Quelle technologie privilégier : MES ou briques expertes ?

Ce n’est pas une nouveauté, les MES (pour Manufacturing Execution Systems) sont un maillon très important du suivi de la performance de la production. Ils font le lien entre les capteurs, actionneurs et automates, indispensables à la remontée d’information de production, et les ERP qui se sont imposés au siècle dernier dans la gestion globale de la production. Ils sont bien plus complets que les briques expertes.

Mais derrière l’acronyme MES se trouve une grande variété de systèmes, aux tailles et fonctionnalités différentes. La plupart sont d’une envergure telle qu’ils se substituent aux ERP et deviennent rapidement de véritables systèmes « usine à gaz », ne pouvant communiquer qu’avec un nombre restreint de machines de production automatisées.

Dans un contexte de prolifération technologique, ce constat amène un grand nombre d’industriels à s’intéresser aux « briques expertes », systèmes de suivi de la production moins complets mais plus compétitifs et ergonomiques qui se spécialisent sur un nombre limité de fonctions assurées par les MES les plus complets.

Que font les MES ?

L’objectif principal d’un MES, le pilotage de la production, est de gérer les ordres de fabrication en fonction de la réalité des ressources et de renseigner en retour l’ERP des stocks et productions. Dans la mouvance 4.0, le feedback précis sur l’état des ressources est un ingrédient vital de performance. Certains considèrent même le MES comme le cœur de l’usine intelligente.

Aujourd’hui, le MES prend des allures de couteau suisse et ses fonctionnalités sont bien plus larges. L’ISA 95 a défini pour lui jusqu’à 11 fonctions: Gestion des ressources / Dispatching de la production / Collecte et d’acquisition de données / Gestion de la qualité / Gestion des procédés de fabrication / Planification et suivi /Analyse de la performance / Gestion des opérations et d’ordonnancement / Gestion de la documentation / Gestion de la main d’œuvre / Gestion de la maintenance.

Les MES ont rapidement pris place dans la couche « localisation des produits, mouvements physiques et gestion des lots » dans le niveau 2 du CIM originel (Common Information Model). Cette couche assure la communication entre le niveau 3 occupé par les GPAO et les ERP, et le niveau 1 des automatismes et systèmes SCADA de contrôle machine.

Des déploiements laborieux

Le souvenir des chantiers ERP est très frais dans les esprits des industriels, et les MES ont suivi le même chemin : des installations « galères » de plusieurs mois, à la mise au point parfois obscure, souvent bricolée, toujours fastidieuse. Lorsqu’on réserve l’intelligence à la tête pensante et décideuse qu’est l’ERP, qu’on cherche à banaliser les muscles que sont les automatismes au sein des ateliers, il reste au MES le sale boulot de faire que tout cela fonctionne « en vrai » dans l’usine.

Entre la communication terrain avec les capteurs et automates et l’inter-compatibilité continue nécessaire avec des logiciels de type ERP, bâtir un MES est devenu un parcours du combattant, d’autant que certaines fonctions entrent en concurrence avec d’autres progiciels de l’entreprise.

Même si l’innovation technologique pousse les fournisseurs de MES à rogner sur leurs prix, le coût reste un point faible majeur de ces technologies, surtout lorsqu’on le couple à la non-utilisation finale de l’ensemble des fonctionnalités offertes dans des packages « tout-en-un ». L’intégration complexe de ce type de système aux fonctionnalités transversales et pluridisciplinaires entraîne généralement son lot de coûts supplémentaires (subséquents à un prix de départ « standard » très élevé) pour couvrir l’intervention de techniciens dédiés à la configuration matérielle, logicielle et à la formation des utilisateurs finaux.

L’intégration représente d’ailleurs un casse-tête supplémentaire pour les fournisseurs de MES lorsqu’il s’agit de pouvoir dialoguer avec des machines anciennes, non automatisées et non concernées par la communication automate. Bien rares sont ceux qui peuvent répondre à cet enjeu et c’est souvent les machines les plus modernes qui sont concernées par l’ensemble des fonctionnalités des MES d’un atelier.

Dans cette même logique, les équipes terrain les moins aguerries aux nouvelles technologies sont d’office exclues du processus de paramétrage et d’exploitation des systèmes MES, dont l’exploitation ne s’adressera qu’à une partie restreinte d’ingénieurs, souvent plus orientés IT que production…

À des époques où les automatismes ne communiquaient pas facilement avec les logiciels de gestion, le MES assurait une interface paramétrable nécessaire. La question de leur intégration physique et de la formation de leurs utilisateurs finaux ne se posait donc moins qu’aujourd’hui et n’entraient pas complètement à contre-courant d’un nouveau paradigme : le Plug & Play.

Pour les nouveaux enjeux de l’usine du futur, flexibilité et reconfiguration en quasi-temps réel, la tendance actuelle serait plutôt de viser des objectifs autosuffisants ciblés mais atteignables très rapidement. D’où l’avènement des briques expertes.

Un marché des MES amené à évoluer suite à la multiplication des briques expertes

L’industrie se renouvelle constamment, dans ses cœurs de métier, ses infrastructures ou ses principes. Les architectures informatiques connaissent des mutations radicales : l’IOT entre dans les systèmes d’information, l’automatisation se propage, les fils disparaissent au profit de réseaux radio, les bus terrain au profit d’un nouvel Ethernet rapide universel et le cloud n’est plus tabou puisque certains rêvent de flux directs entre clients et machines de production. En résumé, de nombreuses couches d’interfaces alambiquées perdent leur utilité alors que des flux traversants apparaissent.

