Software MES per la produzione: cos’è, tutte le funzionalità e integrazioni

Il software MES (Manufacturing Execution System) è un sistema informativo aziendale per la gestione della produzione e della manifattura. È un sistema digitale che monitora, controlla e ottimizza i flussi produttivi in una fabbrica.

Il MES si configura come un abilitatore di un approccio strutturato al lean manufacturing: la disponibilità di dati affidabili e aggiornati consente infatti di individuare inefficienze e ridurre gli sprechi. Questo porta un migliore controllo del lead time produttivo e una maggiore capacità di reagire alle variazioni della domanda.

Ma quali sono le funzionalità chiave di un Manufacturing Execution System? L’abbiamo chiesto ad Andrea Leonarduzzi, Senior Advisor in Stesi esperto di sviluppo software e di flussi supply chain, che ci ha raccontato quali sono le caratteristiche capaci di trasformare un software MES in uno strumento imprescindibile per la Smart Factory e l’Industria 4.0.

MES software: cos’è e significato

Il Manufacturing Execution System (MES) è il software industriale che gestisce, monitora e ottimizza l’esecuzione dei processi produttivi in fabbrica, connettendo i sistemi gestionali (ERP, APS, …) con le macchine di linea (PLC/IoT). Garantisce totale supervisione del reparto produttivo: fornisce agli uffici una visione completa e aggiornata in tempo reale dello stato di avanzamento di ordini e fermi macchina; gestisce tracciabilità lotti, cicli di lavoro e asservimento materiali; supporta in fase di assemblaggio, collaudo e controllo qualità; digitalizza ogni singola fase e fornisce dashboard per reportistica e analisi KPI di performance.

“I primi sistemi MES nascono negli anni ’70 allo scopo di facilitare le attività in officina” spiega Andrea. “In passato, i reparti produttivi della maggior parte delle aziende raccoglievano localmente i dati di produzione in fogli di carta, fogli di calcolo Excel o altri database. Una metodologia di difficile manutenzione e scalabilità, che rendeva difficile il consolidamento dei dati.” È proprio con l’obiettivo di eliminare il lavoro cartaceo e di integrare sistemi a punti multipli, che gli sviluppatori software sono riusciti a raggruppare tutte le funzioni di esecuzione della produzione sotto forma di un software MES.

Con il tempo, alcuni Manufacturing Execution System si sono evoluti per integrare anche nuove estensioni funzionali rispetto alla sola digitalizzazione, introducendo guide per gli operatori, funzioni di reportistica avanzata e funzioni di manutenzione predittiva. Questa visione porta al concetto di fabbriche intelligenti (Smart Factory), dove tecnologie wireless e mobili dell’informazione e della comunicazione (ICT) diventano i fattori chiave per l’Internet industriale.

In un hub produttivi moderni il MES aiuta a connettere pianificazione, logistica e produzione, integrandosi con i diversi sistemi ed entità fisiche:

• ERP (Enterprise Resource Planning): che fornisce ordini di produzione, anagrafiche e distinte base (BOM);
• APS (Advanced Planning & Scheduling): che supporta pianificazione e schedulazione avanzata della produzione;
• WMS (Warehouse Management System): che gestisce le operazioni di magazzino e scambia con il MES informazioni su disponibilità e asservimento materiali;
• PLC, SCADA e sistemi IIoT: che forniscono dati direttamente dai macchinari fisici, permettendo al MES di monitorare ciò che avviene realmente in produzione.

Le funzionalità del software MES

Secondo i modelli sviluppati da MESA e ISA-95, il MES si colloca nell’ambito del Manufacturing Operations Management e supporta attività quali esecuzione della produzione, gestione delle risorse, raccolta dati, qualità e tracciabilità.

