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MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 1 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 AUTOMAZIONE I MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO Redazione a cura dell'Ing.

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1 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 1 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 AUTOMAZIONE I MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO Redazione a cura dell'Ing. Letterio Zuccaro

2 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 2 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 RICHIAMI FUNZIONI PRIMARIE FUNZIONI DI SUPPORTO STRUTTURA DEL NUCLEO TEMATICO Richiami sui sistemi informativi aziendali I Manufacturing Execution Systems Funzioni primarie e di supporto dei MES Tecnologie informatiche impiegate nei MES Un esempio pratico: QCADOO MES

3 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 3 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 MES Introduzione

4 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 4 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 MES (richiami) Sistema integrato di gestione della produzione focalizzato sul monitoraggio real-time dellimpianto, sul controllo, sul tracking e sulla gestione della qualità della produzione. Caratteristica principale di un MES è la capacità di sincronizzare gestione aziendale e produzione al fine di colmare il gap tra il livello di pianificazione e quello di controllo. Usando informazioni online ottimizza lutilizzo delle risorse produttive: personale, attrezzature e materiali.

5 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 5 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 MES Funzioni Primarie

6 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 6 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 Funzioni primarie Funzioni alla base della maggior parte dei sistemi manifatturieri e fortemente legate al processo di produzione. La suddivisione in componenti funzionali consente lo sviluppo di software modulare. Aggiunta o modifica di una componente non richiede una riprogettazione dellintero sistema.

7 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 7 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 Tra il livello MES e il livello di pianificazione è presente un canale bidirezionale per lo scambio di informazioni. Le informazioni scambiate e il formato utilizzato sono definite da uno standard (ISA95). Data la moltitudine di sistemi di planning, solitamente il software che realizza linterfacciamento dipende dal sistema di pianificazione al quale il MES è connesso. Interfaccia con il livello di pianificazione MES Stato corrente degli ordini Stato/utilizzo delle risorse (personale, materie prime) Pianificazione Richiesta di produzione Risorse Ordini

8 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 8 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 Motivazioni della comunicazione Diversità di posizioni Diversità di obiettivi Diversità temporale Interfaccia con il livello di pianificazione Pianificazione può risiedere in un centro gestionale risiede in fabbrica MES Pianificazione concentrata sul cliente concentrata sul prodotto MES Pianificazione offline, batch, orizzonte temporale lungo online, orizzonte temporale medio/breve MES

9 FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 9 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 Il MES accetta automaticamente o manualmente informazioni che indicano cosa bisogna produrre e in che quantità. Gestione degli ordini Funzioni: Modificare gli ordini Assegnare o rimuovere materiali dagli ordini Definire e gestire il loro scheduling Garantire priorità nella pianificazione Queste informazioni vengono gestite mediante ordini di lavorazione che contengono: - Identificativo dellordine - Componenti del pezzo da produrre - Quantità - Data di consegna - Priorità

10 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 10 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 Sebbene già presente nel livello di pianificazione, la gestione degli ordini non rappresenta una funzionalità ridondante. Perchè? Il MES è in grado di fornire una risposta on-line, riassegnado automaticamente la priorità agli ordini, presentando soluzioni alternative o semplicemente allertando il management che dovrà decidere quali azioni compiere. La gestione degli ordini mantiene una visione real time degli ordini di lavorazione non ancora evasi e lo stato di ciascuno di essi. Gestione degli ordini Modifiche che coinvolgono un ordine: - Effettuare cambiamenti nello scheduling degli ordini - Inserire modifiche sulle quantità - Dividere/Unire ordini - Segnare un ordine per mancanza di materie prime Nel caso di eventi imprevisti, es. guasto macchina, è difficile o impossibile interrogare il sistema di planning per decidere cosa fare.

