Il MES (Manufacturing Execution System) ha origine nei primi anni ’90 quando le aziende manifatturiere cominciavano a rendersi conto dell’esistenza di un gap in termini di collegamento fra cosa avviene nello shop-floor e i moduli ERP (Enterprise Resource Planning). Nel 1995 l’ente di normazione ISA (International Society of Automation) decise di standardizzare l’architettura e le funzioni tipiche del MES. Nacque in questo modo lo standard ISA-95 (IEC 62264), rivisto varie volte, e che per molti versi è considerato lo standard di riferimento. Come tutti gli standard, ovviamente, fornisce delle linee guida sulla sua architettura, strutturando il MES in 4 livelli e funzioni che deve svolgere.
Come consulenti C&A abbiamo iniziato a svolgere analisi per l’implementazione di MES fin dai primi anni 2000, momento dal quale l’interesse per i MES è andato crescendo, con una forte accelerazione con l’arrivo dell‘Industry 4.0 e dei relativi incentivi. Negli ultimi anni, di conseguenza, si è assistito ad una proliferazione di “vendors” che propongono MES di ogni genere, spesso calati su settori specifici, e a volte addirittura lontani da quelle che sono le funzioni tipiche di un MES.
Le funzionalità tipiche di un Manufacturing Execution System
La grande richiesta di MES ha portato le aziende sviluppatrici spesso ad allargarne la portata, sovrapponendolo a funzioni classiche degli MRP, schedulatori, moduli di gestione qualità, moduli di manutenzione, analytics, etc. Ma cosa dovrebbe fare esattamente un MES? Lo standard ISA 95 parla di ben 11 funzioni, quali:
- Acquisizione dei dati e delle informazioni dallo shop-floor
- Scheduling
- Gestione del personale
- Gestione delle risorse
- Material flow
- Identificazione e rintracciabilità dei prodotti
- Controllo qualità
- Process management
- Performance analysis
- Gestione della documentazione
- Gestione della manutenzione
Di fatto parliamo di un mezzo ERP. Al di là di quello che dice lo standard, normalmente le parti più importanti di un MES e meno coperte da altri moduli, sono quelle di acquisizione dati dagli impianti e postazioni varie, analisi delle performance di fabbrica (es. l’OEE, qualità, produttività, etc.), tracciabilità e routing prodotti e gestione della documentazione (standard work), I 4 livelli sui quali agisce un MES sono il livello 0 dove troviamo tutto ciò che è fisico, impianto, attrezzature, strumenti, postazioni, etc. A livello 1 abbiamo invece i vari sensori e plc, che equipaggiano il livello fisico. A livello 2 abbiamo uno strato di governo del livello precedente formato quindi da PC industriali, dalle logiche di controllo dei plc, SCADA, etc. Il livello 3 è il livello dove si posiziona il nostro MES ed infine il livello 4 è quello dell’ERP dove si integra il MES.
Manufacturing Execution System e principi Lean
Il MES non può altro che intercettare i principi e strumenti della Lean. Le caratteristiche presentate sopra, in sostanza, si sovrappongono con principi Lean e formano una parte molto importante della cosiddetta Lean 4.0, in particolare per quanto riguarda:
- Il Visual Management delle performance di fabbrica (il più possibile in real time)
- La creazione del Material Flow
- Il calcolo dell’OEE (Overall Equipment Effectiveness)
- L’ utilizzo di standard work
- Un veloce decision making
La Lean punta infatti a rendere visibile, a tutti i livelli ed in tempo reale, performance di fabbrica quali l’OEE, qualità, fermate, rispetto del Takt-Time, produttività, sicurezza, etc., performance rese visibili tramite indicatori day-by-the-hour, day-by-day o più aggregati e proiettati su schermi in fabbrica. In questo articolo abbiamo discusso dei vari indicatori legati al mondo Lean Six Sigma. Il MES può interfacciarsi con i sensori, pc, plc e tecnologie edge computing varie e calcolare tali indicatori. Inoltre tramite il MES e tecnologie quali RFID, beacon, smart sensor, o semplici bar-code, possiamo tracciare il routing del prodotto e avere visibilità sullo stato dei prodotti/lotti (conforme/NC, stadio di lavorazione, etc.). Può anche fornire su monitor lo standard work per gli operatori rendendolo velocemente fruibile, visual ed aggiornato in tempo reale. Infine, alcuni MES permettono un veloce decision making raccogliendo i dati, come sopra evidenziato, aggregandoli e portandoli ai diversi decisori di fabbrica e collegandosi a moduli di analytics quali la manutenzione predittiva, il controllo qualità predittivo e la business intelligence.
In questo webinar, svolto in collaborazione con San Marco Informatica, uno dei nostri partner per l’implementazione di ERP e moduli relativi, potete apprezzare le potenzialità in termini di Lean delle caratteristiche di un MES.
Implementare un MES affinché sia veramente Lean
Poco tempo fa ho visitato un’azienda metalmeccanica che aveva acquistato un MES, usufruendo dei vari incentivi legati all’ Industry 4.0/5.0. Alla domanda su cosa gestissero con il MES, mi hanno risposto che il sistema ha molte potenzialità, ma di fatto stanno monitorando i consumi energetici e calcolano l’OEE importando tabelle Excel in cui i dati vengono raccolti manualmente.. Non un gran successo in termini di implementazione direi.
L’implementazione efficace di un MES, così come svolto dalla nostra società di consulenza, prevede i seguenti passi:
- Analisi delle esigenze dell’azienda (cosa mi serve in termini di funzionalità)
- Analisi dei processi e delle modalità di raccolta dati dai processi (mappatura dell’impianto/postazione, flusso produttivo e valutazione dei sensori, pc, plc, etc correnti per l’interfacciamento; valutazione dei protocolli di comunicazione esistenti, etc.)
- Valutazione delle potenzialità di inserimento di nuovi smart sensor , RFID, bar code, QR code, videocamere, etc.
- Definizione del set di indicatori, formule di calcolo e livelli decisionali
- Interfacce con altri moduli ERP e non (es. MRP e schedulatori, WMS, manutenzione, qualità, analytics, PLM, etc.)
- Definizione di un capitolato per le specifiche del MES e sue personalizzazioni e scelta del vendor
- Controllo di avanzamento dell’implementazione delle specifiche e personalizzazioni
- Go-Live ed eventuali modifiche richieste al vendor
Come si evince dai punti sopra, tutt’altro che semplice scegliere uno dei tanti MES sul mercato ed implementarlo tout court ! Nel caso vogliate ulteriori delucidazioni sulla nostra consulenza di implementazione MES e digital transformation in generale, potete compilare senza alcun impegno questo modulo.
