MES (Manufacturing Execution System) Introduction - 1ère partie

Avant de vous présenter notre série "Le MES en 10 leçons", il nous apparait opportun au préalable de vous exposer ce qu'est le MES (Manufacturing Execution System), que l'on peut littéralement traduire par "Exécution des Fabrications", et comment, en tant que véritable chef d'orchestre au sein de votre usine, il s'articule au sein de la production et communique avec les autres systèmes.
Notre programme pédagogique "Les 10 leçons du MES" que vous serez amenés à visionner par la suite n'en sera que plus compréhensible.

• Que signifie l'acronyme M.E.S ?
• D'où vient-il ?
• Principales fonctions du MES
• Autres définitions pour mieux comprendre le milieu de la production 

Le MES (Manufacturing Execution System) est un système informatique dont le premier objectif est de recueillir en temps réel toutes les données de votre production, que ce soit au niveau de vos lignes de fabrication, de vos ateliers, ou même à l'échelle de toute votre usine. Il est intégré au système d'information de l'entreprise.
Une fois collectées et centralisées, ces données sont ensuite analysées par le système afin de vous permettre de mieux piloter votre production, pour l'optimiser et accroitre votre productivité.
Grâce à l'analyse de la traçabilité, au contrôle qualité, au suivi de production, à l'ordonnancement et à la maintenance préventive et currative, il apporte flexibilité ert agilité à l'entreprise.
Il est un véritable outil de guidage pour l'opérateur grâce aux instructions au poste de travail et lui permet d'alléger sa charge de travail. Pour le manager, c'est un véritable outil d'aide à la décision puisqu'il lui fournit les informations nécessaires au bon déroulement de la production, de la création de l'ordre de fabrication jusqu'au produit fini.

Apparu dans les années 80, ce concept est né de la difficulté sans cesse grandissante des  industriels à répondre aux contraintes et pressions imposées par le marché, de plus en plus exigeant et concurrentiel. Du fait de la pression des prix mais aussi de celle de la grande distribution et des consommateurs, l'industriel pour ne pas perdre en productivité, se doit de maîtriser ses prix de revient et connaître à l'instant T, c'est à dire en temps réel, où en est sa production.
Au niveau du système d'information, le MES, véritable chaînon manquant entre l'atelier et les progiciels de gestion, est apparu comme le lien entre l'ERP et le contrôle-commande en permettant une communication entre ces deux couches fonctionnelles. 
Avec la mission d'améliorer la gestion des opérations dans l'industrie, les travaux du MESA International (Manufacturing Enterprise Solutions Association), norme ISA, ont permis de définir de façon détaillée les différentes fonctionnalités que devait délivrer un système MES (Exécution des fabrications).

Un logiciel MES (Manufacturing Execution System) est un logiciel de pilotage de la production. C’est un système d’exécution, de gestion et de suivi des productions en cours dans l’atelier. Son objectif premier est de collecter en temps réel toutes les données de production afin d’optimiser le suivi et le pilotage des processus industriels. Grâce à la centralisation et l’orchestration de ces données, le logiciel MES va pouvoir délivrer toute l’information pertinente aux opérateurs et aux managers (indicateurs de performance, traçabilité des produits, contrôles de conformité, suivi des modes opératoires, maintenance préventive…) pour permettre à l’industriel d’optimiser de façon continue ses activités de production et d’être réactif face aux évolutions du marché.
De ce fait, un logiciel MES participe très largement à la démarche d’amélioration continue de la production.

Le MES offre des avantages à chaque acteur de l’entreprise, qu’il soit opérateur ou manager,  qu'il fasse partie du service qualité ou de la production. Le MES permet de structurer toutes les étapes de production et après analyse des données collectées apporte des pistes pour améliorer de façon continue la productivité de l'entreprise. Par ailleurs, il assure une meilleure traçabilité de production, il facilite la numérisation du processus de production et fait gagner du temps à l'entreprise.
Quel que soit le secteur auquel appartient votre entreprise, un logiciel MES est indispensable  pour obtenir des informations fiables et en temps réel sur tous les processus de fabrication qui se déroulent dans vos usines de production.

Très en vogue dans les années 80, le C.I.M, Computer Integrated Manufacturing (en français, Production Intégrée par Ordinateur), est un concept qui décrit l'automatisation complète des procédés de fabrication, c'est à dire que tous les équipements de l'usine fonctionnent sous le contrôle des ordianteurs, automates programmables et autres systèmes numériques.
La fameuse pyramide du CIM représente 4 niveaux auxquels correspondent des niveaux de décision. Plus on s'élève dans la pyramide du CIM, plus le niveau de décision est important, plus la visibilité est globale et plus les cycles standards s'allongent.

