MES (Manufacturing Execution System) : Tout ce que vous devez savoir sur le système MES
Le MES en mutation : du système monolithique à la plateforme ouverte
Aujourd’hui, les entreprises manufacturières ne veulent plus seulement un Manufacturing Execution System, mais une solution informatique d’usine qui leur assure de rester pérennes à l’ère de l’Internet industriel des objets (IIoT). La numérisation et l’abandon du traditionnel MES ne sont pas une fin en soi :
Un monitoring d’usine moderne et numérique augmente en fin de compte la compétitivité et la sécurité du site. C’est pourquoi – comme dans le secteur B2C – les solutions de plateformes ouvertes s’imposent de plus en plus dans le secteur industriel B2B.
Malgré de grands progrès dans les moyens et les méthodes, la fabrication actuelle reste très imprévisible et très compétitive.
Il est essentiel que les fabricants soient polyvalents et optimisent constamment leur efficacité afin d’améliorer la qualité et les taux de production et de maximiser les bénéfices. Pour ce faire, il est nécessaire d’avoir une compréhension globale de la production, et tout ce qu’il faut, c’est le bon niveau de visibilité sur les processus critiques.
Une plateforme MES ouverte avec des fonctionnalités MES intégrées joue un rôle central dans ce contexte, car elle coordonne et automatise – sur la base de données MES précises – les contrôles de production et de qualité, l’intégration des machines, la maintenance des installations et les analyses en temps réel. Cela contribue à une plus grande efficacité, à une réduction des coûts, à une prise de décision plus rapide et à une augmentation des bénéfices, autant de facteurs importants pour obtenir un avantage concurrentiel et rester en activité.
Qu’est-ce qu’un Manufacturing Execution System (MES)?
Un Manufacturing Execution System (MES) est un système de gestion de la fabrication qui reproduit, surveille et contrôle des processus de fabrication complexes.
L’objectif principal d’un MES est d’assurer une exécution efficace des processus de fabrication et d’améliorer les performances de production. Pour ce faire, il aide l’entreprise à atteindre ces objectifs. Il y parvient en collectant et en traitant des données précises en temps réel tout au long du cycle de vie de la production.
- Fonctionnellement, l’acronyme MES – qui signifie Manufacturing Execution System – décrit des systèmes qui gèrent, documentent et synchronisent en temps réel l’exécution des processus physiques impliqués dans la transformation des matières premières en produits intermédiaires ou finis. L’objectif est d’atteindre une plus grande efficacité dans l’exécution et la production des produits grâce au contrôle et à la fonctionnalité MES.
- Les systèmes d’exécution de la fabrication font bien plus que contrôler le matériel, ils s’occupent également de la qualité, des stocks et d’autres parties importantes du processus de fabrication. Des aspects qui sont normalement abordés par l’intégration de ces processus par le logiciel MES.
Ces extensions ne sont pas catégorisées d’emblée comme faisant partie des MES traditionnels. De nombreux analystes du secteur MES les qualifient plutôt de solutions de Manufacturing Operation Management – ou MOM.
Quel que soit le jargon utilisé, le logiciel MES travaille à rapporter des données, à fournir des informations précises sur ce qui se passe dans la production et à rendre les processus de fabrication moins difficiles. Quelques fonctionnalités importantes d’un système MES sont présentées ci-dessous. Il s’agit notamment de la saisie des données machine (MDE), de la saisie des données d’exploitation (BDE), de l’analyse des performances, de la planification fine, de la traçabilité et de la gestion des documents.
Les fonctionnalités importantes d’un système MES
- Le Saisie des données machine (SDM) saisit les données d’installations de différentes années et commandes ainsi que de différents fabricants. Ces signaux sont uniformisés et rendus utilisables pour l’évaluation. Des données propres constituent la base pour déterminer des indicateurs de performance corrects, comme l’Overall Equipment Effectiveness (OEE).
- La Collecte des données d’exploitation (BDE) permet de déterminer les données d’exploitation tant organisationnelles que techniques. D’une part, les données d’exploitation organisationnelles comprennent par exemple les postes de travail et les données du personnel nécessaires à l’exécution d’un ordre de fabrication. D’autre part, les données techniques d’exploitation contiennent des informations sur les machines, les processus, les états de fonctionnement et les quantités produites. La saisie des données d’exploitation répond donc à la question centrale : qui a fabriqué quoi, quand et en combien de temps dans l’usine ? Cela constitue la base de la comptabilité analytique.