11 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 11 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 I MES sono altamente configurabili e richiedono la definizione di un modello logico di produzione. Gestione delle stazioni di lavoro RepartoStazioneOperazioneDescrizione ABC Punzonatura ABC Foratura ABC Saldatura DEF Levigatura MNO Verniciatura XYZ Imballaggio Tale modello include una lista di tutti i reparti, le stazioni di lavoro e le operazioni svolte. Le informazioni sono messe in relazioni per determinare ogni stazione di lavoro quali operazioni è in grado di supportare. Il modulo è responsabile di: Realizzare la pianificazione degli ordini Configurare le stazioni di lavoro Pianificazione, scheduling e caricamento del programma di lavoro

12 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 12 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 Una volta stabilito il modello, il MES mette in relazione il routing (sequenza di operazioni) per produrre il numero di pezzi richiesto con i carichi di lavoro delle macchine. Se unoperazione è possibile su più stazioni di lavoro, regole e algoritmi associati al modello ne determinano il carico. Gestione delle stazioni di lavoro StepOperazioneDurataDurata set-upDescrizione Buca tramite punzonatura Salda staffe Leviga saldature Vernicia Impacchetta Routing del pezzo Descrizione: Staffa angolare saldata con due fori da 0.2 cm Funzioni: Assegnazione delle operazioni (codici) alle stazioni di lavoro Ottimizzazione degli ordini Assegnazione del carico di lavoro per operazione in base a dati di routing e di durata Caricare e scaricare programmi sulle macchine dellimpianto Mantenere una mappa delle stazioni di lavoro e delle operazioni disponibili Flusso di lavoro

13 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 13 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 Gestione del magazzino e dei materiali Questa funzione sviluppa, conserva e mantiene i dettagli di ogni lotto o unità del magazzino, compresa la loro posizione corrente. Il magazzino include tutto ciò che è necessario alla produzione: utensili, attrezzature, materie prime e ogni altra cosa elencata nel BOM (Bill Of Material, lista di materie prime o semilavorati necessari a realizzare un prodotto). E complesso per il livello di planning gestire con precisione le informazioni sul magazzino e rispondere online ad eventuali problemi. Generalmente tali informazioni sono mantenute dal livello di planning in forma aggregata, mentre il MES le gestisce in maniera puntuale. Funzioni: Gestione, indirizzamento e controllo delle scorte di materie prime e semilavorati (work-in-process) Localizzazione e recupero dei materiali necessari alla produzione Gestione dellaccesso a informazioni dettagliate per ogni articolo del magazzino e dei semilavorati

14 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 14 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 Una volta scaricato il materiale unetichetta con un codice a barre viene scannerizzata e un numero di acquisto viene inserito nel sistema Il sistema ricerca e mostra una copia dellordine di acquisto insieme ad altre informazioni sul trattamento del materiale Vengono eseguite le istruzioni per il trattamento del materiale e lo stesso è spostato in una specifica locazione per limmagazzinamento o un ulteriore trattamento Gestione del magazzino e dei materiali Esempio: Steps dallarrivo del materiale al suo immagazzinamento Il MES mantiene i dati di ogni passo eseguito sul materiale, informando in maniera dettagliata il livello di pianificazione

15 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 15 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 Una volta che il MES ha stabilito la sequenza di ordini di lavorazione, le stazioni di lavoro da impiegare e il materiale da utilizzare, il sistema è pronto per spostare materie prime o semilavorati verso una stazione di lavoro. Movimentazione del materiale Questa funzione si basa sul fatto che in ogni istante si conosce la posizione delle materie prime e dei semilavorati. Essa non dà valore aggiunto, sta semplicemente a significare prendi loggetto da questa locazione e spostalo in quellaltra locazione Con linformazione dettagliata di cui dispone, il sistema determina quando muovere cosa, da dove a dove attraverso: - Richieste di spostamento manuale (tramite stampa istruzioni di carico/scarico merci) - Comandi a sistemi di controllo come AGV (Automatic Guided Vehicle), robots, nastri trasportatori, tubazioni.

