y gestión de operarios de mantenimiento) y planificación de la producción.

Una implementación efectiva del MES puede ayudar a asegurar que el cuello de botella no esté en estado de desocupación porque no hay trabajo asignado, a una mejora en la secuenciación de las preparaciones, a una mejora de las esperas en avería gracias a la mejor comunicación y planificación del mantenimiento, a una reducción de las mermas gracias a la mejor disponibilidad de información y a la detección temprana de producción fuera de especificaciones.

Haciendo una estimación no muy optimista, supongamos que esta implementación consigue reducir 1 punto el reproceso y mermas en producción, 4 puntos el tiempo de desocupación y avería y 5 puntos el tiempo de mantenimiento y pruebas: esto es, un 10% de tiempo de perdida que se traslada a producción.

Para una planta de tamaño medio que genere 25 millones de € de ventas, esto puede ser el equivalente a una capacidad de producción anual de 2,5 millones de €; aunque esta podría ser una producción que no estuviera en su totalidad dentro de especificaciones – ¡Y únicamente estamos considerando el segmento de cuello de botella! -.

En otras palabras, una inversión de entre 300.000€ y 500.000€ en software, hardware y servicios puede traducirse al equivalente a 2,5 millones de € en capacidad de producción adicional.

Tomando un punto de vista simplista, esto indicaría un ROI en dos o tres meses. En realidad, la compañía del ejemplo que experimentó este cuello de botella con una utilización para producción correcta del 34%, una vez aplicada la gestión e información procedente de la implementación del Sistema MES, pasó a un porcentaje de producción dentro de especificaciones del 67% – iUn incremento no del 10%, sino del33%!

En definitiva, se hace necesaria la medida del rendimiento actual, identificando donde pueden hacerse mejoras mediante un mejor control de la ejecución y el uso de estas mejoras para cuantificar el ROI. Concentrarse primero en los elementos necesarios que tienen una perdida tangible (tiempo, mermas de materiales, exceso de stock) y después en la mejora de los elementos productivos (rendimientos, tiempos de ciclo, entregas a tiempo). Tomando esta aproximación, la integración de su sistema MES mostrara un ROI en meses, sino en semanas.

¿Ves reflejada la problemática actual de tu producción en alguno de estos supuestos?

  • Los pedidos de nuestros clientes disminuyen en cantidad a la vez que aumentan el numero de referencias, con un tiempo de entrega cada vez más corto.
  • Las instrucciones de trabajo, boletines de fabricación, hojas de marcajes, listados de inventario,… generan una cantidad de papel inmanejable.
  • Disponemos de muchos sistemas informáticos, pero no se comunican entre sí, o lo hacen de una forma muy manual, lo que nos obliga a entrar un mismo dato en diversos sistemas.
  • El listado de inventario que obtengo del sistema ERP no cuadra con el que obtengo del almacén.
  • Hasta dentro de tres días no podemos conocer los rendimientos de la producción de hoy.
  • Cuando el planificador realiza algún cambio en el plan activo, tenemos que imprimir diversas versiones del nuevo plan para distribuirlo por la planta.
  • Tenemos un alto porcentaje de paros no planificados y no sabemos cómo nos afecta al rendimiento.
  • La reacción a los eventos que se producen en el proceso productivo es lenta y poco definida.

Si consideras que tu situación encaja en alguno de los casos anteriores, entonces tenemos mucho que aportarte para ayudarte a mejorar en tu Gestión de la Producción. Puede que ya dispongáis de una o más herramientas que os resuelvan determinadas áreas de la gestión de tu producción, aunque es probable que algunas de las áreas clave de la producción no estén del todo cubiertas por estas herramientas.

Por otro lado, necesitas poder integrar las soluciones que ya tienes implementadas y que cumplen tus objetivos de forma correcta con aquellas que te resolverán nuevas necesidades. Al mismo tiempo, necesitas poder enlazar la información «a tiempo real» (movimientos de materiales, cambios de estado de las ordenes, eventos de planta, anomalías,…) con los flujos de información definidos en todo el Sistema de Gestión de Producción.

Los sistemas MES son la plataforma capaz de cubrirte en todas las necesidades de integración, coordinación y sincronización entre los distintos componentes de la planta productiva, así como de aportarte un completo conjunto de componentes dispuestos a proporcionar todas las funcionalidades necesarias para realizar la Gestión de la Producción de una Planta. Todo ello con un producto estándar modular y escalable capaz de adaptarse a las necesidades específicas de cada planta y dispuesto a demostrar un retorno de la inversión inmediato.

En SICMA21 integramos sistemas de control en tiempo real (MES) desde la plataforma Wonderware de la cual estamos certificados como integrador Archestra. Si tu empresa necesita implantar una solución de eficiencia en la planta de producción, no dudes en contactar con nosotros para que te podamos enseñar que beneficios puedes obtener de su puesta en marcha. También, realizamos soluciones a medida. Cuéntanos en que te podemos ayudar y nos ponemos a trabajar.

Persona de contacto: Frederic Gil; correo electrónico: fgil@sicma21.com

Te dejo con un vídeo del propio Frederic Gil en el pasado Expoindustrial 2020 explicando cómo funciona un sistema MES, las ventajas y desventajas de su uso, entre otros aspectos.

 

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