System MES: funkcje, wybór i wdrożenie w zakładzie

Najważniejsze w skrócie

• System MES (Manufacturing Execution System) koordynuje i dokumentuje to, co faktycznie dzieje się na hali: realizację zleceń produkcyjnych, pracę maszyn, przepływ materiału, pracę ludzi i jakość, niemal w czasie rzeczywistym.
• Najczęściej stosowanym modelem odniesienia jest MESA-11, czyli jedenaście funkcji opisanych przez stowarzyszenie MESA. Żaden zakład nie potrzebuje wszystkich jedenastu od pierwszego dnia.
• Najszybciej zwracają się zwykle trzy funkcje: zbieranie danych, analiza wydajności (OEE) i zarządzanie utrzymaniem ruchu.
• Wiele średnich firm produkcyjnych, które szukają oprogramowania MES, najpierw potrzebuje wiarygodnych danych z maszyn. Szczegółowe harmonogramowanie i pełna identyfikowalność przychodzą później, gdy dane są już pewne.
• Zanim wybierzesz dostawcę, poznaj swoje wąskie gardło, zmierz OEE i spisz najczęstsze przyczyny przestojów. Inaczej kupujesz funkcje, a nie wyniki.

Czym jest system MES?

System MES to warstwa oprogramowania między planowaniem w ERP a maszynami na hali. Przekłada zlecenia produkcyjne na zadania dla konkretnych stanowisk i raportuje z powrotem, co naprawdę wyprodukowano.

ERP wie, co trzeba wyprodukować i na kiedy. MES wie, jak idzie produkcja w tej chwili: która maszyna stoi, które zlecenie utknęło, ile powstaje braków.

W modelu normy ISA-95 / IEC 62264 MES leży na poziomie 3, między zarządzaniem przedsiębiorstwem (poziom 4) a procesem, czujnikami, sterownikami PLC i systemami SCADA (poziomy od 0 do 2). Dlatego dobry MES wymienia dane w obu kierunkach: z ERP i z maszynami.

Jedenaście funkcji MES według modelu MESA-11

Stowarzyszenie MESA International opisało funkcje systemu MES w modelu, który do dziś służy jako wspólny słownik branży. Dzięki niemu możesz porównywać dostawców tymi samymi pojęciami, a nie nazwami ich modułów.

Żaden zakład nie startuje z jedenastoma funkcjami naraz. Prawdziwe pytanie brzmi: które trzy zarobią na siebie najwcześniej?

MES, ERP, monitoring maszyn i CMMS: kto za co odpowiada?

Te pojęcia na siebie zachodzą, a każdy dostawca używa ich po swojemu. W praktyce sprawdza się taki podział:

Monitoring maszyn jest podstawą dla pozostałych systemów. Bez wiarygodnych danych o przestojach i ilościach nawet najlepszy MES planuje na błędnych liczbach.

Czy Twój zakład potrzebuje pełnego systemu MES?

Pełny MES to duży projekt, zarówno kosztowo, jak i organizacyjnie. Opłaca się przede wszystkim tam, gdzie wymuszają go przepisy albo złożoność produkcji.

Pełny MES ma sens, jeśli

• Musisz wykazać pełną identyfikowalność każdej partii lub numeru seryjnego, jak w farmacji, wyrobach medycznych czy u dostawców dla branży motoryzacyjnej.
• Codziennie przeplanowujesz wiele zleceń o złożonych marszrutach na dziesiątkach stanowisk.
• Papierowa dokumentacja produkcji stała się wąskim gardłem przy audytach i zwalnianiu partii.

Start od danych z maszyn, OEE i utrzymania ruchu ma sens, jeśli

• Nikt nie wie dokładnie, ile czasu tracą maszyny będące wąskim gardłem i dlaczego.
• Przestoje są szacowane w raporcie zmianowym, a mikroprzestoje w ogóle się w nim nie pojawiają.
• Awarie zgłasza się ustnie, a dział utrzymania ruchu nie widzi, która usterka powoduje największe straty produkcji.

Większość średnich zakładów produkcyjnych rozpoznaje się w drugiej grupie. Nasze porównanie OEE i MES pokazuje, gdzie przebiega granica między tymi systemami.

Czego oczekiwać od MES w poszczególnych branżach

Funkcje MESA-11 są w każdej branży te same. To, które liczą się najpierw, bardzo się jednak różni.

W produkcji dyskretnej z wieloma maszynami najszybszy efekt daje zwykle zbieranie danych bezpośrednio z maszyn. W branżach regulowanych projekt częściej napędza obowiązek dokumentacyjny.