Uno studio condotto da Soujanya Mantravadi e Møller nel 2019 (An Overview of Next-generation Manufacturing Execution Systems: How important is MES for Industry 4.0?), ha individuato i principali driver che guidano le aziende verso la digitalizzazione della fabbrica:

• valore dei dati (manufacturing intelligence): trasformare i dati grezzi in conoscenza per sviluppare un ecosistema Industrial IoT, coordinare le business unit, potenziare le capacità;
• efficienza e controllo dei processi: razionalizzare i flussi produttivi per abbattere i costi, guadagnare flessibilità, aumentare il vantaggio competitivo;
• visibilità e reattività operativa: usare dashboard di reparto per dare trasparenza agli operatori, rispondere rapidamente alle oscillazioni di domanda/offerta e ottimizzare la gestione dei fornitori.

Nel corso degli anni il software MES si è evoluto ampliando il proprio range funzionale per integrarsi con le tecnologie abilitanti dell’Industria 4.0 e 5.0. Oltre alla pura esecuzione, i sistemi MES moderni incorporano oggi funzionalità avanzate come la manutenzione predittiva, l’analisi prescrittiva guidata dall’Intelligenza Artificiale, la simulazione tramite Digital Twin e la gestione dell’efficienza energetica (Energy Management). Di tutte le sue funzionalità, in questo articolo ne vedremo 9:

1. esecuzione ordini produzione,
2. rilevamento tempi macchina/uomo,
3. tracciabilità lotti,
4. analisi inefficienze,
5. supporto diretto all’operatore,
6. asservimento materie prime,
7. automazione collaudo e controllo qualità,
8. integrazione con macchinari,
9. manutenzione predittiva.

1 Monitoraggio dell’esecuzione degli ordini di produzione

“Una delle funzionalità principali di un software MES è il monitoraggio e la supervisione in tempo reale dell’esecuzione degli ordini di produzione” evidenzia il nostro Senior Advisor. Questa funzionalità offre ai responsabili di produzione la possibilità di seguire da vicino l’evoluzione di ogni ordine dal rilascio alla consegna.

Un sistema MES è in grado di presentare ai responsabili preposti una visione d’insieme sugli ordini, sulle date attese di consegna, sulla tipologia e caratteristiche della produzione e su molti altri aspetti.

Un esempio di questo è silwaMES, un Manufacturing Execution System che ottimizza i flussi produttivi in fabbrica. Fa tutto ciò grazie a dashboard intuitive e personalizzabili, capaci di presentare in modo chiaro quali sono gli ordini di produzione che devono essere seguiti giorno per giorno o turno per turno. silwaMES è già utilizzata in contesti produttivi che prevedono turni. Parliamo, ad esempio, del caso Roberto Industria Alimentare in cui la produzione continua si sviluppa in tre turni distinti.

2 Rilevamento preciso dei tempi macchina/uomo

Un’ulteriore funzionalità di rilievo di un software MES è l’accurata raccolta e analisi dei tempi macchina e dei tempi uomo nelle diverse fasi di produzione. Comunicando con terminali, centri di lavoro e macchine, infatti, il MES è in grado di raccogliere importanti informazioni a proposito dei pezzi, dei prodotti e, naturalmente, proprio dei tempi.

Ciò consente di identificare inefficienze produttive su cui intervenire, ottimizzare l’allocazione delle risorse e correggere così i tempi-ciclo individuando le aree di miglioramento. Infatti, conoscere con precisione l’entità dei fermi non programmati è di fondamentale importanza per individuare problematiche ricorrenti e mettere in atto le migliori azioni correttive.

Poter raccogliere dati oggettivi, utili a dare una misura concreta delle inefficienze produttive, è un vantaggio non certo secondario per un’impresa. “Di fatto” spiega Andrea “grazie a questa funzionalità anche le imprese che ancora non conoscono con precisione i propri tempi-ciclo possono finalmente avere una panoramica trasparente di ciò che accade così da poter realizzare un sistema sempre più raffinato e affidabile di pianificazione della produzione.” Insomma, la registrazione dettagliata dei tempi è essenziale per valutare le performance in modo preciso, attuare strategie di miglioramento continuo e per calcolare indicatori chiave come l’OEE (Overall Equipment Effectiveness), l’indice per misurare la reale produttività di un impianto e attuare strategie di miglioramento continuo (Kaizen).

