Cos'è il MES (sistema di esecuzione della produzione)?
Il sistema di esecuzione della produzione, o MES (Manufacturing Execution System), è un sistema software completo e dinamico che consente di monitorare, tracciare, documentare e controllare il processo di produzione dei beni, dalle materie prime ai prodotti finiti. Come livello funzionale intermedio tra l'ERP (Enterprise Resource Planning) e i sistemi di controllo dei processi, il MES mette a disposizione dei decisori i dati di cui hanno bisogno per rendere i reparti di fabbricazione più efficienti e ottimizzare la produzione.
Indipendentemente dalle dimensioni di un'attività manifatturiera, un MES può contribuire alla produttività e alla redditività complessive facendo in modo che le informazioni relative ai processi di produzione siano correttamente indirizzate. Ne traggono particolare vantaggio i settori regolamentati come l'industria farmaceutica, alimentari e bevande, dispositivi medici, aeronautica e aerospaziale, difesa e biotecnologie, perché le imprese di questi comparti sono soggette a obblighi rigorosi di tracciabilità. Devono assicurarsi che vengano introdotte procedure adeguate per la realizzazione di prodotti conformi, che tali procedure siano documentate e che i prodotti risultanti possano essere facilmente richiamati, se necessario.
Un MES è indispensabile per stimolare prestazioni ottimali in un ambiente manifatturiero così competitivo e in rapida evoluzione come quello odierno. Secondo la previsione di un rapporto di Transparency Market Research , il mercato globale dei sistemi MES “genererà ricavi pari a 18,06 miliardi di dollari entro la fine del 2025.” Tale crescita è trainata non solo dal maggior ricorso all'automazione nell'industria di processo e nella produzione discreta, ma anche dalla crescente esigenza di conformità normativa e dal basso costo di distribuzione dei sistemi di esecuzione della produzione.
I 5 principali vantaggi del MES
I sistemi di esecuzione della produzione tracciano un'enorme quantità di dati, producendo insight in tempo reale che permettono di innalzare l'efficienza della produzione e di contenere i costi. Ma il MES ha anche altri vantaggi:
- Miglioramento del controllo della qualità: grazie alle informazioni sul controllo di qualità trasmesse in tempo reale, le imprese dotate di MES possono arrestare immediatamente la produzione non appena vengono individuati problemi. In questo modo si riducono sprechi, scarti, eccedenze e rilavorazioni.
- Incremento dei tempi di operatività: il MES genera programmi di produzione realistici incrociando le risorse di personale, materiali e attrezzature. Programmazione e manutenzione vengono integrate per massimizzare il flusso dei prodotti e l'utilizzo degli impianti, aumentando i periodi di operatività e migliorando l'efficienza generale delle attrezzature (OEE).
- Riduzione dello stock: un sistema di esecuzione della produzione aggiorna le registrazioni dello stock con i dati della nuova produzione, degli scarti e del materiale non conforme, così i tuoi uffici acquisti, spedizione e programmazione conoscono con esattezza le disponibilità di materiali in qualsiasi momento. In questo modo si riducono lo stock "just-in-case" e quello dei semilavorati (WIP) – con conseguenti risparmi a livello di produzione, trasporto, magazzino e monitoraggio delle scorte.
- Reparti produttivi paperless: eliminare i passaggi cartacei significa circoscrivere il rischio di errore umano. Significa anche che i dati registrati dai reparti produttivi vengono messi immediatamente a disposizione dei decisori di tutti i sistemi integrati, in modo da informare il processo decisionale in tempo reale.
- Migliore tracciamento e genealogia del prodotto: il MES segue l’intero ciclo produttivo dall’inizio alla fine, raggruppando gli articoli finali o i lotti in base ai rispettivi dati di produzione. Questi dati consentono una migliore conformità alle normative per le aziende manifatturiere soggette alla regolamentazione pubblica o di settore.
Caratteristiche di base del MES
Nel 1997 la Manufacturing Enterprise Solutions Association International, o MESA, ha definito le 11 funzioni principali del sistema di esecuzione della produzione. Il modello MESA-11 si è poi evoluto nel tempo, ma le funzioni originarie costituiscono tuttora i pilastri su cui poggia praticamente qualsiasi tipo di impianto e sono parte integrante degli odierni sistemi di esecuzione della produzione. Vediamoli nel dettaglio:
- Allocazione e stato delle risorse: utilizza i dati in tempo reale per tracciare e analizzare lo stato delle risorse, ossia macchine, materiali e manodopera, per adeguare di conseguenza l'allocazione.