- L’analyse des performances collecte les données de la production et les transforme en informations pertinentes dans des rapports. Les états de la production en temps réel ainsi que les analyses historiques sont clairement visualisés. Les ouvriers peuvent analyser virtuellement et optimiser réellement.
- La planification générale est réalisée par un système ERP et la planification fine est réalisée par le système MES. La planification fine répartit les ordres de fabrication entre les ressources disponibles. Ainsi, les opérations nécessaires des ordres de fabrication sont programmées et les ressources correspondantes sont déterminées. Les données en temps réel permettent en outre de détecter les goulots d’étranglement et de réagir avec souplesse aux menaces de retard de livraison.
- Le Track and Trace (traçabilité) permet de suivre les produits, ce qui permet de déterminer à tout moment comment, où et quand un produit ou un composant a été fabriqué. Par conséquent, les exigences réglementaires peuvent être respectées et les risques de responsabilité du fait des produits minimisés.
- La gestion des documents numérise, gère et dispose de toutes les informations dont les ouvriers ont besoin pour leurs processus de travail. Les informations sont préparées en fonction des besoins et mises à disposition en temps voulu sur le lieu d’intervention requis. La gestion documentaire contribue donc à atteindre l’objectif d’une usine sans papier. En même temps, les erreurs peuvent être réduites, car les documents numériques ne peuvent pas être perdus entre les différentes étapes de production.
Pourquoi les fonctionnalités MES sont-elles essentielles pour les entreprises de fabrication ?
Les fonctionnalités MES aident les entreprises à gérer et à optimiser efficacement leur production. En tant que pont entre le contrôle opérationnel de l’entreprise et le niveau de gestion des processus, les entreprises ont la possibilité de comparer directement les données du système ERP avec les données en temps réel de la production. Cela assure une transparence sans précédent dans la production. À cela s’ajoute la vue en temps réel sur les machines et les installations, qui permet d’intervenir immédiatement en cas de situation critique ou de panne.
En plus de ces fonctions de base, un MES aide les entreprises à relever les énormes défis, les réglementations et les directives de différents secteurs comme l’industrie pharmaceutique ou l’industrie aérospatiale et à s’y conformer, par exemple grâce à la traçabilité des produits présentée. De même, elle peut être utilisée aussi bien dans la fabrication discrète pour des secteurs comme l’aérospatiale, la défense et l’automobile que dans la fabrication par processus. En effet, un Manufacturing Execution System offre de nombreux avantages fondamentaux :
- Satisfaction accrue des clients
- Amélioration de la conformité réglementaire
- Meilleure agilité et délai de mise sur le marché plus court
- Une meilleure visibilité de la chaîne d’approvisionnement
- Durée du cycle de fabrication réduite
- Elimination de la paperasserie et des processus manuels de saisie des données
- Réduction du temps de traitement des commandes
- Coûts de main-d’œuvre réduits
- Réduction de l’encours de fabrication
- Utilisation accrue des machines
Un système MES peut ainsi contribuer à atteindre les trois grands objectifs que sont le temps, les coûts et la qualité.
Comment les fonctionnalités MES peuvent-elles contribuer à optimiser le processus de production?
Les Manufacturing Execution Systems révolutionnent la manière dont les entreprises, les produits et le processus lui-même sont gérés. Pour de nombreux fabricants, la clé de la survie réside dans l’utilisation des bonnes technologies pour améliorer la production et rester en avance sur son temps.
Le Manufacturing Execution System fournit la transparence nécessaire pour identifier les points faibles de la production via l’indicateur OEE. Il est ainsi possible de voir s’il y a des problèmes de disponibilité, de rendement ou de qualité.
Des exemples de thèmes peuvent être abordés :
- Visibilité opérationnelle et efficacité;
- Qualité et contrôle des produits;
- Coût des matériaux/salaires;
- Rapports et prise de décision.
Un MES robuste résout ces problèmes clés en fournissant des données exploitables aux bonnes personnes au bon moment, en les aidant à prendre des décisions éclairées et en améliorant la visibilité opérationnelle.
Les MES intégreraient également différents “îlots d’information” et les interpréteraient en une image pratique de la productivité. Cela augmente l’efficacité des différentes fonctions. Ces informations synchronisées et coordonnées favorisent en fin de compte un contrôle plus strict des activités de fabrication et donc la qualité du produit final et la répétabilité de la production dans un premier temps.
