System MES – na co zwrócić uwagę przy jego wyborze?

Standard ISA-95 porządkuje integrację systemów zarządzania przedsiębiorstwem z systemami sterowania produkcją, umiejscawiając funkcje MES na poziomie zarządzania operacjami produkcyjnymi – pomiędzy automatyką hali a systemami biznesowymi, takimi jak ERP. Zakres funkcjonalny systemu MES opisuje natomiast odrębny model MESA-11, opracowany przez MESA International, który wyróżnia 11 podstawowych funkcji MES. 

W architekturze Przemysłu 4.0 system MES stanowi warstwę łączącą systemy biznesowe z automatyką hali, wykorzystując dane ze sterowników PLC, systemów SCADA i urządzeń IIoT.

Jak w praktyce przebiega wymiana danych między MES a ERP?

Wymiana danych rozpoczyna się w ERP, z którego do systemu MES trafiają zlecenia produkcyjne wraz z informacjami potrzebnymi do ich realizacji: numerem zlecenia, planowaną ilością, technologią, marszrutą, indeksami materiałowymi oraz danymi o dostępnych zasobach. MES udostępnia te informacje operatorom i osobom zarządzającym produkcją bezpośrednio na hali.

Podczas realizacji zlecenia operatorzy rejestrują rozpoczęcie i zakończenie operacji, wykorzystane materiały i ich partie, wyprodukowane ilości, braki oraz przyczyny przestojów. Połączenie MES z maszynami pozwala automatycznie pozyskiwać m.in. informacje o czasie ich pracy, liczbie wykonanych cykli, mikroprzestojach, zużyciu mediów i parametrach procesu. System może również gromadzić wyniki kontroli jakości przypisane do konkretnego zlecenia, operacji lub partii.

Dane o rzeczywistym przebiegu produkcji wracają następnie do ERP. Obejmują m.in. czas realizacji operacji i przezbrojeń, pracę maszyn i operatorów, rzeczywiste zużycie materiałów, numery wykorzystanych partii oraz liczbę wyprodukowanych półproduktów, wyrobów gotowych i braków. ERP wykorzystuje je do aktualizacji stanów magazynowych, ewidencji rozchodów materiałowych, przyjęcia wyrobów oraz rozliczenia produkcji i jej kosztów.

Jeżeli przedsiębiorstwo korzysta również z systemu APS, szczegółowy harmonogram i kolejność operacji trafiają do MES właśnie z APS. MES przekazuje natomiast informacje o postępie produkcji, przestojach i dostępności zasobów, dzięki czemu planista może ocenić wykonanie harmonogramu i – w razie potrzeby – przygotować jego nową wersję.

Kluczowe funkcje systemu MES

Model MESA-11 wyróżnia 11 kluczowych funkcji systemu MES, które łącznie wspierają zarządzanie realizacją produkcji – od przydzielania zasobów i przekazywania zadań do wykonania, przez rejestrowanie danych, kontrolę jakości i traceability, po analizę wydajności oraz utrzymanie maszyn.

