sistema de ejecución de fabricación

Los sistemas de ejecución de fabricación ( MES ) son sistemas informatizados que se utilizan en la fabricación para rastrear y documentar la transformación de materias primas en productos terminados. Los MES proporcionan información que ayuda a los responsables de la toma de decisiones en la fabricación a comprender cómo se pueden optimizar las condiciones actuales en la planta para mejorar la producción. ^{[ 1 ]} Los MES funcionan como un sistema de monitorización en tiempo real que permite controlar múltiples elementos del proceso de producción (por ejemplo, insumos, personal, máquinas y servicios de apoyo).

El MES puede operar en múltiples áreas funcionales, por ejemplo, la gestión de definiciones de productos a lo largo de su ciclo de vida , la programación de recursos , la ejecución y el despacho de pedidos, el análisis de la producción y la gestión del tiempo de inactividad para la eficacia general de los equipos (OEE), la calidad del producto o el seguimiento y la trazabilidad de los materiales . El MES crea el registro "tal como se construyó", capturando los datos, los procesos y los resultados del proceso de fabricación. Esto puede ser especialmente importante en industrias reguladas, como la alimentaria o la farmacéutica, donde puede requerirse documentación y comprobación de procesos, eventos y acciones.

A partir de 2025, los sistemas de ejecución de fabricación están pasando de software rígido y monolítico instalado localmente a plataformas modulares conectadas a la nube. Los principales impulsores de esta evolución incluyen:

• Arquitecturas híbridas y en la nube: Si bien los sistemas MES tradicionales dependían completamente de servidores locales, los sistemas modernos suelen utilizar un enfoque híbrido. Las funciones críticas de control en tiempo real permanecen en la red local para garantizar baja latencia y seguridad, mientras que el análisis de datos intensivo y el almacenamiento a largo plazo se transfieren a plataformas en la nube. ^{[ 2 ]}
• Plataformas de bajo código/sin código: Las nuevas plataformas permiten a los ingenieros de fabricación crear aplicaciones y paneles personalizados mediante interfaces de arrastrar y soltar, sin necesidad de conocimientos avanzados de programación. Este modelo de "desarrollador ciudadano" reduce el coste y el tiempo necesarios para personalizar los flujos de trabajo MES en comparación con los sistemas heredados. ^{[ 3 ]}
• IA y análisis predictivo: Los sistemas MES modernos se integran con IA y algoritmos de aprendizaje automático . En lugar de simplemente informar sobre fallas de producción pasadas, estos sistemas analizan datos históricos para predecir las necesidades de mantenimiento de los equipos ( mantenimiento predictivo ) y optimizar los programas de producción de forma dinámica. ^{[ 4 ]}

Los sistemas de ejecución de fabricación (MES) ayudan a crear procesos de fabricación impecables y proporcionan retroalimentación en tiempo real sobre los cambios en los requisitos ^{[ 5 ]} , además de ofrecer información en una única fuente ^{[ 6 ]} . Otros beneficios de una implementación exitosa de MES podrían incluir:

• Reducción de residuos, retrabajos y desperdicios, incluyendo tiempos de preparación más rápidos.
• Captura más precisa de la información de costos (por ejemplo, mano de obra, desperdicio, tiempo de inactividad y herramientas).
• Mayor tiempo de actividad
• Incorporar actividades de flujo de trabajo sin papel
• trazabilidad de las operaciones de fabricación
• Menor tiempo de inactividad y fácil detección de fallas
• Inventario reducido, mediante la erradicación del inventario por si acaso ^{[ 7 ]}

Surgieron diversos sistemas que utilizaban datos recopilados para un propósito específico. El desarrollo posterior de estos sistemas durante la década de 1990 introdujo la superposición de funcionalidades. Posteriormente, la Manufacturing Enterprise Solutions Association International (MESA) introdujo cierta estructura al definir 11 funciones que delimitaban el alcance de MES. En el año 2000, la norma ANSI/ISA-95 fusionó este modelo con el Purdue Reference Model (PRM). ^{[ 8 ]}

Se definió una jerarquía funcional en la que los MES se ubicaban en el Nivel 3, entre los ERP en el Nivel 4 y el control de procesos en los Niveles 0, 1 y 2. Con la publicación de la tercera parte de la norma en 2005, las actividades del Nivel 3 se dividieron en cuatro operaciones principales: producción, calidad, logística y mantenimiento.

