Che cos'è un sistema MES?
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Due lavoratori confrontano le metriche del sistema MES della loro azienda

Un Manufacturing Execution System (MES) è una soluzione software utilizzata nella produzione industriale per monitorare e controllare i processi di produzione negli impianti.

Un Manufacturing Execution System (MES) è una soluzione software utilizzata nella produzione industriale per monitorare e controllare i processi di produzione negli impianti. Nella gestione operativa della produzione industriale, i sistemi MES fungono da ponte tra i sistemi di pianificazione e controllo di un'azienda, come un sistema di pianificazione delle risorse aziendali (ERP) e le effettive operazioni di produzione. Lo scopo principale di un sistema MES è monitorare e documentare la trasformazione delle materie prime in prodotti finiti in tempo reale. Acquisisce dati da varie fonti, tra cui macchine, sensori e operatori, per fornire informazioni precise e aggiornate sullo stato delle attività di produzione.

I sistemi MES offrono visibilità e controllo in tempo reale sui processi di produzione, consentendo agli stakeholder di monitorare le operazioni, identificare i colli di bottiglia, ridurre al minimo i tempi di inattività e prendere decisioni consapevoli con prontezza. Facilitando la pianificazione e la programmazione ottimizzate della produzione, i sistemi MES garantiscono un'allocazione efficiente delle risorse, il bilanciamento del workload e consegne puntuali, portando a una maggiore redditività. Svolgono inoltre un ruolo fondamentale nel garantire qualità e conformità applicando procedure di controllo della qualità, con i monitoraggio delle metriche e l'acquisizione di dati in tempo reale. Grazie alla capacità di gestire i livelli di inventario e di tenere traccia dei movimenti dei materiali garantendone la disponibilità tempestiva, i sistemi MES ottimizzano la gestione dei magazzini e riducono al minimo i ritardi di produzione. Inoltre, i sistemi MES consentono processi decisionali basati sui dati fornendo dati di produzione completi e accurati, consentendo alle aziende di migliorare continuamente i processi e di ottimizzare l'utilizzo delle risorse. I sistemi MES possono aiutare i responsabili decisionali ad aumentare l'efficacia complessiva delle apparecchiature (OEE), un'ampia metrica utilizzata per monitorare l'efficacia della produzione industriale. Semplificando i workflow, automatizzando le attività e fornendo feedback in tempo reale, i sistemi MES migliorano l'efficienza e la produttività degli stabilimenti. Inoltre, questi sistemi di gestione consentono tracciabilità e genealogia, fondamentali per i settori con rigide normative, monitorando il movimento dei materiali e dei processi lungo l'intero ciclo di vita della produzione industriale evoluta.

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Come funziona

Un sistema software MES acquisisce dati in tempo reale da varie fonti nello stabilimento e utilizza tali informazioni per monitorare e controllare le operazioni di produzione. Ecco una panoramica generale del processo:

  • Raccolta dati: il sistema raccoglie dati da più fonti, tra cui macchine, sensori, operatori e altri sistemi informativi quali sistemi ERP o sistemi di Product Lifecycle Management (PLM). Questi dati possono includere tassi di produzione, stati delle macchine, livelli di inventario, misurazioni della qualità e altro ancora.

  • Integrazione dei dati: i dati raccolti vengono elaborati e integrati all'interno del sistema MES, creando una visione completa dell'ambiente di produzione. Questa integrazione garantisce che il sistema MES disponga di informazioni accurate e aggiornate con cui lavorare.

  • Pianificazione della produzione: in base agli ordini di produzione ricevuti da sistemi di pianificazione di livello superiore, il sistema MES genera un programma di produzione. Questa pianificazione considera fattori come le priorità degli ordini, le risorse disponibili, le capacità delle macchine e la disponibilità di manodopera.

