ERPとMESの役割の違い

製造現場管理の期待の高まり

最近お客様への提案活動を通じて感じることがあります。いままでは基幹システム刷新というと、全体最適に向けた経営判断の基盤として販売、生産、購買、製造および会計業務の業務標準化と情報の一元化を、ERPという情報管理基盤を用いて行いたいと相談を受けるケースがほとんどでした。それが最近は、経営基盤の構築に加えて製造現場まで含めて標準化を進めたいというニーズが増えてきております。変動する市場ニーズに対応するため、経営層も生産活動におけるさらなる生産率の向上・最適化に迫られつつあることが要因として考えられます。

MESシステムはなぜ必要か?

MESを導入した際、グローバルの顧客事例からメリットは以下の内容が挙げられます。

  • 迅速かつ詳細なトレーサビリティの確立
  • 製造現場の可視化と問題への迅速な対応
  • 歩留やサービスレベルなどの各種指標の改善
  • SAP ERPとのシンプルかつ迅速な連携

上記の内容から、MES導入済みの企業は、製造現場における業務の最適化と可視化に基づく改善活動を実現するのに必要な条件が揃っていることが分かります。では、ERPを導入することでMESが管理する情報もカバーすることは可能なのでしょうか?次の章でご説明します。

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ERPシステムとMESシステムの役割

ERPとは、Enterprise Resource Planningの略で、“企業資源計画”を指します。企業における経営資源(ヒト、モノ、お金、情報)を一元管理し、この経営資源を業務組織横断で有効活用し、利益最大化を目指します。“ERPシステム”は利益最大化に向け、経営および業務組織部門が一体となり、“ERP”を実現するための情報管理基盤を提供します。

MESとは、Manufacturing Execution Systemの略で、“製造実行システム”を指します。生産活動におけるQCD(品質、コスト、納期)を継続的に改善するため、現場情報を収集し、評価・分析を通じて生産の最大化を目指します。

ここでERPシステムとMESシステムの役割について整理してみましょう。

比較するポイントERPMES
管理目的経営資源(人・モノ・お金・)の最適活用製造現場(人、設備、モノ)の最適活用
管理方法経営指標(KPI)による経営・業務一体の目標管理
経営目標に対する達成状況の把握と改善
製造現場におけるQCD活動の管理
情報の活用目的経営指標に基づく経営判断製造現場の改善活動促進
工程・拠点間に跨る標準化活動推進
主な活用者経営層
各管理層
(営業、設計、生産管理、購買、製造、経理)
各業務担当
(営業、設計、生産管理、購買、製造、経理)
各管理層
(生産管理、製造、品質)
各業務担当
(生産管理、製造、品質)
システム導入の進め方トップダウンボトムアップ(現場主体)
トップダウン(グローバル展開)
情報の管理粒度年~日日~秒
主要インタフェースERP⇒MES(作業指示)
PLM⇒ERP(製品構成管理)
現場機器⇒MES(操業情報)
MES⇒ERP(作業実績)
主な管理機能製品構成管理/設計変更管理
販売管理
生産計画
購買管理
在庫管理
製造指示
製造実績収集
製造原価管理
財務会計
経営管理
仕様・文書管理
工程計画(作業スケジューリング)
製造プロセス管理
実績データ収集
工程品質管理
製品品質管理
現場在庫管理
生産追跡管理
設備の保全・保守

整理してみるとERPとMESではシステムを管理する上で求められている役割が違うことがわかります。

製造実行システム・MESとは?導入のメリットや事例、ERPとの違い

人手不足によって業務効率化が喫緊の課題となっている製造業では、生産管理システムの導入などのデジタル化が進んでいます。しかし、システムを取り入れたにも関わらず、あまり効果が見られない、といったことはないでしょうか。そのような悩みを解決するのが「MES」というシステムです。

今回は、MESの機能や、混同しがちなシステムERPとの違いを含め、そのメリットや事例を紹介します。

MESとは「製造工程の把握・管理を行う情報システム」

MES(エムイーエス)とは、製造工程の把握や管理、作業者への指示や支援などを行う情報システムです。正式名称は「Manufacturing Execution System」で、「製造実行システム」とも呼ばれています。MESの特徴は生産管理システムの一部として生産ラインの各製造工程と連携し、業務効率が向上する点です。MESには11の機能があり、その中から必要に応じて機能を利用します。

