Termin Manufacturing Execution Systems (MES) pojawił się w latach 90. XX w. jako naturalna ewolucja systemów klasy Material Requirements Planning (MRP) i Manufacturing Resource Planning (MRP II). Pierwotnie MES funkcjonowały jako specjalne systemy sterowania automatyką przemysłową, które z czasem przekształciły się w kompleksowe narzędzia wspierające zarządzanie produkcją w różnych branżach przemysłowych.
Obecnie systemy MES stanowią kluczowy element cyfrowego zarządzania produkcją, umożliwiając optymalizację procesów od momentu przyjęcia zamówienia po dostawę wyrobu gotowego. Wykorzystując dane w czasie rzeczywistym, MES inicjują działania, monitorują przebieg produkcji i dostarczają szczegółowe raporty, co pozwala na szybkie reagowanie na zmienne warunki produkcyjne oraz minimalizację czynności niegenerujących wartości dodanej.
MES są integralnym elementem współczesnych zakładów produkcyjnych, łącząc systemy planistyczne (ERP) z automatyką przemysłową. Kluczową cechą tych systemów jest sterowanie oparte na zdarzeniach w czasie rzeczywistym, w przeciwieństwie do sterowania transakcyjnego charakterystycznego dla systemów ERP i MRP II. MES synchronizują zarządzanie zasobami (ludźmi, maszynami, narzędziami i materiałami), eliminując opóźnienia oraz zapewniając spójność danych w całym łańcuchu dostaw.
System MES wspiera fizyczny przepływ materiałów w zakładzie, od magazynów surowców, przez hale produkcyjne, po załadunek gotowych wyrobów na środki transportu. Łączy on obszar transakcyjnego planowania i sterowania dziennego z kontrolą procesów fizycznych realizowanych w czasie rzeczywistym, co pozwala na efektywne zarządzanie produkcją na wszystkich poziomach organizacyjnych.
Według raportu Mordor Intelligence globalny rynek MES będzie rósł w tempie 10% rocznie w latach 2023–2028. Wzrost popularności tych systemów wynika przede wszystkim z rosnącej adaptacji koncepcji Przemysłu 4.0 oraz Przemysłowego Internetu Rzeczy (IIoT). Integracja MES z nowoczesnymi systemami IT, takimi jak ERP i inne systemy biznesowe, umożliwia tworzenie elastycznych i interoperacyjnych środowisk produkcyjnych. Dodatkowym czynnikiem sprzyjającym wdrożeniom systemów MES jest globalny niedobór siły roboczej oraz rosnąca automatyzacja procesów.
Główni dostawcy rozwiązań MES intensywnie inwestują w szkolenia i podnoszenie świadomości na temat możliwości tych systemów, co prowadzi do wzrostu ich adopcji w różnych sektorach przemysłowych. Pomimo licznych korzyści wielu przedstawicieli sektora małych i średnich przedsiębiorstw (MŚP) nadal nie dostrzega pełnego potencjału systemów MES. Bariery we wdrożeniach obejmują brak świadomości korzyści płynących z cyfryzacji, wysokie koszty początkowe oraz konieczność przystosowania infrastruktury IT.
W branży farmaceutycznej systemy MES odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu zgodności z regulacjami dotyczącymi identyfikowalności i autentyczności produktów.
Dyrektywa UE w sprawie sfałszowanych leków (EUFMD), amerykańska ustawa o bezpieczeństwie łańcucha dostaw leków (DSCSA) oraz inne globalne przepisy nakładają na producentów obowiązek monitorowania przepływu komponentów i gotowych wyrobów w celu ochrony pacjentów oraz zapewnienia integralności produktów. Systemy MES stanowią kluczowy element cyfrowej transformacji zakładów produkcyjnych, integrując planowanie strategiczne z operacyjnym zarządzaniem procesami produkcyjnymi. Ich rola będzie rosnąć wraz z dalszym rozwojem technologii IIoT, automatyzacji oraz globalnymi zmianami w modelach produkcji. Firmy, które zdecydują się na wdrożenie nowoczesnych systemów MES, zyskają przewagę konkurencyjną poprzez zwiększoną elastyczność, wyższą jakość produkcji oraz efektywność operacyjną.