16 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 16 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 Questa modulo può essere definito come gli occhi e le orecchie del MES, in quanto permette in ogni istante di conoscere lo stato corrente della produzione La raccolta dati rende il MES il centro di comunicazione del sistema informativo manifatturiero, impegnato a raccogliere e scambiare dati elettronici e manuali tra impianto e personale. Attraverso diversi tipi di sensori e interfacce di controllo le informazioni provenienti dalle diverse operazioni della produzione vengono catturate e immagazzinate in basi di dati. I dati riguardano, oltre al processo di produzione, anche la movimentazione materiale e lo stato degli ordini. Raccolta dati

17 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 17 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 Alcune sorgenti di dati Raccolta dati Scanners di codici a barre Trasmettitori in radio frequenza Programmable Logic Controllers Lettori di schede magnetiche Inserimento manuale

18 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 18 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 Il MES è in grado di rispondere automaticamente a tali eventi, decidendo soluzioni alternative. Come? Rischedulando la produzione o usando routing alternativi in risposta a carenze di materiale Monitorando lo stato delle macchine per prevenire malfunzionamenti Informando il livello di pianificazione dellimpossibilità di proseguire la produzione Gestione delle eccezioni E la capacità di reagire ad eventi imprevisti che possono influenzare la produzione. Cosa accade se un macchinario si guasta? Come fare se un materiale non arriva in tempo? Come reagire a modifiche dellordine di un cliente?

19 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 19 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 MES Funzioni di Supporto

20 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 20 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 Funzioni di supporto McClellan, Applying Manufacturing Execution Systems, 1997 Si tratta di programmi/moduli software che supportano la produzione che non troviamo né nel livello di pianificazione né in quello di controllo Sono leggermente più lontani dal processo di produzione

21 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 21 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 Funzione molto importante ma onerosa per qualsiasi impianto, dal momento che salvaguarda la disponibilità di risorse e riduce i periodi di inattività. Solitamente lo scheduling della produzione è progettato senza considerare eventuali problemi dovuti a scarsa manutenzione. I sistemi software MES che supportano la manutenzione consentono di: - Accedere allo storico delle manutenzioni effettuate - Disporre operazioni di manutenzione immediate - Pianificare manutenzioni future Moduli: Gestione della manutenzione Attrezzature dellimpianto Attività preventive e non schedulate (manutenzione straordinaria) Attività schedulate (manutenzione ordinaria) Manutenzione preventiva su base statistica

22 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 22 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 Esempio Tabella manutenzione_straordinaria - Manutenzione preventiva If (M001.temperature > 90°C) INSERT INTO manutenzione_straordinara(macchina,data) VALUES (M001, now() + n) - Manutenzione non schedulata If (M002.breakdown) INSERT INTO manutenzione_straordinara(macchina,data) VALUES (M002, now()) Gestione della manutenzione macchinadata …… ……

23 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 23 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 La raccolta dei dati relativi alle ore di lavoro del personale è praticamente presente in ogni impianto. Lacquisizione di tali informazione viene svolta semplicemente annotando lora oppure attraverso scanner di badge che registrano automaticamente data e ora corrente. Acquisito il dato, il MES lo passa ad altri sistemi che lo utilizzano per i loro scopi come ad esempio la gestione dei salari. Trattandosi di dati sensibili, sono previsti sistemi di sicurezza e autenticazione per impedire un accesso non autorizzato a tali informazioni. Moduli: Gestione delle presenze Gestione presenze Supervisore di sistema Amministrazione del libro paga

24 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 24 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 Metodo per il controllo della qualità basato sul monitoraggio continuo di un processo piuttosto che sullispezione di un prodotto finito. Lo scopo è quello di eliminare i prodotti difettosi. Insieme di tools (grafi, diagrammi di flusso, grafici di controllo) che modellano i processi. Un processo viene monitorato raccogliendo variabili misurabili sulle quali si effettuano analisi statistiche. Lo obiettivo è di determinare su base statistica: Stabilità del processo, controllando che le prestazioni siano prevedibili entro un certo margine di errore Capacità di soddisfare le specifiche Controllo Statistico del Processo

25 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 25 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 Può essere parte integrante del Controllo Statistico del Processo e seguire regole definite da standards quali ISO9000. Si occupa di raccogliere e analizzare statistiche su un prodotto o processo attraverso misurazioni realtime Lobiettivo è di garantire unadeguata qualità del prodotto e identificare problemi che richiedono attenzione Suggerisce azioni correttive, in funzione dei sintomi che causano un comportamento anomalo del prodotto/processo Moduli: Controllo Qualità Gestione ispezioni Gestione delle non- conformità Giudizio sui fornitori Azioni correttive