 機能説明
1作業スケジューリング生産計画にもとづいた作業順序の決定
2生産資源の配分と監視生産装置、工具、技能、資材、その他、設備や文書などの生産資源の管理
3作業手配・製造指示受注オーダ、バッチ、ロット、作業オーダなどの管理
4実績分析過去の履歴や計画と比較、生産の最新状況を報告
5保全・保守管理装置や工具の確保、定期保全・予防保全のスケジュールの確定、緊急の問題発生に対する追跡・警告
6プロセス管理生産状況を監視・自動修正、作業者の意思決定支援
7品質管理製造現場から収集された測定データのリアルタイム分析、適正な製品の品質管理、問題作業の特定・是正
8データ収集各工程内の生産データ、生産パラメータ情報の収集
9製品追跡と生産体系管理仕掛品の場所と次の作業を把握
10作業者管理作業者状況を監視
11仕様・文書管理生産ロットごとの記録・書式を管理

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現場を管理するMESと経営資源を管理するERP

なぜMESが必要なのでしょうか。製造業の生産管理は、計画層、実行層、制御層の3つに分かれています。計画層では、販売管理や購買管理、人事管理、会計処理を担います。この層で活用されるシステムは、ヒト、モノ、カネなどの経営資源を一元管理するERP(Enterprise Resources Planning)が代表的です。

制御層は機械を直接動かします。制御システムの一種であるDCS(Distributed Control System:分散制御システム)が代表的です。実際に生産現場を動かすためには、計画層と制御層のシステムを連携しなければなりません。

その役割を担うのが実行層です。実行層に属するMESは先述した機能を必要に応じて利用することで、品質・コスト・納期など、通称QCD(Quality, Cost, Delivery)の継続的な改善を行います。製造現場や在庫管理の倉庫などでデータを収集し、評価・分析することで作業の効率化を図ることが可能です。

MESを導入する3つのメリット

生産管理を効率化・改善する上で必要なMESには、どのようなメリットがあるのでしょうか。ここでは3つのメリットを紹介します。

メリット1.製造コストの削減

MESは、作業状況や在庫の把握をリアルタイムで行えるため、工場内のムダを削減できます。たとえば、突発的な在庫の変更が起こっても、臨機応変に手配することが可能です。また、蓄積されたデータによって機械のトラブルや異常傾向を発見し、不良品の発生を未然に防ぎます。

メリット2.トレーサビリティの確立

トレーサビリティとは、製品やその部品、原材料の流通経路を辿ることで生産段階まで追跡可能である状態のことです。各製造工程で行われた生産実績を把握し、設備、レシピ、部品、作業者、時間、加工・測定データなどの状況を把握できます。

メリット3.ノウハウの共有

作業手順や方法、注意点など、作業に関係する情報をシステム化できるため、熟練の作業員だけが把握していたノウハウを工場全体に共有することが可能です。

MES導入支援の事例4選

実際、MESはどのように活用されているのでしょうか。最後に具体的な事例を紹介します。

製造ラインの歩留まりを向上

ある企業では、作業指示と作業実績が帳票で管理されており、ラベルをロットに添付して運用していました。MESの導入で装置稼働状況や在庫情報の見える化と、リアルタイムでの品質情報の監視が可能になりました。さらに製造ラインの歩留まり向上も実現したのです。

参照:『導入事例』東芝デジタルソリューションズ株式会社

1台の端末で流通状況をすべて確認

工場から船積み場までの各拠点における流通状況の計画立案と、実績の「見える化」を図りたかった自動車メーカーの課題に対して、MESを導入し、製造・物流の実行管理システムを構築しました。MESは、物流現場にある個別システムからパーツの流通状況を自動収集するとともに、計画と進捗の差異を分析できるようにしました。その結果、1台の端末でパーツの流通状況をすべてチェック可能になり、欠品や滞留に対するタイムリーな対応が容易になったのです。

参照:『海外生産向けKDパーツの輸出強化へ 流通ステータスの見える化を実現 FlexNetで計画・進捗実績の管理システムを短期開発』日鉄ソリューションズ株式会社

アクシデントの早期発見・迅速な対応を実現

ある航空機メーカーには以下のような課題がありました。

・生産設備の情報をリアルタイムに把握し、進捗の遅れやトラブルを未然に防止、生産の効率化を図る必要があった。
・大規模な製造プロジェクトのため、新たな生産拠点・生産ラインを構築する必要があった。