• Przydzielanie zasobów i monitorowanie ich stanu – MES pokazuje dostępność maszyn, narzędzi, materiałów i operatorów oraz pozwala przypisać operacje do zasobów.
• Szczegółowe planowanie i sekwencjonowanie operacji – system porządkuje kolejność zadań realizowanych na hali; w bardziej złożonym środowisku szczegółowy harmonogram tworzy APS, a MES udostępnia go operatorom i przekazuje dane o wykonaniu.
• Przekazywanie zadań do realizacji – MES kieruje operacje wynikające ze zleceń produkcyjnych do odpowiednich stanowisk, maszyn lub operatorów i na bieżąco aktualizuje ich status.
• Zarządzanie dokumentacją produkcyjną – system udostępnia aktualne instrukcje pracy, specyfikacje, receptury, rysunki i procedury wymagane podczas realizacji danej operacji.
• Gromadzenie danych produkcyjnych – MES zbiera dane bezpośrednio z maszyn oraz informacje wprowadzane przez operatorów, m.in. czasy operacji, wyprodukowane ilości, braki, przestoje i parametry procesu.
• Zarządzanie pracą operatorów – system rejestruje przydział pracowników do zadań, wykonywane przez nich czynności oraz rzeczywisty czas pracy przy poszczególnych operacjach.
• Zarządzanie jakością – MES rejestruje wyniki kontroli, parametry procesu, braki i przyczyny niezgodności, umożliwiając szybką reakcję na odchylenia.
• Zarządzanie procesem produkcyjnym – system monitoruje przebieg operacji i parametry technologiczne, sygnalizuje przekroczenia oraz wspiera utrzymanie procesu w przyjętych granicach.
• Zarządzanie utrzymaniem maszyn – MES rejestruje stan maszyn, awarie i zdarzenia wpływające na ich dostępność; w zintegrowanym środowisku przekazuje te informacje do CMMS, który obsługuje działania serwisowe.
• Śledzenie produktu i genealogia produkcji – system łączy partie materiałów z operacjami, maszynami, operatorami i wynikami kontroli jakości, pozwalając odtworzyć pełną historię powstania wyrobu.
• Analiza wydajności produkcji – MES oblicza i prezentuje wskaźniki, takie jak OEE, analizuje przestoje, czasy cykli, wykorzystanie zasobów i jakość oraz udostępnia wyniki w raportach i na pulpitach.

.

Kontrola jakości

System MES odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu jakości produkcji na każdym jej etapie. Dzięki kompleksowemu monitorowaniu i zbieraniu danych w czasie rzeczywistym możliwe jest zapewnienie pełnej identyfikowalności (traceability) wyrobów i procesów, precyzyjne śledzenie parametrów produkcyjnych i natychmiastowe wykrywanie wszelkich odchyleń od norm. Taka proaktywna i zintegrowana kontrola jakości minimalizuje ryzyko powstawania wadliwych produktów, co bezpośrednio przekłada się na obniżenie kosztów produkcji związane z brakami, poprawkami i reklamacjami. Dodatkowo skuteczna kontrola jakości wspiera optymalne wykorzystanie zdolności produkcyjnych, zapobiegając przestojom i nieefektywnemu wykorzystaniu zasobów spowodowanemu problemami jakościowymi, jednocześnie zwiększając zadowolenie klientów.

Na co zwrócić uwagę przy wyborze systemu MES?

Wybierając system MES, sprawdź pięć kluczowych obszarów: dopasowanie i skalowalność rozwiązania, zakres integracji z ERP i maszynami, jakość raportowania oraz zasady wsparcia po uruchomieniu. To od nich zależy, czy system będzie odpowiadał potrzebom zakładu również wraz z rozwojem i zmianami zachodzącymi w produkcji.

• Dopasowanie i skalowalność – czy system odpowiada specyfice procesów i branży oraz pozwala stopniowo obejmować kolejne maszyny, linie i zakłady?
• Integracja z systemami jak ERP i APS oraz maszynami – z jakimi systemami oraz urządzeniami można połączyć MES, jakie technologie integracji wykorzystuje dostawca i jaki jest zakres wymienianych danych?
• Samodzielna konfiguracja – czy administrator może samodzielnie zmieniać formularze, procesy, wskaźniki i raporty bez każdorazowego angażowania dostawcy?
• Wsparcie po uruchomieniu – jaki jest zakres serwisu, czas reakcji na zgłoszenia, sposób realizacji aktualizacji oraz możliwość dalszego rozwoju systemu?

Skalowalność i dopasowanie do skali firmy

System MES powinien odpowiadać aktualnym potrzebom zakładu i umożliwiać rozbudowę wraz ze zmianami zachodzącymi w przedsiębiorstwie. Modułowa konstrukcja pozwala stopniowo uruchamiać kolejne funkcje i integracje bez konieczności wymiany całego rozwiązania.

