EVOLUÇÃO DO CONCEITO DE MES

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1 MAXMES EVOLUÇÃO DO CONCEITO DE MES White Paper Maxmes # 01 07/2009 MAXMES

2 1.0 Introdução A AMR Research conceituou o MES em 1990 como um sistema de informação que residia entre a automação e o ERP O objetivo deste paper é acompanhar a evolução do conceito de MES (Manufacturing Execution System) desde sua criação em 1990 até os dias de hoje. O termo MES foi cunhado em 1990 pela AMR Research, uma empresa fundada em 1986 para prover serviços de orientação e pesquisas para diversas áreas da indústria. Este primeiro conceito caracterizou o MES como uma classe de sistemas de informação que reside na camada de software que fica entre os sistemas de automação no chão de fábrica e os sistemas corporativos da companhia (ERP). Em 1997 a MESA International (Manufacturing Enterprise Solutions Association), entidade mundial sem fins lucrativos que congrega uma comunidade de indústrias e provedores de soluções de hardware e software apresentou sua definição para MES, em sintonia com o conceito da AMR. Passados 7 anos, em 2004, a MESA apresentou uma extensão ao conceito original do MES, em um modelo chamado de Collaborative MES Model ou c-mes. Este modelo é definido por uma estratégia denominada de Collaborative Manufacturing na qual todas as organizações e indivíduos tanto internos quanto externos a uma corporação trabalham juntos. A International Society of Automation (ISA) é uma organização global sem fins lucrativos fundada em 1945 com o objetivo de emitir padrões para automação. Dentre estes encontra-se a famosa norma ISA-95, composta por várias partes com o objetivo de prover integração entre os ERPs e o sistemas de controle. As partes 4 (ainda em draft) e 5 desta norma estabelecem respectivamente fluxos de dados e protocolos de trocas de informações, também no caminho da integração. Finalmente a ARC Advisory Group, empresa fundada em 1986 para pesquisa e orientação em manufatura, energia e soluções de supply chain, propôs um modelo denominado de Collaborative Manufacturing Management (CMM), onde define uma visão holística da manufatura, incluindo toda a sua complexidade de interações, suas aplicações e processos. Como se pode ver, as maiores entidades internacionais na divulgação de conceitos, normas, modelos e idéias sobre MES convergem para um mesmo ponto, que é a integração dos sistemas de execução da manufatura com toda a cadeia de supply de chain de uma forma colaborativa Maxmes 1

3 2.0 Conceito da MESA O conceito de MES que começou a ser mais utilizado foi proposto por um white paper da MESA, juntamento com seu modelo funcional O primeiro conceito de MES mais adotado pela comunidade foi proposto pela MESA International em 1997 em um de seus primeiros white papers, conforme explicado a seguir. Manufacturing Execution Systems (MES) gerenciam informações que envolvem a otimização de atividades de produção desde o início de uma ordem de produção até os produtos acabados. Usando dados atuais e confiáveis o MES guia, inicia, responde para e reporta as atividades da planta da forma como elas ocorrem. O resultado é uma resposta rápida para as mudanças de condições, combinada com um foco na redução das atividades que não agregam valor, direcionando-o para os processos e operações mais importantes da planta. MES potencializa o retorno dos ativos operacionais como também o tempo de entrega, rotatividade de inventário e melhores resultados de margem bruta e fluxo de caixa. MES provê informação de missão-crítica sobre as atividades de produção através da corporação e da cadeia de suprimento em uma via bidirecional. Este white paper da MESA definiu um Modelo Funcional de MES que possuia 11 funcionalidades, conforme mostrado no desenho da figura 1. São elas: Alocação de Recursos, Programação Detalhada, Distribuição de Unidades de Produção, Controle de Documentação, Gerenciamento do Trabalho, Gerenciamento de Qualidade, Gerenciamento do Processo, Gerenciamento da Manutenção, Rastreabilidade & Genealogia de Produtos e Análise de Desempenho. Para cada funcionalidade foram listadas as funções que um MES deveria ter. As funções do MES estão dentro do hexágono em cinza, conectando-se com as funções externas. Os Controles referem-se a automação do chão de fábrica. Vendas, Planejamento de Recursos e Engenharia de Produto/Processo são pertinentes a camada do nível corporativo da indústria. Somente uma conexão é atribuída à integração com o Gerenciamento de Supply Chain. Fig 1 Modelo Funcional de MES-1997 O objetivo destes conceitos foi o de começar a organizar a elaboração de soluções e produtos de MES que estavam iniciando na época sua entrada no mercado. Neste período era uma prática comum confrontar as funções de um MES com esta definição para verificar se o sistema estava desempenhando o papel para o qual foi criado Maxmes 2

