Principales caractéristiques des systèmes d'exécution de la production : quelles fonctionnalités devez-vous attendre ?

Les fabricants sont contraints d'accélérer leur rythme, de respecter des normes plus strictes et de s'adapter à des changements constants sur le terrain. Le problème, c'est que de nombreuses plateformes MES n'ont pas été conçues pour faire face à ce genre de pression. Elles enferment les équipes dans des processus rigides et ne leur laissent guère de marge de manœuvre pour évoluer.

C'est pourquoi les caractéristiques de votre système MES sont essentielles. Des fonctionnalités telles que la traçabilité en temps réel, la conception modulaire et la connectivité en périphérie ont une incidence directe sur la capacité d'une usine à s'adapter, à respecter les réglementations et à réagir face à tout changement.

Vous trouverez ci-dessous une présentation détaillée des fonctionnalités des systèmes MES qui font aujourd’hui la différence, c’est-à-dire leur fonctionnement concret et les éléments à prendre en compte si vous êtes en train d’évaluer votre prochain système.

Un système d'exécution de la fabrication, également appelé MES, est un logiciel performant axé sur la production qui permet d'obtenir une visibilité en temps réel sur les opérations.

Gartner en donne une définition utile:

« Les systèmes d'exécution de la production (MES) constituent une catégorie de logiciels qui gèrent, surveillent et synchronisent l'exécution, en temps réel, des processus physiques intervenant dans la transformation des matières premières en produits intermédiaires et/ou finis. »

Elles assurent la coordination de l'exécution de ces ordres de travail avec la planification de la production et les systèmes à l'échelle de l'entreprise. Les applications MES fournissent également des informations sur les performances des processus et prennent en charge la traçabilité au niveau des composants et des matériaux, la généalogie, ainsi que l'intégration avec l'historique des processus, le cas échéant. »

Malgré leurs différences, tous les MES partagent un certain nombre de caractéristiques essentielles. Certains MES excellent dans certains domaines par rapport à d'autres, mais ils sont tous censés disposer au moins de certains des « modules » suivants :

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• Documentation sur les produits
• Suivi et historique des produits/pièces
• Gestion de l'exécution des processus
• Gestion des ressources
• Gestion de la qualité
• Ressources humaines
• Collecte de données
• Intégration de systèmes

Les usines ne fonctionnent plus de manière statique. Les cycles de vie des produits ne cessent de se raccourcir, la demande évolue sans crier gare et une part croissante du travail est délocalisée en périphérie des opérations. Ce rythme oblige les systèmes à s'adapter aussi rapidement que les opérateurs sur le terrain.

C'est là que les détails de votre système MES prennent toute leur importance. Ils déterminent si vous vous retrouvez à courir après les problèmes une fois qu'ils se sont produits ou si vous gardez une longueur d'avance. Une configuration adaptée permet aux équipes de s'adapter sans compromettre la conformité, et leur donne l'assurance que leurs décisions reposent sur des données réelles.

Voici quelques facteurs qui influencent actuellement la conception des systèmes MES :

• Le déploiement dans le cloud facilite la mise en service de nouveaux sites ou l'augmentation de la capacité sans que le service informatique ait à se lancer dans une longue procédure de configuration.

• La conception modulaire permet aux ingénieurs de modifier les flux de travail dès que nécessaire, sans avoir à attendre une refonte complète du système.

• IIoT les connexions en périphérie permettent de mettre les données des machines et des lignes de production à la disposition des personnes en mesure d'agir en conséquence.

• Les outils d'analyse et d'intelligence artificielle permettent de faire le tri parmi les informations superflues afin que les équipes puissent prendre des décisions en temps réel.

L'approche Tulipen matière de MES tient compte de ces réalités. Elle s'articule autour d'applications modulaires capables d'évoluer ou de s'adapter de manière autonome, de s'interfacer facilement avec d'autres systèmes et de permettre aux ingénieurs de développer ce dont les opérations ont réellement besoin, sans les contraintes inhérentes aux systèmes monolithiques traditionnels.

Cependant, il n'existe pas deux usines identiques. Les besoins varient d'un secteur à l'autre et en fonction du type d'opérations de fabrication. La fabrication par lots fonctionne de manière très différente de la fabrication à la pièce, et ainsi de suite.

