ERP, MRP, MES i APS — różnice

ERP służy do planowania zasobów i prowadzenia procesów biznesowych. MES monitoruje i kontroluje wykonanie produkcji na hali w czasie rzeczywistym.¹
W artykule wyjaśniamy też rolę MRP w planowaniu potrzeb materiałowych oraz APS w układaniu harmonogramu. Pokazujemy, jak dane przepływają między ERP a MES. MRP oblicza zapotrzebowanie na podstawie harmonogramu produkcji, struktury materiałowej i stanów zapasów².

Czym są MES i ERP i czym różnią się ich role?

ERP i MES odpowiadają na różne pytania firmy produkcyjnej. Pierwszy system pomaga zarządzać zasobami przedsiębiorstwa, drugi pokazuje, co faktycznie wydarzyło się podczas pracy. O tym podziale decyduje więc rodzaj podejmowanych decyzji: planistycznych lub operacyjnych.

Tabela przedstawia zakres pracy ERP i MES według modelu ISA-95³.

Współpraca obu systemów ma znaczenie, gdy status zlecenia z hali wpływa na dalsze działania firmy. Dane o wykonaniu trafiają wtedy do planowania bez ręcznego przepisywania między systemami⁴.

Po co integrować ERP z MES?

Integracja ERP z MES wiąże zlecenie z informacją o jego wykonaniu. ERP przekazuje zadania na halę, a dane zwrotne pomagają zarządzać produkcją.
Projekt takiego połączenia wymaga określenia celów biznesowych, zakresu wymiany oraz najważniejszych parametrów produkcji.^1,5

Wymianę można zorganizować przez API, czyli interfejs komunikacji systemów, albo middleware – warstwę pośredniczącą. Wybór zależy od zdarzeń produkcyjnych, które mają trafiać do ERP.
OPC UA PubSub dopuszcza dwa sposoby przekazywania komunikatów: bez brokera i za jego pośrednictwem⁶.

Co oznaczają skróty MES i ERP w firmie produkcyjnej?

MES to Manufacturing Execution System, system zarządzania wykonaniem produkcji. ERP oznacza Enterprise Resource Planning, czyli system planowania zasobów przedsiębiorstwa. MES skupia się na operacjach produkcyjnych, a ERP obejmuje procesy całej firmy.
Ten podział odpowiada modelowi ISA-95: MES działa na poziomie operacyjnym 3, zaś ERP na poziomie biznesowym 4³.

Najczęstsze wyzwania przy integracji MES z ERP

Przy łączeniu MES z ERP przeszkodą bywają różne formaty danych i ograniczenia technicznej kompatybilności. Firma musi też uwzględnić koszt wdrożenia oraz przygotowanie pracowników.⁷
Trudności ograniczają mapowanie danych, dobór zgodnych systemów, wdrażanie i testowanie etapami oraz szkolenia.^5,7

• Mapowanie danych przyporządkowuje sobie identyfikatory zleceń, jednostki miary i statusy używane w obu systemach.
• Etapowe testy integracji sprawdzają przepływ wybranych zdarzeń, zanim połączenie obejmie następne procesy.
• Przygotowanie pracowników ustala, kto wprowadza dane źródłowe i kto poprawia błędny status.

Zakres integracji ERP–MES powinien odpowiadać decyzjom, które firma podejmuje na podstawie danych z hali. To od nich zależy, jakie informacje trzeba wymieniać⁸.

Jak dane produkcyjne przepływają między planowaniem, halą a kontrolą jakości?

ERP, MES i system jakości przekazują dane stosownie do swoich zadań. Plan trafia na halę, informacje o wykonaniu wracają do planowania, a wyniki kontroli łączą produkcję z wymaganiami jakościowymi.⁹
Nie oznacza to przesyłania do ERP każdego zdarzenia z maszyny. Model ISA-95 wyróżnia na poziomie operacyjnym cztery obszary: produkcję, jakość, utrzymanie ruchu i zarządzanie zapasami¹⁰.

Przepływ danych między MES, ERP a systemem jakości

Dane produkcyjne płyną między ERP i MES w obie strony. MES wymienia też informacje z systemem jakości. Każdy kierunek odpowiada innemu etapowi pracy ze zleceniem.

Tabela zestawia kierunki wymiany z rodzajami przekazywanych informacji.

Dane w tabeli: 9

MES może wykryć odchylenie jakościowe w czasie rzeczywistym. ERP przekazuje wtedy informację odpowiednim działom¹.
Mierzalny próg wyznaczają na przykład granice kontrolne kart Shewharta, ustalane na poziomie ±3 odchyleń standardowych od linii centralnej¹¹.

Dlaczego sam ERP nie zawsze wystarcza do zarządzania halą?

ERP nie zastąpi szczegółowego zapisu pracy maszyn ani przebiegu operacji na hali. Przechowuje między innymi dane o zamówieniach, fakturach i magazynach. MES rejestruje parametry maszyn, czasy procesów, zużycie materiałów oraz wskaźniki jakości.¹
Zapisy poszczególnych strat pozostają w MES; do ERP trafiają dane zagregowane i zwalidowane.⁹ Podsumowanie przestojów pomaga ocenić zlecenie w ERP, a szczegółowe zapisy służą do szukania przyczyn strat w MES.
Analiza OEE obejmuje sześć kategorii strat: awarie, przezbrojenia, mikroprzestoje, spowolnienie pracy, wady produkcyjne i straty rozruchowe¹².

Co ERP obsługuje samodzielnie, a co zmienia połączenie z MES?

