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Manufacturing execution system (Mes): cosa sono e perché il manifatturiero non può farne a meno

L’industria manifatturiera funziona come un orologio: svariate attività separate, che spaziano dalla raccolta degli ordini alla produzione, dall’approvvigionamento dei materiali alla logistica. Solo sincronizzando alla perfezione tutte queste attività è possibile raggiungere elevati livelli di produttività, mantenendo allo stesso bassi i prezzi per gli utenti finali e innovando costantemente. Gli approcci possono essere molto differenti a seconda del settore in cui si opera: in certi casi, può avere senso fare scorte di materie prime quando il prezzo è più basso, in altri invece è meglio procedere di pari passi con gli ordini, ispirandosi alla filosofia just in time (jit) ideata da Toyota.

Indipendentemente da questo, però, è necessaria una piattaforma per gestire tutta questa complessità. Una piattaforma che deve essere sempre più versatile e flessibile man mano che crescono le dimensioni dell’azienda, il numero di sku, la quantità di prodotti realizzati e il numero di sedi distaccate. Queste soluzioni sono definite Mes, Manufacturing execution system. Sap definisce il Mes come “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”. Leggermente differente la definizione di Siemens, secondo la quale sono “soluzioni software che garantiscono l’integrazione di qualità ed efficienza nel processo di produzione, assicurandone l’applicazione in modo sistematico e proattivo”. Indipendentemente dalle piccole differenze su come vengono presentati da un produttore o l’altro, l’idea è semplice: servono per tenere sotto controllo tutte le fasi dei processi produttivi, garantendo visibilità e assicurando che tutto sia sincronizzato. Dando di conseguenza una spinta alla produttività, e allo stesso tempo migliorando la qualità dei prodotti e garantendo un migliore tracciamento. Fatto, quest’ultimo, che torna utile sia a semplificare le procedure per assicurare la conformità normativa, sia per migliorare l’assistenza post-vendita. Un altro aspetto da non sottovalutare è che l’adozione di un Mes spinge a digitalizzare ulteriormente i processi, permettendo di eliminare completamente la carta

I Mes non sono soluzioni a sé stanti, e si integrano con piattaforme come gli Erp (Enterprise resource planning) e Plm (Product Lifecycle Management). L’integrazione con il Plm permette di tracciare tutte le richieste, così da identificare eventuali errori nella produzione e i lotti difettosi. Secondo Dm Solutions, è “un’integrazione indispensabile per favorire la collaborazione tra progettazione e produzione, migliorando la qualità e velocizzando le attività”. Quella con gli Erp, invece, contribuisce a migliorare l’efficienza e la flessibilità, oltre che a ridurre i tempi di produzione.

Il mercato dei Mes

Secondo le stime di Markets and Markets, nel 2022 il mercato globale delle piattaforme Mes valeva 15,7 miliardi di dollari. Entro il 2030, raggiungerà un valore di 42,2 miliardi di dollari, con una crescita anno su anno del 13,1%. Andando ad analizzare le differenze regionali, sempre secondo Markets and Markets, sarà la Cina a trainare la crescita di queste soluzioni, facendo registrare un CAGR del 16,6% anno su anno e un valore, al 2030, di 8,4 miliardi. Nel Vecchio Continente sarà la Germania a far registrare i maggiori tassi di adozione, con una crescita del 10,3% anno su anno.

A trainare il settore sono state le crisi degli ultimi anni: Il Covid, e successivamente il conflitto in Ucraina, hanno stravolto il manifatturiero, facendo crescere a dismisura i costi per l’energia e destabilizzando le supply chain globali, costringendo così le aziende manifatturiere a cercare soluzioni per ottimizzare ulteriormente i loro processi e avere una maggiore visibilità su tutta la catena di approvvigionamento, così da poter reagire in tempo a eventuali interruzioni.

Le funzioni chiave di un sistema Mes: il sistema Mesa-11

Le caratteristiche di base di un sistema Mes sono state definite nel 1997 da Mesa (Manufacturing Enterprise Solutions Association International) attraverso il modello Mesa-11. Nonostante le varie evoluzioni che si sono susseguite negli anni, i pilastri rimangono i medesimi:

  • Allocazione e stato delle risorse;
  • 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;
  • Controllo dei documenti;
  • Raccolta e acquisizione dati;
  • Gestione della manodopera;
  • Gestione della qualità;
  • Gestione dei processi;
  • Gestione della manutenzione;
  • Tracciamento e genealogia dei prodotti;
  • Analisi delle prestazioni.

