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Cos’è un Manufacturing Execution System
Il MES – Manufacturing Execution System è, letteralmente, il “Sistema di esecuzione della produzione”: un software che controlla e gestisce la produzione di un’azienda in modo automatizzato e integrato.
Dall’ingresso delle materie prime al prodotto finito: il MES consente di monitorare e misurare nel dettaglio i costi di produzione di ogni singolo pezzo, i consumi delle risorse e le condizioni delle macchine impegnate nei processi.
Può dialogare sia con lo SCADA – Supervisory Control and Data Acquisition, il sistema che acquisisce i dati dai sensori nelle macchine, sia con il PLM – Product Lifecycle Management, il software che gestisce il ciclo di vita del prodotto, sia con l’ERP – Enterprise Resource Planning, il software che pianifica le risorse d’impresa.
I diversi tipi di MES si differenziano proprio per la capacità di integrazione con altri sistemi e per la possibilità di personalizzazione in base alle specifiche esigenze produttive.
Video: MES per impianti di lavorazione – ATS Global (Inglese con traduzione automatica)
L’obiettivo è allineare la pianificazione e la gestione di impresa, riducendo gli sprechi e aumentando la qualità di prodotto e processo.
MES: caratteristiche e funzioni principali
Il MES aiuta a raggiungere gli obiettivi aziendali individuati dalla pianificazione strategica: in base alla tipologia di sistema produttivo, identifica e riduce colli di bottiglia, lavorazioni critiche, vincoli nella relazione macchine-operatori. Ottimizza la dimensione dei volumi richiesti e prodotti, quindi stabilizza il mix di produzione e riduce il tempo di consegna.
Tra le funzioni e caratteristiche principali: la raccolta e l’elaborazione dei dati, il controllo di produzione, la tracciabilità di prodotto, il controllo qualità.
Raccolta ed elaborazione dati
La gestione e l’ottimizzazione di ogni ciclo produttivo richiede la raccolta e l’elaborazione di grandi quantità di dati in ogni anello della supply chain, la catena di approvvigionamento del prodotto, dal fornitore al cliente.
Il primo anello riguarda l’approvvigionamento: dove, come e quando richiedere le materie prime e i componenti necessari alla produzione. Servono dati di inventario, per capire quanto è già nella disponibilità dell’azienda; di previsione della domanda e dei livelli di fornitura richiesti, per colmare eventuali gap e procedere al rifornimento; di dettaglio sui processi, per decidere se i fornitori già selezionati vadano mantenuti o sostituiti, se gli standard normativi (igiene, sicurezza) siano rispettati, se i costi di ogni singola operazione e del ciclo nel suo complesso siano sostenibili.
Il secondo anello riguarda la produzione vera e propria: quanti pezzi vengono prodotti, in quanto tempo, con quali costi e con quale qualità. Servono dati sui volumi, per capire se quanto prodotto soddisfi o sia superiore/inferiore alla domanda; sulle condizioni del personale, per valutare la sicurezza in azienda, la compliance normativa e la distribuzione ottimale dei carichi di lavoro; sullo stato delle attrezzature, per programmarne la manutenzione o la sostituzione; sullo stato del prodotto, per capire se il controllo qualità sia idoneo o vada implementato; sui costi della filiera, per identificare quante volte in un arco temporale il ciclo produttivo venga interrotto e perché, a cosa siano dovuti i fermi macchine e quante volte si verifichino, in quanto tempo venga prodotto un singolo pezzo, quanto siano frequenti le rilavorazioni e le manutenzioni.
Il terzo anello riguarda la distribuzione: in quanto tempo e come il prodotto arriva al cliente. Servono dati sui tempi di consegna, per capire se soddisfino la domanda; su quanti resi vengano ricevuti e perché; sulla preparazione delle spedizioni, per identificare eventuali colli di bottiglia e sprechi; sulla gestione del magazzino, per individuare quantità e modalità di stoccaggio del prodotto.
Il MES raccoglie ed elabora tutti questi dati in tempo reale, li incrocia con lo storico e fornisce informazioni che possono essere inoltrate ai diversi reparti aziendali, diventando di supporto alle decisioni.