3 Tracciabilità lotti e genealogia prodotto

La tracciabilità è ben lungi dall’essere una prerogativa esclusiva del settore alimentare e rappresenta obbligo normativo anche per numerosi altri settori merceologici. Infatti, la tracciabilità rende possibile mantenere salda la qualità e sicurezza dei prodotti rilasciati sul mercato, assicurandosi la possibilità di rintracciare eventuali prodotti o lotti difettosi da recuperare attraverso le opportune campagne di richiamo.

Un sistema MES permette di registrare le informazioni relative a materie prime, lotti, lavorazioni, operatori, macchinari e prodotto finito, costruendo la cosiddetta genealogia del prodotto. Questo permette, dovesse presentarsi la necessità, di ricostruire a ritroso il percorso di un prodotto e risalire ai materiali e ai processi che hanno contribuito alla sua realizzazione.

4 Analisi delle inefficienze con il software MES

Come abbiamo anticipato, un software MES offre la possibilità di individuare e registrare con precisione le inefficienze produttive. Questi dati vengono poi elaborati per generare statistiche significative, identificando le principali cause di interruzioni o rallentamenti nella produzione. Questa analisi dettagliata aiuta le aziende a prendere decisioni informate per individuare le problematiche da aggredire, per ridurre gli sprechi e migliorare l’efficienza generale.

Da ormai diversi anni il concetto di data-driven company ha, d’altronde, conquistato il mondo dell’industria. In realtà che generano una quantità di dati sempre più ricca, saper raccogliere, elaborare e interpretare i segnali che arrivano da diverse fonti è l’unica strada da intraprendere per poter basare le decisioni e le strategie aziendali su dati e informazioni attendibili, certi, trasparenti e in tempo reale.

Da questo punto di vista, poter analizzare le inefficienze attraverso un MES significa non solo ottimizzare le operazioni, individuando per tempo i problemi proprio quando si manifestano, utilizzare i dati storici per individuare pattern ricorrenti, supportare la pianificazione (APS) e prevenire il ripetersi di inefficienze.

5 Supporto diretto ed automatizzato al personale operativo

Una funzionalità molto interessante dei software MES più evoluti è quella del supporto all’operatore di linea. Ma di che cosa si tratta nel concreto?

Alcuni Manufacturing Execution System come silwaMES, sono dotati di diversi moduli pensati appositamente per automatizzare il supporto diretto agli operatori, semplificando la distribuzione di documenti, schemi e istruzioni operative direttamente al personale di produzione. Questo riduce la possibilità di errori umani, migliorando la qualità del lavoro e la conformità agli standard aziendali.

“Un esempio interessante è certamente quello di Linergy, azienda specializzata in illuminazione e produzione di lampade di emergenza, per la quale Stesi ha montato dei monitor all’interno del reparto produzione.” ci spiega Andrea Leonarduzzi. “Ecco che, nel momento in cui l’operatore approccia il nuovo ordine di produzione, il sistema automatizzato silwaMES propone sui pannelli touchscreen montati a bordo linea la scheda di montaggio, oltre a tutta la documentazione di supporto corredata di indicazioni sul corretto montaggio del prodotto, dagli schemi elettrici fino alle operazioni da eseguire per il controllo finale.”

Di certo un grande aiuto non solo per l’operatore, ma anche per l’impresa stessa che può infatti contare in una produzione di alta qualità capace di soddisfare appieno i clienti.

Da questo punto, sottolinea Andrea Leonarduzzi, l’affiancamento Stesi al cliente è andato ben oltre alla semplice fornitura di silwa. In effetti, la tecnologia può essere un supporto preziosissimo ma, per essere tale, ha bisogno di essere associata a nuovi approcci e nuovi metodi di gestione della conoscenza in azienda. Ecco perché Stesi si è occupata, per Linergy, anche della strutturazione dell’archivio di conoscenza, così da poterlo mettere a disposizione di tutti gli operatori in modo semplice e diretto.

