Rivoluzionare la gestione della fabbrica intelligente

Trainata da Industry 4.0, accelera la diffusione dei sistemi di Manufacturing Operations Management, che ottimizzano le diverse fasi del processo, dalla riduzione del consumo di materie prime al miglioramento della qualità. La soluzione ABB Ability MOM vanta già molte installazioni, anche nell’industria alimentare.

Federico Mastropietro, MOM Sales Specialist di ABB Italia
Federico Mastropietro, MOM Sales Specialist di ABB Italia

La diffusione dei sistemi di Manufacturing Operations Management (MOM), in precedenza noti come Manufacturing Execution Systems (MES), è un fenomeno in atto da quasi vent’anni. In questo tempo, le funzionalità e le performance di questi sistemi di gestione delle fabbriche con produzioni discrete o di processo sono molto cresciute. Da quando si è iniziato a parlare di Industria 4.0 si è assistito a un’ulteriore accelerazione, in termini sia di sviluppo dei sistemi stessi, sia di risposta del mercato, trainata dalla crescente digitalizzazione di macchinari e impianti che permette soluzioni di ottimizzazione degli asset prima impensabili. Dei vantaggi offerti da questi sistemi e dell’offerta ABB in particolare, che è fra le più avanzate del settore, parliamo con Federico Mastropietro, MOM Sales Specialist.

Ingegner Mastropietro, quali aspetti della produzione vengono migliorati dai sistemi MOM?

I benefici offerti coprono tutte le fasi del processo, spaziando dalla riduzione del consumo di materie prime e del magazzino al miglioramento della qualità. Grazie a questi sistemi si ottiene anche un più efficiente utilizzo delle risorse, per abbattere tempi di attraversamento e di attesa, con la possibilità di introdurre miglioramenti continui per soddisfare richieste specifiche. Con la nostra soluzione ABB Ability MOM, vantiamo ormai un’importante base installata a livello globale e siamo lea¬der riconosciuti in numerosi settori: food&beverage, manifatturiero, printing e altri ancora.

Prima di proseguire, facciamo un passo indietro per inquadrare meglio che cosa sono questi sistemi…

Premesso che MES e MOM sono quasi sinonimi – anche se il primo si focalizzava un po’ di più sulla parte operativa e il secondo ha un più vasto orizzonte gestionale – diciamo che, come indica la normativa internazionale ISA 95, il MOM, nella “piramide” dei diversi gradi di automazione, si colloca al Livello 3, al di sotto del sistema di gestione aziendale ERP e al di sopra della supervisione e controllo offerti da PLC, SCADA e DCS, che rappresentano il Livello 2. È, a tutti gli effetti, il connettore fra la fabbrica e il sistema gestionale aziendale: riceve dall’ERP gli ordini di produzione e li traduce in soluzioni ottimizzate per l’utilizzo di operatori, macchinari, isole produttive, linee che permettono di ottenere i risultati attesi.

Nella piramide dei diversi gradi di automazione, il MOM si colloca al livello 3, al di sotto del sistema di gestione aziendale ERP e al di sopra della supervisione e controllo offerti da PLC, SCADA e DCS
Nella piramide dei diversi gradi di automazione, il MOM si colloca al livello 3, al di sotto del sistema di gestione aziendale ERP e al di sopra della supervisione e controllo offerti da PLC, SCADA e DCS

Quali sono le principali funzioni dell’ABB Ability MOM?

A livello operativo, il sistema traduce un ordine di produzione che arriva dall’ERP in più fasi, dividendo i compiti fra varie linee, macchine, isole di montaggio e collaudo, quando si tratta di produzione discreta. Se invece parliamo di processo continuo, guida gli operatori alle corrette procedure e pilota l’automazione, per convogliare la produzione sulla base di una ricetta o di una sequenza di processi; esempi tipici sono i campi alimentare, chimico, farmaceutico eccetera, arrivando fino alla fase di packaging e al fine linea. Scopo del MOM è coordinare e ottimizzare tutti questi passaggi. Lo scambio di dati con l’ERP è continuo, con aggiornamenti sistematici personalizzabili. Queste diverse scelte sono possibili grazie all’elevato livello di customizzazione che caratterizza la nostra offerta.

Dal punto di vista dell’architettura, che cosa contraddistingue il MOM di ABB?

Il nostro sistema è diviso in moduli, dedicati per esempio alla produzione, alla qualità, al personale, agli asset lavorativi, all’Overall Equipement Effectiveness (OEE) e così via. Il vantaggio è che questi moduli possono essere integrati singolarmente, in base alle esigenze del cliente, che non è costretto ad acquistare funzionalità non necessarie. Ne deriva un sistema molto flessibile e alleggerito, sia a livello computazionale, sia a livello economico. Nel corso degli anni, i moduli sono via via aumentati per garantire una copertura totale delle diverse funzionalità.