Controllo di produzione
Il “controllo di produzione” riguarda le attività di monitoraggio, gestione e verifica di tutte le fasi dei processi produttivi aziendali. Il MES consente un monitoraggio in tempo reale di tutti i flussi produttivi, perché elabora i dati forniti dai sensori posti sulla linea di produzione o sui macchinari nonché dalle diverse soluzioni IIoT – Industrial Internet of Things adottate in azienda.
Ad esempio, i sistemi RFID- RadioFrequency IDentification, di identificazione a radiofrequenza, evoluzione dei sistemi di lettura dei codici a barre: i sistemi RFID riconoscono rapidamente, attraverso le onde radio, le “etichette” digitali poste sui materiali e sugli ordini di lavorazione, che tracciano in modo accurato la filiera produttiva.
Un controllo di produzione efficace prevede un’accurata misurazione dei costi, con controlli dei carichi di lavoro e indicatori semplici di efficienza dei reparti produttivi e di monitoraggio degli avanzamenti: sono i KPI – Key Performance Indicator, gli indicatori chiave di prestazione che il MES integra al proprio interno.
I dati forniti dagli operatori vengono incrociati alle letture automatiche di quelli provenienti dalle macchine in quadri sinottici in tempo reale per una visione completa dei processi e una loro ottimizzazione.
Un software MES è dotato di dashboard che consentono di sapere immediatamente lo stato di avanzamento di una commessa, i relativi ordini di lavoro, le risorse necessarie per completarla e il tempo stimato per consegnarla.
Controllo Qualità
Il Controllo Qualità stabilisce la qualità del prodotto e dei processi che regolano il suo ciclo di vita.
Può essere un modulo all’interno del MES, che monitora i parametri durante il ciclo produttivo e rileva eventuali non conformità: articoli non conformi, rilavorazioni e sprechi sono tra i costi che un controllo qualità efficace consente di abbattere.
Il modulo MES relativo al controllo qualità comprende la raccolta dati in tempo reale, i controlli statistici di processo, la gestione degli strumenti di misura, i controlli in accettazione e post-lavorazioni, la gestione dei lotti prodotti e il collaudo finale.
I parametri di qualità scelti in fase di programmazione vengono monitorati in tempo reale con alert specifici in caso di difformità e controlli previsti in relazione ai pezzi prodotti.
MES: vantaggi nell’analisi e controllo dei costi di produzione
Il Manufacturing Execution System monitora in tempo reale tutti i processi di produzione e ne elabora reportistica su tempi, costi e qualità.
Raccoglie dallo SCADA, il sistema che acquisisce i dati dei sensori sulle macchine, le informazioni su come, quanto e quando vengono usate le attrezzature, così da ridurre i fermo-macchina e i tempi di attesa nella produzione, fino ad arrivare alla manutenzione predittiva: predire il guasto prima che si verifichi, sulla base delle condizioni del macchinario (Condition-Based Maintenance), quindi ridurre i costi relativi alla manutenzione e alla sicurezza e aumentare la produttività.
Il MES analizza i dati sui carichi di lavoro, che vengono ottimizzati sulla base del personale in attività: si evitano così sia sovraccarichi che flussi di lavoro discontinui, con conseguenti risparmi in termini di sicurezza, compliance, qualità e aumento dei volumi prodotti.
La possibilità di tracciare tutti i processi attraverso l’archiviazione dei dati rende le operazioni più trasparenti e più facilmente migliorabili: l’individuazione e la risoluzione di storici colli di bottiglia è ulteriore causa di riduzione degli sprechi.
Il calcolo in tempo reale delle quantità e dei consumi delle materie prime consente un’ottimizzazione dello stoccaggio e dei relativi processi, in primo luogo riducendo gli stock inutilizzati.
Il monitoraggio costante favorisce un controllo qualità puntuale che diminuisce gli errori di fabbricazione e i costi di rilavorazione. Consente inoltre di gestire l’imprevisto in tempo reale, a produzione in corso, risparmiando i fermo-macchine e suggerendo soluzioni alternative.
Video: Il MES su un’azienda di Food&Beverage – Schneider Electric (Inglese)
Articolo originariamente pubblicato il 08 Mar 2021