6 Supporto all’asservimento delle materie prime presso i centri di lavoro

Un ulteriore vantaggio offerto da silwaMES, operando in sinergia con le logiche WMS, è il supporto all’asservimento delle materie prime presso i centri di lavoro. Questo significa che il sistema è in grado di monitorare il livello delle materie prime nei diversi punti della catena produttiva, attivando ordini di rifornimento in modo tempestivo. Ciò previene interruzioni nella produzione dovute a carenze di materiale e contribuisce a un flusso di lavoro più continuo ed efficiente.

Esempi di queste implementazioni le troviamo presso le installazioni Euromacchine, Modialforni, Linergy, Fluidotech e Samo, in cui il software si occupa di asservire anche linee con AGV.

7 Automazione dei processi di collaudo per il controllo qualità

Il software MES riveste un ruolo cruciale nel controllo qualità. Attraverso l’automazione dei processi di collaudo, il sistema garantisce che ciascun prodotto sia sottoposto a test rigorosi prima di essere approvato per la spedizione. Questa strategia assicura una coerenza elevata nella qualità del prodotto finale e riduce la probabilità di difetti nei prodotti consegnati ai clienti.

Stesi ha supportato Linergy nella revisione del processo produttivo delle lampade di emergenza, introducendo appositi cicli di collaudo automatizzati e parametrizzati sulla base delle caratteristiche del prodotto finito.

Un controllo qualità efficace, poi, non può prescindere dal tracciamento puntuale del materiale non conforme. Il software MES consente di registrare in tempo reale le quantità scartate lungo la linea, tracciandone e categorizzandone con precisione le cause (come difetti del componente, errori di taratura o problemi di lavorazione). Sincronizzando la dichiarazione dei consumi reali (sia tramite consuntivazione puntuale che via backflush) il sistema aggiorna immediatamente le giacenze di magazzino e corregge la scheda dei costi d’ordine.

8 Software MES e l’integrazione avanzata con macchinari e automazioni

Una caratteristica importante dei moderni MES è la capacità di integrarsi con i sistemi di automazione industriale, incluso il supporto a sistemi PLC (Programmable Logic Controller). Questo permette il monitoraggio e il controllo in tempo reale delle macchine, ottimizzando le operazioni e riducendo il bisogno di interventi manuali per il setting delle macchine stesse.

“silwaMES è stato integrato con i più svariati standard di comunicazione consolidati, da Modbus ai protocolli proprietari dei principali attori sul mercato (Siemens, Omron, Rockwell), e si integra con le architetture Industrial IoT (IIoT) anche attraverso protocolli standard aperti come MQTT e OPC-UA” evidenzia il nostro Senior Advisor.

Integrando intere linee di produzione e implementando i flussi di setting delle macchine si rende di fatto superfluo l’intervento dell’operatore, che altrimenti sarebbe costretto a impostare singolarmente i macchinari muovendosi lungo la linea. Nel caso di Roberto Industria Alimentare, cliente Stesi, i macchinari di linea sono integrati in maniera stretta per automatizzare le fasi di dichiarazione di produzione, acquisizione dei consumi di materia prima, acquisizione dei tempi, acquisizione delle allarmistiche.

9 Manutenzione predittiva

Proprio grazie alla connessione diretta con i macchinari fisici e all’impiego di sensori IoT industriali (IIoT), i Manufacturing Execution System più moderni come silwaMES, rilevano i parametri fisici dei macchinari (temperatura, vibrazioni, …) e sulla base di pattern storici di degrado riescono a stimare la durata di vita rimanente dei componenti prima di un guasto.

Questa funzionalità è chiamata manutenzione predittiva e permette di mantenere lo stato di salute delle macchine al livello ottimale in qualsiasi momento.

Software MES: barriere all’adozione e visione strategica

Le le principali barriere all’adozione dei Manufacturing Execution System riguardano:

• cybersecurity e la sicurezza delle informazioni,
• costi d’acquisto del software e di implementazione dei sistemi di smart manufacturing (dispositivi),
• scetticismo generale nei confronti del cloud manufacturing,
• problemi di integrazione verticale e con sistemi legacy,
• mancanza di cultura digitale a livello aziendale.

