Você sabe onde estão seus estoques?
Saber dia e noite onde seus materiais estão e o que estão fazendo é parte integrante da fabricação lucrativa atualmente. Portanto, fabricantes de classe mundial como a Dow Kokam de Midland, Michigan, continuam a investir nas tecnologias mais recentes para rastrear seus estoques ao longo de suas cadeias de suprimentos.
Por exemplo, o fabricante de células para baterias automotivas recentemente colocou um sistema de execução de fabricação (MES) Siemens Simatic IT no centro de seu controle de estoque. A mudança aproveitou as bibliotecas de melhores práticas desenvolvidas pelo fornecedor de automação ao longo dos anos, incluindo aquelas para otimizar a integração com outro software. Por meio dos canais de comunicação estabelecidos por essas ferramentas, o MES acessa dados no sistema de planejamento de recursos empresariais (ERP) da empresa e outros softwares.
“O ERP rastreia as matérias-primas disponíveis e o MES rastreia tudo [produzido], de volta às matérias-primas”, explica Chris Wunderly, engenheiro de software sênior da Engineering, o integrador de sistemas baseado em Chicago que instalou o sistema de rastreamento baseado em MES. “Os sistemas ERP geralmente têm uma visão geral muito ampla dos pedidos e estoques - quanto material está na fábrica e quanto produto é feito. Eles, no entanto, não têm necessariamente uma genealogia detalhada rastreando um único lote de volta a todas as suas entradas.” Esse é o trabalho do MES.
O novo MES da Dow Kokam rastreia todas as matérias-primas durante o processo de fabricação, desde o momento em que chegam ao local, diz SungSoo Oh, gerente de automação de processo do fabricante da bateria. O software também verifica se os operadores estão colocando os materiais corretos no maquinário automatizado. Conforme os operadores carregam o material nas filas, eles escaneiam os códigos de barras nos contêineres com dispositivos portáteis para que o software possa realizar as verificações necessárias. Se um operador carregar por engano o contêiner errado, a máquina se recusará a funcionar.
O MES usa dados de controle de qualidade de maneira semelhante por meio de um link para um sistema de gerenciamento de informações de laboratório (LIMS). No decorrer da produção de baterias de íon-lítio, por exemplo, o processo exige a coleta de amostras em vários pontos de produção e o envio a um laboratório para verificar os principais indicadores de desempenho (KPIs). Assim como na preparação de materiais, os operadores e técnicos usam códigos de barras e dispositivos portáteis para rastrear cada amostra. Depois que o teste é concluído, o LIMS retorna os resultados ao MES, que os vincula ao lote específico e libera esse lote para a próxima operação apenas se os KPIs estiverem dentro dos limites de controle especificados.
Enquanto isso, outro software, um historiador, coleta e arquiva KPIs para equipamentos de produção em intervalos regulares. Enquanto a genealogia gerada pelo MES rastreia os materiais ao longo do processo, o historiador rastreia o status do equipamento em intervalos periódicos. “O historiador contém informações contextualizadas sobre o equipamento”, diz Wunderly, da Engineering. “Usando o carimbo de data/hora para quando um lote foi criado, você pode usar os dados do historiador para análises quando surgem problemas.”
Por que rastrear com MES?
A estratégia de fazer do MES o centro do sistema de rastreamento de estoque tem pelo menos dois benefícios importantes para a Dow Kokam, de acordo com SungSoo Oh. Primeiro, se as verificações de controle de qualidade descobrirem um problema em desenvolvimento, os dados ajudam a equipe de engenharia a conduzir uma investigação da causa raiz e localizar o problema. Em segundo lugar, se um problema sério o suficiente para desencadear um recall passar despercebido, a genealogia ajudará a concentrar o esforço apenas nos produtos afetados, agilizando assim o recall e contendo seu custo.
A empresa já conhece toda a genealogia de cada célula da bateria - desde os lotes originais de produtos químicos e outras matérias-primas até as máquinas que os processaram e os valores dos KPIs durante a produção. “Portanto, apenas a leitura do código de barras informa não apenas o que foi inserido em uma célula em particular, mas também todas as outras células feitas dos mesmos ingredientes ou no mesmo equipamento”, observa Wunderly, da Engineering. “Depois de descobrir qual é o problema, você pode descobrir exatamente quais produtos foram afetados.”