Pytaj każdego dostawcę o wdrożenia w Twojej branży i przy podobnym parku maszynowym. MES zbudowany pod serie farmaceutyczne nie musi sprawdzić się w tłoczni.

Przykład z liczbami: ile może przynieść projekt MES

Korzyść z systemu MES powstaje prawie zawsze na wąskim gardle. Każda odzyskana tam godzina to dodatkowa godzina produkcji dla całego zakładu.

Weźmy linię pracującą na dwie zmiany przez 230 dni w roku. Po odjęciu przerw planowany czas produkcji wynosi 15 godzin dziennie, czyli 3450 godzin rocznie.

• Obecne OEE wynosi 60%, co daje 0,60 × 3450 = 2070 godzin w pełni produktywnego czasu.
• Jeśli dzięki mniejszej liczbie przestojów i mikroprzestojów OEE wzrośnie do 66%, będzie to 0,66 × 3450 = 2277 godzin.
• Różnica to 207 godzin dodatkowej zdolności produkcyjnej rocznie, bez nowej maszyny i bez trzeciej zmiany.

Jeśli sprzedajesz wszystko, co wyprodukujesz, pomnóż te godziny przez marżę na godzinę pracy tej linii. Jeśli nie, policz nadgodziny i kooperację, których unikniesz.

Ten rachunek pokazuje też, od czego zacząć. Pierwsze punkty procentowe OEE pochodzą zwykle ze zbierania danych i szybszej reakcji na awarie, a nie z harmonogramowania.

Wskaźniki, które musi liczyć system MES

System MES jest wart tyle, ile liczby, które co rano trafiają na odprawę. Te wskaźniki każdy system powinien liczyć standardowo, według jasnego i udokumentowanego wzoru.

Sprawdź, jak system traktuje przerwy i planowany czas bez produkcji. Jeśli nie są poprawnie odjęte od planowanego czasu produkcji, dostępności dwóch zakładów nie da się porównać.

Szczegóły obliczeń i najczęstsze pułapki opisujemy w naszym poradniku obliczania OEE.

Chmura czy serwer w zakładzie?

Kiedyś prawie każdy MES działał na serwerze w zakładzie. Dziś wielu dostawców oferuje pracę w chmurze, często z małym urządzeniem przy maszynie, które zbiera dane.

Kluczowe pytanie nie brzmi „chmura czy serwer”, tylko czy urządzenie przy maszynie wyłącznie odczytuje dane. System, który niczego nie zapisuje do sterownika, znacznie łatwiej zatwierdzić z punktu widzenia bezpieczeństwa OT.

Jak wybrać oprogramowanie MES: dziesięć pytań do każdego dostawcy

Prezentacje systemów MES chętnie pokazują pulpity i wykresy Gantta. Te pytania pozwolą sprawdzić, czy system zadziała w Twoim zakładzie:

1. Jak podłączycie naszą najstarszą maszynę? Przez sterownik PLC, OPC UA, dodatkowy czujnik czy kamerę? „Ustalimy to w trakcie projektu” to nie jest odpowiedź.
2. Które funkcje MESA-11 system naprawdę obsługuje w standardzie? Poproś o pokazanie każdej obiecanej funkcji w standardowym produkcie, a nie w rozwiązaniu pisanym na zamówienie.
3. Jak wprowadza się przyczyny przestojów? Krótkie listy dla danego typu maszyny, kody alarmów ze sterownika czy tylko wolny tekst?
4. Od jakiego czasu trwania liczy się przestój? Próg mikroprzestoju musi być konfigurowalny, bo inaczej duża część strat pozostaje niewidoczna.
5. Jak wymieniacie z ERP zlecenia produkcyjne i meldunki wykonania produkcji? Standardowy konektor, API czy eksport plików, i w którą stronę?
6. Co dzieje się po przestoju? Czy jest prosta droga od powtarzającego się przestoju do zlecenia dla utrzymania ruchu na tej samej maszynie?
7. Kiedy dostaniemy pierwsze wiarygodne liczby? Pytaj o dzień, w którym pierwsza linia pokaże OEE, a nie o datę zakończenia projektu.
8. Kto będzie utrzymywał system po wdrożeniu? Czy każda zmiana wymaga konsultanta, czy Twój zespół sam doda maszyny, przyczyny przestojów i nowe zmiany robocze?
9. Gdzie są przechowywane dane? W chmurze, na serwerze w zakładzie czy w obu miejscach, z jakimi certyfikatami i jaką umową powierzenia przetwarzania danych w rozumieniu RODO?
10. W jakich językach pracują operatorzy i technicy? Ekran na hali, którego operatorzy nie rozumieją, będzie ignorowany.