• Niveau 3 : gestion des produits et des stocks, gestion des approvisionnements, gestion des clients, des commandes et de la facturation.
• Niveau 2 : localisation des produits en stock, mouvements physiques et gestion des lots
• Niveau 1 : automatismes
• Niveau 0 : capteurs et actionneurs

Développée par l'ISA (International Society odf Automation), la norme ISA95 a pour principal objectif  d'appréhender de façon simple le problème du contrôle de la production. Dans le but de simplifier cette démarche, la norme incite à passer par des étapes indispensables et organisées. Elle propose ainsi un schéma directeur en précisant la nature et la portée des différents systèmes à mettre en place, tout en tenant compte du système d'information existant, du périmètre fonctionnel à couvrir, des capacités de la solution à mettre en oeuvre, du mode de déploiement envisagé...

Source : www.mesa.org

• Collecte et acquisition des données
• Ordonnancement
• Gestion du personnel
• Gestion des ressources
• Cheminement des produits et des lots
• Traçabilité produit et généalogie
• Gestion de la qualité
• Gestion du procédé
• Analyse des performances
• Gestion des documents
• Gestion de la maintenance

Un OF (Ordre de Fabrication ou Order Manufacturing en anglais) est un terme utilisé pour autoriser l'ordonnancement de la production d'un produit ou d'une pièce, dans un atelier de fabrication. Il est donc le déclencheur de nombreux évènements au niveau de la planification de la production.
L'ordre de fabrication contient toutes les informations nécessaires à la fabrication du produit:

• Gamme
• Nomenclature
• Quantité à fabriquer
• Date de lancement
• Date de fabrication prévue
• Génération d'étiquettes...

Selon l'état d'avancement de la fabrication, le statut de l'OF va évoluer et passer par différentes phases: il possède la statut "créé" lors de sa création, "en cours" pendant sa fabrication et "terminé" lorsque la quantité désirée a été atteinte.

Le Taux de Rendement Synthétique est un indicateur destiné à suivre le taux d'utilisation des machines. Il est défini par la formule : TRS = Production réelle / Production maximum autorisée. C'est un indicateur clé dont l'analyse aide à obtenir à la fois la performance et les plans d'action pour l'optimisation de la production. Il identifie ainsi le pourcentage de temps de fabrication qui est réellement productif. Un score TRS de 100% signifie que vous fabriquez uniquement des pièces de qualité, aussi rapidement que possible, sans temps d'arrêt.

La Smart Industrie est un terme que l'on peut traduire par "fabrication intelligente". A l'ère de l'Industrie 4.0, cela se traduit pour les entreprises par une modernisation de l'appareil de production industrielle, et une intégration de nouveaux outils numériques et technologiques. En d'autres termes, il s'agit de mettre en place dans les usines des systèmes au sein desquels les machines sont connectées entre elles, mais aussi et surtour à Internet dan le but d'assurer un contrôle optimal des processus de production.

• GMAO : Gestion de Maintenance Assistée par Ordinateur. C'est une méthode, un outil de gestion de la maintenance par un logiciel qui permet de gérer les différentes tâches incombant au service maintenance (maintenance des équipements, analyse du curatif, organisation des interventions préventives et réglementaires...)
• GPAO : Gestion de la Production Assistée par Ordinateur. Méthode permettant de gérer avec un logiciel toutes les activités liées à la production, d'une entreprise industrielle (Gestion des stocks et des achats, gestion des commandes, expédition des produits, Facturation...). Les fonctions de la GPAO sont communément incorporées, depuis les années 1990, aux Progiciels de Gestion Intégrés (ERP ou PGI).
• Lean manufacturing : méthode d'organisation de la production visant à optimiser la performance industrielle afin de respecter au mieux les exigences du client en termes de coût, de qualité et de délai.
• Méthode D.M.A.I.C : elle est basée sur l'analyse des données qui va permettre d'optimiser, mais aussi de stabiliser les processus de l'organisation et des services. 5 étapes sont identifiées : Définir, Mesurer, Analyser, Améliorer et Maîtriser.
• SMED : la méthode SMED (Single Minute Exchange of Die) est une méthode d'organisation qui cherche à réduire de façon systématique le temps de changement de série avec un objectif quantifié. Composant essentiel du Lean Manufacturing, il permet de réduire les rebuts, stimuler la productivité et baisser les coûts au sein d'un processus.

