Il valore dei MES nella gestione della produzione

I Manufacturing Execution System oggi si candidano a diventare la vera e propria “spina dorsale” di Industry 4.0, poiché alle loro funzioni tradizionali di monitoraggio e controllo del ciclo produttivo aggiungono quelle di raccordo con i sistemi informativi aziendali di livello superiore, come gli ERP, e di governo dell’automazione dei processi all’interno delle fabbriche

22 Lug 2020

Carmelo Greco

Il ruolo del MES (Manufacturing Execution System) nella gestione della produzione è ormai universalmente riconosciuto. Quello che è cambiato, nel corso del tempo, è l’ampliamento delle sue funzionalità tipiche insieme alla sua capacità di integrarsi con gli altri sistemi informativi dell’azienda. Tanto che l’associazione MESA International, che pubblica periodicamente delle linee guida per identificare quali caratteristiche imprescindibili deve possedere un software MES, recentemente ha elaborato un nuovo modello collegato al concetto di smart manufacturing che comprende “diverse dimensioni che si intersecano tra loro, tra cui business intelligence, product lifecycle management, value chain management, manufacturing operations, Industrial Internet of Things (IIoT), asset management, forza lavoro e cybersecurity”. Un insieme che richiama da vicino il mondo di Industry 4.0 a cui oggi qualsiasi MES deve necessariamente attenersi.

MES e Industria 4.0, un legame necessario

Secondo i dati dell’Osservatorio Industria 4.0 della School of Management del Politecnico di Milano, nel 2020 il mercato italiano delle tecnologie 4.0 vale 3,9 miliardi di euro. Nonostante il clima di generale incertezza, si prevede che un quarto degli investimenti delle imprese nei prossimi mesi si concentrerà nella spesa per IIoT, Analytics e Advanced HMI (Human Machine Interface), ambiti che presuppongono la dotazione preesistente di un MES. Sebbene, infatti, quest’ultimo venga annoverato solitamente fra le tecnologie “tradizionali”, sono la sua adattabilità e le sue possibili estensioni a renderlo invece sempre attuale. Non a caso si calcola che il mercato globale dei Manufacturing Execution System dovrebbe passare, pandemia permettendo, dagli 11,8 miliardi di dollari del 2019 a 23 miliardi entro il 2024, con un CAGR pari al 14,3% nel quinquennio considerato. Tra i fattori che spingono verso la sua crescente adozione, va annoverata soprattutto l’esigenza di una produzione che, grazie a un’automazione pervasiva dei processi industriali, combini maggiore efficienza e risparmio dei costi.

I risultati in una gestione 4.0 della produzione

Alla luce di quanto appena sottolineato, non sorprende che, a proposito dei nuovi MES, il loro valore si traduca in una funzione di cerniera tra Operational Technology (OT) e Information Technology (IT). Taluni parlano addirittura di “spina dorsale” dell’Industria 4.0, poiché il MES si pone a metà strada tra gli ERP e i sistemi di controllo, monitoraggio e tracciamento sul campo (PLC/Scada, software qualità, SCM ecc.) attingendo informazioni dai primi per consegnarli ai secondi, e viceversa. In sostanza, i MES di ultima generazione realizzano uno dei principi cardine della quarta rivoluzione industriale, quella Cyber-Physical Convergence in cui interagiscono esseri umani, oggetti intelligenti e macchinari mediante una sensoristica smart collegata a piattaforme che ricavano insight dai dati di stabilimento. In questo modo, i principali risultati che si ottengono sono:

  • ottimizzazione nell’utilizzo dei vari asset (personale, attrezzature, risorse);
  • aumento dei livelli di produttività e di esecuzione in virtù di una gestione migliore dei fermi macchina;
  • riduzione dei consumi e delle scorte per via di una panoramica in tempo reale sull’inventario e i materiali;
  • miglioramento della qualità e dei processi con un ricorso puntuale a parametri KPI quali l’OEE (Overall Equipment Effectiveness);
  • semplificazione nell’adeguamento ai requisiti di compliance che deriva dall’automazione massiva di tutte le transazioni produttive e logistiche;
  • sviluppo di un paradigma di lean manufacturing in grado di adattarsi velocemente ai cambiamenti di linee e prodotti, nonché alle variazioni della domanda;
  • incremento di una cultura decisionale basata sui dati a supporto di una strategia manageriale fondata sulla conoscenza.