Zakres wdrożenia należy określić na podstawie analizy procesów, celów i potrzeb informacyjnych firmy. Trzeba uwzględnić miejsca występowania luk w danych, ręcznego przetwarzania informacji, problemów z wykorzystaniem maszyn oraz obszary wymagające automatyzacji. System powinien zostać dopasowany do rzeczywistych warunków produkcji, a nie wdrażany jako gotowe rozwiązanie bez możliwości kastomizacji.

Wdrożenie można rozpocząć od wybranego obszaru produkcji, jednak wyników pilotażu nie należy automatycznie przenosić na pozostałe linie lub wydziały. Poszczególne obszary mogą różnić się procesami, źródłami strat i zakresem wymaganych integracji.

Przed wyborem warto sprawdzić, jakie funkcje można dodawać w kolejnych etapach oraz jak wraz z rozbudową zmienią się koszty licencji, infrastruktury, integracji, utrzymania i opieki serwisowej. Należy również ocenić, czy technologia integracji odpowiada ilości przesyłanych danych i możliwościom technicznym systemów działających w firmie.

Możliwość integracji z wykorzystywanym systemem ERP

Przed wyborem systemu MES należy ustalić dokładny zakres, kierunek i technologię wymiany danych z ERP, a także czas oraz koszt przygotowania integracji. Sama deklaracja, że systemy można połączyć, nie pozwala ocenić, czy wymiana obejmie wszystkie informacje potrzebne do realizacji i rozliczania produkcji.

Z ERP do MES powinny trafiać między innymi zlecenia produkcyjne, technologie obejmujące BOM i marszruty, indeksy materiałowe oraz inne dane niezbędne do wykonania operacji. MES przekazuje natomiast rzeczywiste informacje o realizacji produkcji, w tym postęp zleceń, czasy operacji i przezbrojeń, zużycie materiałów, numery wykorzystanych partii oraz ilości wyrobów dobrych i braków. Przed wdrożeniem trzeba określić, które dane będą wymieniane, z jaką częstotliwością i w którym kierunku.

Sposób integracji powinien uwzględniać ilość przesyłanych danych oraz możliwości techniczne wykorzystywanego ERP. Wymiana może odbywać się przez API, widoki i tabele bazodanowe, pliki albo rozwiązanie łączące kilka metod. API sprawdza się między innymi przy wymianie wybranych danych i dokumentów. Przy dużym zakresie danych można wykorzystać bazę pośrednią. 

Wsparcie powdrożeniowe i serwis

Istotna jest nie tylko jakość samego wdrożenia, lecz także możliwość korzystania ze wsparcia dostawcy na kolejnych etapach użytkowania systemu. Odpowiednio zorganizowana współpraca powdrożeniowa pomaga utrzymać rozwiązanie w dłuższej perspektywie oraz dostosowywać je do zmieniających się potrzeb przedsiębiorstwa.

Należy również uwzględnić sposób aktualizacji i dalszego rozwoju systemu. Procesy produkcyjne, struktura organizacyjna oraz wymagania dotyczące raportowania mogą zmieniać się wraz z rozwojem firmy. System MES powinien umożliwiać dostosowywanie konfiguracji, rozbudowę zakresu funkcjonalnego oraz obejmowanie rozwiązaniem kolejnych stanowisk, linii lub zakładów. Długoterminowa współpraca z dostawcą powinna więc zapewniać nie tylko utrzymanie systemu, lecz także możliwość jego stopniowego rozwijania zgodnie z potrzebami przedsiębiorstwa.

Integracja systemu MES z infrastrukturą IT i maszynami

Wartość systemu MES zależy od głębokości integracji z systemami ERP, APS, WMS i CMMS oraz z automatyką hali produkcyjnej. MES może pobierać dane z maszyn bezpośrednio ze sterowników PLC lub za pośrednictwem SCADA, a następnie łączyć je z informacjami o zleceniach, materiałach i zasobach, zapewniając aktualny obraz realizacji produkcji.