  • Gestione delle commesse: il sistema assegna incarichi di lavoro agli operatori o alle workstation in base alla pianificazione. Fornisce agli operatori le istruzioni, le specifiche e la documentazione necessaria per aiutarli a svolgere i loro compiti. Il sistema tiene traccia dello stato di avanzamento di ogni ordine di lavoro e aggiorna in tempo reale lo stato dei lavori in corso.

  • Integrazione di macchine e attrezzature: il sistema si interfaccia con le macchine e le attrezzature dello stabilimento per monitorarne lo stato, raccogliere dati di produzione e scambiare informazioni. Questa integrazione può essere ottenuta attraverso vari mezzi come sensori di macchina, interfacce di controllori logici programmabili (PLC) o protocolli di comunicazione come OLE (Object Linking and Embedding) per il controllo di processo (OPC).

  • Gestione della qualità: durante la produzione vengono acquisiti i dati sulla qualità, come misurazioni, ispezioni e risultati dei test. Applica procedure di controllo qualità, attiva avvisi o notifiche per problemi di qualità e ne registra informazioni per l'analisi e la tracciabilità.

  • Gestione del materiale e dell'inventario: il sistema MES monitora il movimento dei materiali e dei componenti durante il processo di produzione. Monitora i livelli di inventario, avvia le richieste o i rifornimenti di materiali e garantisce che i materiali corretti siano disponibili al momento giusto e nelle quantità giuste.

  • Analisi dei dati e reporting: i dati raccolti vengono analizzati per fornire report in tempo reale e metriche sulle prestazioni. Genera report, dashboard e visualizzazioni che aiutano la gestione e gli operatori a prendere decisioni consapevoli e a identificare le aree da migliorare.

  • Integrazione con sistemi di livello superiore: il sistema si interfaccia con altri sistemi quali sistemi ERP, PLM o di gestione della supply chain (SCM). Questa integrazione consente lo scambio di dati, la sincronizzazione delle informazioni e l'allineamento dei processi di produzione con le altre operazioni aziendali.

Esempi di sistemi MES

Le soluzioni MES possono essere implementate e personalizzate per soddisfare i requisiti specifici di vari settori. Sebbene le funzionalità principali di un sistema MES rimangano costanti in tutti i settori, il modo in cui vengono applicate e le caratteristiche specifiche possono variare. Ecco alcuni esempi di come funzionano i sistemi MES in diversi settori:

Automotive

Nella produzione automobilistica, i sistemi MES svolgono un ruolo fondamentale nel coordinamento di linee di assemblaggio complesse. Tracciano l'avanzamento dei veicoli sulla linea di assemblaggio, monitorano la disponibilità dei componenti e sincronizzano le operazioni tra diverse postazioni di lavoro. I sistemi MES nell'industria automobilistica si concentrano spesso sulla garanzia del controllo qualità, sulla gestione dei richiami e sul mantenimento della conformità agli standard industriali.

Farmaceutico

I sistemi MES nell'industria farmaceutica sono progettati per garantire una rigorosa conformità normativa e garantire l'integrità del prodotto. Tracciano e documentano l'intero processo di produzione, tra cui il monitoraggio in batch, la genealogia e l'applicazione delle buone pratiche di produzione (GMP). I sistemi MES in questo settore enfatizzano la gestione dei lotti, la gestione delle ricette, i registri elettronici dei lotti e il controllo di qualità in tempo reale.

 

Cibo e bevande

Nel settore alimentare e delle bevande, i sistemi MES aiutano a gestire le complessità della gestione delle ricette, della formulazione e della conformità alle normative sulla sicurezza alimentare. Tracciano gli ingredienti, gestiscono le ricette, monitorano i tassi di produzione e applicano le procedure di controllo qualità. I sistemi MES di questo settore possono anche includere funzionalità per la gestione della tracciabilità dei lotti, il controllo degli allergeni e la conformità agli standard specifici di settore.