Entre 2005 y 2013, partes adicionales o revisadas del estándar ANSI/ISA-95 definieron con mayor detalle la arquitectura de un MES, abarcando cómo distribuir internamente la funcionalidad y qué información intercambiar tanto interna como externamente.

Con el paso de los años, las normas y modelos internacionales han perfeccionado el alcance de dichos sistemas en términos de actividades . Estas suelen incluir:

• Gestión de definiciones de producto. Esto puede incluir el almacenamiento, el control de versiones y el intercambio con otros sistemas de datos maestros, como reglas de producción, lista de materiales, lista de recursos, puntos de ajuste del proceso y datos de recetas, todo ello enfocado en definir cómo fabricar un producto. La gestión de definiciones de producto puede formar parte de la gestión del ciclo de vida del producto .
• Gestión de recursos. Esto puede incluir el registro, el intercambio y el análisis de la información sobre los recursos, con el fin de preparar y ejecutar órdenes de producción con recursos que tengan las capacidades y la disponibilidad adecuadas.
• Programación (procesos de producción) . Estas actividades determinan el cronograma de producción como un conjunto de órdenes de trabajo para satisfacer los requisitos de producción, que normalmente se reciben de sistemas de planificación de recursos empresariales (ERP) o sistemas especializados de planificación y programación avanzada , haciendo un uso óptimo de los recursos locales.
• Envío de órdenes de producción. Dependiendo del tipo de procesos de producción, esto puede incluir la distribución de lotes, series y órdenes de trabajo, su asignación a los centros de trabajo y la adaptación a condiciones imprevistas.
• Ejecución de órdenes de producción. Si bien la ejecución real la realizan los sistemas de control de procesos , un MES puede realizar verificaciones de los recursos e informar a otros sistemas sobre el progreso de los procesos de producción.
• Recopilación de datos de producción. Esto incluye la recopilación, el almacenamiento y el intercambio de datos de proceso, el estado de los equipos, la información de lotes de materiales y los registros de producción, ya sea en un sistema de registro histórico de datos o en una base de datos relacional.
• Análisis del rendimiento de la producción. Cree información útil a partir de los datos brutos recopilados sobre el estado actual de la producción, como resúmenes del trabajo en curso (WIP), y el rendimiento de la producción del período anterior, como la efectividad general del equipo o cualquier otro indicador de rendimiento .
• Seguimiento y localización de la producción . Registro y recuperación de información relacionada para presentar un historial completo de lotes, pedidos o equipos (especialmente importante en producciones relacionadas con la salud, por ejemplo, productos farmacéuticos ).

MES se integra con ISA-95 (anteriormente conocido como Modelo de Referencia de Purdue, “95” ) mediante múltiples relaciones.

• Control empresarial
• Integración empresarial
• Sistema de información de laboratorio
• gestión de operaciones de fabricación
• Sistema de ejecución del desarrollo de procesos
• gestión del ciclo de vida del producto
• Arquitectura de referencia empresarial de Purdue

• Scholten, Bianca (2009). Guía MES para ejecutivos: por qué y cómo seleccionar, implementar y mantener un sistema de ejecución de fabricación . Research Triangle Park, NC: International Society of Automation. ISBN 9781936007035.
• Integración de sistemas de control empresarial, Parte 1: Modelos y terminología . Research Triangle Park, Carolina del Norte, EE. UU.: Sociedad Internacional de Automatización. 2000. ISBN 1556177275.
• Integración de sistemas de control empresarial, parte 3: Modelos de actividad para la gestión de operaciones de fabricación . Research Triangle Park, Carolina del Norte, EE. UU.: Sociedad Internacional de Automatización. 2005. ISBN 1556179553.
• Un modelo de referencia para la fabricación integrada por computadora (CIM). Fundación de Investigación Purdue, 1989.