Rola systemów MES w zarządzaniu produkcją
Systemy Manufacturing Execution System (MES) pełnią kluczową funkcję w mostkowaniu luki między strategicznym poziomem zarządzania a codzienną operacyjną działalnością produkcji. MES wprowadza do procesu produkcyjnego elementy cyfrowe, pozwalając na bieżące monitorowanie, analizowanie i optymalizowanie pracy fabryki w czasie rzeczywistym. Dzięki tej integracji systemy MES stają się centralnym punktem w cyklu życia produkcji, umożliwiając bardziej precyzyjne zarządzanie produkcją oraz sprawowanie pełnej kontroli nad każdym etapem procesu wytwórczego.
Pierwszym aspektem jest zapewnienie pełnej transparentności na poziomie operacyjnym. MES umożliwia dostęp do dokładnych danych na temat stanu maszyn, postępu produkcji, wykorzystania materiałów oraz wyników jakościowych. Dzięki tym informacjom menedżerowie produkcji mogą podejmować decyzje oparte na rzeczywistym stanie produkcji, co pozwala na eliminację problemów przed ich eskalacją.
Dzięki systemom MES możliwe staje się również zarządzanie zmianami i wprowadzanie korekt w procesie produkcji w sposób szybki i skoordynowany. W momencie wykrycia jakichkolwiek nieprawidłowości – np. niezgodności jakościowych, problemów z maszyną czy niedoboru materiałów – system umożliwia natychmiastowe podjęcie działań naprawczych, co pozwala na minimalizację czasu przestoju oraz utrzymanie jakości produkcji na odpowiednim poziomie. To bezpośrednio wpływa na efektywność procesów produkcyjnych i zmniejsza ryzyko nieplanowanych przerw.
Funkcje systemów MES w kontroli operacyjnej
Systemy MES posiadają szereg zaawansowanych funkcji, które wspierają kontrolę operacyjną na poziomie produkcji. Przede wszystkim MES umożliwia szczegółową analizę i monitorowanie wszystkich zasobów wykorzystywanych w produkcji – zarówno ludzi, jak i maszyn oraz materiałów. Monitorowanie maszyn i urządzeń w czasie rzeczywistym pozwala na dostęp do dokładnych danych na temat wydajności maszyn, takich jak prędkość produkcji, czas pracy czy liczba wytworzonych jednostek. Zintegrowane z czujnikami IoT systemy MES umożliwiają wykrywanie awarii lub spadków wydajności maszyn na bardzo wczesnym etapie, co pozwala na przeprowadzenie działań zapobiegawczych jeszcze przed wystąpieniem poważniejszych problemów.
System pozwala również na dynamiczne zarządzanie harmonogramem produkcji, uwzględniając dostępność maszyn, zapasy materiałów oraz potrzeby zleceń. Automatycznie dostosowuje plany produkcyjne do zmieniających się warunków na linii produkcyjnej, minimalizując ryzyko przestojów i nadmiaru zapasów.
W ramach systemu MES monitorowane są także parametry jakościowe na każdym etapie produkcji. System automatycznie przeprowadza testy jakościowe, porównując rzeczywiste wyniki z wymaganymi normami, co pozwala na natychmiastowe wykrycie niezgodności i podjęcie działań naprawczych. Dzięki temu możliwe jest zmienienie ustawień maszyn lub zatrzymanie produkcji w celu kontroli jakości. System umożliwia także gromadzenie ogromnych ilości danych operacyjnych, które mogą być wykorzystywane do generowania szczegółowych raportów o wydajności produkcji, czasie pracy maszyn, jakości produktów oraz innych wskaźnikach operacyjnych. Analiza tych danych pozwala na identyfikację trendów, wąskich gardeł w produkcji oraz możliwości optymalizacji procesów.