ERP prowadzi procesy biznesowe, a połączenie z MES dostarcza mu informacji o wykonaniu produkcji. Nie wszystkie dane muszą płynąć w ten sam sposób. Integracja może przekazywać zdarzenia na bieżąco, a dane podstawowe i podsumowania – okresowo⁹.

Tabela pokazuje, do czego służą oba sposoby wymiany danych.

Kiedy firma produkcyjna potrzebuje MES oprócz ERP?

Firma produkcyjna potrzebuje MES obok ERP, jeśli chce zapisywać zdarzenia z hali i używać ich w kontroli jakości lub utrzymaniu ruchu. MES może przekazać do ERP stan maszyn oraz informację o potrzebie przeglądu bądź naprawy.¹
W platformie Fabrico funkcje utrzymania ruchu są wbudowane w MES i OEE, wskaźnik wykorzystania maszyn. Zarejestrowana strata może dzięki temu stać się zadaniem utrzymaniowym⁹. Norma EN 13306 rozróżnia działania zapobiegawcze i korygujące; dane o maszynach mogą wspierać oba rodzaje prac¹³.

Optimakers ma 5 modułów, które można wdrażać niezależnie. Są to MES, APS do harmonogramowania, WMS do zarządzania magazynem, CMMS do utrzymania ruchu oraz CRM (OptiCRM).¹⁴ Bezpłatne testowanie Optimakers MES trwa 14 dni.^14,15

Połączenie ERP z MES ma sens, gdy planowanie wymaga danych o rzeczywistym przebiegu pracy. Wynik 85% OEE bywa punktem odniesienia. Nie jest jednak progiem odpowiednim dla każdej linii produkcyjnej¹⁶.

Od planu ERP do realizacji w MES: współpraca systemów krok po kroku

ERP przekazuje plan produkcyjny, a MES śledzi wykonanie i raportuje statusy operacji.¹ Firma może dzięki temu porównać założenia z rzeczywistym przebiegiem pracy.
Model ISA-95 obejmuje wymianę harmonogramów kierowanych do realizacji oraz danych o wykonaniu wracających do planowania¹⁷.

Od planu w ERP przez dane z MES do wskaźnika OEE

MES zestawia rzeczywiste czasy i parametry produkcji z założeniami zlecenia.¹⁸
Queris MES pobiera dane z maszyn, paneli operatorskich i urządzeń mobilnych. Pokazuje OEE dla maszyn, linii, zmian oraz zleceń.¹⁹ OEE opisuje wykorzystanie wyposażenia, a status operacji – postęp danego zlecenia.
Wartość OEE jest iloczynem trzech wskaźników: dostępności, wydajności i jakości²⁰.

Przykład współpracy ERP i MES w zleceniu produkcyjnym

Zlecenie produkcyjne łączy plan zapisany w ERP z wykonaniem rejestrowanym przez MES. Integracja ERP–MES pozwala automatycznie generować zlecenia oraz dokumenty RW (rozchodu wewnętrznego) i PW (przyjęcia wewnętrznego)¹.
W SAP ruch 261 oznacza rozchód komponentów na zlecenie produkcyjne, a ruch 101 – przyjęcie gotowego produktu²¹.

• Czas pracy operatorów i maszyn przekazywany przez integrację ERP–MES pomaga rozpoznać przestoje i ocenić rzeczywisty koszt wytworzenia.¹
• Queris MES dostarcza dane o rzeczywistym wykonaniu produkcji, które mogą posłużyć do korekty planu w ERP.¹⁹

Gdzie przebiega granica odpowiedzialności między MES a ERP?

W opisanym wzorcu integracji ERP jest systemem nadrzędnym dla produktów, przebiegów operacji i zleceń. MES uzupełnia te informacje o dane z wykonania produkcji.⁹ Plan i definicja zlecenia należą więc do ERP, natomiast zapis zdarzeń z hali – do MES.

MRP planuje potrzeby materiałowe, MES śledzi realizację produkcji

MRP oblicza zapotrzebowanie na podstawie planu produkcji, stanów magazynowych i BOM-u, czyli wykazu materiałów potrzebnych do wytworzenia produktu. APS układa szczegółowy harmonogram z uwzględnieniem ograniczeń zasobów. MES rejestruje wykonanie tego harmonogramu.
Komponent MES określany jako „mini MRP” może obsługiwać wprowadzanie zleceń i definiowanie technologii. Nie zastępuje jednak pełnego systemu tej klasy.¹⁸

Podział ERP–MRP–APS–MES oddziela planowanie materiałów i terminów od rejestracji rzeczywistej produkcji. Wybór zakresu systemów zależy od tego, jakie decyzje firma musi podejmować na podstawie danych z hali.

Najczęściej zadawane pytania

Na czym polega system MES?

MES rejestruje i monitoruje przebieg produkcji na hali, między innymi wykonane operacje, czasy procesów, zużycie materiałów i dane jakościowe. Informacje o wykonaniu może przekazywać do ERP.

Czy każde zdarzenie z maszyny powinno trafiać do ERP?

Nie. Szczegółowe zapisy strat pozostają w MES, a do ERP mogą trafiać dane zagregowane i zwalidowane.

Skąd MES może pobierać dane o wykonaniu produkcji?

Może korzystać z danych z maszyn, paneli operatorskich i urządzeń mobilnych.

Czy obszar operacyjny obejmuje wyłącznie produkcję?

Nie. W modelu ISA-95 obejmuje też jakość, utrzymanie ruchu i zarządzanie zapasami.