Wdrożenie: prawo pracy, IT i pierwsze 90 dni

System MES mierzy maszyny, ale zbierane dane często da się powiązać z konkretnymi osobami, przez logowanie, zmianę albo stanowisko. Wtedy mogą zostać uznane za monitoring pracowników w rozumieniu Kodeksu pracy.

Monitoring wizyjny reguluje artykuł 22² Kodeksu pracy, a monitoring poczty elektronicznej i inne formy monitoringu artykuł 22³. Cel, zakres i sposób monitoringu ustala się w układzie zbiorowym pracy, w regulaminie pracy albo w obwieszczeniu, jeśli pracodawca nie ma obowiązku wydania regulaminu.

Kodeks pracy wymaga poinformowania pracowników o wprowadzeniu monitoringu najpóźniej 2 tygodnie przed jego uruchomieniem. Nowe osoby dostają tę informację na piśmie przed dopuszczeniem do pracy.

Dane, które identyfikują pracownika, są też danymi osobowymi w rozumieniu RODO. Musisz więc mieć podstawę prawną przetwarzania, spełnić obowiązek informacyjny i określić okres przechowywania danych.

Czy konkretny system jest monitoringiem, zależy od tego, jakie dane zbiera i komu je pokazuje. Warto to ocenić z prawnikiem przed startem, a jeśli w zakładzie działa zakładowa organizacja związkowa, zmianę regulaminu pracy trzeba z nią uzgodnić.

Najprościej od początku ustalić cel, poziom analizy (maszyna, linia i zmiana zamiast pojedynczej osoby) oraz uprawnienia dostępu. Więcej wskazówek znajdziesz w naszym przewodniku o uzgadnianiu monitoringu OEE z przedstawicielami pracowników.

Start w trzech etapach sprawdza się w praktyce:

1. Dni 1 do 30: podłącz maszynę będącą wąskim gardłem, zdefiniuj stany maszyny i krótką listę przyczyn przestojów, zmierz wyjściowe OEE.
2. Dni 31 do 60: wprowadź codzienną odprawę o przestojach z poprzedniego dnia, a największe straty przekuj w zlecenia dla utrzymania ruchu.
3. Dni 61 do 90: podłącz kolejne linie, użyj integracji z ERP dla zleceń i idealnych czasów cyklu, udokumentuj pierwszą poprawę względem punktu wyjścia.

Najczęstsze błędy w projektach MES

• Zaczynanie od harmonogramowania. Bez zmierzonych przestojów i rzeczywistych czasów cyklu system planuje na życzeniowych liczbach.
• Uruchamianie wszystkich zakładów i linii naraz. Widoczny sukces na jednej linii przekonuje bardziej niż wielki plan wdrożenia.
• Szacowanie idealnych czasów cyklu. Jeśli normatywny czas cyklu jest zbyt długi, wydajność wygląda dobrze, a straty prędkości znikają z pola widzenia.
• Pomijanie utrzymania ruchu. Wykryty przestój bez zlecenia dla utrzymania ruchu pozostaje tylko wykresem.
• Traktowanie MES jak projektu IT. O sukcesie decyduje codzienna odprawa na produkcji, a nie interfejs.

Więcej o przyczynach nieudanych wdrożeń przeczytasz w artykule dlaczego wdrożenia MES się nie udają.

Jak działa Fabrico

Fabrico nie jest pełnym systemem MES. Obejmuje w jednym systemie trzy funkcje MESA-11: zbieranie danych, analizę wydajności (OEE) i zarządzanie utrzymaniem ruchu.

Dane z maszyn trafiają do Fabrico ze sterowników PLC, z czujników IoT montowanych na starszych maszynach albo z kamer. Na tej podstawie widzisz OEE w czasie rzeczywistym, historię przestojów i mikroprzestoje.

Fabrico jest też pełnym systemem CMMS, więc zespół zakłada zlecenie dla utrzymania ruchu od razu na właściwej maszynie. Dane zlecenia produkcyjnego, takie jak produkt i idealny czas cyklu, można zaimportować z ERP, aby każda seria była mierzona względem właściwego celu.

Interfejs jest dostępny po polsku, a Fabrico ma certyfikat ISO 27001.

Zobacz, od których funkcji MES powinien zacząć Twój zakład. Umów demo: 30 minut z konsultantem Fabrico, bez zobowiązań.

Wolisz najpierw zadać pytanie? Skontaktuj się z nami.