そこでMESを活用し、設備の故障や作業の遅れなどのトラブルをシステム上でリアルタイムに表示。アクシデントの早期発見・復旧に向けて迅速な対応を可能にしました。また、収集した生産データを活用することで、製品品質の向上、生産工程の改善に寄与しています。

参照:『MES導入事例 大規模プロジェクトに対応した 生産ライン管理システムの構築』株式会社NTTデータMHIシステムズ

品質管理コストを削減

OEM・ODM事業を展開する世界有数の音響メーカーはアジア圏における製造現場の管理が重要な課題でした。ヨーロッパおよびアメリカの自動車メーカーのニーズに応えるために、トレーサビリティ、有効期限管理など品質管理レベルの向上を図らなければならなかったからです。

従来の紙管理から、バーコードを利用したデータ管理に転換しました。自動車メーカーから求められる品質管理体制を構築して信頼関係を強化したため、品質管理にかかる工数の削減にも寄与しました。

参照:『品質管理レベルの向上を図りOEM納入先との信頼関係を強化 海外の製造現場を見える化し本社からタイムリーな改善指示が可能に』富士通株式会社

MESを取り入れてスマートファクトリー化を図る

現在の日本では労働人口が減少しており、製造現場においても人手不足が課題となっています。そこで、工場のスマートファクトリー化が重要になってきます。スマートファクトリーとは、IoTやAI、センサといった技術を現場の機器と連携させて、工場の業務効率化を図る考え方です。データを分析し、経営や現場を最適化するERPやMRPはスマートファクトリー化の一助となるでしょう。

作業を自動化し、稼働状況をデータ化できる産業用ロボットは、製造工程の把握や管理、作業者への指示や支援などを行うMESと相性が良い機器です。産業用ロボットについて詳しく知りたい方は以下の記事を参考にしてください。

5分で分かるIoT時代のMESとは5分で分かるIoT時代の製造ITツール

製造実行システム(MES:Manufacturing Execution System)について紹介していきます。

これまでのMES

 PLMは製品ライフサイクル全体をカバーするものですが、ではPLMとMESは何が違うのでしょうか。PLMは、「何を作るか」「どのような設備/工程で作るか」を司り、基幹業務システムであるERPが生産計画を行います。しかし、実際に生産現場を動かすためには、製造設備や検査機器とシステム的にリンクし、作業実施を監視/管理する仕組みが必要となります。一般的に製造業の管理層は以下の3層に分けられます(図1)。図1図1 製造業の3つの管理層

 なぜ「計画(管理)」と「実行(工場)」の2層ではなく3層になるかというと、工場の中にも、工場の管理者と、ショップフロア(作業現場)の実行責任者がおり、その2者の間で、同様に計画指示と実行報告がなされるためです。上の3層と、個々に対応するシステム名を併記すると図2のようになります。図2図2 製造業の3つの管理層と対応するシステム名

 第2層に当たる工場管理者のためのツールがMESとなります。MESが担う具体的な役割は、一般的にMESA modelとして定義されています(表1)。

1Operations/Detailed Scheduling作業スケジューリング生産計画に基づき、詳細なスケジュールを策定する機能
2Resource Allocation and Status生産資源の配分と監視設備や人などの生産資源を配分、予約、監視、管理する機能
3Dispatching Production Unit作業手配・製造指示差立て、製造指示発行、ロット管理、作業員への作業ガイダンスを出す機能
4Performance Analysis実績分析過去の計画/実施と比較して、現在の生産状況を分析/レポートする機能
5Maintenance Management保全・保守管理生産設備の定期保全、予防保全の計画および実行管理機能
6Process Management工程管理プロセス制御、工程間制御、フィードフォワード、例外処理などの機能
7Quality Management品質管理統計的品質管理、製品品質情報の収集、分析、管理の機能
8Data Collection/Acquisitionデータ収集作業報告・POPなど生産に関連するデータの収集/管理、生産進捗や状況の分析機能
9Product Tracking and Genealogy製品追跡と生産体系管理仕掛り品の追跡と次工程管理機能
10Labor Management作業者管理作業者の作業状況を管理して、最適な作業割当を実施する機能
11Document Management仕様・文書管理作業に必要となるドキュメントや仕様、製造記録の管理機能

