O que é MES na fabricação?

Seu sistema de Planejamento de Recursos Empresariais (ERP) informa sobre o trabalho programado para a próxima semana. As máquinas informam a velocidade com que estão operando atualmente. No entanto, quem está conversando entre os dois e quem realmente sabe o que está acontecendo na fábrica neste momento, se há os materiais certos nos lugares certos, se a qualidade está boa e onde provavelmente estão os gargalos? É aqui que um Sistema de Execução de Manufatura (MES) é útil. Com o Sistema de Execução de Manufatura, você pode conectar a gestão empresarial ao chão de fábrica, convertendo planos de produção em realidade e vice-versa. Use nosso guia para mais informações sobre o que MES significa, o que faz, como é diferente do ERP ou SCADA, quando você precisa de MES, qual é seu preço e quais benefícios podem ser obtidos com seu uso.

MES refere-se ao Sistema de Execução de Manufatura, que é a aplicação de software usada para gerenciar e monitorar processos de produção no chão de fábrica em tempo real. Pode ser classificado como estando no Nível 3 do padrão ISA-95, que está localizado entre o ERP, que está no Nível 4, e o SCADA, que está no Nível 2. Isso significa que o MES participa da execução de ordens de trabalho, gestão de materiais e mão de obra, garantia de qualidade, monitoramento de máquinas, medição da Eficiência Global dos Equipamentos (OEE) e rastreamento dos processos de produção.

O Que É um Sistema de Execução de Manufatura?

Um Sistema de Execução de Manufatura (MES) é um programa de software que acompanha a produção que ocorre no chão de fábrica. O MES cobre os quatro componentes principais de qualquer linha de produção – pessoas, máquinas, materiais e métodos – e documenta tudo o que faz.

Pense no MES como uma representação digital do processo real de produção em sua fábrica. O MES sabe qual ordem de trabalho está sendo executada em qual linha de produção, qual operador está trabalhando em qual etapa do processo de produção, qual lote de componentes foi usado para fabricar um produto acabado, qual é o gargalo na produção, e assim por diante. Não há mais suposições, quadros-negros e planilhas; o MES os substitui por dados limpos e processos de ciclo fechado.

O MES conecta tanto a camada de negócios (ERP – “precisamos de 10.000 peças até sexta-feira”) quanto a camada de controle (máquinas – “estou operando a 42 ciclos por minuto”). Ele transforma um plano de produção em ações reais de produção e passa os resultados reais de volta para a empresa.

O Framework ISA-95: Onde o MES Está

Esta discussão sobre MES naturalmente começa com o tema ISA-95 (IEC 62264), que é um padrão internacionalmente reconhecido que fornece a definição para os sistemas de informação usados na manufatura em relação aos seus cinco níveis de existência.

Assim, o MES opera no Nível 3 do framework ISA-95, pois gerencia processos de produção como despacho, execuções, coleta de dados, controle de qualidade e outros.

Funções principais do MES

As características dos sistemas MES têm muitas semelhanças independentemente da indústria em que são usados.

• Gerenciar ordens de trabalho envolve as seguintes atividades: agendamento e monitoramento das ordens de trabalho desde o momento em que foram geradas até a conclusão do trabalho, alteração de instruções e aprovação por meios eletrônicos.
• A gestão de materiais consiste em garantir que o lote de material especificado seja usado na etapa correta do processo. Para esses fins, são introduzidos os passos de leitura de RFID ou código de barras e o processo de retirada do material.
• De acordo com os requisitos de gestão da qualidade, os sistemas devem fornecer monitoramento da qualidade, incluindo controle do processo e identificação de defeitos.
• A rastreabilidade pode ser explicada como um caminho reverso do produto até o material que foi usado para sua produção, bem como todos os parâmetros do processo de fabricação.
• O monitoramento da mão de obra consiste em coletar informações sobre quem foi responsável por cada ordem e quanto tempo foi gasto no seu processamento.
• O controle de equipamentos inclui o monitoramento do seu estado operacional, bem como o OEE, que é calculado como o produto das pequenas perdas vezes o desempenho vezes a qualidade.
• Os gatilhos para trabalhos de manutenção são usados para detectar problemas com os equipamentos.

Embora nem todo MES tenha a capacidade de realizar todas as atividades mencionadas, ainda é relevante para usuários que buscam comparação de sistemas MES.