A obtenção desses resultados, no entanto, requer uma compreensão completa do processo e um planejamento cuidadoso para contornar os desafios técnicos. “Embora as fábricas estejam se tornando cada vez mais automatizadas, às vezes os equipamentos mais antigos não têm uma maneira de relatar informações importantes, como quantidades ou tipo de material”, observa Wunderly. As máquinas também podem fornecer leituras imprecisas por motivos tão simples como os sensores ou uma técnica de medição em si é inadequada para a tarefa em mãos.
Ao cuidar de tais detalhes, a Stora Enso foi capaz de retificar o problema quando a empresa papeleira com sede em Helsinque recebeu uma reclamação de um processador de alimentos sobre um papelão para embalagens produzido em sua fábrica de Imatra, na Finlândia. Como os regulamentos governamentais e os padrões da indústria exigem a capacidade de rastrear a genealogia de todos os materiais que entram em contato com os alimentos, a fábrica contratou a ABB Ltd. para aprimorar sua capacidade de fazê-lo.
O fornecedor de automação com sede em Zurique instalou um MES que rastreia a genealogia de cada rolo ou palete de folhas de suas polpas constituintes e outros produtos químicos, bem como dos materiais de embalagem. Além de rastrear quais máquinas e bobinas foram usadas na produção, o sistema também vincula cada lote aos testes de controle de qualidade relevantes e quaisquer anotações registradas durante a produção.
Como resultado, o atendimento ao cliente foi capaz de solucionar o problema e resolver a reclamação em horas, em vez de levar vários dias. “Mais importante, permitiu-lhes determinar se algum outro cliente foi afetado e ser proativo na resolução desses problemas antes que se tornassem problemas”, diz Marc Leroux, gerente de marketing para gerenciamento de produção colaborativa da ABB Inc. (www.abb.com) em Wickliffe, Ohio.
Aproveitar melhores fluxos de trabalho
O sucesso de usuários como Stora Enso e Dow Kokam no rastreamento de estoques com um MES se deve em parte aos avanços no gerenciamento do fluxo de trabalho. “A facilidade de criar fluxos de trabalho hoje significa que se tornou muito mais fácil adaptar os sistemas às necessidades organizacionais do que modificar as operações para caber em um sistema específico”, explica Leroux.
“Não faz muito tempo”, acrescenta ele, “as únicas empresas bem-sucedidas na implementação de um sistema ERP foram aquelas que modificaram suas operações para atender ao sistema”. Esses usuários pagaram os altos custos de implementação de que as pessoas ainda falam. Mesmo hoje, os sistemas ERP normalmente não se conformam a uma determinada operação de fabricação tão facilmente quanto um MES ou outro software para gerenciar as operações de fabricação, de acordo com Leroux.
Apesar das dificuldades que existiam no passado e ainda existem em alguns setores, os sistemas ERP podem ser bastante úteis no rastreamento de estoques e no rastreamento de lotes em uma longa cadeia de suprimentos. “A maioria dos sistemas ERP tem módulos desenhados para gerenciar esses dados”, observa Wolfgang Kratzenberg, gerente de marketing para identificação industrial da Balluff Inc. (www.balluff.us) em Florence, Ky.
Algumas empresas, no entanto, estão descobrindo que devem saltar um tipo diferente de obstáculo antes de usar os sistemas ERP para rastrear o material em toda a sua cadeia de suprimentos: A capacidade geralmente existe em ilhas de automação fracamente conectadas. “Hoje, o grau em que o material é rastreado depende da indústria e da maturidade organizacional”, diz Leroux, da ABB.
“Além disso, as informações sobre o uso de matéria-prima são acumuladas no sistema ERP com base no uso‘ padrão ’e não no consumo real”, continua ele. “Em muitos casos, o uso de material pode ser baseado em atualizações diárias de estoque feitas pela equipe de produção diretamente no sistema ERP diariamente ou mesmo semanalmente. Portanto, apesar da ênfase em conectar sistemas ERP com fabricação que foi feita na última década, ainda estamos nos primeiros dias de implementação dessas soluções.”