Każdy element tego środowiska odpowiada za inny obszar. ERP przekazuje dane potrzebne do realizacji zleceń i otrzymuje informacje o rzeczywistym wykonaniu produkcji. APS dostarcza harmonogram, a MES zwraca dane o postępie prac, przestojach i dostępności zasobów. Współpraca z WMS wspiera przepływ i ewidencję materiałów, natomiast integracja z CMMS umożliwia przekazywanie informacji o awariach i zdarzeniach wymagających działań utrzymania ruchu. 

Więcej o roli systemu CMMS w utrzymaniu ruchu przeczytasz w artykule: System CMMS – znacznie więcej niż narzędzie do zarządzania utrzymaniem ruchu

Zakres połączenia MES z maszynami należy określić na etapie projektowania systemu. MES może pobierać dane bezpośrednio ze sterowników PLC albo za pośrednictwem SCADA. W zależności od infrastruktury wykorzystywane są również interfejsy OPC, bazy danych oraz układy wejścia i wyjścia. Automatycznie rejestrowane informacje mogą obejmować stan urządzeń, rozpoczęcie i zakończenie pracy, liczbę cykli, przestoje, zużycie mediów oraz parametry procesu.

Ponieważ MES rejestruje przebieg produkcji i udostępnia dane na bieżąco, jego dostępność oraz wydajność mają bezpośredni wpływ na aktualność informacji wykorzystywanych przez operatorów i osoby zarządzające produkcją. Nawet krótkotrwała niedostępność może opóźnić rejestrację operacji, przestojów lub wykonanych ilości. Dlatego przy wyborze rozwiązania należy sprawdzić częstotliwość odświeżania danych, sposób ich transmisji, ilość informacji przesyłanych w jednej sesji oraz zachowanie systemu w przypadku przerwania połączenia.

Dane zgromadzone w MES są udostępniane w raportach, analizach i na pulpitach menedżerskich. W środowisku raportowym można wyróżnić obszar monitorujący, który przedstawia bieżący stan produkcji, obszar analityczny służący do badania danych historycznych i identyfikowania trendów oraz obszar prezentacyjny obejmujący dashboardy i kluczowe wskaźniki efektywności. Możliwość dostosowania raportów i pulpitów do potrzeb poszczególnych użytkowników ułatwia analizowanie odchyleń, przestojów, wykorzystania zasobów i realizacji zleceń.

Elastyczność i łatwość konfiguracji systemu MES

Dobry system MES dostosowuje się do zmian w procesie produkcyjnym bez każdorazowego angażowania programistów – pozwala modyfikować sposób rejestrowania danych, formularze, wskaźniki i raporty oraz stopniowo obejmować kolejne obszary produkcji.

Procesy produkcyjne zmieniają się wraz z wprowadzaniem nowych wyrobów, technologii, maszyn i sposobów organizacji pracy. System skonfigurowany wyłącznie pod początkowe wymagania może z czasem przestać odpowiadać potrzebom przedsiębiorstwa. Dlatego MES powinien umożliwiać dostosowywanie zarówno modelu procesu produkcyjnego, jak i narzędzi wykorzystywanych przez operatorów oraz osoby zarządzające produkcją.

Na poziomie modelu produkcji istotna jest możliwość dodawania zasobów, operacji, parametrów i sposobów rejestrowania zdarzeń. W warstwie użytkowej administrator powinien móc samodzielnie zmieniać formularze, panele, wskaźniki KPI i raporty. Bardziej złożone modyfikacje, takie jak integracja kolejnych maszyn lub systemów, mogą wymagać udziału dostawcy, ale nie powinny prowadzić do konieczności wymiany całego rozwiązania.

Znaczenie ma również modułowa budowa systemu. Pozwala ona stopniowo rozszerzać zakres MES o dodatkowe funkcje, stanowiska, linie lub zakłady zgodnie z rozwojem i zmieniającymi się potrzebami przedsiębiorstwa. Dzięki temu firma może rozwijać rozwiązanie etapami, zachowując wcześniej przygotowaną konfigurację i zgromadzone dane.