Quali sono i più tangibili vantaggi competitivi della vostra offerta?

Modularità e customizzazione spinta sono fra i più apprezzati: perché, anche se gran parte delle funzionalità sono già integrate e immediatamente disponili, dedichiamo sempre una grande attenzione a studiare una soluzione applicativa su misura per il cliente, le sue esigenze, i suoi impianti. La modularità offre inoltre un grande aiuto nella fase iniziale di definizione della proposta. Vantiamo poi una conoscenza molto approfondita dei più diffusi ERP commerciali, nelle loro più disparate versioni, che rende immediata e completa l’integrazione con il nostro sistema.
Siamo leader negli SCADA e nei sistemi di automazione DCS e la loro integrazione nel MOM è nativa e garantisce la connessione diretta permettendo agli operatori di avere un’unica interfaccia. Un altro aspetto da non trascurare è la funzione di reportistica avanzata, anch’essa personalizzabile, che con documenti su supporti stampabili o digitali permette di registrare e archiviare, anche con fotografie e firme degli operatori, qualsiasi aspetto o fase del processo sulla base delle diverse necessità, ottemperando anche agli aspetti regolatori.

Il MOM è il connettore fra la fabbrica e il sistema gestionale aziendale: riceve dall’ERP gli ordini di produzione e li traduce in soluzioni per l’utilizzo di operatori, macchinari, isole produttive, linee che permettono di ottenere i risultati attesi
Il MOM è il connettore fra la fabbrica e il sistema gestionale aziendale: riceve dall’ERP gli ordini di produzione e li traduce in soluzioni per l’utilizzo di operatori, macchinari, isole produttive, linee che permettono di ottenere i risultati attesi

Ci può descrivere alcune delle caratteristiche più salienti dei moduli?

Possiamo partire da una della funzioni più importanti, la gestione della qualità, che ha contribuito molto alla crescita di questi sistemi. Di particolare rilevanza è l’aspetto della tracciabilità legata alla qualità, sia per ripercorrere in senso inverso la produzione, in caso di non conformità o di contestazione da parte del cliente, sia “in discesa”, per evidenziare il percorso di ogni singola materia prima fino al prodotto finito. La tracciabilità legata alla qualità è una delle spinte più forti che in questo momento portano alla ribalta i sistemi MOM, sia nell’industria alimentare, sia nell’ambito chimico-farmaceutico, soggetto a regole stringenti.

Per quanto riguarda i macchinari?

Il modulo dedicato agli asset è legato anche a quello di manutenzione, per gestire l’assegnazione delle attività tra i vari macchinari, specialmente negli ambienti complessi dove possono esistere parallelismi che permettono di scegliere su quale linea far passare l’ordine di produzione: su quella più veloce o magari su quella che ha migliori performance qualitative, quindi in base al tipo di cliente o di prodotto. È anche possibile utilizzare più linee in parallelo per minimizzare i tempi di uscita oppure tenerne ferma una per una nuova esigenza che il sistema può prevedere.
In tutto ciò, c’è anche il conteggio delle ore di lavoro, tanto degli operatori quanto delle macchine. In questo modo si mettono in risalto le eventuali perdite di tempo risultanti dalla differenza fra le ore di effettivo impiego di una macchina e gli orari di inizio e fine lavoro.
Associando la performance della macchina e delle persone con l’orario di produzione il sistema evidenzia in maniera visiva quali potrebbero essere i punti critici quali un cambio turno, il set-up di una linea piuttosto che l’imprevisto calo di performance di una macchina, che fa scattare un campanello d’allarme sul piano manutentivo.

Qual è il rapporto del MOM con l’OEE?

Il modulo dedicato all’Overall Equipement Effectiveness è anch’esso molto importante in quanto consente di calcolare automaticamente e in tempo reale l’effettiva performance di un macchinario, di una linea o di un impianto. Il livello di OEE, precisamente definito dalle normative, corrisponde al rapporto matematico fra la disponibilità del macchinario, le performance ottenute e la qualità prodotta. Quindi il sistema rende disponibile attraverso un singolo numero un indice di performance che comprende tutto. Una macchina può essere velocissima ma spesso ferma per guasti, un’altra veloce e sempre disponibile ma avere bassa qualità, basta che un solo fattore scenda per abbassare il risultato finale. Dando visibilità a questo indice, il MOM permette di capire qual è il punto da migliorare attraverso l’analisi del contributo delle diverse componenti. Il miglioramento che si ottiene può essere a livello sia di impianto sia di qualità sia, ancora, di organizzazione della fabbrica e nelle competenze di operatori e manutentori.

Il sistema opera diversamente in caso di applicazione a un processo discreto o continuo?