Mesmo assim, Leroux relata um interesse crescente em desenvolvê-los. Em um caso, um fabricante pediu a seu grupo na ABB ajuda para fazer seu sistema ERP transmitir ordens de produção para seu sistema de automação, bem como fazer com que a produção respondesse com mensagens apropriadas assim que as concluía. “Quando os engenheiros viram que era bastante simples integrar a fabricação ao ERP, eles começaram a se perguntar que outras informações poderiam ser trocadas”, lembra Leroux.
Suas consultas levaram à integração do uso de matéria-prima em tempo real com o sistema ERP - um projeto que resultou em custos de estoque mais baixos. A discussão que se seguiu também levou a melhores relatórios sobre a situação dos pedidos na fabricação. Armado com esse conhecimento, o usuário agora pode providenciar transporte quando realmente precisar e reduzir seus custos de demurrage significativamente.
Um conto de dois métodos
Esses sistemas ERP, MES e outros sistemas de escala menor se enquadram em uma categoria que Kratzenberg, da Balluff, chama de método centralizado para gerenciar dados de inventário. Como o nome indica, o software nesta categoria armazena dados em um local central para que várias pessoas possam acessá-los de vários locais. Normalmente funciona com tecnologia de código de barras e identificação de radiofrequência (RFID) somente de leitura para vincular itens individuais ao sistema central.
“Os avanços, no entanto, na tecnologia de dispositivos móveis permitiram que o processamento e o armazenamento ocorressem localmente ou descentralizados nas unidades portáteis individuais”, diz Kratzenberg. “É ainda mais comum, no entanto, transferir os dados de um dispositivo portátil para um local centralizado posteriormente.”
Portanto, a abordagem mais comum para este segundo método descentralizado é armazenar os dados em uma etiqueta RFID de leitura e gravação. Cada estação lê e grava as informações pertinentes na etiqueta conforme o trabalho em processo avança na produção. “Em um ambiente sem rede, um sistema de dados descentralizado é ideal para compartilhar informações de rastreabilidade interconectando ilhas de automação”, diz Kratzenberg.
Na Autoliv Inc., este método impõe padrões de qualidade para os dispositivos de segurança que a empresa com sede em Estocolmo produz para a indústria automotiva. Como seus produtos podem significar a diferença entre a vida ou a morte para motoristas em todo o mundo, suas operações de fabricação anexam etiquetas RFID ao trabalho em andamento para evitar erros e demonstrar que seus produtos atendem às especificações.
À medida que uma peça de trabalho passa por inspeções em processo para verificar a eficácia das operações de fabricação individuais, o sistema grava os resultados apropriados diretamente na etiqueta. Contanto que a peça de trabalho passe em cada inspeção, a operação subsequente a aceitará e executará sua tarefa normalmente. Se, no entanto, a peça de trabalho falhar em uma inspeção, as operações subsequentes se recusarão a trabalhar nela. A peça de trabalho deve ser removida para retrabalho ou descarte.
“Cada operação é rastreada ao longo do caminho e documentada na etiqueta, fornecendo um histórico detalhado”, diz Kratzenberg. Esses dados fornecem a documentação necessária de que o produto foi produzido de acordo com as especificações.
Alguns fabricantes também estão colocando etiquetas em suas máquinas e ferramentas de produção, tanto como auxiliares de configuração quanto como registros de uso e manutenção. Considere o que eles podem fazer por uma prensa de estamparia. “Uma etiqueta RFID não apenas identifica a matriz correta para o trabalho, mas também pode conter os parâmetros operacionais da matriz, evitando erros de entrada humana”, diz Kratzenberg. As tags na ferramenta também podem registrar o número de acessos e permitir que os técnicos saibam quando é o momento de retirá-la para manutenção preventiva. Um técnico de reparo pode assinar o serviço realizado diretamente na etiqueta, e a gerência pode identificar quem realizou os reparos ou serviço e determinar quando foi feito.
Embora os métodos centralizado e descentralizado sejam diferentes, eles não são mutuamente exclusivos um do outro. As organizações de fabricação muitas vezes implantam os dois - muitas vezes para sua grande vantagem - para que sempre saibam onde estão seus estoques.
