製造実行システム（MES）：オンタイム納入を実現する重要なリンク

人気ERPソフトを導入し、PLMシステムが快調に稼働し、CAD/CAM、TMS、工具パスシミュレーションソフトも揃い、全員がトレーニング済み。多額の投資をし、正しいシステムを全て導入したはずなのに、先週重要な納期を守れず、毎日何度も現場へ様子を見に行っている。なぜでしょう？

次の大きな一歩、製造実行システム（MES）導入の時期かもしれません。MESを、ERP、ショップフロア、製造ビジネス管理に使われるその他全システムの間の「欠けたリンク」と捉えてください。MESはERPより高度な生産可視化とジョブ追跡を提供し、リアルタイムスケジューリングを真のリアルタイムにします。これまで得られなかったパフォーマンスと品質データへのアクセス、そして両者を改善する分析ツールを提供します。

MESの多面的価値

MESはこれら全てを実現しますが、単一の明確なソフトウェアカテゴリーには分類しにくいのが実情です。Googleで「MESソフトウェア」を検索すると「ベストMESソフト」記事が多数ヒットしますが、MESのスペルが書ける程度のベンダーも含まれます。データ収集、マスタ生産スケジューリング、工数管理など、ERPが既に行っているであろう機能リストが並びます。ソフトウェアシステムに詳しい人でもMESは少し分かりにくい存在です。

この曖昧な領域を案内するのに適したのが、エピコア ソフトウェアのシニアプロダクトマネージャー、アンドリュー・ローブリング氏です。彼にとってMESとそのメリットは、企業規模を問わず明確です。

「MESは人によって意味が異なりますが、本質は設備・工作機械から直接データを収集し、より良い意思決定を行えるようにすることです」と同氏。「データは機械ステータスや今日の生産個数といった基本から、真のプロセス監視（機械温度・圧力）、SPC（統計的工程管理）用の部品品質データまで拡張されます」

データ収集は、機械搭載PLC（プログラマブルロジックコントローラ）連携による自動化も、ショップフロアのタッチスクリーンやモバイルデバイスによる完全手動も可能。この柔軟性が、業界でMESの明確な定義が難しい理由であり、ベンダー間で機能にばらつきがある理由でもあります。しかし曖昧であっても、生産現場の内部動作への可視性を高め、製造効率を改善したいなら、MESは優れた手段であることは皆が同意します。

リアルタイムを実現する

ショップフロア管理で最重要の1つ、正確なジョブスケジューリングを考えます。ローブリング氏によれば、MESがあれば生産の車輪が外れるのを防げます。「現場にはリアルタイムでジョブ情報を表示し、設備が正常でないことや切削工具の寿命が近いことを即座に知らせる仕組みが必要です」

MESでは多様な実現方法があります。問題時に赤くなる管理ダッシュボード、工場床のアンドン表示（視覚管理デバイス）で機械ステータス・生産レベル・不適合警告を表示、社内放送でアラート通知する工場もあります。「どの手法でも、即座に是正措置を講じる機会を得られ、数時間の非効率稼働を防げます」

MESは自動車レベルの大量生産だけでなく、小規模ジョブショップでも大きなメリットがあり、むしろ彼らが最も恩恵を受けるケースも多いとローブリング氏。

「ペンシルベニアのショップと協働しました。彼らのOEE（総合設備効率）は60%台半ばと思われていました。MES導入後、手動記録されていた日々の機械停止が実際はシフトあたり数百件の微小中断だったことが判明。オペレーターは報告しませんでした。結果、実態OEEは想定より約15%低かったのです。MESはこの問題を可視化し、対策に必要なデータを提供しました」

MOMとは何か

MES調査でよく出る関連用語がMOM（製造オペレーション管理）です。シーメンス デジタル インダストリーズ ソフトウェアの製造オペレーション管理グループ イノベーションオフィサー、スッバ・ラオ氏は、同社の視点ではMESをMOMのより小さく包括性の低い版と位置づけます。

「MOMはより広範です。MESがリアルタイムデータ収集に焦点を当てるのに対し、MOMはそのデータを品質管理、保全活動、工場向けエンジニアリング情報のクローズドループ協働、品質製品生産に必要な各プロセスのオーケストレーションに活用します。全関係者に洞察と透明性を提供する『生産オペレーションのデジタルブレイン』と呼ぶことができます」