Le principali soluzioni Mes

Stilare una lista dei migliori Mes è a tutti gli effetti una missione impossibile: trattandosi di soluzioni estremamente verticali, la scelta dipende dai sistemi che si utilizzano in azienda, oltre che dalle specifiche esigenze di ogni attività. In questa sede faremo una carrellata dei principali sistemi Mes a partire da quelli che Gartner indica come Leader. Nel Magic Quadrant, fra i Leader troviamo le soluzioni di Ge Digital, Critical Manufacturing, Siemens Digital Industries, Rockwell Automation, Itac Software e Körber.

Ge Digital: Proficy Smart Factory

La soluzione Mes proposta da Ge Digital può essere installata sia on premise sia sul cloud, oltre che all’interno di infrastrutture ibride. I settori di riferimento per questa piattaforma sono il food & beverage, ma anche beni di consumo generici, la produzione di dispositivi elettronici, l’aviazione. È progettato per gestire processi altamente automatizzati e offre svariate possibilità di visualizzazione dati, e si sposa bene con la produzione mista (mixed manufacturing). Uno dei punti di forza è la possibilità di poterlo iniziare a sfruttare rapidamente, grazie a dozzine di preset.

Il Mes modulare di Critical Manufacturing

Il Mes di Critical Manufacturing è uno dei più apprezzati sul mercato. Nasce per colmare il gap fra l’It e l’Ot, e offre funzionalità evolute per la gestione e l’analisi dei dati acquisiti dai sensori IoT. Include la possibilità di visualizzare le informazioni chiave tramite la realtà aumentata e consente anche di gestire il ciclo dei vita dei digital twin, i gemelli digitali di macchinari o interi stabilimenti. La modularità consente di poter contare su una piattaforma relativamente snella, alla quale aggiungere funzioni man mano che crescono le esigenze. L’interfaccia è progettata per essere semplice e intuitiva, così da consentire ai lavoratori di entrare subito in confidenza con la piattaforma.

Plex, il Mes in cloud di Rockwell Automation

La principale caratteristica che differenzia Plex Mes di Rockwell Automation dalla concorrenza è il fatto che si tratta di una piattaforma esclusivamente cloud, fruibile in modalità SaaS. È una piattaforma, l’unica al momento, basata su cloud multi-tenant a istanza singola che opera su larga scala. Perché la scelta di andare solo in cloud? Secondo Rockwell, fra i vantaggi di questo approccio c’è la velocità di configurazione e distribuzione della soluzione, oltre al fatto che sarà sempre aggiornata all’ultima versione, senza richiedere alcuno sforzo per la gestione da parte del team It. Secondo il produttore, la sua adozione consente di ridurre gli scarti dall’1,5% al 2,5%, e ha un’accuratezza del 99,6% nella gestione del magazzino ricambi. Il risultato? Consegne puntuali “quasi al 100%”, come sottolinea Rockwell stessa.

Il portfolio di soluzioni Mes di Siemens

La multinazionale tedesca Siemens ha una lunga storia nel settore industriale: l’azienda ha infatti pià di 175 anni di vita e opera in svariati ambiti industriali. Le competenze specifiche sul settore, insomma, non le mancano. Sotto il nome di Simatic It ricadevano le soluzioni Mes di Siemens, ma il nome è stato recentemente cambiato in Opcenter Execution. Fra le principali funzionalità:

Sequenziamento ottimizzato: Opcenter Execution permette di ridurre i tempi di ciclo. Sincronizza i processi di produzione lungo la catena di fornitura per ottimizzare l’esecuzione della produzione.

Assegnazione e controllo delle risorse: il Mes di Siemens è in grado di gestire tutte le risorse rilevanti per le operazioni di produzione il movimento e lo stoccaggio di materiali, oggetti in corso di lavorazione e prodotti finiti, nonché i trasferimenti tra e all’interno dei centri di lavoro. Queste capacità migliorano l’utilizzo delle risorse e minimizzano gli sprechi.

Tracciamento della produzione: Opcenter Execution traccia e rileva lo stato di produzione e la disposizione del lavoro, incluso la dimostrazione e la documentazione dei requisiti regolamentari e di qualità..

Prestazioni di attrezzature e personale: La soluzione traccia come vengono sfruttate le risorse in base al tempo di utilizzo trascorso e alle quantità prodotte, così da garantire che la produzione non superi i requisiti di manutenzione. Tracciano anche le esigenze di formazione e certificazione del personale e orchestrano gli incarichi di lavoro in modo che sia ottimizzata la produttività del lavoro.