Industria elettronica

I sistemi MES nell'industria elettronica si concentrano sulla gestione dei complicati processi coinvolti nella produzione di componenti e dispositivi elettronici. Gestiscono l'elenco di dettaglio del lavoro (BOM), garantiscono il tracciamento accurato dei componenti, monitorano le prestazioni delle apparecchiature e forniscono visibilità in tempo reale sui processi di produzione. I sistemi MES in questo settore spesso si integrano con apparecchiature quali macchine pick-and-place e sistemi di test automatizzati.

Aerospaziale e difesa

Nella produzione aerospaziale e della difesa, i sistemi MES aiutano a garantire la conformità a normative rigorose, a gestire processi di assemblaggio complessi e a mantenere elevati livelli di controllo della qualità. Tracciano il movimento dei componenti, gestiscono gli ordini di lavoro per l'assemblaggio di aerei o sistemi di difesa, monitorano la conformità con gli standard del settore e facilitano la documentazione dei processi di collaudo e ispezione.

Beni di consumo

I sistemi MES nel settore dei beni di consumo aiutano a gestire la produzione di beni di largo consumo (FMCG) come alimenti confezionati, bevande, prodotti per la cura personale e articoli per la casa. Si concentrano sull'ottimizzazione dell'efficienza produttiva, sulla gestione delle variazioni di packaging e sul coordinamento di più linee di produzione. I sistemi MES in questo settore spesso si integrano con le apparecchiature di imballaggio e forniscono dati in tempo reale su tassi di produzione, parametri di qualità e livelli di inventario.

Le sfide per l'implementazione dei sistemi MES

L'implementazione e il funzionamento di un sistema MES possono comportare rischi e sfide. Ecco alcuni di quelli più comuni:

  • Implementazione complessa: l'approvvigionamento e l'implementazione dei sistemi MES possono essere complessi e dispendiosi in termini di tempo. Richiede pianificazione, configurazione, integrazione con i sistemi esistenti e personalizzazione per allinearsi ai processi di produzione specifici. La complessità dell'implementazione può portare a ritardi, superamenti del budget e potenziali interruzioni durante la fase di transizione. La Manufacturing Enterprise Solutions Association (MESA) è una comunità globale senza scopo di lucro, dedicata ad aiutare le aziende membri a implementare e applicare con successo sistemi MES e metodologie correlate.

  • Integrazione dei dati: integrare un sistema MES con altri sistemi come ERP, PLM o SCM può essere difficile. Garantire lo scambio e la sincronizzazione dei dati tra i diversi sistemi può richiedere un'intensa attività di personalizzazione, mappatura dei dati e integrazione. Le incoerenze o gli errori nei dati durante l'integrazione possono portare a informazioni imprecise e ostacolare l'efficacia del processo decisionale.

  • Gestione del cambiamento: l'implementazione di un sistema MES digitale comporta spesso cambiamenti nei processi aziendali, nei flussi di lavoro e nei ruoli all'interno dell'organizzazione. La resistenza al cambiamento da parte dei dipendenti o degli stakeholder può essere forte, influenzando l'adozione da parte degli utenti. Adeguate strategie di gestione del cambiamento, comprese la formazione e la comunicazione, sono fondamentali per superare le resistenze e garantire una transizione graduale verso l’accettazione del sistema MES.
  • Sicurezza dei dati: i sistemi MES gestiscono grandi volumi di dati di produzione sensibili, tra cui proprietà intellettuale, parametri di processo e informazioni sulla qualità. Garantire la sicurezza dei dati e proteggerli da accessi non autorizzati o minacce informatiche è fondamentale. È necessario adottare solide misure di sicurezza, come la crittografia dei dati, i controlli degli accessi degli utenti e le protezioni della rete, per mitigare i rischi.

È importante tenere a mente queste sfide quando si prevede di implementare un sistema MES. Ma ricordate che tutte le trasformazioni comportano queste sfide e l’assenza di un sistema MES può portare a inefficienze, cali di produttività e riduzione della competitività. Con l'approccio giusto, queste sfide possono essere vinte.

 

Tendenze nei sistemi MES

Numerosi trend di trasformazione digitale stanno plasmando l’evoluzione dei sistemi MES negli ultimi anni.

