Dans la majorité des entreprises, il existe deux types de systèmes informatiques dans les ateliers de production : le système de gestion de l’entreprise composé en général d’un ERP (Enterprise Resource Planning) et d’un programme de GPAO (Gestion de la production assistée par ordinateur) , et le système de supervision assurant le pilotage en temps réel des moyens de production.
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Auteur : Dominique LEMIÈRE, reporter pour Les Cahiers de l’Industrie électronique et Numérique (n°108)
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Le MES (Manufacturing Execution System) est né de l’absence de communication informatique entre ces deux couches fonctionnelles, et il a pour but de combler cette lacune. Mais le MES est très loin de n’être qu’un simple lien entre l’ERP et le contrôle-commande. Il supervise l’exécution des fabrications.
L’ERP : un outil organisationnel pour l’entreprise
L’ERP permet de gérer l’entreprise dans sa globalité en intégrant les fonctions d’achats, de ventes, de finances, de stocks et de planification de la production. Toutes les informations de l’ERP proviennent des saisies des collaborateurs ou des autres logiciels mis en place dans l’entreprise (MES, PLM, GPAO). Pour un industriel, l’utilisation d’un ERP n’est pas une finalité en soi puisqu’elle se limite à une utilisation organisationnelle par les services supports et le responsable de production. A la différence du
MES, l’ERP agit sur la gestion globale de la production et n’a pas la capacité de traiter et collecter en temps réel les données de production nécessaire au pilotage de l’atelier.
L’ERP affiche et consolide les informations provenant de l’atelier (opérateur, agent de maintenance) et saisies par le responsable de production (temps de production, quantités réelles, rebuts, contrôle qualité…). Ce processus s’effectue très souvent en fin d’équipe et nécessite un suivi manuel de la production. Les opérateurs ont pour tâche de renseigner (sur papier ou via une borne d’atelier) le nombre de pièces produites, la quantité de rebuts, le temps de production… Ces tâches administratives s’ajoutent aux actions de production et impactent la productivité, le comportement des opérateurs (mécontentement, difficultés et erreurs dans la saisie…) et le temps perdu par les managers pour ressaisir, consolider les informations. Souvent ils disposent des données pertinentes de l’atelier à J+1 voire plus.
Le MES, au cœur même de l’atelier, peut intervenir à chaque étape.
Le MES est un système et sa capacité d’interaction dans les différentes fonctions est la clé de son efficacité. Le rôle du MES est l’optimisation de l’outil de production suivant le schéma « Connaître, Analyser, Améliorer ». C’est un logiciel de pilotage de la production : son rôle est de superviser machines et opérateurs en fournissant une traçabilité complète des informations de fabrication.
En capitalisant toutes les données de production en temps réel, le MES offre une vue sur les encours et le rendement des ordres de fabrication. Il détient ainsi des indicateurs de performance de production et permet de calculer et suivre le TRS (Taux de rendement synthétique) qui permet d’observer le taux d’utilisation des machines.
L’ERP et le MES : partenariat et complémentarité
L’ERP et le MES sont donc complémentaires dans l’échange, l’exploitation et la consolidation des données de production de l’entreprise. Ces deux systèmes partagent un ensemble de données communes sur les équipements de l’entreprise (ateliers, lignes, machines, …) et sur les informations de la production (OF, références, gammes d’exécution, modes opératoires, nomenclatures, lots…).
… mais avec des échelles de temps différentes
Le temps d’accès à l’information et les objectifs attribués à chacun des systèmes sont des points qui les différencient.
Connecté aux moyens de production, le logiciel MES gère des données de l’ordre de la milliseconde ou de la seconde, quand le logiciel ERP travaille plutôt à l’heure. Ce dernier se focalisant sur la gestion de production de l’usine et celle de l’entreprise où l’on parlera plutôt de journée ou de semaine.
Le logiciel MES, se focalise sur l’usine et l’atelier de production : il fournit la bonne information, à la bonne personne et au bon moment : collecte de données, indicateurs, aides à l’exécution sont de son ressort. Il agit donc sur les indicateurs de performance pour leur mesure, leur calcul, leur analyse en temps réel. Le MES facilite le travail des collaborateurs en proposant des outils intuitifs tels le guidage des opérateurs pour lancer la production ou le support des démarches d’amélioration continue de l’atelier, la planification des tâches de production et de l’exécution des ordres de fabrication.
Outre la digitalisation des opérations de production, le MES facilite l’analyse du responsable de production en le libérant des tâches devenues superflues comme les saisies Excel, les calculs manuels de temps, ou d’indicateurs.
En synthèse, le MES apporte des réponses et des solutions aux questions essentielles qui sont : comment produire plus et moins cher ? Quelle traçabilité maximale puis-je déployer sur l’ensemble des productions ? Comment avoir un suivi de fabrication complet et fiable ? Comment organiser mes équipes ? Où en est la commande de mon client ? Comment gérer la maintenance de mes équipements ?
Comment choisir un MES ?
L’industriel qui veut s’équiper d’un MES est amené à se poser de nombreuses questions. Comment éviter l’écueil que représente l’achat d’un MES embryonnaire proposé par les fabricants de machines ? Les solutions propriétaires de ces fabricants peuvent piéger leurs clients qui se retrouvent asservis aux seuls équipements d’un constructeur.