Il est également remarquable qu’un MES mette en place un système automatisé de documentation et de distribution des flux d’informations qui non seulement répond aux exigences de la norme ISO 9000, mais élimine également la confusion et les erreurs qui se produisent dans les systèmes basés sur le papier.
Les avantages des systèmes Manufacturing Execution
Les avantages d’un Manufacturing Execution System ne peuvent pas être surestimés. Ils ont un impact évident sur la capacité d’un fabricant à innover et à améliorer ses processus. Un MES permet de relever facilement les défis habituels de la fabrication.
Parmi ces avantages, on peut citer ;
- Amélioration de la gestion et du contrôle de la qualité: Le MES fournit la base de données permettant d’améliorer l’efficacité des machines et d’aborder les sources de pertes.
- Respect des prescriptions légales : Les MES permettent également de réduire considérablement le risque de rappels ou de litiges avec les autorités de surveillance concernant la qualité des produits et les défauts.
- Rapports de gestion rapides et précis : les MES peuvent garantir que tout le monde dans l’entreprise peut obtenir les aperçus dont il a besoin en un temps donné.
- Une visibilité et une efficacité accrues : Les MES fournissent des tableaux de bord avec des informations pertinentes sur ce qui se passe en temps réel, ce qui vous permet d’identifier les problèmes à un stade précoce et de maintenir le bon fonctionnement des opérations.
- Overall Equipment Effectiveness (OEE) pour une utilisation efficace des machines.
- Des coûts réduits : Les MES font des merveilles pour le résultat final : ils réalisent des économies directes en réduisant le temps nécessaire à la production.
- Amélioration de la collaboration MES dans la chaîne d’approvisionnement : Les MES garantissent que les fournisseurs ont accès à des données précises, ce qui leur permet de collaborer plus facilement et d’aligner leurs livraisons sur les processus de production.
- Une gestion de système meilleure et plus simple : Un MES de logiciel en nuage peut simplifier l’informatique en externalisant la maintenance du système au fournisseur de logiciel MES en nuage, libérant ainsi le fabricant d’une énorme charge informatique.
- Une meilleure utilisation des installations.
Pourquoi une plateforme MES ouverte est-elle si importante?
Contrairement aux systèmes Manufacturing Execution traditionnels, une plateforme MES offre l’interopérabilité, la capacité de travailler avec des systèmes tiers. Les données obtenues sur la production peuvent ainsi être mises à la disposition d’autres systèmes et apportent ainsi une contribution importante dans l’optique de l’industrie 4.0. Les systèmes MES traditionnels sont en revanche le plus souvent monolithiques et n’offrent pas la possibilité de communiquer les données d’exploitation ou les données des machines à d’autres systèmes. Il en résultait une dépendance vis-à-vis du fabricant, un risque d’investissement et des coûts de transaction.
Les plateformes MES ouvertes ont été conçues pour dissoudre la dépendance vis-à-vis du fabricant associée au MES. Une plateforme garantit un accès illimité aux données saisies. Pour ce faire, une séparation stricte entre les systèmes d’acquisition de la plateforme et les applications opérant sur celle-ci est indispensable. L’échange mutuel de données entre tous les composants du système s’effectue via des services web ouvertement documentés et basés sur des technologies Internet courantes (Open API). Les fournisseurs MES classiques et les systèmes Manufacturing Execution ne proposent généralement pas cela.
L’Industrial IoT peut être considéré comme l’évolution moderne des logiciels MES classiques. Les systèmes Manufacturing Execution existants peuvent par exemple être intégrés de manière transparente dans les plateformes IIoT actuelles.
Comparaison entre l’IIoT et les systèmes MES monolithiques
Les propriétés suivantes caractérisent une plateforme IIoT :
- Les clients disposent d’un accès complet à leurs données d’exploitation et contrôlent eux-mêmes l’accès (ce qui signifie que la souveraineté des données reste dans l’entreprise).
- Les données d’exploitation sont disponibles dans toute l’entreprise, aussi bien dans la production (Shopfloor) que dans la planification (Top-Floor – SAP / ERP).
- Intégration des données d’exploitation dans tous les systèmes de l’entreprise – la clé d’une productivité accrue, d’une efficacité des ressources et de coûts réduits.
- Accès à toutes les applications Smart Factory disponibles aujourd’hui et à l’avenir.