  • MES basato su cloud: il cloud computing ha guadagnato terreno nel settore manifatturiero e il software MES viene sempre più offerto come soluzione basata su cloud. I sistemi MES basati su cloud offrono vantaggi come scalabilità, flessibilità, costi di infrastruttura ridotti e accesso più semplice ai dati da più postazioni. Facilitano inoltre l'integrazione con altre applicazioni basate sul cloud e consentono la collaborazione in tempo reale.

  • Integrazione con IIoT: l'integrazione dei sistemi MES con l'Internet of Things (IIoT) industriale è una tendenza significativa. I sistemi AES sfruttano le tecnologie IIoT per raccogliere dati da sensori, macchine e dispositivi connessi in tempo reale. Questa integrazione consente migliore visibilità, analisi predittiva, monitoraggio remoto e ottimizzazione dei processi di produzione.

  • Big data analytics: i sistemi MES sfruttano le funzionalità di analytics dei big data per elaborare e analizzare le grandi quantità di dati generati nelle operazioni di produzione. Algoritmi di analisi avanzati e tecniche di machine learning vengono applicati per identificare modelli, correlazioni e approfondimenti operativi. Questo aiuta a ottimizzare la produzione, migliorare la qualità e consentire la manutenzione predittiva.

  • Applicazioni mobili: le applicazioni mobili vengono sempre più integrate nei sistemi MES per consentire l'accesso in tempo reale ai dati e alle funzionalità da smartphone e tablet. Operatori, supervisori e manager possono monitorare e controllare i processi di produzione, visualizzare i dashboard di produzione e ricevere notifiche sui loro dispositivi mobili. Le app MES mobili migliorano l'agilità operativa e consentono il processo decisionale in movimento.

  • Integrazione con i sistemi della supply chain: i sistemi MES stanno ampliando le loro funzionalità di integrazione per connettersi con i sistemi della supply chain. Questa integrazione consente un flusso di informazioni senza interruzioni tra sistemi MES, ERP e SCM, migliorando la visibilità della supply chain, la pianificazione della domanda e la sincronizzazione. Facilita una migliore collaborazione con fornitori, clienti e partner logistici.

  • AI e machine learning: le tecnologie di AI e machine learning vengono applicate nei sistemi MES per automatizzare il processo decisionale, ottimizzare i processi e abilitare le funzionalità predittive. Gli algoritmi di AI possono analizzare i dati storici, identificare anomalie, prevedere i risultati di produzione e consigliare miglioramenti dei processi. Questa tendenza consente ai sistemi MES di fornire insight intelligenti in tempo reale e supportare processi decisionali basati sui dati.

  • Interfacce utente e visualizzazione migliorate: i sistemi MES si concentrano sulla fornitura di interfacce utente intuitive e funzionalità di visualizzazione avanzate. Dashboard interattivi, visualizzazione 3D, realtà aumentata e realtà virtuale sono sempre più integrati per migliorare l'esperienza dell'utente e facilitare una maggiore comprensione dei dati di produzione. Questo consente agli operatori e ai manager di identificare rapidamente tendenze, anomalie e aree di miglioramento.

  • Conformità e caratteristiche normative: con normative sempre più rigorose in vari settori, i sistemi MES stanno incorporando funzionalità di conformità alle normative sempre più solide. Questo include funzioni per la tenuta di registri elettronici, tracce di controllo, gestione della documentazione e applicazione di standard e normative specifiche del settore. I sistemi MES svolgono un ruolo fondamentale nel garantire la conformità alle normative come i requisiti FDA nella produzione di dispositivi medici e farmaceutici.

Queste tendenze riflettono l'attenzione del settore sull'utilizzo di tecnologie avanzate, connettività e analisi dei dati per migliorare l'efficienza, l'agilità e il processo decisionale nelle operazioni di produzione. L'implementazione di queste tendenze nei sistemi MES può fornire ai produttori un vantaggio competitivo.

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