Aplikacja mobilna MES – dostęp do danych z hali

Aplikacja mobilna systemu MES umożliwia operatorom rejestrowanie wykonania operacji, wyprodukowanych ilości, przestojów i zużycia materiałów bezpośrednio przy stanowisku pracy – za pomocą tabletu, telefonu lub terminala mobilnego.

Mobilny dostęp jest szczególnie istotny przy produkcji wyrobów wielkogabarytowych oraz w zakładach, w których stanowiska są oddalone od terminali stacjonarnych. Operator nie musi przerywać pracy i przechodzić do terminala, aby zarejestrować pobranie partii materiału, wykonanie operacji lub postęp zlecenia produkcyjnego.

W aplikacji mobilnej XPRIMER.MES użytkownik może w miejscu wykonywania czynności rejestrować postęp procesów produkcyjnych, wyprodukowane ilości, czynności pozaprodukcyjne i przestoje maszyn. Może również przypisywać materiały do maszyn oraz monitorować stany materiałów wydanych na produkcję.

Wdrożenie systemu MES – etapy i czas trwania

Wdrożenie systemu MES przebiega etapowo – od analizy procesów i przygotowania modelu danych, przez konfigurację oraz integrację, po testy, szkolenia i uruchomienie produkcyjne. Harmonogram zależy od zakresu funkcjonalnego, liczby objętych stanowisk i maszyn, wymaganych integracji oraz stopnia dopasowania systemu do specyfiki zakładu.

1. Analiza procesów i określenie zakresu – na początku ustalane są cele wdrożenia, potrzeby użytkowników oraz procesy, które ma obsługiwać MES. Analiza obejmuje między innymi sposób realizacji zleceń, rejestrowania operacji, przestojów, zużycia materiałów i kontroli jakości. Określa się również zakres raportowania oraz dane wymieniane z innymi systemami i maszynami.
2. Przygotowanie modelu danych i infrastruktury – procesy zakładu są odwzorowywane w postaci zleceń, operacji, marszrut, zasobów, materiałów i zdarzeń produkcyjnych. Równocześnie przygotowywane są dane podstawowe, środowisko techniczne oraz urządzenia, z których będą korzystać operatorzy.
3. Konfiguracja, integracja i testy – system jest dostosowywany do sposobu pracy zakładu i, zależnie od przyjętego zakresu, łączony z ERP, APS, WMS, CMMS oraz automatyką produkcyjną. Testy lub uruchomienie pilotażowe pozwalają sprawdzić poprawność rejestracji danych, działania interfejsów, raportowania oraz obsługi rzeczywistych scenariuszy produkcyjnych.
4. Szkolenia i uruchomienie produkcyjne – administratorzy, operatorzy i osoby zarządzające produkcją przygotowują się do pracy z systemem. Po rozpoczęciu eksploatacji weryfikowane jest działanie rozwiązania, korygowane są ustawienia, a system może być stopniowo rozszerzany o kolejne procesy, stanowiska lub zakłady.

Różnicę w skali i czasie realizacji prac dobrze pokazują dwa warianty uruchomienia XPRIMER.MES. Wdrożenie pełnoskalowe jest przeznaczone dla przedsiębiorstw wymagających indywidualnego odwzorowania produkcji. Jego harmonogram ustala się osobno, ponieważ prace mogą obejmować konfigurację transakcji, wyglądów terminali, raportów, sposobu i logiki przepływu informacji oraz integrację z innymi systemami i automatyką.

Firmy, które chcą rozpocząć od standardowego zakresu, mogą wybrać XPRIMER.MES Ready To Use. Wariant obejmuje ewidencję produkcji, monitorowanie OEE, wykres Gantta i gotowe środowisko raportowe, a jego uruchomienie może nastąpić w ciągu 4 tygodni.