Nonostante questi impedimenti, è innegabile che sempre più aziende stiano investendo in software gestionali avanzati per amministrare efficacemente la produzione. La letteratura scientifica ci dimostra che le imprese che investono maggiormente in iniziative a matrice tecnologica ottengono una maggiore competitività nei mercati più volatili. Le competenze IT sono già riconosciute come un’abilità chiave per i digital leader.

“I tempi sono maturi affinché le aziende integrino la strategia IT con la strategia di business […] Il software MES è fondamentale per abilitare le Smart Factory e gioca un ruolo chiave nei sistemi produttivi dell’Industria 4.0.” ⁓Soujanya Mantravadi et al (2019)

L’evoluzione verso fabbriche sempre più connesse e data-driven sta sostenendo anche la domanda di software MES. Secondo le stime 2026-2031 di Mordor Intelligence, il mercato globale dei sistemi di esecuzione della produzione è stimato a 18,87 miliardi di dollari nel 2026 e dovrebbe raggiungere 29,35 miliardi di dollari entro il 2031, con un CAGR del 9,23%.

Le aziende leader nel proprio settore hanno già investito in un Manufacturing Execution System. Se anche tu vuoi digitalizzare e avere controllo sulla tua produzione di fabbrica, conosciamoci: insieme possiamo analizzare i flussi specifici della tua azienda e accompagnarti alla soluzione che più si adatta al tuo settore.

FAQ: domande comuni sul software MES

Cosa significa OEE?

L’OEE (Overall Equipment Effectiveness) è una metrica di performance che misura l’efficacia totale di un impianto di produzione, tenendo conto di: disponibilità di tempo, efficienza e tasso di qualità.

ERP vs MES vs APS: quali le differenze?

L’ERP (Enterprise Resource Planning) definisce l’ordine (cosa e quanto produrre), l’APS (Advanced Planning and Scheduling) elabora gli algoritmi di pianificazione per sequenziare gli ordini (quando e dove produrre), mentre il MES (Manufacturing Execution System) esegue, monitora e traccia la produzione in tempo reale direttamente a bordo macchina (cosa sta succedendo in reparto).

Cosa significa MOM in produzione?

Il MOM (Manufacturing Operations Management) è una metodologia di gestione strategica dei processi manifatturieri. Include tra le sue best practice anche l’impiego di software MES (Manufacturing Execution System).

GLOSSARIO

Termine	Definizione	Ruolo del MES
Lean Manufacturing	= “produzione snella”. Filosofia industriale nata in Giappone che mira a ridurre gli sprechi (muda) e massimizzare il valore.	fornisce i dati in tempo reale su inefficienze, scarti e motivazioni dei fermi.
Kaizen	= “miglioramento continuo”. Approccio basato su piccoli interventi di miglioramento dei processi.	i dati storici del MES misurano l’impatto dei cambiamenti apportati.
Just-In-Time (JIT)	modello di gestione della produzione che realizza solo ciò che serve, quando serve e nella quantità richiesta.	sincronizza l’asservimento dei materiali dalla logistica di magazzino e alle linee.
Lead Time produttivo	tempo necessario per realizzare un prodotto. Formula calcolo: Tempi Approvvigionamento + Tempi Lavorazione + Tempi Attesa	viene calcolato e tracciato dal MES per rilevare colli di bottiglia e ritardi.
Smart Factory	= “fabbrica intelligente”. Ambiente manifatturiero altamente digitalizzato e interconnesso che usa tecnologia dell’Industria 4.0 (IoT, Cloud Computing, IA, robotica, software MES, …).	il MES rappresenta il “cervello operativo” che connette il campo con i sistemi centrali.
Kanban	= “cartello”, dal giapponese. Sistema visuale per la gestione del flusso dei materiali volto a evitare sprechi e sovrapproduzioni	il MES digitalizza il Kanban, automatizzando i riordini verso il magazzino.
Backflush	consuntivazione automatica dei materiali usati, calcolata in base ai pezzi finiti prodotti.	elimina la registrazione manuale delle materie prime scalando i componenti a sistema.