Laurent LAFILLÉ, responsable de la division Logiciel d’Accelonix, l’admet volontiers : « C’est le côté un peu nébuleux du logiciel qui permet ces mauvaises pratiques. Le résultat en est que lorsque le client demande si telle machine va pouvoir communiquer avec son logiciel, la réponse est automatiquement Oui ! Ce n’est pourtant pas toujours aussi évident, il existe des protocoles propriétaires, des protocoles pour machines de micro électronique, le protocole CFX … Tout une série d’outils qui sont communicants, peut-être, mais qui ont besoin de s’interfacer avec d’autres logiciels ».
« Chez Cogiscan, la connectivité est une priorité, le fondement même d’une solution et d’une usine 4.0. Depuis plus de 20 ans, Cogiscan travaille à la construction et à l’amélioration de son concentrateur de données, brique essentielle pour la réussite d’un projet 4.0. Au sein de ce concentrateur une librairie d’interfaces Machine standards qui grossit au fur et à mesure de l’arrivée de nouveaux moyens de production. ».
Choisir une machine compatible avec un univers numérique
Si les possibilités de développement d’une solution sont envisageables, les industriels doivent impérativement prendre en compte l’environnement connecté qui va prévaloir dans leurs ateliers.
« Quand nos clients pensent à l’intégration de nouvelles machines dans un univers très numérique, ils ont à l’esprit que les performances du moyen sont maintenant constituées des caractéristiques de la machine mais aussi de sa capacité à communiquer. On n’achète pas simplement une machine ! On achète aussi son environnement logiciel et le fait qu’il soit communicant est fondamental. C’est ce qu’on a vu avec les machines de placements de composants ces dernières années : au début il y avait le logiciel de gestion de la machine. Ensuite les fabricants de machines se sont mis à enrichir l’offre logicielle et ont construit des interfaces de communication avec des systèmes externes. Malheureusement les industriels n’ont pas tous les ressources pour savoir comment s’orienter dans un domaine où ils ne sont pas forcément experts, le périmètre de la communication s’est maintenant agrandi».
Dans bon nombre d’ateliers, des machines hétéroclites subsistent avec des protocoles divers. La solution Cogiscan gère ce type d’environnement. Julien KATZ, res- ponsable de la Qualité chez Accelonix, en témoigne : « Nous avons opéré de grosses installations chez Eolane en Estonie sur 6 ou 7 lignes de fabrication. Nous avons installé des adaptateurs pour toutes les machines. La connectivité est le cœur même du métier de Cogiscan ».
Un MES pour quels retours sur investissement ?
« La traçabilité n’est plus une option »
Selon Laurent LAFILLÉ, il y a plusieurs raisons pour lesquelles un client va vouloir mettre en place une traçabilité apportée par le MES : « Il peut avoir un besoin de structuration en interne, souhaite avoir un process tracé pour répondre à certaines exigences de son client. La traçabilité est une chose bien comprise pour l’automobile ; et la généralisation est en route. La traçabilité va permettre de mieux comprendre comment fonctionne l’entreprise et de bien suivre les flux – mais le plus souvent, nous sommes contactés suite à la demande d’un client externe. La deuxième raison, ce sont les certifications qui sont exigées par les clients des sous-traitants, par exemple dans le domaine médical pour qui la traçabilité ce n’est pas une option mais bien une obligation. »
« La traçabilité représente également aussi une assurance pour le client. Quand il se produit un problème de malfaçon, il faut aller vérifier « in situ » ce qui s’est passé. La carte coûte chère ! Mais le service autour, souvent plus. Si vous ne faites pas de traçabilité, vous pourriez être contraint de changer 500 pièces, d’un éclairage urbain par exemple… Et cela peut coûter très cher».
«On pourrait objecter que la traçabilité n’est pas nouvelle ! Pourtant, si vous demandez à un industriel de vous donner l’historique d’une carte en quelques minutes, c’est un challenge car sans système adéquate les informations sont souvent éparpillées sur plusieurs moyens plusieurs logiciels… Cogiscan concentre et centralise l’information à un endroit et est capable de le répliquer sur d’autres systèmes. Consolider la traçabilité est extrêmement compliqué sans un outil adapté ».
Gaspillage de composants et excédents de stocks
Outre cette capacité à collecter, stocker et analyser l’information de traçabilité, entre autres, Cogiscan agit aussi comme gestionnaire de matériel et plus particulièrement de composants. Sa capacité a gérer les emplacements de stockage, intelligent ou pas et à communiquer avec les machines permettent de mettre à jour les consommations de données et donc de connaître son stock en temps réel. Sans cette information, les industriels ont tendance à acheter des composants en surnombre pour pallier à un arrêt de production par manque de matière. Les excédents de stocks, qui sont réels, leur coûtent 1 point de marge par an. Ce qui est énorme, quand on sait que la marge d’un sous-traitant tourne autour de 3 à 4% !. L’outil de traçabilité de la suite Cogiscan est un moyen de valorisation des stocks.
Davantage des compétences = avantage commercial
En résumé, la brique que représente le 4.0 est devenue un élément fondamental dans cette industrie numérique qui s’érige comme une industrie à part entière.
La demande de traçabilité s’avère impérative et conditionne l’obtention de certifications ; devient aussi plus que nécessaire, la capacité de comprendre comment fonctionne l’entreprise pour pouvoir agir sur tous les leviers de la productivité. Ce sont sur ces bases de compétences qu’un industriel pourra se positionner sur un marché très concurrencé, et jeter dans son usine les bases de l’industrie 4.0 – qui seule lui permettra de rester un acteur de ce marché en pleine mutation mais toujours plus exigeant.