26 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 26 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 La raccolta dei dati di processo è finalizzata allanalisi dei processi, ottenuta aggregando dati per esaminare ad esempio costi / tempi di attesa. Questa funzione intende lanalisi del processo come analisi delle prestazioni della stazione di lavoro e non è legata al controllo di qualità Fornisce report aggiornati (al minuto) sui risultati correnti delle operazioni di produzione confrontandoli con quelli passati e quelli attesi. I risultati di performance includono misure quali : - l'utilizzo delle risorse, - la disponibilità delle risorse, - il ciclo di vita del prodotto, - la conformità rispetto a quanto programmato - le prestazioni in relazione agli standards Analisi dati/prestazioni di processo

27 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 27 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 Il proprietario della fabbrica chiede... – Qual è il numero di pezzi buoni / difettosi prodotti? Qual è il rapporto massimo? – Qual è stata la velocità di produzione media di una unità rispetto al massimo? Qual è la velocità di produzione escludendo i periodi di inattività? – Quanto il mio impianto di produzione è lontano dalla capacità di produzione teorica? – Quali sono le ragioni principali per cui l'unità X non sta producendo a pieno regime? Quante volte si è fermata? – Qual è la disponibilità della mia unità di produzione? – Qual è l'efficienza dell'operatore M? – Quanto tempo è richiesto per il carico / scarico della macchina?...Il MES risponde! IL Analisi dati/prestazioni di processo

28 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 28 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 Le informazioni relative ai prodotti erano disponibili sin dai primi sistemi di planning, raccolte in documenti cartacei. La quantità di informazione necessaria a gestire la produzione cresce ogni giorno. Mantenere informazioni in forma cartacea con inserimenti manuali è limitante. I moderni sistemi di gestione della documentazione conservano le informazioni in basi di dati e le forniscono in maniera dettagliata e immediata qualora richieste. Esempi di documentazione: - Disegni, Routings, Ricette, Standard ISO, Istruzioni di assemblaggi Esempi di utilizzo della documentazione: - Invio di disegni, video, dati vocali alle stazioni di lavoro su richiesta o in linea con lo scheduling. - Generazione di informazioni aggiuntive da allegare agli ordini Gestione della documentazione

29 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 29 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 PDM (Product Data Management) Sistemi software che seguono il prodotto durante il suo ciclo di vita fornendo informazioni in ogni istante nei tempi e nel formato richiesti dallutente o da altro sistema Moduli: Gestione documenti (Dati relativi al prodotto) Gestione flusso di lavoro (Dati relativi al processo) Gestione componenti del prodotto (Dati sui materiali) Classificazione (Standardizzazione dei dati) Gestione del progetto (Elenco attività) Funzioni di supporto: Conversione dei dati in formati standard (CAD, DWG, PDF) Comunicazione e notifica sullo stato del progetto al personale coinvolto Amministazione del sistema (accesso, permessi, autorizzazioni) Gestione della documentazione

30 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 30 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 La genealogia o tracciabilità di un prodotto consiste nel monitoraggio di pezzi, processi, materiali coinvolti nella produzione per ricostruire la sua storia completa Tale informazione è utilizzata principalmente per dare maggiori garanzie al cliente, gestire il controllo della qualità o raccogliere statistiche. Per registrare la genealogia di un prodotto bisogna definire dei data points, che indicano cosa si intende monitorare. Es. Personale impiegato, condizioni ambientali, attrezzature utilizzate I dati acquisiti nei data points possono essere registrati : - Centralmente in un database - In maniera distribuita su un chip presente sul prodotto stesso Genealogia del prodotto

31 MES FUNZIONI PRIMARIE E DI SUPPORTO slide 31 L. Zuccaro A.A. 2012/2013AUTOMAZIONE 1 Funzione tipica del sistema di pianificazione. Il MES aggiunge la possibilità di: -Outsourcing (Esternalizzazione): demandare alcune fasi del processo produttivo a fornitori esterni, permettendo agli stessi gestione e accesso autonomo al magazzino -Produzione just-in-time : produrre solo ciò che è stato venduto o che si prevede di vendere in tempi brevi, per un controllo ottimale delle scorte Gestione dei Fornitori


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