Il MOM si applica allo stesso modo a entrambi i tipi di processi, e ben lo dimostra il modulo di gestione della materia prima, che è al cuore del MOM. L’ERP prende in carico la materia prima e comunica al MOM gli ordini di entrata, tenendone traccia sia che si tratti di liquidi, solidi o componenti discreti. Qualunque sia la tipologia c’è la tracciabilità, quindi un calcolo del consumo effettivo legato alla determinata produzione, le cui necessità sono note in anticipo. Il sistema calcolerà esattamente il consumo e ne terrà traccia, fornendo l’informazione sulla disponibilità delle materie prime sia a livello visivo, sia a livello di programmazione di produzione. A quel punto, produzioni successive che possono aver bisogno di quelle stesse materie, magari già chiamate dall’ERP, potrebbero essere bloccate dal sistema con un warning che avvisa operatori e manager che c’è una carenza di materia prima.
Concettualmente, non ci sono differenze fra processo discreto e continuo perché la lista di componenti è l’equivalente di una ricetta. Cambia l’integrazione del sistema a livello operativo: in alcuni processi è il prodotto che si sposta da stazione e stazione, in altri è l’operatore che segue il processo spostando via via la sua attenzione sulle diverse fasi. Non a caso noi di ABB siamo partiti a sviluppare il sistema partendo dal manifatturiero metalmeccanico per arrivare a coprire le applicazioni dell’alimentare, del chimico, del farmaceutico, del cementizio e anche del printing.

Quanto il sistema ABB è “user friendly”?

Il suo utilizzo è molto semplice. Nel cuore del sistema c’è un database non proprietario ma commerciale, Microsoft SQL, e i diversi moduli sono in modalità di programmazione visuale Microsoft .NET C#. In questo modo il cliente può customizzare il sistema non con una programmazione pura ma con una semplice gestione a oggetti del proprio processo, generando un workflow di produzione visuale. Facciamo un semplice esempio: in un processo produttivo definito in cui ci sono ingresso materia prima, passaggio in alcune macchine, partecipazione di uno o più operatori, è possibile aggiungere un controllo di qualità. Il manager non deve fare altro che aprire la schermata di gestione della produzione, trascinare il blocco di controllo qualità, realizzato in base ai criteri stabiliti dall’azienda cliente in fase di configurazione, aggiungerlo e collegarlo. Questa opzione di collegamento è una dimostrazione dell’estrema flessibilità di ABB Abilty MOM: il controllo qualità si può anche fare soltanto su certi prodotti, o solo per certi clienti. Con una semplice modifica nel workflow, si aggiunge la scelta che scatena il controllo di qualità o meno, senza che sia necessario l’intervento di ABB o di un integratore a modificare il codice. La programmazione a oggetti, che offre all’operatore la massima flessibilità, è un nostro vero punto di forza.

Parliamo di mercato: quanto sono diffusi e richiesti questi sistemi oggi?

Andare verso un sistema di automazione integrato della produzione è una spinta che moltissime aziende oggi avvertono. Nella nostra esperienza abbiamo notato che ci sono linee di demarcazione abbastanza nette, in termini di volumi di fatturato, fra le realtà aziendali che considerano vantaggioso o meno dotarsi di un sistema MOM. Alcune in effetti lo vorrebbero, ma per la loro realtà produttiva può essere sufficiente una semplice tracciabilità dei prodotti, che magari sono fatti manualmente, oppure la gestione coordinata degli operatori o ancora della manutenzione. Tutte le aziende, naturalmente, trarrebbero significativi vantaggi da un approccio più completo e integrato ma sono frenate, più che dai costi, dalla necessità di una revisione dei processi che spesso aziende sotto un certa dimensione non prendono in considerazione, soprattutto in tempi di crisi. Dei tanti moduli, alcuni soltanto sono appetibili per le realtà medio piccole. Per contro, le aziende di una certa dimensione, se non ci sono già arrivate, ci stanno sicura-mente pensando. E oggi in Italia, grazie agli incentivi del superammortamento, la spinta è ancora più forte.

Le problematiche sono molto diverse fra impianti nuovi e esistenti?

Sicuramente installare il sistema su un impianto nuovo o in occasione di un importante progetto di revamping di una fabbrica è più semplice. In altri casi, invece, per studiare l’applicazione e la sua customizzazione occorre portare al tavolo di discussione figure molto diverse: senior management, responsabili di produzione, IT, qualità, gestione manutenzione, ufficio acquisti. In molte aziende la collaborazione allargata non c’è ancora e spesso queste figure non hanno mai davvero avuto l’opportunità di affrontare, tutte insieme, le problematiche dell’impianto. ABB, con il team dedicato al MOM, può fornire la consulenza necessaria per cogliere anche l’opportunità di migliorare i processi aziendali.

Adattamento a cura di Alessandro Bignami