Les mutations méthodologiques sont tout aussi remarquables. D’un besoin primaire d’automatisation et de planification performante, l’industrie est passée à l’amélioration continue puis à l’agilité. Le collaborateur se recentre dans le dispositif, modifiant management et interfaces homme-machine. Le Lean est plus que jamais au centre des préoccupations de tous les décideurs : une bonne solution doit embarquer une gestion au plus juste, car tenter de pratiquer du Lean avec des solutions traditionnelles directives est une gageure. La place de l’opérateur change également : seul parfois à pouvoir indiquer certains éléments ou orienter une décision, son apport d’expertise doit s’intégrer facilement dans les flux d’informations.

Issus d’un concept normatif très structuré et rationnel, les MES sont-ils toujours bien adaptés ? C’est la question que se pose de nombreux industriels mais aussi les providers de MES eux-mêmes, qui tendent de plus en plus à décomposer leur offre « tout-en-un » en « briques expertes ».

L’apport de solutions nouvelles

Les solutions dites de « briques MES» sont tout simplement des systèmes qui se spécialisent sur un ou plusieurs domaines clés des MES (suivi de la performance, traçabilité, gestion qualité, suivi des OF…). Ils appartiennent au monde des MES car s’inscrivent dans la même couche de communication entre capteurs/automates et ERP mais offrent une palette de métiers moins diversifiée, qu’ils couvrent cependant plus facilement et à moindre coûts.

La principale distinction avec les MES complets se trouve dans la flexibilité d’implémentation qu’ils offrent. Ces solutions sont généralement conçues pour être implémentables sur un grand nombre de situations de production et ainsi standardiser rapidement l’analyse des équipements, anciens ou modernes, déjà connectés ou non. Leur objectif étant de communiquer facilement avec les couches inférieures (capteurs, automates..) et supérieures (MES/ERP), à l’aide de technologies de communication largement répandues (Bluetooth, WIFI, etc.). Rapide et compétitive, l’intégration des briques expertes permet ainsi aux industriels d’itérer leur plan de digitalisation et d’éviter des déploiements fastidieux, en testant différentes technologies émergentes sur quelques pilotes à très moindres coûts. Puis, si la technologie est retenue, de connecter un nombre délimité de moyens de production, à la carte donc.

En ce qui concerne l’exploitation des données, les fournisseurs de briques expertes ont bien compris l’enjeu d’inclure les équipes terrain dans l’utilisation des outils de suivi de la production et misent sur des interfaces intuitives de programmation et d’analyse des données qui peuvent être exploitées au quotidien aussi bien par les managers que les opérateurs. Si l’outil est amené à être utilisé sur une base quotidienne, l’opérateur doit rester au centre des opérations, dans le réel comme dans le virtuel.

L’apport de ces briques expertes se retrouve donc à travers l’intégration, les coûts et la facilité d’exploitation, que l’on résumera en un critère clé : l’agilité. Mais toutes les briques ne se valent pas, et certaines d’entre elles peuvent reproduire les mêmes erreurs que les systèmes MES les plus complets. Sur l’intégration, cela peut par exemple se traduire par l’impossibilité de communiquer avec des équipements de tous les âges, car certaines briques expertes ne peuvent récupérer l’information des machines que par les automates. Puis en termes de coûts, nombreux sont les fournisseurs qui misent sur des solutions très modulables en contrepartie de développements personnalisés très coûteux.

TEEPTRAK, l’exemple de la brique experte dédiée au suivi de la performance mais pas que..

Comme d’autres startups industrielles, TEEPTRAK est parti du constat qu’il existait un réel manque d’outils simples de suivi de la production. L’entreprise adresse à tous les secteurs industriels une solution de brique MES clé-en-main basée sur les objets connectés pour suivre la performance de n’importe quel équipement industriel, ancien ou récent.

Pas de connexion automate obligatoire, ni de lien automatique avec les autres systèmes IT de l’usine : la solution TEEPTRAK s’intègre en moins d’1h sur n’importe quelle zone de production de manière complètement externe et n’a besoin que d’un accès internet pour dialoguer avec son serveur et les autres systèmes IT de l’usine (MES/ERP).

L’objectif de la solution s’inspire de la philosophie Lean : identifier et restituer les causes racines de non-performance de manière très simple et compétitive. Elle utilise les dernières technologies de communication (Bluetooth Low Energy, WIFI) pour automatiser la remontée des données machines (cadence, état de marche/arrêt, comptage de pièces) et la couple à une donnée de cause de non performance fournie par l’opérateur sur une tablette.

L’ensemble de l’information est ensuite visualisable sur une plateforme de consolidation des données, qui permet aux usines de comprendre rapidement les causes principales de la non-performance de leurs moyens industriels.

La solution est un exemple de brique experte ultra-compétitive et particulièrement scalable, qui se positionne uniquement sur un métier spécifique du MES, le suivi de la performance, et parvient à marcher sur les plates-bandes de géants dont nous tairons le nom ici mais qui n’auront aucun mal à se reconnaitre.

Mais nous avons également développé d’autres briques qui vivent toutes en écosystème : ProcessTrak pour le suivi des valeurs physiques, PaceTrak pour les tâches manuelles ou encore QualTrak pour le suivi de la qualité.

Nos solutions sont déployées à large échelle dans plus de 150 usines depuis 2016, que ce soit dans l’automobile, l’agro-alimentaire, le ferroviaire, l’électronique ou l’aéronautique.

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