O que o MES entrega: os benefícios

O que leva as fábricas a investir em MES — resultados mostrados em números:

Realização comumente reportada: aumento da Eficiência Global do Equipamento entre 10% e 25%, redução de sucata entre 15% e 40%, aumento no cumprimento do cronograma com período de retorno do projeto entre 12 e 24 meses. No lado de testes da produção especificamente, a mesma lógica orientada por dados se aplica: sistemas de teste automatizados — sejam independentes ou alimentados por um MES — mostram o retorno mensurável analisado em nosso análise de retorno de testes automatizados vs manuais, e as verificações de qualidade em nosso guia de testes de disjuntores são exatamente o tipo de verificação em processo que um MES registra e rastreia.

MES vs ERP: As Principais Diferenças

A confusão mais comum em software de manufatura é ERP vs MES. A distinção clara:

Em resumo, o ERP escolhe quais produtos fabricar, enquanto o MES determina como fabricá-los. Enquanto isso, o ERP sem MES apenas formula planos baseados em crenças culturais e requer o conhecimento de como o plano se traduz na realidade; já o MES operando independentemente do ERP pode levar à transparência no chão de fábrica, mas falha em conectar as várias etapas da criação de valor. A solução mais eficaz seria aquela que incorpora ambos os sistemas e utiliza o padrão ISA-95 B2MML para esse propósito.

MES vs SAP: O Que as Pessoas Realmente Querem Dizer

No âmbito de “MES comparado ao SAP”, a situação pode ser corretamente descrita como “MES vs o principal fornecedor mundial de ERP”. Sendo uma empresa baseada em ERP, a empresa desenvolveu seus principais produtos (nomeadamente S/4HANA, e anteriormente R/3), que são as principais ferramentas para realizar atividades de finanças, cadeia de suprimentos, planejamento de manufatura e compras. Embora o SAP possa ser considerado um ERP e não um MES típico, ele ainda é capaz de fornecer os seguintes módulos relacionados à manufatura:

• SAP PP (Planejamento de Produção) – É um mecanismo de planejamento baseado em ERP para ordens de produção e atividades de capacidade de produção.
• SAP Digital Manufacturing (SAP DMC) – Neste caso, o desempenho MES do SAP é apresentado como um “estúdio” entre o SAP ERP e os equipamentos de produção, que fornece alguns recursos MES (despacho, fornecimento de diretrizes sobre como operar as máquinas, cálculo de OEE e gestão da qualidade) e o implementa no S/4HANA.

Por sua vez, existem vários sistemas MES feitos para suportar o SAP – por exemplo, Siemens Opcenter, AVEVA ou Rockwell são capazes de usar B2MML e/ou ABAP IDocs em vez de APIs para estabelecer as conexões com o SAP. Assim, a resposta é que o processo de tomada de decisão sobre a escolha de “SAP vs MES” se transforma na necessidade de escolher o sistema MES que seja compatível com o ERP, já que na maioria dos casos o mesmo sistema SAP é adotado entre as alternativas de ERP. A planta que opera usando o sistema SAP normalmente verifica a compatibilidade com soluções de sistema MES em vez de usar apenas o ERP.

MES vs SCADA: Sinais vs Informação

SCADA e MES são adjacentes, mas diferentes:

Em palavras simples e claras: SCADA fornece sinais e MES ajuda a usar esses sinais. SCADA não fornece dados como OEE, várias razões relacionadas a paradas ou variações de custo de produção, no entanto, o MES está lá para coletar dados da máquina e vinculá-los a compras, produtos e qualidade para responder às perguntas acima. Além disso, a maioria das soluções MES tenta obter as informações da máquina através do SCADA ou diretamente por meio de conectores OPC UA/IOT.

MES vs MOM: O Guarda-chuva Maior

MOM significa Gestão de Operações de Manufatura, que se refere a todos os sistemas usados nas operações de um fabricante. Isso inclui MES, gestão de qualidade, gestão de manutenção, sistemas de informação de laboratório e operações de inventário. Se MOM se refere à visão geral das operações da planta, MES seria o centro: o sistema que conecta todo o processo operacional.

Quando Você Precisa de um MES?

Critérios para determinar quando pensar em um MES:

• Visibilidade em tempo real do chão de fábrica não é uma opção — os dados de produção têm 24 horas, inseridos manualmente em planilhas.
• Rastreabilidade é inegociável quando há conformidade regulatória envolvida e padrões como automotivo (IATF 16949), aeroespacial (AS9100), farmacêutico (21 CFR Parte 11 registros de alterações), alimentos (HACCP-rastreabilidade de alérgenos) precisam ser cumpridos.
• Não está claro como medir o OEE — fontes de paradas e perdas de qualidade permanecem um mistério.
• Custos do ERP são imprecisos — suposições de tempo padrão podem ser uma subestimação de 15-30%, já que os dados reais nunca estão disponíveis.
• A complexidade crescente significa maior variedade de produtos e tipos de produtos — planilhas estão se tornando obsoletas.
• Escalar operações em vários sites significa ter as mesmas métricas em todos os lugares.