- Operazioni/programmazione dettagliata: ottimizza le prestazioni programmando, cronometrando e sequenziando le attività in base alle priorità e alla capacità delle risorse.
- Dispatching di unità di produzione: gestisci il flusso dei dati di produzione in tempo reale per effettuare rapidamente aggiustamenti calcolati nell'invio degli ordini di produzione.
- Controllo dei documenti: gestisci e distribuisci i documenti – comprese le istruzioni di lavoro, i disegni, le procedure operative standard, i registri dei lotti e altro ancora – in modo da renderli accessibili e modificabili.
- Raccolta e acquisizione dati: traccia e raccogli i dati in tempo reale relativi a processi, materiali e operazioni e utilizzali per prendere decisioni migliori e innalzare l'efficienza.
- Gestione della manodopera: traccia gli orari, le qualifiche e le autorizzazioni dei lavoratori per ottimizzarne la gestione e ridurre l'investimento di tempo e risorse da parte del management.
- Gestione della qualità: traccia gli scostamenti di qualità e le eccezioni per migliorare la gestione e la documentazione dei controlli di qualità.
- Gestione dei processi: gestisci l'intero processo di produzione, dal rilascio dell'ordine ai prodotti finiti. Acquisisci informazioni approfondite sulle strozzature e sui punti che condizionano la qualità, ottenendo al contempo la tracciabilità completa della produzione.
- Gestione della manutenzione: sfrutta i dati del MES per isolare i problemi potenziali alle attrezzature prima che si verifichino e adegua i programmi di manutenzione di attrezzature, utensili e macchine in modo da ridurre i tempi di inattività e innalzare l'efficienza.
- Tracciamento e genealogia dei prodotti: traccia lo stato di avanzamento dei tuoi prodotti e la loro genealogia, per favorire un processo decisionale consapevole. Poter disporre della storia completa di un prodotto è estremamente utile per le aziende manifatturiere soggette alla regolamentazione pubblica o di settore.
- Analisi delle prestazioni: metti a confronto i risultati con gli obiettivi per individuare i punti di forza e di debolezza nel processo generale e utilizza tali dati per rendere i sistemi più efficienti.
L'evoluzione degli standard MES
Considerato che il modello MESA-11 riguarda soprattutto le funzioni di base di un sistema di esecuzione della produzione, l'International Society of Automation (ISA) ha avvertito la necessità di introdurre una terminologia coerente e un modello di informazione sistematico per definire e integrare le attività che intercorrono tra i sistemi di impresa e i sistemi di controllo. È così che verso la fine degli anni '90 è stato elaborato lo standard ISA-95. Standardizzando la terminologia, l'ISA-95 rende più semplice una comunicazione efficace tra le parti interessate quali i fornitori e i produttori. L'adozione di modelli coerenti riduce inoltre il rischio di errore nelle fasi di integrazione dei siti di produzione nei sistemi gestionali.
La norma ISA-95 definisce l'interfaccia tra le funzioni di controllo e d'impresa allo scopo di stabilire una serie di livelli di processi tecnologici e gestionali. Un modello semplificato di tale gerarchia pone i sistemi di esecuzione della produzione al livello tre, tra la pianificazione aziendale e i sistemi di controllo di logistica e processo:
- Livello 4 – ERP: pianificazione aziendale e logistica
- Livello 3 – MES: gestione delle operazioni di produzione
- Livello 2 – Sistemi di controllo di processo: controllo per lotti
- Livello 1 – Sistemi di controllo di processo: controllo continuo
- Livello 0 – Sistemi di controllo di processo: controllo discreto
Integrazione di ERP e MES
Nell'ambiente di produzione di oggi non si tratta tanto di scegliere tra MES o ERP, quanto di affidarsi a entrambi per ottenere quella chiarezza operativa che né l'uno né l'altro sistema è in grado di assicurare da solo.