Cette diversité, qui rappelle la forme d'un flocon de neige, entre les différentes usines a contrecarré les tentatives d'organismes tels que la MESA et l'ANSI visant à normaliser la définition du MES.

Dans cet article, nous allons examiner en détail les fonctionnalités essentielles qui caractérisent généralement un MES.

Commençons par examiner les fonctionnalités et les caractéristiques que chacun de ces modules peut offrir.

Définition du produit

Les systèmes d'exécution de la fabrication (MES) gèrent la documentation nécessaire à l'atelier pour fabriquer un produit. Cela s'effectue grâce à des fonctionnalités telles que :

• Gestion des nomenclatures (BOM): il s'agit soit de recevoir une BOM de fabrication BOM mBOM) provenant d'un système externe, soit de recevoir la BOM d'ingénierie BOM eBOM) et de gérer la conversion de l'eBOM en mBOM au sein du MES.
• Gestion des modifications et des configurations: gestion des révisions de produit afin que, lorsqu'un produit est mis à jour, le plan de processus puisse être mis à jour en respectant le contrôle des révisions et en faisant référence aux modifications pertinentes dans CAO eBOM et CAO de la définition du produit.

Suivi et traçabilité des produits et des pièces

Ces fonctionnalités du système MES visent à garantir la disponibilité des pièces adéquates au bon endroit et au bon moment au sein de la chaîne de production. Parmi celles-ci, on peut citer :

• Suivi des pièces: Suivre les pièces dès leur sortie du stock, tout au long de leur parcours dans les zones de stockage de l'atelier, jusqu'à leur installation ou leur utilisation dans le cadre d'une opération de production.
• Préparation des commandes: générer une liste de prélèvement des pièces qui est soit transmise au système de gestion des stocks, soit gérée manuellement.
• Préparation des lots de pièces: Établir une liste des pièces à regrouper dans des bacs ou des chariots avant de commencer une tâche, afin de s'assurer que toutes les pièces nécessaires sont disponibles pour le processus.
• Niveaux de stock des produits en cours de fabrication: assurez le suivi des niveaux de stock des pièces affectées à des ordres de fabrication mais non encore installées, et transmettez ces informations au système de gestion des stocks.
• Suivi des produits en cours de fabrication : suivez les produits à mesure qu'ils passent d'un poste de travail à l'autre. Ce suivi s'effectue à l'aide de lecteurs de codes-barres ou en identifiant le numéro de série, le numéro de lot ou Ordre de travail .
• Registres d'installation des pièces et généalogie des produits: Tenez à jour l'historique d'un produit et une piste d'audit, y compris une généalogie complète des matériaux et composants utilisés lors de l'assemblage. Le MES peut également comparer la BOM telle que réalisée BOM BOM telle qu'elle a été conçue ou planifiée.
• Durée de conservation et date de péremption des matériaux: Veillez à suivre les dates de péremption des matériaux afin d'éviter que les employés n'utilisent des matériaux périmés.

Gestion de l'exécution des processus

Les systèmes d'exécution de la fabrication (MES) offrent des fonctionnalités permettant de gérer la production et de garantir le respect des flux de travail appropriés, notamment :