Um Exemplo Real de MES em Ação

Uma fábrica que produz componentes automotivos recebeu um pedido do sistema ERP para entregar 10.000 peças na sexta-feira. O seguinte descreve o que o sistema de execução de manufatura fará em relação ao pedido:

• Despacho: O sistema de execução de manufatura encontrará uma máquina apropriada que possa executar o pedido.
• Instruções digitais: Os operadores no chão de fábrica poderão ver as instruções digitais de como devem proceder com a fabricação dos componentes, eliminando o uso de instruções em papel.
• Verificação de material: O MES escaneará o código de barras nos componentes fornecidos para verificar se os componentes corretos em termos de nível de ramp-up estão sendo fornecidos ao chão de fábrica.
• Rastreamento em tempo real: O MES garantirá que as contagens de ciclo, paradas e qualidade sejam reportadas em tempo real e refletidas no painel de OEE.
• Portões de qualidade: O MES garantirá que o processo de fabricação seja verificado e controlado para possíveis problemas no início do processo, limitando o desperdício produzido durante o processo de fabricação.
• Rastreabilidade: Os componentes acabados serão rastreados até as matérias-primas ou componentes dos quais foram obtidos, incluindo a máquina usada no processo de produção.
• Feedback para ERP: No final, o MES enviará feedback para o sistema ERP detalhando quais quantidades e tempos de produção foram alcançados.

Quanto Custa um MES?

O preço do MES varia enormemente conforme a arquitetura — o maior fator de custo:

Fato importante: provedores tradicionais cobram de duas a três vezes mais pelos serviços de implementação do que pela licença do software. Com uma plataforma verdadeiramente nativa em nuvem, baseia-se em configuração em vez de desenvolvimento personalizado, o que muda essa dinâmica. Também vale notar que cerca de 40% a 70% dos projetos falham em entregar, principalmente devido a problemas como aumento do escopo, tratar MES como uma atualização de ERP, dados mestres incorretos e falha em considerar a gestão de mudanças (prepare-se para uma proporção de gastos de 1:3 para treinamento/gestão de mudanças versus técnico).

Os Principais Fornecedores de MES

As três plataformas mais importantes por força são:

• Indústrias de processo (químicos, alimentos e bebidas, refino): AVEVA MES, Honeywell, Siemens Opcenter Execution Process.
• Indústria discreta (automotiva, máquinas): Siemens Opcenter Execution Discrete, RockwellFactoryTalk, Dassault Apriso.
• Farmacêutica e biotecnologia: Werum PAS-X, Siemens Opcenter Pharma, Rockwell Pharma Suite.
• Aeroespacial e defesa: iBASEt Solumina, Dassault Apriso.
• Semicondutores: Critical Manufacturing cmNavigo, Siemens Opcenter Semiconductor.
• Nativo ERP: SAP Digital Manufacturing (para plantas centradas em SAP).
• Plataformas IoT/OEE-primeiro: TeepTrak e soluções similares são soluções eficazes para implantação rápida de IoT e sensores independentes de máquina com tarifas SaaS.

Todos os fornecedores neste espaço aderem às diretrizes ISA-95 com conectividade, tempo para mercado, facilidade de integração com sistemas ERP e conformidade.

Implementação: O Roteiro & Riscos

Implementação confirmada pelo padrão:

• Estratégia & Caso de Negócio (Meses 1-2)—Estabeleça seus KPIs e escopo.
• Seleção de Fornecedor (Meses 2-4)—Classifique conforme seus sete critérios de seleção.
• Design Arquitetônico (Meses 3-6)—Defina os limites dos padrões ISA-95, pontos de integração e zonas.
• Configuração & Construção (Meses 5-12)—Use configuração padrão em vez de produção personalizada sempre que possível.
• Integração & UAT (Meses 8-15)—Forneça conectividade às máquinas (OPC UA/IoT) e integre com o sistema ERP (B2MML).
• Validação & Treinamento (Meses 12-18)—Validar conformidade legal, se necessário, e treinar operadores para uma verdadeira gestão de mudanças.
• Entrada em operação & Otimização (Meses 15-24+)—Começar com o caso piloto (uma linha, 5-10 máquinas), comprovar valor e aplicar os modelos para implementações (30-50% do tempo economizado em outros locais).