APS, Machine Learning e Cognitive Manufacturing

I benefici che un MES 4.0 può portare nella gestione della produzione risultano ancora più evidenti se si fa riferimento ad alcune sue classiche peculiarità. Rientrano fra queste, ad esempio, quelle native o appositamente integrate di programmazione e pianificazione del flusso produttivo tramite APS (Advanced Planning & Scheduling system). Poiché la schedulazione funziona su dati storici, con l’aumento dei dispositivi IoT, e perciò della frequenza e della quantità dei dati raccolti a bordo macchina, cresce sia la mole di indicazioni sul ciclo produttivo sia la tempestività nel rispondere a picchi non considerati e scostamenti rispetto alle previsioni. A ciò si aggiunge che i modelli matematici con cui i sistemi APS creano grafici e diagrammi di Gantt oggi sono potenziati da algoritmi di Machine Learning che affinano man mano le loro analisi predittive. In un MES che funge davvero da spina dorsale di Industry 4.0, poi, l’Industrial Analytics dell’APS è strettamente connesso al Cognitive Manufacturing, cioè alla possibilità di riprogrammare automaticamente la produzione, ridefinendo i parametri di configurazione degli impianti, ma senza intaccare le schede di lavorazione dei prodotti.

Le caratteristiche che distinguono i nuovi MES

L’esempio richiamato sopra fa capire che, affinché un MES abiliti a una gestione della produzione in chiave 4.0, deve avere alcune prerogative moderne. Anzitutto, una connettività che gli consenta di dialogare in maniera “intelligente” con impianti, sensori e qualsiasi altra sorgente di dati che occorre incamerare nella Cyber-Physical Convergence. In secondo luogo, il MES deve essere caratterizzato da quella che potremmo definire una dimensione cloud-friedly. Algoritmi di machine learning e servizi di intelligenza artificiale in genere hanno bisogno di capacità computazionale che gli ambienti on-premise difficilmente riescono ad assicurare e che, invece, è propria del cloud computing. Oltre alla nuvola, ai Big Data & Analytics e ai sistemi IIoT, c’è un’altra tecnologia abilitante dell’universo 4.0 o KET (Key Enabling Technologies) di cui un MES contemporaneo non può fare a meno. Si tratta, da un lato, dell’integrazione verticale che attraversa senza soluzione di continuità tutta la dorsale informativa aziendale, dai macchinari fino al gestionale ERP; dall’altro, dell’integrazione orizzontale che mette in relazione il MES, attraverso una visibilità estesa della supply chain, con clienti e fornitori.

Dall’usabilità al mobile fino all’interfaccia utente

C’è, infine, un ulteriore aspetto di cui tenere conto, e che differenzia i MES del passato da quelli odierni. È la loro usabilità. Con questo non si vuol dire che debbano assomigliare ai prodotti realizzati per il mercato consumer, ma semplicemente che elementi quali mobilità e interfaccia utente non possono essere trascurati. La prima, per consentire una visione e un controllo anche in mancanza di prossimità fisica. Se si pensa a che cosa possa significare questa opportunità in situazioni come quella che ci siamo lasciati da poco alle spalle, la risposta sul perché un MES debba essere consultabile anche da smartphone o tablet è evidente. Per quanto riguarda, invece, la GUI (Graphical User Interface), la tendenza dei nuovi MES è quella di una maggiore versatilità nell’adattarsi alle workstation, alle fasi di lavorazione, alle tipologie di prodotto, alle query di Business Intelligence ecc. Una tendenza che nella gestione della produzione coincide con una facilitazione generalizzata sia per le attività degli addetti di fabbrica sia per le decisioni che sono chiamati a prendere responsabili di reparto e direttori di stabilimento.

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