• Gammes de processus : Définissez et gérez la gamme de processus, qui détaille les règles de séquence d'exécution, les instructions de travail, les ressources et les exigences en matière de collecte de données pour chaque opération et chaque étape.
• Instructions de travail: versions numériques des instructions de travail, comprenant du texte et des illustrations qui guident le technicien tout au long de la séquence de processus appropriée : comment préparer les outils, positionner les pièces, faire fonctionner les machines et effectuer les vérifications nécessaires à chaque étape.
• Accompagnement tout au long des étapes de travail : au-delà des consignes de travail, le MES peut guider le technicien à travers les différentes étapes, depuis la sélection d'une intervention sur une liste de répartition, en passant par la validation de l'intervention pour démarrer le chronomètre, la collecte des données relatives aux mesures et aux pièces, jusqu'à l'enregistrement de l'achèvement de l'intervention.
• Suivi de l'avancement des tâches de production : suivez l'exécution des commandes par zone d'opération, ressources utilisées, nomenclatures et pièces utilisées, afin que les planificateurs de production puissent déterminer à quelle étape du cycle de fabrication se trouve chaque unité ou lot, quels matériaux sont nécessaires et à quel moment. Ce niveau de visibilité aide les ingénieurs à planifier les stocks, à établir le calendrier de production et à informer avec précision les clients de la date à laquelle leurs commandes seront prêtes. En exigeant que le personnel pointe à l'heure de début et de fin d'une tâche, cette fonction permet de suivre les coûts de main-d'œuvre pour chaque tâche.
• Événements et alertes: Enregistrez des événements tels que l'achèvement d'une tâche par une machine ou un opérateur et déclenchez des alertes par e-mail à l'intention du responsable ou du service d'assistance, selon les besoins. Par exemple, une alerte peut être déclenchée si une condition hors spécifications est détectée, si une ligne s'arrête, etc.
• Contrôle de la production: ces fonctionnalités permettent d'accélérer la résolution des problèmes qui entravent la production, de coordonner et d'approuver les dérogations aux plans de travail prévus, ainsi que d'intégrer les modifications techniques urgentes ayant une incidence sur les calendriers de production. En général, les fonctionnalités de contrôle de la production proposent des écrans et des rapports destinés à aider le personnel à analyser les domaines concernés et à y remédier le plus rapidement possible.
• Planification des tâches de production: Fournir une liste quotidienne des tâches à exécuter issue du système ERP et offrir la possibilité de reporter des tâches, de s'adapter à des imprévus, etc. Cette fonctionnalité s'accompagne généralement de représentations graphiques, telles que des diagrammes de Gantt, permettant d'évaluer les performances et de vérifier si les tâches accusent un retard ou si elles sont en bonne voie pour être achevées dans les délais.

Gestion des ressources

Fonctionnalités permettant de gérer les ressources en production, telles que l'outillage, les matériaux, etc.

• Poste de contrôle / Tableau de planification: Le tableau de planification présente une vue périodique du plan directeur et comprend les outils de planification et de contrôle nécessaires au maintien des quantités de production afin de garantir le bon déroulement du processus de production, ainsi que les ordres planifiés et les ordres de fabrication d'un processus.
• Gestion des outils et des ressources (TRM): Gérer les outils ainsi que les autres matériaux et équipements auxiliaires nécessaires à la production. Au-delà d’un simple système d’inventaire, le MES est censé gérer l’état des ressources opérationnelles, en déterminant quels outils sont disponibles, lesquels sont compatibles avec quelles machines, et en évaluant leur état, dans le but d’assurer une maintenance préventive et de réduire les temps d’arrêt.
• Étalonnage des outils : en lien avec la gestion des outils (TRM), le système MES disposant d'informations utiles sur chaque outil, l'étalonnage peut être déclenché en fonction de la fréquence d'utilisation réelle. De plus, le système MES peut imposer que les outils soient correctement étalonnés avant de pouvoir être utilisés.
• Transmission des paramètres des machines: Gérer et transmettre les paramètres des machines afin de garantir une configuration et une maintenance adéquates pour chaque machine, ainsi que les consignes d'utilisation nécessaires à son bon fonctionnement, dans le but d'éviter tout temps d'arrêt inutile.
• Programmes pour machines-outils: enregistrez et gérez les programmes destinés aux machines-outils, qu'il s'agisse de simples fiches de réglage ou de programmes de commande numérique (CN) ou de machines de mesure par coordonnées (CMM).
• Logistique des matériaux et de la production : Veuillez fournir des informations sur les matériaux en circulation (ceux qui concernent les travaux en cours (WIP) ou qui se trouvent en dehors des entrepôts communs) afin que leurs opérations de transport puissent être lancées en temps voulu.

Qualité

Intégrer la qualité dans le processus de production grâce à des contrôles en cours de fabrication.