L'ERP si focalizza sulla creazione e la gestione della programmazione degli impianti nelle fasi di produzione, utilizzo dei materiali, consegna e spedizione – oltre che sulla raccolta di informazioni sulla tua attività. I sistemi di esecuzione della produzione si concentrano invece sulla gestione e il monitoraggio delle operazioni di produzione e sulla rendicontazione delle attività svolte sulle linee di produzione in tempo reale.
Insieme, ERP e MES danno vita a un ecosistema integrato che offre una visione olistica su finanza, approvvigionamento, gestione della supply chain, logistica della produzione e altro ancora. La compresenza di tutte queste informazioni gioca a favore dell'agilità e mette a disposizione dati robusti con cui migliorare le previsioni in ogni settore, dalle vendite all'utilizzo degli asset alla gestione della produzione.
I sistemi ERP forniscono i dati utili per stabilire quali prodotti realizzare, mentre il sistema MES integra i dati dell'ERP con informazioni dell'area di produzione per stabilire come fabbricare quei prodotti con meno scarti e più profitto.
Tendenze nei sistemi MES e nuove tecnologie
Sotto la spinta delle tecnologie avanzate, i sistemi di esecuzione della produzione si stanno evolvendo verso modelli orientati ai servizi, modulari e connessi.
La connettività in cloud è la dorsale delle fabbriche intelligenti, dove sistemi di produzione avanzata, dispositivi, prodotti e apparecchiature possono interagire autonomamente. I dispositivi e i sensori delle reti IIoT (Industrial Internet of Things) presenti lungo l'intera supply chain raccolgono e generano dati ininterrottamente. La condivisione dei dati in tempo reale aiuta la "smart factory" a migliorare costantemente le proprie operazioni – automatizzando e migliorando i flussi di lavoro, personalizzando prodotti e servizi e diventando nel tempo sempre più intelligenti ed efficienti.
Il software MES può anche aiutare le aziende del manifatturiero a trarre vantaggio da una tendenza chiave nell'evoluzione dei sistemi di esecuzione della produzione, ossia la personalizzazione. La tua fabbrica intelligente può abbandonare il modello della produzione di massa per passare alla personalizzazione di massa – e andare incontro a una domanda di prodotti meno costosi e realizzati su misura, con rapidità e a un costo accessibile.
Se la personalizzazione rende la produzione industriale più complessa, le tecnologie avanzate possono aiutare i sistemi di fabbricazione a reagire e a indirizzarsi diversamente in tempo reale. L'intelligenza artificiale (AI) può innalzare l'efficienza della produzione, introdurre criteri di manutenzione predittiva e ridurre gli sprechi. Sfruttando le funzionalità del machine learning, le linee di produzione possono diventare sempre più "smart" ed efficienti. Con la realtà virtuale (VR), le fabbriche possono simulare i processi e delineare potenziali miglioramenti. Possono inoltre integrare soluzioni di realtà aumentata (AR) per ridurre i tempi di inattività e ottimizzare le operazioni dell'area di produzione.
Tutte queste tecnologie e funzionalità avanzate rendono più facile per le aziende competere in un mondo digitale, rispondendo alla domanda in modo rapido e puntuale con prodotti personalizzati a costi inferiori e di qualità superiore.
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Domande frequenti sui sistemi MES
Il MES (Manufacturing Execution System), o sistema di esecuzione della produzione, è un software studiato per ottimizzare il processo di fabbricazione monitorando, tracciando, documentando e controllando l'intero ciclo di vita della produzione. Un MES migliora il controllo di qualità e incrementa i tempi di operatività, riducendo al contempo stock e costi. Uno dei principali miglioramenti di un sistema di esecuzione della produzione si nota a livello di tracciamento e genealogia dei prodotti – aspetto fondamentale per le aziende dei comparti manifatturieri soggetti a requisiti di trasparenza e conformità normativa.
Ai sistemi ERP e MES vengono affidati ruoli complementari nelle operazioni di produzione. Integrandoli, le aziende possono ottenere una visione completa e olistica delle operazioni che né l'uno né l'altro sistema è in grado di assicurare da solo. Con l'ERP, per esempio, puoi stabilire quali prodotti realizzare, mentre con il MES puoi decidere come fabbricarli nel modo più efficiente e redditizio possibile.