Analisi delle prestazioni: i sistemi Opcenter Execution forniscono rapporti in tempo reale sulle operazioni effettive di produzione e confrontano i risultati storici ed attesi. Il feedback in tempo reale consente l’identificazione e la risoluzione rapida dei problemi di produzione.

Il Mes Körber per pharma e biotecnologie

A differenza delle piattaforme Mes di cui abbiamo parlato fino a ora, tendenzialmente adattabili a differenti settori industriali, la soluzione di Körber, Werum Pas-X Mes Suite, è stata sviluppata tenendo a mente le necessità del settori altamente regolamentati come quello farmaceutico e il biomedicale. Pas-X integra processi standard preconfigurati per la produzione farmaceutica, biotecnologica, cellulare e genica e Cmo.

Un aspetto curioso di Körber è che non si limita a proporre il proprio Mes, ma offre anche consulenza per l’implementazione. Sia della propria soluzione, sia di soluzioni Mes di terze parti, se il cliente lo richiede.

Delmia Apriso di Dassault Systèmes: il challenger secondo Gartner

Come Siemens, anche Dassault Systèmes ha maturato svariati anni di competenza in ambito manifatturiero. La multinazionale francese è attiva in svariati settori del manifatturiero, e sviluppa anche piattaforme per digital twin. La soluzione Mes dell’azienda è chiamata Delmia Apriso, ed è pensata per le aziende manifatturiere che adottano la metodologia Lean. Come intuibile, il sistema integra molto bene con le altre soluzioni software dell’azienda, a partire dalla piattaforma 3DXperience, in grado di gestire anche i digital twin.

Aveva e il concetto di Model Driven Mes

Aveva, multinazionale parte di Schneider Electric, si distingue dalla concorrenza con un Mes che viene definito “Model Driven”, e ruota interamente attorno ai processi. L’approccio Model-Driven MES di Aveva combina i benefici tradizionali di un Mes con la tecnologia moderna di gestione dei flussi di lavoro digitali per unire persone, organizzazioni e processi così da migliorare l’efficienza. Secondo Aveva, la trasformazione digitale Model-Driven dei processi di lavoro fornisce un livello più elevato di automazione, garantisce la coerenza delle attività operative e consente la collaborazione sistematica tra team e organizzazioni. Ma in concreto, cosa significa? Quando Aveva implementa il suo Mes sui sistemi dei clienti, come prima cosa si occupa di digitalizzare l’impianto. A questo punto, studia come sia possibile migliorare i processi interni e solo dopo viene implementata la piattaforma Mes personalizzata, che poi viene costantemente migliorata sulla base dei dati che lo alimentano. Gartner posiziona la soluzione di Aveva fra i visionari nel Magic Quadrant.

SAP Digital Manufacturing: il Mes di Sap è (anche) nuvola

La soluzione Mes di Sap può essere installata sia sui sistemi del cliente, on premise, sia fruita in logica SaaS tramite il cloud. Come intuibile, questo sistema di esecuzione è ideale per chi già utilizza soluzioni di Sap (per esempio Sap 4/Hana), dato che si integra facilmente, ma non mancano integrazioni con piattaforme di terze parti. Gartner lo inquadra insieme ad Aveva fra i visionari.

Oracle Mes for Discrete Manufacturing

Oracle Mes for Discrete Manufacturing è un modulo aggiuntivo per Oracle Process Manufacturing che consente alle aziende manifatturiere di utilizzare direttamente Oracle Process Manufacturing sulle loro linee produttive. Il principale vantaggio è che elimina la necessità di investire in un sistema Mes di terze parti, riducendo i costi e eliminando l’integrazione e il supporto. La piattaforma Mes di Oracle sfrutta molto i pannelli touch Hmi, così da garantire totale visibilità sul processo agli operatori sulle linee produttive, che potranno usare questi schermi anche per inserire velocemente informazioni anche se indossano dispositivi di protezione come guanti. Fra le funzionalità di spicco, segnaliamo quelle per la Nonconformance Management, la gestione dei prodotti difettosi e delle eccezioni, così da individuare immediatamente i lotti che potrebbero non essere conformi (a causa di interruzioni della corrente o di materie prime di qualità inferiore) e procedere a ulteriori verifiche. Come specifica anche Gartner nel Magic Quadrant, si tratta di una soluzione di nicchia.

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