ラオ氏によれば、5年前と比べMESとその「姉」MOMの導入は遥かに容易になりました。インダストリー4.0とIIoT（産業用IoT）のおかげです。今日のCNC工作機械や産業機器は、軸負荷から主軸振動まであらゆるセンサーを標準搭載し、外部ソフトウェアシステムと簡単に接続・データ共有できます。これにより予知保全、プロセス監視、改善があらゆるレベルで可能になります。

接続容易化は素晴らしいですが、重要なのはデータをどう活用するかだとラオ氏。「オペレーター、マシンプログラマー、生産管理監督者、全関係者が『今何に取り組んでいるか』『ショップはどう機能しているか』『現在および将来の製品イノベーションのためにプロセスをどう改善できるか』を知りたいのです。しかしこれはMOMが提供するもののごく一部です。品質管理チームが統計トレンドを分析したい、物流マネージャーが資材段取りしたいなど、社内全員が特定タスクのより良い遂行方法を探しています。MOM、そしてある程度MESが、真に効率的な製造を実現するために必要な調整とオーケストレーションを促進します」

最適化された成果

しかし、納期と品質が過去2年間98%以上、セットアップタイムも多品種少量生産では限界近く、スケジューリングと「オーケストレーション」も順調なら、なぜ現状を変える必要があるのでしょう？

良い質問です。この例では、高度な機能は不要で、標準的なERP付属のデータ収集とジョブ追跡（業界ではこれらを実質MESと呼ぶことも多い）で現状の「ホームラン」レベルを維持できる可能性があります。

しかし、ECIソフトウェアソリューションズ（テキサス州フォートワース）の情報によれば、MESは生産効率を全く新しいレベルへ引き上げます。

多くのERPはマクロレベルではそこそこスケジューリングできます。しかし、0.8mmステンレス板曲げや、12.7mmエンドミルでのチタン溝切削時に、同一セットアップと工具で加工できる他ジョブを把握し、それらを活用したい場合はどうでしょう？ MESは、ショップが望むあらゆる値に基づきワークセンターを最適化し、更新スケジュールをERPへフィードバックし、全体を調和させて動かせます。

これはほとんどのERP単体では不可能だとECIは言います。必要な機械インターフェースとエンジニアリング情報アクセスがないからです。MESなら可能で、設備稼働率大幅向上、スクラップ削減、セットアップ短縮をもたらします。適切に導入されたMESは装置負荷や検査結果など工程内データを取得するため、従来不可能だった大幅なプロセス改善機会を開きます。結論：MESはインダストリー4.0イニシアチブの最適な出発点です。

暗黙知との決別

もちろん、機械最適化にはエンジニアリングデータが利用可能で、整理され、一元化されていることが前提です。しかし多くのショップ、特に正式なエンジニアリング部門を持たないところでは、この情報が工具シートやプログラミングシステムに散らばるか、過去30年間現場で魔法をかけてきたベテラン技術者の頭の中にしかありません。彼らが定年退職や転職したらどうなるでしょう？

これがまさにMESの真価です。製造設備のセットアップと操作に必要な全文書、図面、指示書の中央リポジトリとして機能し、設備パフォーマンスを監視、そこから出る生産・品質データを管理、他システムへフィードバックし、人間にプロセス改善と設備稼働率向上の機会を与えます。

要するに、MESはボタンを押しレバーを引く時代から人々がやってきたことを実行します。日々多くのショップが頼っている勘と経験則を排除し、暗黙知を企業資産へ転換するとECIは言います。

最大のポカヨケ

基本的にMESは管理とプロセスのミスプルーフ（ポカヨケ）にあり、それによる生産問題回避が目的だと、プレックスシステムズの製造・産業IoT製品戦略ディレクター、マイク・ハート氏は語ります。「点と点を結ぶことです」