MES pozwala również na monitorowanie wykorzystania pracowników oraz przydzielanie im zadań w oparciu o aktualne potrzeby produkcyjne, co daje menedżerom możliwość efektywnego zarządzania personelem, optymalizacji godzin pracy oraz zapewnienia odpowiedniej liczby pracowników na poszczególnych stanowiskach.
Korzyści z wdrożenia systemu MES
Wdrożenie systemu MES w przedsiębiorstwie wiąże się z licznymi korzyściami, które bezpośrednio wpływają na poprawę efektywności produkcji oraz redukcję kosztów operacyjnych. Dzięki ciągłemu monitorowaniu procesów produkcyjnych system MES pozwala na identyfikowanie nieefektywności oraz wąskich gardeł w produkcji, co umożliwia szybkie wprowadzenie zmian i usprawnień, a tym samym zwiększa ogólną wydajność fabryki. Dzięki lepszej kontroli nad procesami produkcyjnymi system MES pozwala na zmniejszenie przestojów, optymalizację wykorzystania maszyn oraz minimalizację marnotrawstwa materiałów. Dzięki tym usprawnieniom przedsiębiorstwo może znacząco obniżyć koszty produkcji.
System pozwala również na szybkie dostosowanie planów produkcyjnych do bieżących wymagań, umożliwiając produkcję w różnych wariantach, w krótkich cyklach czasowych i z minimalnym czasem przestoju. Bieżąca kontrola jakości, jaką umożliwia system MES, pozwala na eliminowanie produktów wadliwych już na etapie produkcji. Automatyczne generowanie raportów i analiza danych jakościowych umożliwiają szybkie wykrywanie problemów jakościowych i ich korekcję, co przekłada się na poprawę ogólnej jakości wyrobów. Dodatkowo MES pozwala na pełną widoczność procesów produkcyjnych w czasie rzeczywistym, co menedżerom i technologom umożliwia podejmować decyzje oparte na rzetelnych danych, a tym samym poprawia jakość podejmowanych decyzji oraz współpracę między działami.
Integracja MES z nowoczesnymi technologiami
Integracja systemów MES z nowoczesnymi technologiami, takimi jak sztuczna inteligencja, robotyka oraz internet rzeczy (IoT), sprawia, że systemy te stają się bar dziej inteligentne, elastyczne i zdolne do szybszej reakcji na zmieniające się warunki rynkowe, technologiczne oraz operacyjne. Dzięki takiej integracji przedsiębiorstwa zyskują znaczną przewagę konkurencyjną, poprawiając jakość, efektywność oraz tempo realizacji swoich procesów produkcyjnych.
MES stają się coraz bardziej zaawansowane, pozwalają na zbieranie szczegółowych danych o maszynach, czujnikach oraz innych urządzeniach w czasie rzeczywistym. Dzięki temu możliwe jest monitorowanie parametrów pracy maszyn na poziomie mikro, co pozwala na jeszcze dokładniejsze prognozowanie awarii oraz optymalizację pracy maszyn. Wykorzystanie AI w systemach MES umożliwia analizowanie ogromnych ilości danych, które są gromadzone podczas produkcji. Algorytmy AI mogą przewidywać awarie maszyn, optymalizować harmonogramy produkcji oraz rekomendować zmiany w procesach, które pozwolą zwiększyć efektywność i jakość produkcji.
Integracja MES z edge computing pozwala na przetwarzanie danych na poziomie urządzeń, co skraca czas reakcji systemu i umożliwia natychmiastowe podejmowanie decyzji. Dzięki tej technologii dane zbierane z maszyn i urządzeń mogą być przetwarzane w czasie rzeczywistym, co znacząco zwiększa efektywność operacyjną. Z kolei wykorzysta nie technologii blockchain w systemach MES pozwala na zapewnienie większej przejrzystości i bezpieczeństwa danych. Dzięki zastosowaniu rozproszonych rejestrów możliwe jest zapewnienie pełnej traceability (śledzenia) procesów produkcyjnych oraz weryfikowanie zgodności z normami i regulacjami.