• Contrôle statistique des processus (SPC) : le contrôle statistique des processus collecte des données, les traite et les compare à des valeurs de référence afin de déterminer si elles se situent dans les limites de tolérance. Si ce n'est pas le cas, la fonction SPC peut déclencher une alarme pour avertir les parties prenantes concernées. Les systèmes MES doivent enregistrer ces données afin d'en suivre l'évolution et de les mettre à disposition sur le site de production, dans le but d'identifier et de prévenir les erreurs avant qu'elles ne se produisent.
• Vérification de la configuration des produits: le MES permet de s'assurer que les produits sont fabriqués conformément aux spécifications techniques en conservant des registres historiques des appareils (DHR, également appelés « rapports de conformité à la fabrication »), qui comprennent une liste des avis de modification technique (ECN) intégrés à chaque unité de produit. En cas d'écarts entre la configuration telle que fabriquée et celle telle que conçue, le MES peut gérer les validations nécessaires afin de garantir que les fabricants n'expédient pas de produits non conformes aux spécifications.
• Gestion des non-conformités (NCM): Remonter la chaîne des aspects techniques, des conditions de fabrication et des matières premières des produits présentant des défauts de qualité, dans le but de mettre en place des mesures correctives et d'en évaluer l'efficacité.
• Entrées de marchandises: ce module permet d'enregistrer et de suivre les marchandises entrantes et expédiées afin de garantir une numérotation précise des lots et d'alerter les parties prenantes si les valeurs sortent des limites de tolérance.
• Gestion des équipements d'inspection : à l'instar de la gestion des outils et des ressources, cette fonctionnalité permet de s'assurer que les équipements d'inspection font l'objet d'un entretien adéquat. Elle garantit également que ces équipements répondent aux normes requises et qu'ils sont utilisés dans le cadre des essais et des procédures d'inspection appropriés.
• Données process (PDP): cette fonctionnalité recueille les données issues de la production, telles que la température et l'humidité, et les compare aux limites de tolérance ou d'intervention. En cas d'erreur, elle recommande des mesures correctives.

Ressources humaines

Ces fonctionnalités permettent de gérer les personnes impliquées dans les opérations.

• Enregistrement des temps de travail du personnel : suivez les données relatives aux pointages d'arrivée et de départ du personnel, ainsi que les durées d'absence et d'autres variables liées au temps qui peuvent contribuer à la production, notamment lorsque la planification du personnel doit être effectuée de manière efficace.
• Qualifications et certifications du personnel: Tenir à jour les dossiers relatifs aux certifications des employés ainsi qu'à leur expérience dans différents types de postes. Vérifier que les employés affectés à un poste disposent des certifications et de l'expérience nécessaires pour l'exercer.
• Rémunération incitative: Mettre en place des systèmes de primes incitatives, en utilisant données de production, les durées d'absence et Ordre de travail pour calculer les niveaux de performance.
• Planification des effectifs à court terme: obtenez une vue d'ensemble de l'ensemble du personnel en activité afin de pouvoir planifier les plannings de travail, que ce soit manuellement ou automatiquement, en tenant compte de la charge de travail au niveau d'un service, d'un site ou de l'entreprise.
• Contrôle d'accès: Gérer le contrôle d'accès au site de production afin de garantir que seul le personnel autorisé puisse accéder à l'atelier, utiliser les machines, etc.
• Gestion des escalades : signalez les problèmes liés à la qualité, à l'utilisation, aux temps d'arrêt, etc. En cas de dépassement des seuils, des mécanismes d'escalade et d'alerte sont déclenchés afin de signaler le problème et d'avertir les parties prenantes concernées, dans le but de réduire la durée des situations de dysfonctionnement.

Collecte des données

Les systèmes MES facilitent la collecte et l'intégration des données dans l'ensemble de l'atelier.

• données de production : collecter données de production personnel, données de production la consommation de matières premières et données de production la qualité sur différentes périodes, et les mettre à la disposition de la direction en temps réel par le biais d'affichages et d'analyses.
• Collecte des données machine : Capturez manuellement l'état des machines via des interfaces ou automatiquement via des protocoles industriels, des systèmes de bus ou des capteurs tels que des balances, et mesurez des indicateurs clés de performance (KPI) tels que TRS, le temps de fonctionnement, etc., tout en identifiant les goulots d'étranglement et les points de défaillance dans la production.
• Données process : Facilitez Données process manuelle et automatiqueDonnées process à l'aide de listes de contrôle et de mesures enregistrées, ainsi que d'appareils tels que les lecteurs de codes-barres, Identification par radiofréquence, les interfaces de jauges, etc.

Intégration de systèmes

Le MES doit pouvoir s'intégrer à d'autres systèmes de production.