- Une planification fine des commandes stable et valide grâce à l’analyse Big Data des données d’exploitation passées.
- Maintenance prédictive (Predictive Maintenance) : L’analyse Big Data identifie les causes d’erreur avant que l’erreur ne puisse se produire.
- Sécurité de l’investissement et flexibilité, car une plate-forme IIoT est ouverte aux systèmes tiers et fournit à chaque Smart Manufacturing App toutes les informations nécessaires, indépendamment du fabricant.
A l’opposé, on trouve le Monolithic Manufacturing Execution System, qui se distingue par les caractéristiques suivantes :
- Les clients accèdent à leurs données d’exploitation via des programmes de fabricants sous licence.
- Les données d’exploitation ne sont disponibles que dans le monde MES. Du côté informatique, la production est largement isolée du reste de l’entreprise.
- Les silos de données sont en contradiction avec le concept de l’industrie 4.0 et de la Smart Factory – une production intelligente, reliée numériquement, au-delà des usines et des portes d’usine.
- Un stockage des données souvent redondant.
- Utilisation d’applications smart factory impossible
- Planification fine avec des valeurs moyennes qui sont généralement déjà caduques après quelques heures.
- L’assurance qualité proactive n’est possible qu’avec les moyens internes du fournisseur MES, si ceux-ci sont disponibles.
- La saisie des données d’exploitation et des données machine dans un MES conduit les clients à la dépendance vis-à-vis du fabricant et à une impasse technologique. Risque d’investissement élevé et coûts de transaction importants.
À l’ère de l’Internet industriel des objets (IIoT), il s’agit pour les entreprises de fabrication d’adopter la bonne stratégie technologique pour la prochaine décennie. Les silos de données doivent être brisés par une solution adaptée afin d’augmenter la productivité et la rentabilité. Pourquoi une plate-forme ouverte est-elle préférable ? Parce que les entreprises de fabrication ont besoin de solutions flexibles et évolutives pour la troisième décennie à venir, qui leur permettent d’optimiser leur productivité aujourd’hui et à l’avenir.
Ce que doit pouvoir faire une plateforme MES
Lors de la décision d’investissement pour ou contre une technologie de plateforme, trois éléments devraient être décisifs : La solution s’intègre facilement et rapidement dans l’architecture informatique existante, la solution génère une transparence et une clarté complètes grâce à un modèle de données de production unique pour tous les départements, la solution est flexible en ce qui concerne l’infrastructure informatique nécessaire (sur site, edge ou cloud) et ouverte à l’intégration des applications actuelles et futures.
L’introduction d’une solution de plateforme numérique pour l’informatique d’usine ne doit pas être compliquée ni coûteuse. En fait, plus la solution est simple, plus elle est acceptée par l’entreprise. Et les kits de démarrage ainsi que les projets pilotes aident à faire les premiers pas de manière efficace.
Simple – Pour les directeurs de production, le plus important dans un premier temps est que la solution de plateforme permette tout d’abord une mise en réseau simple des machines sur une plateforme informatique ainsi que la mise en réseau du magasin et du top-floor (ERP – Enterprise Ressource Planning).
RAPIDE – La rapidité en temps réel du monitoring numérique de l’usine est importante pour tous les participants. La solution de la plate-forme doit pouvoir générer sur ordinateur des images miroir numériques de la production, grâce auxquelles les responsables de la production et les ouvriers peuvent analyser virtuellement et optimiser réellement des indicateurs tels que l’efficacité globale des installations OEE (Overall Equipment Effectiveness) et le contrôle de gestion peut travailler avec des faits provenant de l’usine.
FLEXIBLE – Enfin, avec une plate-forme ouverte Industrie 4.0, les entreprises restent flexibles aujourd’hui et à l’avenir si la solution peut offrir des interfaces d’application ouvertes (OPEN API). Les entreprises peuvent ainsi créer leur propre architecture informatique d’usine et restent ouvertes aux nouvelles applications, aujourd’hui comme demain.
Une solution de plateforme ouverte pour l’IIoT, dans laquelle les principales solutions MES sont préinstallées clé en main, répond à ces exigences. Les deux – solution de plateforme ouverte et solutions MES préinstallées – forment alors la solution IT prête à l’emploi avec laquelle les entreprises peuvent démarrer immédiatement, tout en restant flexibles pour intégrer les solutions IT actuelles et futures.