Patrząc w przyszłość, systemy MES będą nie tylko coraz bardziej elastyczne i skalowalne, ale również zdolne do dynamicznego dostosowywania się do zmieniających się wymagań rynku. Zwiększająca się automatyzacja produkcji oraz rosnące wymagania w zakresie jakości i efektywności procesów produkcyjnych sprawiają, że rola systemów MES staje się kluczowa. Wraz z rozwojem nowych technologii, takich jak sztuczna inteligencja, robotyka i IoT, systemy MES będą mogły nie tylko monitorować procesy produkcyjne, ale także aktywnie optymalizować je, przewidywać potencjalne awarie, a nawet rekomendować zmiany w har monogramach produkcji.
Systemy MES stanowią fundament nowoczesnego, cyfrowego zarządzania produkcją, wspierając przedsiębiorstwa w dążeniu do maksymalizacji efektywności, minimalizacji kosztów oraz poprawy jakości produkcji. Wdrażając systemy MES, firmy inwestują w narzędzie, które pozwala na szybsze reagowanie na zmiany, precyzyjne prognozowanie przyszłych potrzeb oraz usprawnianie procesów produkcyjnych w długim okresie.
Obecnie w wielu gałęziach przemysłu redukcja kosztów stanowi kluczowy cel. Wzrost kosztów, w tym energii i pracy, wymaga poszukiwania oszczędności w nowych rozwiązaniach, które oferują systemy MES. Należy jednak podkreślić, że system ten jest jedynie narzędziem, a jego skuteczność zależy od sposobu wdrożenia i użytkowania w praktyce. Większość dostępnych na rynku rozwiązań ma modułową strukturę, co pozwala na wdrożenie wybranych funkcjonalności i ich rozszerzenie w przyszłości. Takie podejście ogranicza początkowe koszty wdrożenia i umożliwia rozłożenie inwestycji na kolejne etapy.
Należy również zwrócić uwagę na elastyczność obecnych rozwiązań oraz możliwość ich rozbudowy i modernizacji w miarę upływu czasu. Zgodnie z uwagami analityków dostawcy systemów MES/MOM stają się coraz bardziej istotnymi partnerami przedsiębiorstw produkcyjnych, co wynika z rosnącej złożoności tych systemów. Dlatego użytkownicy systemów MES muszą coraz bardziej pole gać na swoich dostawcach, aby zapewnić sukces projektu wdrożeniowego i utrzymanie wysokiej efektywności systemu w długoterminowej perspektywie.
Systemy MES stanowią kluczowy element cyfrowej trans formacji zakładów produkcyjnych, integrując planowanie strategiczne z operacyjnym zarządzaniem procesami produkcyjnymi. Ich rola będzie rosnąć wraz z dalszym rozwojem technologii IIoT, automatyzacji oraz globalnymi zmianami w modelach produkcji. Firmy, które zdecydują się na wdrożenie nowoczesnych systemów MES, zyskają przewagę konkurencyjną poprzez zwiększoną elastyczność, wyższą jakość produkcji oraz efektywność operacyjną.
Autor // ALEKSANDER DOLIŃSKI
Niezależny ekspert branżowy.
Doświadczony manager działów inżynieryjnych oraz produkcyjnych z ponad 15-letnim doświadczeniem w uruchamianiu zakładów typu greenfield, transferach technologii, optymalizacji procesów i zarządzaniu międzynarodowymi zespołami. Specjalista wdrażający nowoczesne metodologie Lean Manufacturing (5S, Kaizen, FMEA) oraz standardy jakości (ISO, IATF, VDA) dla wiodących światowych korporacji –BASF, Mercedes-Benz, LG Chem, PepsiCo i Sungeel Hitech. Certyfikowany audytor VDA 6.3 i VDA 6.5 z inter- dyscyplinarnym wykształceniem łączącym zarządzanie i inżynierię produkcji z fizykochemią organiczną.