Cenários potenciais de falha incluem aumento do escopo, fronteiras confusas entre sistemas ERP-MES, dados mestres incorretos e esquecimento em relação à gestão de mudanças dos operadores. Aborde todos eles no início do projeto.

Perguntas frequentes

Quais são as principais diferenças entre MES e SAP?

SAP é uma empresa de ERP cujos principais produtos abrangem planejamento empresarial, finanças, compras e cadeia de suprimentos. Enquanto isso, MES é uma categoria diferente de software usada para controlar a execução em tempo real no chão de fábrica. A principal distinção entre esses dois programas de software é que ERP/SAP decide quais produtos serão fabricados, enquanto MES controla o processo de produção. A SAP oferece módulos de manufatura, por exemplo, SAP PP para planejamento e SAP Digital Manufacturing, que é um módulo relacionado ao MES, mas muitas plantas optam por usar SAP em conjunto com software MES dedicado da Siemens, AVEVA, Rockwell, que funciona através do B2MML, porque o ERP SAP inclui apenas módulos de planejamento e não tem capacidade para fornecer dados de execução em tempo real nas máquinas.

Qual é um exemplo de MES?

Em um caso, uma fábrica de automóveis recebe os requisitos de produção através do sistema ERP; o sistema MES os envia para a linha de produção correta, fornece instruções eletrônicas aos trabalhadores, verifica materiais por meio da leitura de códigos de barras, acompanha o volume de produção e o tempo improdutivo, registra os resultados da produção por meio do SPC, compara as peças fabricadas com a ordem de produção e envia relatórios sobre a produção física de volta ao ERP. Alguns dos sistemas MES mais comuns são Siemens Opcenter, Rockwell FactoryTalk, AVEVA MES, Werum PAS-X e SAP Digital Manufacturing.

Qual é a diferença entre MES e ERP?

ERP (Nível 4 na ISA-95) é responsável pelo planejamento dos processos empresariais e execução de transações como pedidos de venda, MRP, compras e finanças diárias ou semanais, o que levanta a questão: “o que precisamos fabricar?”. MES (Nível 3) controla os processos de produção no nível do chão de fábrica, como despacho de ordens de trabalho, materiais, mão de obra, qualidade, OEE e rastreabilidade por segundos e minutos, perguntando: “como a produção está sendo realizada neste momento?”. ERP é teórico, enquanto MES é prático. Eles não estão em conflito, mas sim se complementam.

O que é MES vs SCADA?

SCADA (Nível 2) é responsável por monitorar máquinas e processos. Ele adquire dados em tempo real (por exemplo, temperatura, pressão, velocidade e tempo de operação) e age de acordo com as informações recebidas. Enquanto isso, o MES (Nível 3) controla os processos de produção. Ele relaciona as informações adquiridas com ordens, materiais, mão de obra e padrões para alcançar OEE, qualidade, rastreabilidade e gestão de relatórios. Em resumo, o SCADA fornece sinais enquanto o MES gera dados úteis. O SCADA não pode fornecer OEE, enquanto o MES pode.

Referências

1. ISA-95 / IEC 62264 — Padrão de Integração de Sistemas Empresa-Controle
2. MESA International — Modelo MES e Padrões B2MML
3. Siemens — Família de Produtos Opcenter MES
4. Rockwell Automation — FactoryTalk ProductionCentre
5. SAP — SAP Digital Manufacturing e Módulos PP
6. AVEVA — Soluções MES para Indústrias de Processo

Conclusão

O Sistema de Execução da Manufatura, ou MES, é um sistema que processa relatórios de produção enquanto eles estão ocorrendo. O MES é a terceira camada da pirâmide ISA-95, situada entre o Planejamento de Recursos Empresariais (ERP) e os sistemas de controle. O MES gera ordens, inspeciona as quantidades de materiais de entrada e força de trabalho, controla a qualidade, calcula a Eficiência Global do Equipamento (OEE) e assegura a rastreabilidade do produto. Os dados obtidos são enviados ao sistema ERP. O ERP define o que deve ser fabricado; o MES define a forma de fabricação e monitoramento (SCADA analisa os sinais das máquinas). A implementação do MES é necessária caso a instalação de produção funcione como uma caixa preta, seja exigida rastreabilidade direta do produto ou os cálculos de eficiência sejam imprecisos. Os custos incorridos por estabelecimentos de tamanho médio variam de 500.000 a 5 milhões para aplicações tradicionais, e os preços variam de 200 a 800 por ano por máquina para aplicações em nuvem. O processo de implementação leva em média de um a dois anos.