• Stockage des données: le MES doit disposer de données à jour et normalisées. Il doit pouvoir communiquer avec les bases de données existantes de l'entreprise ainsi qu'avec les nouvelles, par le biais d'API, de connecteurs ou d'autres moyens.
• Intégration avec d'autres systèmes : Le MES doit pouvoir s'intégrer et interagir avec d'autres systèmes de l'entreprise. Au niveau de l'entreprise, il doit pouvoir interagir avec les SGQ (système de gestion de la qualité) ERP, de gestion du personnel et SGQ (système de gestion de la qualité) . Au niveau de la gestion de la production, il doit pouvoir interagir avec les machines via des protocoles industriels tels que l'OPC-UA, ainsi qu'avec les données saisies sur PC à partir de postes d'information.
• Déploiement: La plupart des systèmes MES sont déployés sur site, mais on observe une tendance croissante chez les principaux fournisseurs à proposer des solutions MES basées sur le cloud, et de nouveaux acteurs, de plus en plus « cloud-native », font leur apparition.

Les systèmes de gestion de la fabrication (MES) évoluent rapidement. Il ne s'agit plus d'une simple version numérisée des documents papier. Les plateformes modernes sont conçues pour s'adapter aux besoins de production, s'interfacer avec d'autres systèmes et évoluer au rythme de la croissance des usines.

Composable
Les anciens systèmes MES sont lourds et difficiles à modifier une fois mis en service. Un composable décompose la plateforme en modules. Chaque module prend en charge une tâche spécifique : le suivi de la production, la surveillance des équipements, la gestion de la qualité. Comme ils sont indépendants, vous pouvez les ajouter au fur et à mesure de vos besoins, les mettre à jour séparément, tout en continuant à les exploiter comme un système intégré.

Cela permet de :

• Mettez en place cette mesure par étapes plutôt que d'un seul coup

• Adapter les fonctions à une gamme de produits spécifique

• Apportez des modifications dans des délais serrés sans impliquer le service informatique à chaque étape
  

Déploiements dans le cloud et hybrides
De nombreuses plateformes MES fonctionnent désormais dans le cloud. Certains fabricants ont recours à une configuration hybride, en conservant en local les tâches urgentes tout en stockant les données et en effectuant les analyses dans le cloud. Le déploiement dans le cloud réduit les coûts d'infrastructure, accélère la mise en œuvre et facilite la connexion avec les systèmes ERP et autres systèmes d'entreprise via des API.

IA, Apprentissage machine et jumeaux numériques
De nouvelles fonctionnalités commencent à faire évoluer le MES d'un simple outil de reporting vers un outil d'aide à la décision :

• Prévisions de maintenance élaborées à partir des données historiques des machines

• Alertes relatives à la qualité et aux anomalies de production basées sur des signaux en temps réel

• Accompagnement des opérateurs grâce à des assistants IA qui fournissent des réponses directement sur le lieu de travail

Toutes les plateformes MES ne se valent pas. Alors que beaucoup reposent encore sur des architectures monolithiques, c'est-à-dire des systèmes rigides et tout-en-un, les approches modernes s'orientent vers des modèles composable natifs du cloud qui privilégient la flexibilité, la rapidité et l'intégration.

Voici une comparaison rapide :

Composable offre aux fabricants la possibilité de mettre en place le système dont ils ont besoin, sans être limités par les contraintes d'une plateforme existante.

Même si chaque système MES présente des variations en fonction du secteur d'activité, du type d'opérations de fabrication et de la taille des clients, tous intègrent une combinaison des fonctionnalités énumérées ci-dessus. Lorsqu'il est correctement mis en œuvre, le système MES offre aux fabricants une visibilité en temps réel leur permettant de prendre de meilleures décisions. Cependant, en raison de la nature rigide de leur technologie, les systèmes MES constituent des solutions complexes dont ROI (retour sur investissement) met du temps à se concrétiser.

Les nouvelles technologies, telles que les applications dédiées à la production, permettent aux industriels modernes d'accéder à bon nombre des fonctionnalités essentielles énumérées ci-dessus, sans se heurter aux difficultés habituelles liées aux systèmes MES. Grâce à des plateformes opérationnelles telles que Tulip, chacune des fonctionnalités MES mentionnées ci-dessus peut devenir une application spécialement conçue et développée par les personnes les plus proches des opérations.

Si vous souhaitez découvrir comment le système MESTulip peut vous aider à améliorer la gestion de vos opérations, n'hésitez pas à contacter un membre de notre équipe dès aujourd'hui!