 MESのコンセプトは20年以上前に提唱されたものですが、製造要件から高度な機械化が求められる石油/化学業界、半導体や液晶工場では浸透しました。ただし、一般的な製造業で見た場合、既存設備のインタフェースや工場ネットワークが課題となり、必ずしも浸透しているとはいえない状況です。

これからのMES

 昨今のセンサー、ネットワーク環境の進歩により、設備インタフェースや工場ネットワークの課題が徐々に解決されています。つまり、工場内で移動する作業対象(ワーク:原材料や中間製品)の現況や、設備/作業者の稼働状況がリアルタイムで把握可能になり、MESを中核としたつながる工場の素地が整いつつあります。これにより以下のようなことがMESで実現可能になると考えられます。

設計側からのエンジニアリングチェーンとの連携

 設計側で定義されるE-BOMから、製造部品表(M-BOM)と作業工程表(BOP=Bill of Process)かつ作業者への作業指示をスムーズに生成可能になります。作業指示に当たり、3D情報、ARなどの活用も図られています。またこのプロセスはコンフィグレーターの機能と連携することで、少量多品種生産(マスカスタマイゼーション)に貢献することができます。

製造側エンジニアリングチェーンの連携

 MES側で現場の機械/設備のマスタ情報にアクセスまたは管理し、そのマスタ情報と共に現場からの情報入手、機械/設備への制御を行います。それにより複数機械を連携させる制御、また稼働監視や予防保全が期待され、工場のエネルギー消費最適化、稼働率向上に貢献できます。

サプライチェーンとの連携

 生産オーダーを計画層(ERPやSCM)から受け取り、仕向け地と数量/納期の情報から、生産スケジューリングを行います。SCMの進化系である販売および業務計画(S&OP:Sales and Operations Planning)の実現によって、タイムリーな需要予測が可能になり、IoT(モノのインターネット)による関連部署間のリアルタイムコミュニケーションが進むと、よりサイクルの短い生産スケジューリングと連携させることで収益率向上に貢献できます。

顧客サイド(サービス現場)からのフィードバック

 製品の使用状況/品質やトラブルに関わるフィードバック情報を、製品ロットやシリアル番号とともに管理します。製品の使用状況については、コマツの「Komtrax」に見られるような車両管理(Fleet Management)が大きな潮流になっており、車両位置の追跡、運転情報収集、予知保全(在庫保守部品の調整)に貢献できます。

 以上のように、IoT化で製造業におけるMESの役割や範囲は大きく拡大することが期待されます。

製造パフォーマンス向上の実現

製造現場におけるオペレーションの複雑化により、部門ごとにシステムが分断され、業務データ同士の連携やリアルタイムな情報共有が難しいといった課題がありますが、これらのソリューションを導入することで、各部門に分断された業務データを、販売から調達、生産、製造までサプライチェーン領域全体をとおしてつなぎ合わせ、製造現場で発生する様々な事象を可視化でき、解決することが可能となります。

従来のERPにおける製造・販売・調達管理に加え、製造パフォーマンス向上が可能な製造現場ソリューションと、様々な業種・業務に特化したものづくりに関するノウハウを活用したソリューション、及びインテグレーションを組み合わせて提供していきます。

SAP ME (SAP® Manufacturing Execution)

製造現場におけるプロセス全体の管理やリアルタイムな分析、レポートを実行することが可能です。 また、現場の生産オペレーションごとの製造実績や品質情報・トレーサビリティ情報を管理し、市場品質の確保と現場改善に向けた基盤を構築できます。

SAP MII(SAP® Manufacturing Integration & Intelligence)

製造実行システム(MES: Manufacturing Execution System)と、生産ラインのデータ収集を行うシステムや、PLC(注1)、DCS(注2)、SCADA(注3)、検査装置など多種多様な現場機器、およびERPなどの基幹システムとの接続とデータ取集を可能とし、同時に製造現場における様々なデータを分析し可視化することで、最適な意思決定を支援します。

IoT活用で製造現場の状況をリアルタイムに見える化する 「SAP MII 製造現場ソリューション」

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