Le MES trouve son origine au coeur de l’usine. C’est là son domaine, et c’est là qu’il devrait régner en maître.Il est né d’un certain nombre de questions que se posent les différents acteurs de l’usine et de l’entreprise :

• Le respect des consignes, qui permet de garantir la qualité et la sécurité des produits.
• La traçabilité des produits, comment retrouver le fournisseur d’un lot de matières incorporé dans les produits ?
• Quels événements anormaux ont pu survenir durant le process de fabrication ?
• Quelles sont les opérations qui diminuent la productivité des lignes, et empêchent d’atteindre les objectifs de production ?
• Comment intégrer l’ensemble des opérations nécessaires, comme la maintenance des équipements, dans la planification ?
• Les opérateurs connaissent les procédés mieux que quiconque, comment intégrer leurs observations pour optimiser la production ?
• Peut‐on assurer la traçabilité de toutes les étapes du procédé de fabrication ?
• Est‐ce qu’un outil objectif permet de confirmer l’intuition du responsable d’exploitation ou du responsable de site ?
• Pouvons‐nous aller plus loin et améliorer la réactivité et l’agilité de l’entreprise ?
  
  Pour répondre à toutes ces questions, les industriels ont pris conscience qu’il faillait disposer d’un certain nombre de fonctions. Voici quelques noms qui vous sont certainement familiers :

• L’ordonnancement, ou planification détaillée
• Le suivi d’atelier, qui regroupe lui‐même de multiples fonctions de suivi des opérations
• Le pilotage, qui peut être compris au sens strict, analogue au contrôle‐commande, ou au sens de la gestion

• Le TRS, ou Taux de Rendement Synthétique, qui est un indicateur phare de suivi de la productivité
• Le SPC ou Statistic Process Control, permettant de prévenir les dérives duprocédé de fabrication
• La traçabilité, qui pour certains évoquera l’étiquetage, pour d’autres la traçabilité du procédé ou des matières dans l’installation
• La maintenance, qui entretient des informations sur les temps de marche des équipements, et suit les interventions correctives ou préventives
• La gestion des ressources, qu’il s’agisse du personnel, des équipements ou des matières
• L’assurance Qualité
• Et d’autres domaines comme la gestion des gammes et des nomenclatures qui devront être partiellement ou totalement couverts pour répondre à toutes ces questions.
  
  Les besoins exprimés par ces questions sont rarement complètement restés sans réponse au sein des ateliers. Les exploitants ont souvent mis en place des tableaux Excel pour analyser tel ou tel aspect. Parfois ils ont mis en place des logiciels couvrant certaines fonctions ou même développé des outils spécifiques.On peut d’ailleurs s’y tromper et penser qu’en quelque sorte, on fait déjà du MES sans le savoir…Mais dans la pratique, ces tableaux et ces outils sont difficiles à garantir et à maintenir. Car deux points apparaissent rapidement dès que l’on cherche à répondre concrètement et avec rigueur à l’une quelconque de ces questions :
  
  Le premier est que nous avons besoin d’une coopération entre les fonctions : par exemple, sur un même équipement, je ne peux pas à la fois produire et effectuer une intervention de maintenance préventive. Le suivi d’atelier doit donc coopérer avec la gestion de la maintenance, et également avec la gestion des ressources.

Le second est que nous avons besoin d’une consolidation des informations : calculer un indicateur de productivité au niveau d’un équipement a peu d’utilité si l’on n’est pas capable d’en déduire la productivité d’une ligne complète ou de l’atelier dans son ensemble.

Ces deux points – coopération entre les fonctions et consolidation des informations – sont caractéristiques de la notion de système. Nous avons donc besoin d’un système qui permette aux industriels de répondre aux enjeux de la production.

Pour nommer ce nouveau système, le MESA, association américaine fondatrice du MES, a créé un nouvel acronyme, le MES, qui signifie très logiquement :

• Manufacturing
• Execution
• System

Manufacturing, car il s’agit bien sûr d’un système de pilotage des fabrications,

Execution, qui signifie que ce système gère l’exécution, non la prévision ou la planification (comme les ERP qui signifie Enterprise Ressource Planning),

Et bien sûr System.

On peut traduire cet acronyme par Système d’exécution des fabrications.

Je vous propose de résumer ce que nous avons vu aujourd’hui dans la première partie de cette introduction au MES.

Tout d’abord, nous avons vu que le MES partait d’un réel besoin de l’atelier et de l’usine.

Nous avons vu également que même si certaines fonctions que couvre le MES sont présentes, elles n’apportent souvent que des réponses incomplètes, ou difficiles à pérenniser.

Ensuite, nous avons vu qu’au-delà de simples fonctions, nous avions besoin d’un véritable système capable de faire coopérer les différentes fonctions et de consolider les informations, d’où le nom de Manufacturing Execution System.

Dans la seconde partie de cette introduction, nous verrons l’apport des standards sur le MES, et en particulier celui du standard ISA-95.