4 3.0 Conceito Revisitado da MESA C-MES provê melhor controle sobre as operações como também melhor visibilidade dos valores dos processos de manufatura nas empresas e na cadeia de suprimentos O conceito revisitado do MES pela MESA está ligado a Manufatura Colaborativa, uma estratégia para permitir que indivíduos e organizações trabalhem juntos para obterem vantagens mútuas. A Manufatura Colaborativa permite que múltiplos grupos ajam de forma integrada, definindo planos e políticas, aderindo à ações e executando operações. Permite uma maior agilidade e é centrada no cliente. Mas esta estratégia requer que os processos de negócio necessitem mais entradas e interações que os processos tradicionais. Para suportar a Manufatura Colaborativa os sistemas de informação devem integrar e agregar informações através dos negócios da manufatura e também dos seus fornecedores, parceiros comerciais e clientes. Deverá ter meios para inteligentemente distribuir esta informação através das várias entidades de negócio. O conceito revisitado de MES pela MESA é conhecido como c-mes ou Collaborative Manufacturing Execution Systems. Estes sistemas combinam as funcionalidades anteriores com a habilidade para se integrar com outros sistemas e pessoas na empresa e com valores da cadeia de suprimentos. Collaborative Execution Systems ou c-mes incluem oito grupos de funções que interagem com outros sistemas e pessoas tanto internamente na empresa quanto externamente na cadeia de suprimetos. Isso é mostrado na figura 2. As funções são: 1- Alocação de Recursos 2- Distribuição de Unidades de Produção 3- Coleta e Aquisição de Dados 4- Gerenciamento do trabalho 5- Gerenciamento da Qualidade 6- Gerenciamento do Processo 7- Rastreabilidade & Genealogia de Produtos 8- Análise de Desempenho Fig 2 Novo Modelo Funcional de MES-2004 Estas funções alcançam a operação na planta e podem ser coordenadas entre diversas plantas. O objetivo do c-mes é prover melhores práticas de controle sobre as operações como também melhor visibilidade dos valores do processos da manufatura nas empresas e na cadeia de suprimentos Maxmes 3

5 4.0 A Norma ISA-95 A Norma ISA-95 não é um sistema de automação, mas um método, uma maneira de trabalhar, pensar e se comunicar A Norma ISA-95 pode ser encarada como um método, ou uma maneira de trabalhar e de se pensar. Este método é descrito em diversos documentos ou partes, cada um com centenas de páginas. Contém modelos e terminologia para auxiliar na análise de uma companhia manufatureira. Cada um dos modelos focam em específicos aspectos de integração. A parte 1 define modelos e terminologia através de um modelo funcional e um modelo de equipamentos para a planta, ambos de estrutura hierárquica. A parte 2 propõe um modelo de objetos com todos os seus atributos para permitir a integração entre ERPs e Sistemas de Controle. A parte 3 contém as atividades do Modelo de Operações da Manufatura (MOM), mostrado na fig 3. Contém todas as boas práticas que devem ser aplicadas ao controle da manufatura nas categorias de Produção, Manutenção, Qualidade e Inventário. A parte 4 propõe uma padronização de fluxos de dados entre ERPs e Sistemas MES, incluindo sistemas de manutenção, de armazenamento (WMS) e de laboratório (LIMS). Finalmente a parte 5 descreve uma espécie de protocolo para pemitir a troca de informações definida na parte 4. Resource management Definition management Detailed scheduling Dispatching Execution Tracking Data collection Fig 3 Atividades do Modelo de Operações da Manufatura Analysis A Norma ISA-95 não traz explicitamente uma definição de MES, mas pode-se dizer que ela é a própria definição, pois apresenta modelos que poderão ser usados para se construir Sistemas MES. O Modelo de Operações da Manufatura da parte 3 traz um modelo genérico de atividades que pode ser aplicado a qualquer tipo de processo industrial. O modelo, mostrado na figura 3, é o mesmo para as 4 categorias de Produção, Manutenção, Qualidade e Inventário. Para cada categoria e atividade há uma definição similar e uma lista diferente de tarefas que cada uma deve cumprir. Mas as definições das atividades e tarefas podem ser aplicadas a qualquer processo, pois dizem respeito ao controle e não ao processo em si. A Norma ISA-95 possui um grande nível de detalhe e permite seu uso para fazer-se uma avaliação de maturidade do controle da manufatura em uma indústria. São feitos levantamentos na empresa para se determinar os gaps que existem entre o que é praticado e o que é proposto pela norma Maxmes 4