その「点」には、ジョブの工具・原材料要件、計画と品質管理期待値が含まれます。現在稼働中、今午後稼働、来週稼働のジョブと、それらが在庫レベルに与える影響を考慮。MESはこれらしばしば分断された情報源を統合し、コネクテッド組織を作ります。オペレーターに業務遂行に必要なツールへの簡単アクセスを与え、経営層にはビジネスシステムのより整合性のあるビューと、賢明な意思決定に必要な情報を提供します。

可視性向上は素晴らしいですが、MESは如何にプロセスをミスプルーフにするのでしょう？「誰がどのプロセスを実行し、どの機械を運転しているか分かれば、その人の受講済みトレーニングと資格を確認できます。それだけでなく、MESは全ての適切な管理計画が配置され、正しいタイミングと場所で『チェックボックス』が確実にチェックされることを保証します。されなければ即座にレッドフラグが立ちます。明日でも、ジョブ完了時でもなく、今すぐです」

ギアチェンジ

MESがこれほど優れているなら、なぜより多くのショップが投資しないのでしょう？ なぜ業界の焦点はERPにあり、真のメリットはMES導入にあるように見えるのでしょう？ 当たり前ですが、ERPは実質的にあらゆる製造企業、あるいは数名以上の従業員を持ち成長を目指す企業にとって必須です。

簡単に言えば、ERPは請求書を支払います。文字通りに。買掛金、売掛金、税務報告など会計機能、在庫管理、入出荷、受注管理、購買、極めて重要なMRPなど、ERPなしでは極めて困難です。ERPにも一定レベルのスケジューリングとショップフロア制御機能はありますが、その内部運用管理には大半が不十分。だからこそMESが必要なのです。

「両方のパターンを見てきましたが、MES戦略を先に進めるショップもあります」とハート氏。「どのペインポイントを抱えているかによります。例えば材料トレーサビリティに問題がある、品質課題に直面し現場の実態をリアルタイムに把握したいなら、通常MESから始めます。ただし、MESの鍵メリットの1つはERPや他製造システムとの統合可能性なので、それを視野に入れて進めることが重要です」

エンペラー（皇帝）への挨拶

MES導入にはERPと同じ考慮事項と落とし穴があることを肝に銘じてください。「データが正しくなければやる意味がありません」とフジツグロービアのエグゼクティブVP、ジム・エリントン氏。「ERPもMESも同じで、システムがどれほど優れ、ツールが超強力でも、悪いデータを入れれば悪い答えしか出ません」

エリントン氏は最近の顧客事例を語ります。数ヶ月かけてBOMとルーターをクリーンアップし、MESソフトの工場計画側を稼働させたところ、重要ワークセンターが過負荷に。原因？ 不正確な移動時間を誰も気づかなかった。「多くのショップと同様、真のスケジューリングシステムがなかったため、これらの値は見られていませんでした。2トン鋳物を瞬時に移動できないことは皆知っていましたが、システムにはまさにそれを指示していました」

この見落としで数日遅れ、単純なミスからの復旧に数週間かかったと同氏。だからこそ、MESを含むあらゆる導入にエンジニア、プランナー、コスト担当者を巻き込み、こうした事態を防ぐ必要があります。「データはキングと言う人もいます。ならデータ精度はエンペラー（皇帝）です」

このスケジューリング例はMESのもう1つの重要点を示します。ERPと異なり、MESは象のように一口サイズで食べられます。例えばスケジューリング機能のみ導入（グロービアの顧客のように）、保全ソフトと連携しOEE追跡、新規導入レーザーカッターの生産データ収集、組立ラインへのより良い情報提供など、段階的導入が可能。データ整合性と適切な運用は同等に重要ですが、労力は確実に小さく、ROIは遥かに速いです。

メッセージは明確です。最もよく運営されている企業でも手の届く実り（ローハンギングフルーツ）は豊富にあり、MESはそれを収穫するための脚立です。「インダストリー4.0へ進み、より多くの企業が工作機械からのデータ収集・分析を望む中で、これはますます明確になるでしょう」とエリントン氏。「MESは工場とビジネスの他部分を接続し、リアルタイムデータ、より正確なスケジューリング、高い設備稼働率、生産フロアのあらゆる側面への改善された管理を提供します。我々にとってMESは『あれば良い』ではなく『必須』です。少なくとも競争力を維持したい製造業にとっては」