Systèmes d'exécution de fabrication (MES) : Le chaînon manquant pour les livraisons à l'heure

Vous avez implémenté un ERP reconnu. Votre PLM ronronne comme une voiture de sport bien réglée. CFAO, TMS, simulation de parcours d'outils en place, équipes formées. Des millions investis en logiciels et consultants, tous les bons systèmes en place... et pourtant vous avez raté une livraison importante la semaine dernière, et vous faites encore plusieurs fois par jour le tour de l'atelier pour vérifier les travaux. Pourquoi ?

Il est probablement temps de franchir la prochaine grande étape vers le nirvana de la production : implémenter un Système d'Exécution de Fabrication (MES). Considérez-le comme le chaînon manquant entre l'ERP, le terrain de production et tous les autres logiciels gérant l'entreprise manufacturière. Le MES offre une visibilité et un suivi des travaux bien supérieurs à l'ERP. Il rend l'ordonnancement temps-réel vraiment temps-réel. Il donne un accès inédit aux données de performance et qualité, avec les outils analytiques pour les améliorer.

Comptons les façons

Le MES fait tout cela et plus, mais ne rentre dans aucune catégorie logicielle nette et définie. Une recherche Google « logiciel MES » renvoie moult « Meilleurs logiciels MES », dont quelques-uns mènent à des fournisseurs qui savent à peine épeler MES. On trouve de longues listes de fonctionnalités MES : collecte de données, planification directeur, suivi main-d'œuvre... des fonctions que tout ERP fait probablement déjà. Même pour les connaisseurs, le MES reste un peu confus.

Andrew Robling, senior product manager chez Epicor Software Corp. (Austin, Texas), navigue ce territoire trouble. Pour lui, rien de confus dans le MES ni ses bénéfices pour entreprises de toutes tailles.

« Le MES signifie plein de choses pour plein de gens, mais au cœur, il s'agit de collecter des données directement depuis équipements et machines-outils pour prendre de meilleures décisions. » Données basiques : statut machine, nombre de pièces produites aujourd'hui. Extension : vraie surveillance de processus, capture valeurs température/pression machine, données qualité pièces pour SPC (contrôle statistique des processus).

Collecte automatique possible (intégration API machine-mounted PLC) ou totalement manuelle (écrans tactiles atelier, terminaux mobiles). Cette flexibilité explique pourquoi l'industrie peine à définir clairement le MES, et pourquoi ses capacités varient selon les fourguets. Ambigu ou pas, tous s'accordent : pour augmenter la visibilité sur le fonctionnement interne de la production et améliorer l'efficacité, le MES est une excellente voie.

Soyez Real (Time)

Prenez l'une des activités de gestion d'atelier les plus critiques : l'ordonnancement précis des travaux. Selon Robling, le MES permet de garder les roues sur le bus de production, plutôt que de découvrir qu'il a crashé hier après-midi. « Les ateliers ont besoin d'un mécanisme pour afficher les infos de travail en temps réel, signaler que l'équipement ne tourne pas comme il faut, ou qu'un outil de coupe va casser. »

Avec le MES, cela se fait de multiples façons : tableau de bord direction qui vire au rouge en cas de problème, affichages style Andon (dispositifs de contrôle visuel) en atelier donnant statut machine, niveaux production, alertes non-conformité. Certains envoient même des alertes via le système de sonorisation de l'entreprise. « Quelle que soit l'approche, ces systèmes donnent l'opportunité d'agir correctivement immédiatement, évitant potentiellement des heures de fonctionnement inefficace. »

Le MES n'est pas réservé aux volumes automobile. Robling confirme : plus courant chez grands fabricants, mais même petits ateliers en tirent bénéfices significatifs — souvent ceux qui en gagnent le plus.

« On a travaillé avec un atelier en Pennsylvanie qui estimait son TRS (Taux de Rendement Synthétique / OEE) autour de 65 %. Après MES, ils ont découvert que les quelques arrêts machine notés manuellement par jour étaient en réalité bien plus nombreux — centaines de micro-interruptions par poste non signalées par l'opérateur. Résultat : TRS réel ~15 % inférieur aux attentes. Le MES a non seulement révélé le problème, mais fourni les données pour le résoudre. »

Et le MOM ?

Les recherches sur le MES croisent souvent le terme Manufacturing Operations Management (MOM). Subba Rao, innovation officer MOM chez Siemens Digital Industries Software (Plano, Texas), explique que le MES peut être vu comme une version plus petite, moins complète du MOM, du moins chez Siemens.