6 5.0 Gerenciamento da Manufatura Colaborativa CMM provê uma visão holística da manufatura, representando em cada nó da mesma 3 eixos que o atravessam: empresa, cadeia de valor e ciclo de vida Uma visão holístia da manufatura, a Collaborative Manufacturing Management (CMM) provê uma maneira de se pensar sobre as complexas interações, aplicações e processos de uma manufatura. A ARC é a única empresa a representar o CMM através de 3 eixos, que são o coração do modelo. CMM alavanca novas tecnologias para construir relacionamentos robustos com parceiros comerciais. Ele enfatiza o Business Process Model (BPM) para prover desempenho operacional e competitivo. CMM junta manufatura interna e processos de negócios e os conecta de forma sincronizada com processos de negócios externos de clientes e parceiros estratégicos. Reconhecendo que hoje a indústria precisa operar com a informação em tempo real, CMM provê um enfoque holístico para as operações e processos. CMM reconhece que cada situação da manufatura é única e depende de fatores como indústria, tamanho, técnica de manufatura, degrau de verticalização, mix do cliente consumidor ou industrial, competidores e outros. O conceito de Collaborative Manufacturing reflete a necessidade da manufatura de ser mais conectada internamente e mais flexível, ágil e de rápida resposta. Uma rede de manufatura colaborativa consiste de nós de manufatura conectados por material, informação e fluxos de processo. Cada nó engloba 3 eixos: Empresa, Cadeia de Valor e Ciclo de Vida. Acima do plano central estão as funções de negócio. Abaixo estão as funções de produção, em geral executadas através de um número de processos manuais e sistemas legados. Estas serão suportadas por componentes colaborativos capazes de orquestrar as funções como em um concerto, com os objetivos de negócio do nó e a dinâmica competitiva das cadeias de valores, nas quais o nó ou a empresa participam. Fig 4 Collaborative Manufacturing Management A ARC e o modelo CMM definem os requerimentos para um sistema de informações que possam endereçar os elementos chaves da manufatura colaborativa. O modelo também reconhece a necessidade para suportar a execução interna e terceirizada de todas as atividades da empresa através da definição de soluções para diferentes unidades funcionais e para uma cadeia de suprimentos estendida Maxmes 5

7 6.0 Resumo e Conclusões O primeiro conceito de Manufacturing Execution System (MES) foi criado pela AMR Research em 1990, como uma camada de software entre a automação e o ERP que representava uma espécie de terra de ninguém. Passados 7 anos, a MESA International conceitou melhor o termo e listou as 11 funcionalidades requeridas para o MES. Todas as entidades responsáveis pela conceituação e padronização do MES concordam que seu novo conceito o coloca como parte da integração de toda a cadeia de suprimentos A partir de 1995 a ISA começou a emitir os drafts da sua norma ISA-95, definindo os níveis das camadas de software (4-ERP; 3-MES; 2,1,0- Automação) e propondo vários modelos e terminologias para serem utilizados nos sistemas do tipo MES. A partir de 2004 a abrangência do MES, que antes estava restrita ao espaço entre a automação e o ERP agora começa a ser estendida para uma conectividade com fornecedores, parceiros e clientes, dentro do modelo da Manufatura Colaborativa. A MESA revisitou seu conceito de MES e a ARC introduziu 3 eixos dentro do modelo do CMM. A ISA-95 em suas partes 4 e 5 mostra que também se preocupou com a questão da integração de todas as funções do MES. Para finalizar a evolução dos conceitos de MES, resta uma pergunta: como será possível tamanha integração de entidades diferentes, já que existe um sem número de softwares, soluções e produtos e outro sem número de plataformas, linguagens e sistemas operacionais? A resposta a esta pergunta parece estar em uma arquitetura de programação que vem tomando força no mercado e sendo perseguida pelos fabricantes de software: o SOA (Service Oriented Architecture). Esta arquitetura provê um conjunto de princípios de governança de conceitos e mudanças para a integração de sistemas. De forma prática, o SOA irá permitir que implementemos uma solução usando serviços de diferentes produtos, orquestrados por uma linguagem tipo BPM (Business Process Model). Isso quebra o paradigma da aplicação ou produto como um monobloco e abre espaço para uma solução centrada no negócio e não na aplicação. Com a evolução dos produtos para MES e da arquitetura SOA é possível que consigamos desenvolver soluções totalmente aderentes ao novos conceitos do MES Maxmes 6

8 7.0 Referências Swanton, B MES Five Years Later: Prelude To Phase III AMR Research Mesa MES Explained: A High Level View. White Paper Number 6, Manufacturing Enterprise Solutions Association, Pittsburgh. Mesa Collaborative Manufacturing Explained. White Paper Number 9, Manufacturing Enterprise Solutions Association, Pittsburgh. Mesa MESA s Next Generation Collaborative MES Model. White Paper Number 8, Manufacturing Enterprise Solutions Association, Pittsburgh. Isa Ansi/isa , enterprise control system integration, part 1: Models and terminology. Isa. 2005a. Ansi/isa , enterprise control system integration, part 3: Activity models of manufacturing operations management. Isa. 2005b. Ansi/isa , draft: Enterprise control system integration, part 4: Object models and attributes for manufacturing operations management. ARC Reference Sheet. Collaborative Manufacturing Management Contemporary Manufacturing Concepts, Terminology, and Architecture Maxmes 7

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