Więcej na temat wykresu Gantta – Wykres Gantta. Diagram i narzędzie do zarządzania projektami

Niezależnie od wybranego wariantu sprawna realizacja wymaga przygotowania przedsiębiorstwa. Przed rozpoczęciem prac należy określić oczekiwany zakres implementacji systemu, przygotować dane podstawowe i wskazać wymagane integracje. Potrzebne jest również zaangażowanie osób znających procesy produkcyjne, dostępność zespołów produkcji i IT oraz wyznaczenie pracowników odpowiedzialnych za testy, odbiór rozwiązania i szkolenia użytkowników.

System MES jako klucz do personalizacji produkcji i odpowiedź na wyzwania współczesnego przemysłu

System realizacji produkcji odgrywa fundamentalną rolę w zarządzaniu zleceniami produkcyjnymi w kontekście personalizacji procesów produkcyjnych, która jest coraz częściej wymogiem współczesnego rynku.

Dzięki integracji w czasie rzeczywistym z systemami planistycznymi MES przekazuje aktualne dane o wykonaniu do APS, który z kolei może zweryfikować harmonogram. MES pozwala na realizację zróżnicowanych zleceń produkcyjnych w modelu „mass customization” – masowej personalizacji – zapewniając płynność operacji oraz ograniczenie przestojów.

Zobacz również: System APS – co to jest i jakie ma funkcje?

Jednak personalizacja produkcji wiąże się z wyzwaniami, takimi jak optymalizacja kosztów, kontrola jakości i sprostanie zmienności popytu. System MES nie tylko monitoruje i raportuje dane operacyjne w czasie rzeczywistym, ale także wspiera identyfikację i eliminację wąskich gardeł w procesach, umożliwiając efektywniejsze wykorzystanie zdolności produkcyjnych.

Co więcej, dzięki pełnej identyfikowalności procesów, przedsiębiorstwa mogą szybko reagować na zakłócenia w łańcuchu dostaw, minimalizując ich wpływ na realizację zleceń produkcyjnych.

W efekcie wdrożenie systemu MES staje się niezbędne dla firm dążących do utrzymania przewagi konkurencyjnej poprzez elastyczne dostosowanie się do wymogów rynku i optymalizację swoich zdolności produkcyjnych w odpowiedzi na współczesne wyzwania przemysłowe.

XPRIMER.MES – system MES wdrażany przez eq system

eq system tworzy, wdraża i rozwija XPRIMER.MES – konfigurowalny system do zarządzania realizacją produkcji, który łączy dane o zleceniach, operacjach, maszynach, materiałach, jakości i pracy operatorów. Rozwiązanie umożliwia monitorowanie postępu produkcji i OEE, rejestrowanie przestojów, zapewnienie traceability oraz wymianę danych z ERP, APS, WMS, CMMS i automatyką przemysłową. Efekty odnotowane we wdrożeniach obejmują wzrost wolumenu produkcji o 15–30% przy zachowaniu tej samej liczby pracowników i maszyn oraz wzrost OEE o 20% w pierwszym roku. Połączenie traceability w XPRIMER.MES, bieżącej aktualizacji stanów w XPRIMER.WM i danych z XPRIMER.IoT pozwoliło także ograniczyć różnice inwentaryzacyjne o 95%. XPRIMER.MES może działać samodzielnie lub jako część platformy XPRIMER. Przedsiębiorstwo może wybrać pełnoskalowe wdrożenie dopasowane do procesów zakładu albo wariant Ready To Use ze standardowym zakresem uruchamianym w ciągu 4 tygodni. eq system wspiera klienta od analizy procesów i określenia zakresu, przez konfigurację i integrację, po szkolenia, uruchomienie oraz dalszy rozwój systemu. Przykłady zastosowania rozwiązania w różnych środowiskach produkcyjnych przedstawiają case studies firm: Sentrex, SEFAKO S.A., Abramczyk i Retech.

Sprawdź funkcje i warianty wdrożenia XPRIMER.MES