Che cos'è un sistema di esecuzione della produzione
Un sistema di esecuzione della produzione (MES) è un software che segue e controlla la produzione in reparto in tempo reale: riceve l'ordine di produzione dall'ERP, indica a ciascuna postazione cosa produrre, registra cosa è accaduto davvero e rimanda il risultato all'ERP.
Si colloca tra la pianificazione (ERP) e gli impianti (PLC, sensori). L'ERP sa cosa è stato venduto e acquistato; il MES sa, minuto per minuto, cosa sta facendo la linea, perché si è fermata e quanti pezzi buoni sono usciti.
Dove si colloca il MES: la piramide ISA-95
La norma ISA-95 (IEC 62264) organizza l'integrazione tra azienda e controllo in livelli. Il MES è al livello 3, la gestione delle operazioni di produzione.
| Livello | Che cos'è | Esempi |
|---|---|---|
| 4 | Pianificazione aziendale | ERP, vendite, acquisti, costi |
| 3 | Operazioni di produzione | MES, schedulazione dettagliata, qualità, tracciabilità |
| 2 | Supervisione e controllo | SCADA, HMI |
| 1 | Controllo diretto | PLC, azionamenti, sensori |
| 0 | Processo fisico | Macchine, linea, operatore |
I livelli 4 e 3 lavorano su orizzonti diversi: l'ERP pianifica in giorni e settimane (vedi MRP e programma principale di produzione); il MES lavora per turno, ordine e operazione.
Le funzioni del MES
Il modello MESA International del 1997 elenca 11 funzioni. In pratica si raggruppano in sei blocchi:
- Schedulazione dettagliata e rilascio: sequenza degli ordini per macchina e rilascio alla postazione. Integra la pianificazione e il controllo della produzione.
- Raccolta dati e rapporti: quantità, scarti, tempi di attrezzaggio, ore di manodopera e fermi, tramite lettura automatica o terminale.
- Gestione di risorse e personale: stato di macchine e attrezzature, qualifiche degli operatori.
- Qualità e controllo di processo: ispezioni, avvisi di scostamento, blocco del lotto.
- Tracciabilità e genealogia: quale lotto di materia prima, quale macchina e quale operatore hanno prodotto ogni pezzo.
- Analisi delle prestazioni e manutenzione: OEE, produttività e richieste di manutenzione.
Nessuna azienda ha bisogno di tutto subito. La maggior parte parte dal rilevamento e dai fermi, che già alimentano l'OEE e l'andon.
Integrazione tra MES ed ERP
| Direzione | Dati scambiati |
|---|---|
| Da ERP a MES | Ordini di produzione, quantità e date, distinta base, ciclo di lavorazione, priorità |
| Da MES a ERP | Quantità buone e scartate, consumo reale di materiali, ore macchina e manodopera, stato degli ordini |
Il vantaggio sta nella seconda direzione. Senza MES, l'ERP riceve conferme in ritardo, digitate a mano, e costo effettivo e scorte restano indietro. Con il MES, il costo di produzione deriva da dati misurati, non da stime.
Esempio: OEE calcolato dai dati del MES
Esempio illustrativo: una linea di lavorazione meccanica con un turno pianificato di 480 min. Il MES ha registrato 60 min di fermo, un tempo ciclo ideale di 30 s (0,5 min) per pezzo, 700 pezzi prodotti e 679 buoni.
| Voce | Calcolo | Risultato |
|---|---|---|
| Tempo di funzionamento | 480 − 60 | 420 min |
| Disponibilità | 420 ÷ 480 | 87,5% |
| Prestazione | (700 × 0,5) ÷ 420 | 83,3% |
| Qualità | 679 ÷ 700 | 97,0% |
| OEE | 0,875 × 0,833 × 0,97 | 70,7% |
Verifica: 679 pezzi buoni × 0,5 min = 339,5 min di tempo pienamente produttivo, e 339,5 ÷ 480 = 70,7%. Il MES si ripaga con i dati in ingresso: con la registrazione manuale, i 60 min di fermo sono spesso sottodichiarati e l'OEE sembra migliore di quanto sia.
Come implementarlo in 6 passi
- Definire il problema: registrazioni in ritardo, assenza di tracciabilità, fermi senza causa registrata.
- Mappare il flusso e i dati della linea, come nella mappatura del flusso del valore.
- Scegliere un pilota: una linea o una cella con un collo di bottiglia noto.
- Integrare: ERP (ordini e conferme) e macchine (contatori e stati).
- Standardizzare i codici di fermo e di scarto prima dell'avvio.
- Formare, usarlo nella riunione quotidiana e solo dopo estendere alle altre linee.
Il MES è la dorsale dei dati di reparto dell'industria 4.0, ma non sostituisce un processo ben definito.
Errori comuni
- Comprare il sistema prima di standardizzare il processo e i codici di fermo.
- Mantenere la registrazione manuale in parallelo, raddoppiando il lavoro dell'operatore.
- Attivare tutte le funzioni e tutte le linee insieme.
- Integrare con l'ERP senza decidere chi è responsabile di ogni dato.
- Misurare senza agire: dati che non arrivano mai alla riunione quotidiana non generano miglioramento.
Prossimo passo: prima di confrontare i fornitori, rileva per due settimane, su una sola linea, fermi e scarti con codici standardizzati, anche su carta. Se il team usa quei dati ogni giorno, sei pronto ad automatizzare la raccolta; altrimenti un software non risolverà il problema.
Domande frequenti
Che cosa significa MES?
Manufacturing Execution System, cioè sistema di esecuzione della produzione. Controlla e registra la produzione in tempo reale.
Qual è la differenza tra MES ed ERP?
L'ERP pianifica risorse e azienda (ordini, scorte, costi). Il MES esegue e registra ciò che accade in produzione, per ordine, macchina e turno.
Il MES sostituisce la pianificazione della produzione?
No. La pianificazione pianifica; il MES esegue, raccoglie dati e permette di ripianificare con informazioni reali.
A quale livello ISA-95 si trova il MES?
Al livello 3, tra l'ERP (livello 4) e la supervisione e il controllo (livelli 2 e 1).
Ogni stabilimento ha bisogno di un MES?
No. Con poche macchine possono bastare un foglio di calcolo e una lavagna. Il MES conviene con molti ordini, tracciabilità richiesta o registrazioni manuali che ritardano le decisioni.
Il MES calcola l'OEE?
Sì, quando raccoglie fermi, conteggi dei pezzi e scarti. È una delle prime applicazioni.
Fonti
- ANSI/ISA-95 / IEC 62264. Enterprise-Control System Integration.
- MESA International. MES Functionalities and MRP to MES Data Flows (white paper), 1997.
- KLETTI, J. (Ed.). Manufacturing Execution Systems: MES. Berlin: Springer, 2007.
- NAKAJIMA, S. Introduction to TPM: Total Productive Maintenance. Cambridge, MA: Productivity Press, 1988.
Fonti in inglese, salvo diversa indicazione.
Sull'autore
Specialista in Lean Manufacturing e gestione comportamentale
Oltre 20 anni nell'industria automobilistica e metalmeccanica (GM e Dana), professionista del Lean Manufacturing dal 2006. Istruttore del SENAI e mentore del programma brasiliano Brasil Mais Produtivo, ha svolto consulenza, formazione e audit per più di 50 aziende, unendo qualità, produttività e sviluppo delle persone.