« Le MOM est plus large. Là où le MES se concentre sur la collecte temps-réel, le MOM exploite ces données pour gestion qualité, maintenance, collaboration en boucle fermée sur l'info ingénierie pour l'atelier, et orchestration des processus pour produire des produits de qualité. On l'appelle le "cerveau numérique" des opérations de production, apportant insight et transparence à tous. »

Comparé à il y a 5 ans, MES et sa grande sœur MOM sont plus faciles que jamais à implémenter, grâce à l'Industrie 4.0 et l'IIoT. Les machines-outils CNC et autres équipements industriels d'aujourd'hui regorgent de capteurs (charges d'axes, vibrations broche...). Simples à connecter, ils partagent volontiers données avec logiciels externes, permettant maintenance prédictive, surveillance processus, améliorations.

Connectivité simplifiée c'est bien, mais c'est ce qu'on fait de la données qui compte. « Opérateurs, programmeurs machine, superviseurs production... tous veulent savoir : quoi en cours maintenant, performance atelier, comment améliorer processus pour innovations actuelles/futures. Mais ce n'est qu'une tranche de ce qu'apporte le MOM. Toute l'entreprise cherche de meilleures façons : équipe qualité analyse tendances statistiques, logisticien gère l'approvisionnement. MOM, et dans une moindre mesure MES, facilite coordination et orchestration pour une fabrication vraiment efficiente. »

Résultats optimisés

Mais si livraison et qualité tournent à 98 %+ depuis 2 ans ? Temps de montage quasi optimaux, surtout en faible volume / haut mélange ? Ordonnancement et « orchestration » bien en main ? Pourquoi changer ?

Bonne question. Possible qu'un atelier usinage ou tôlerie n'ait pas besoin des fonctionnalités avancées ici, et que la collecte données/suivi travaux standard de la plupart ERP — ce que beaucoup dans l'industrie étiquettent d'ailleurs MES — suffise à continuer au niveau « home run ».

Mais considérez ces infos d'ECI Software Solutions (Fort Worth, Texas) : le MES porte l'efficience production à un tout autre niveau.

Beaucoup d'ERP font un travail décent d'ordonnancement à un niveau macro. Mais quand l'atelier plie de l'inox 20 gauge, ou usine des rainures dans du titane avec fraise 1/2" [12,7 mm], et veut connaître tous les autres travaux partageant ces attributs pour mutualiser montage et outillage ? Le MES permet d'optimiser les centres de travail sur les valeurs souhaitées, puis communique l'ordonnancement mis à jour à l'ERP pour que tout tourne harmonieusement, selon ECI.

Ce que la plupart des ERP ne peuvent pas faire seuls, car ils manquent d'interfaçage machine ou d'accès à l'info ingénierie. Le MES, lui, le peut — résultat : bien meilleure utilisation machine, moins de rebuts, temps de montage plus courts. Et comme un MES bien implémenté capture données en-cours (charges équipement, résultats inspection), d'importantes opportunités d'amélioration processus existent, autrement inaccessibles. Conclusion ? Le MES est un bon point de départ pour une initiative Industrie 4.0.

Adieu savoir tribal

L'optimisation machine suppose que la donnée ingénierie est dispo, propre, organisée, centralisée. Pour beaucoup d'ateliers, surtout sans bureau d'études formel, cette info est éparpillée sur fiches outillage, systèmes programmation, ou dans la tête des vétérans (usinage/tôlerie) qui font la magie depuis 30 ans. Question : que se passe-t-il quand ces employés précieux partent à la retraite ou quittent l'entreprise ?

À bien des égards, c'est LA vraie valeur du MES. Il agit comme référentiel central de tous documents, plans, instructions pour monter et opérer les équipements. Il surveille leur performance, gère données production/qualité en sortie, les réinjecte vers les autres logiciels de l'entreprise, et donne aux humains l'opportunité d'identifier améliorations processus et utilisation machine.

En résumé, le MES fait ce que les gens font depuis qu'il y a des boutons à pousser ou leviers à tirer. Il élimine l'intuition et le "flair" sur lesquels trop d'ateliers comptent chaque jour, transformant le savoir tribal en actif d'entreprise, selon ECI.

Le grand Poka-Yoke

À la base, le MES c'est le contrôle et la capacité à rendre les processus à l'épreuve de l'erreur (poka-yoke), et par là éviter problèmes production, selon Mike Hart, directeur stratégie produit fabrication et IoT industriel chez Plex Systems Inc. (Troy, Michigan). « C'est connecter les points. »

Ces points incluent : outillage et matières premières requis par un travail, ses attentes planification et contrôle qualité. Ce qui tourne maintenant, cet après-midi, la semaine prochaine, et l'impact sur les stocks. Le MES relie ces sources d'info souvent disparates pour créer une organisation connectée. Il donne aux opérateurs un accès facile aux outils pour être efficaces, tandis que la direction obtient une vue plus cohérente de ses systèmes business, avec l'info pour décisions intelligentes.

Visibilité accrue c'est bien, mais comment le MES rend-il les processus à l'épreuve de l'erreur ? « Parce que si vous savez qui effectue tel processus ou fait tourner telle machine, vous pouvez vérifier sa formation et s'il est qualifié. Mais plus encore : le MES s'assure que tous les plans de contrôle sont en place et que les gens "cochent les cases" aux bons moments et endroits. S'ils ne le font pas, drapeaux rouges immédiats — pas demain, pas à la fin du travail, mais MAINTENANT. »

Changer de vitesse

Si le MES est si génial, pourquoi plus d'ateliers n'y ont pas investi ? Pourquoi tant de focus industrie sur l'ERP, alors que les vrais bénéfices semblent venir du MES ? Évidence : l'ERP est requis pour pratiquement toute entreprise manufacturière, ou du moins toute entreprise avec plus d'une poignée d'employés et visée de croissance.

Simplement : l'ERP paie les factures. Littéralement. Comptabilité (fournisseurs, clients, déclarations fiscales...), gestion stocks, expéditions/réceptions, gestion commandes ventes, achats, et l'incontournable MRP seraient excessivement difficiles sans ERP. Les ERP ont aussi un niveau de fonctionnalité ordonnancement/contrôle atelier, même si la plupart sont courts sur la gestion de ses rouages internes. D'où le besoin de MES.

« On a vu les deux sens, mais oui, certains ateliers choisissent stratégie MES d'abord », dit Hart. « Ça dépend des points de douleur. Si problèmes traçabilité matière, ou défis qualité et besoin d'éclairer ce qui se passe à tout moment, ils démarrent typiquement par MES. Ceci dit, un bénéfice clé du MES est l'intégration potentielle avec ERP et autres systèmes fabrication, donc gardez ça en viseur en avançant. »

Bonjour l'Empereur

Rappel : implémenter un MES soulève mêmes considérations et pièges que l'ERP. « Inutile de le faire si vos données ne sont pas justes », dit Jim Errington, EVP ventes et services chez Fujitsu Glovia Inc. (El Segundo, Californie). « Je le dis aux clients ERP et MES : peu importe la qualité du système ou la superbe de ses outils, le bourrer de mauvaises données ne donnera que de mauvaises réponses. »

Errington raconte un client récent. Après des mois à nettoyer nomenclatures et gammes, ils activent le côté planification usine de leur MES... pour surcharger un centre de travail critique. Le problème ? Personne n'avait remarqué les temps de déplacement inexacts. « Comme beaucoup d'ateliers, ils n'avaient jamais eu de vrai système d'ordonnancement, donc ces valeurs n'avaient jamais été regardées. Tout le monde savait qu'on ne peut pas déplacer un moulage de 2 tonnes instantanément, mais c'est exactement ce qu'ils ont dit au système de faire. »

L'oubli les a mis en retard de plusieurs jours, et a pris des semaines à récupérer d'une simple erreur. D'où l'importance d'impliquer ingénieurs, planificateurs, contrôleurs de gestion dans toute implémentation — MES ou autre — pour éviter ça. « Beaucoup disent que la donnée est roi ; peut-être, mais ça fait de l'exactitude des données l'empereur. »

Son exemple d'ordonnancement illustre un point clé : contrairement à l'ERP, le MES est un éléphant qu'on peut manger par petites bouchées. Possible d'implémenter seulement la fonction ordonnancement (comme le client Glovia), ou d'intégrer MES avec logiciel maintenance pour suivi TRS, ou collecter données production sur la nouvelle découpe laser automatisée, ou mieux informer la ligne d'assemblage... la liste continue. Oui, intégrité données et bonne tenue sont tout aussi importantes, mais l'effort sera quasi certainement moindre et le ROI bien plus rapide.

Le message est clair : les fruits à portée de main abondent même dans les entreprises les mieux gérées, et le MES est l'escabeau pour les cueillir. « Cela deviendra de plus en plus évident avec l'Industrie 4.0 et plus d'entreprises voulant collecter/analyser données de leurs machines-outils. Le MES permet de connecter l'usine au reste du business, donnant données temps-réel, ordonnancement plus précis, meilleure utilisation machine, contrôle amélioré sur tous aspects du terrain de production. Pour nous, le MES n'est pas un "nice-to-have" — c'est un "must-have", au moins pour tout fabricant voulant rester compétitif. »