Sapete dove sono le vostre scorte?
Sapere sempre dove si trovano i vostri materiali e che cosa stanno facendo è ormai parte integrante di una produzione redditizia. Infatti, i produttori leader come Dow Kokam, con sede a Midland nel Michigan, continuano a investire nelle ultime tecnologie per tracciare le scorte in tutte le loro catene di fornitura.
Ad esempio, il produttore di celle per batterie per autoveicoli ha recentemente collocato un Siemens Simatic IT Manufacturing Execution System (MES) al centro del suo sistema di controllo delle scorte. Ciò ha consentito di sfruttare le librerie di best practice sviluppate dal fornitore di automazione negli anni, tra cui quelle per ottimizzare l’integrazione con altri software. Tramite i canali di comunicazione definiti con questi strumenti, il MES accede ai dati nel sistema di pianificazione delle risorse aziendali (ERP) e ad altro software dell’azienda.
“L’ERP monitora le materie prime a disposizione e il MES rintraccia tutto quanto [viene prodotto], fino alle materie prime”, spiega Chris Wunderly, senior software engineer alla Engineering, l’integratore di sistemi con base a Chicago che ha installato il sistema di tracciamento basato su MES. “I sistemi ERP in genere hanno un’ampia panoramica di ordini e inventari — quanto materiale si trova nello stabilimento e quanto prodotto viene realizzato. Essi, tuttavia, non hanno necessariamente una genealogia dettagliata per risalire da un singolo lotto a tutti i rispettivi input”. Questo è compito del MES.
Il nuovo MES di Dow Kokam tiene traccia di tutte le materie prime attraverso il processo di produzione, dal momento in cui arrivano in sede, afferma SungSoo Oh, responsabile dell’automazione dei processi del produttore di batterie. Il software verifica anche che gli operatori si avvalgano dei materiali corretti nel macchinario automatizzato. Man mano che gli operatori caricano il materiale nelle code, scansionano i codici a barre posti sui contenitori con dispositivi portatili, per cui il software può eseguire i necessari controlli. Se un operatore carica erroneamente il contenitore sbagliato, la macchina non funzionerà.
Il MES utilizza i dati di controllo qualità in modo simile, attraverso un link a un sistema di gestione delle informazioni di laboratorio (LIMS). Nel corso della produzione delle batterie agli ioni di litio, ad esempio, il processo richiede la raccolta di campioni in vari punti della produzione e il loro invio a un laboratorio per verificare i key performance indicator (KPI). Come nella fase di allestimento dei materiali, gli operatori e i tecnici utilizzano codici a barre e dispositivi portatili per tenere traccia di ciascun campione. Una volta completato il test, il LIMS restituisce i risultati al MES, che li collega allo specifico lotto e rilascia tale lotto per l’operazione successiva solo se i KPI rientrano nei limiti di controllo specificati.
Nel frattempo, un altro software, uno storico, raccoglie e archivia i KPI per le apparecchiature di produzione a intervalli regolari. Mentre la genealogia generata dal MES rintraccia i materiali attraverso il processo, lo storico segue lo stato delle apparecchiature a intervalli periodici. “Lo storico contiene informazioni contestualizzate sulle apparecchiature”, afferma Wunderly di Engineering. “Usando il timestamp per quando è stato creato un lotto, è possibile usare la data nello storico per eseguire le analisi quando emergono dei problemi”.
Perché tracciare con il MES?
La strategia di rendere il MES il fulcro del sistema di tracciamento delle scorte ha almeno due vantaggi importanti per Dow Kokam, secondo SungSoo Oh. In primo luogo, se le verifiche di controllo qualità evidenziano un problema in via di sviluppo, i dati aiutano lo staff di ingegneri a condurre un’indagine sulle cause alla radice e a individuare il problema. In secondo luogo, se un problema abbastanza grave da determinare un richiamo dei prodotti dovesse passare inosservato, la genealogia aiuterebbe a concentrare gli sforzi soltanto sui prodotti coinvolti, accelerando così il richiamo e contenendone i costi.
L’azienda conosce già tutta la genealogia di ciascuna cella della batteria - dal lotto originale degli agenti chimici e altre materie prime alle macchine che li hanno lavorati e ai valori dei KPI durante la produzione. “Quindi già la lettura del codice a barre ci dice non solo che cosa è stato inserito in una particolare cella, ma anche in tutte le altre celle realizzate dagli stessi ingredienti o dalla stessa apparecchiatura”, osserva Wunderly di Engineering. “Una volta individuato il problema, è possibile trovare esattamente i prodotti interessati”.
Ottenere questi risultati, tuttavia, richiede una comprensione approfondita del processo e una pianificazione attenta per evitare le sfide tecniche. “Sebbene gli stabilimenti stiano diventando sempre più automatizzati, talvolta le apparecchiature più vecchie non dispongono di un metodo per segnalare le informazioni chiave, come quantità o tipo di materiale”, nota Wunderly. Le macchine possono dare anche letture imprecise per motivi molto semplici, ad esempio il fatto che i sensori o una tecnica di misurazione non sono adeguati per il compito da svolgere.
Grazie a tali dettagli, Stora Enso è stata in grado di risolvere il problema quando la cartiera con sede a Helsinki ha ricevuto un reclamo da un’azienda di lavorazione alimentare in merito a un determinato cartone per imballaggio prodotto nel suo stabilimento di Imatra, in Finlandia. Dato che i regolamenti governativi e gli standard di settore richiedono la possibilità di tracciare la genealogia di tutti i materiali che entrano in contatto con gli alimenti, la cartiera ha assegnato un contratto ad ABB Ltd. per migliorare tale capacità.
Il fornitore di automazione con sede a Zurigo ha installato un MES che traccia la genealogia di ciascun rotolo o pallet di fogli dalla pasta di legno o altri agenti chimici che lo costituiscono, oltre che dai materiali di imballaggio. Oltre a tenere traccia delle macchine e delle bobine usate nella produzione, il sistema collega ciascun lotto ai relativi test di controllo qualità e ad eventuali annotazioni registrate durante la produzione.
Di conseguenza, il servizio clienti ha potuto individuare il problema e risolvere il reclamo nel giro di quale ora, anziché di giorni. “Aspetto più importante, ha permesso loro di determinare se altri clienti fossero coinvolti e di essere proattivi nel risolvere tali problemi prima che diventassero seri”, afferma Marc Leroux, marketing manager per la gestione della produzione collaborativa alla ABB Inc. (www.abb.com) di Wickliffe, Ohio.
Sfruttare i flussi di lavoro in modo migliore
Il successo che utenti come Stora Enso e Dow Kokam hanno avuto nel tracciare le scorte con un MES è correlato in parte ai progressi nella gestione del flusso di lavoro. “La facilità di creare flussi di lavoro oggi significa che è diventato molto più semplice adattare i sistemi alle esigenze organizzative, rispetto a modificare le attività operative in modo da conformarsi a uno specifico sistema”, spiega Leroux.
“Fino a non molto tempo fa”, aggiunge “le uniche aziende che implementavano con successo un sistema ERP erano quelle che modificavano le loro attività per venire incontro al sistema”. Tali utenti hanno pagato gli elevati costi di implementazione di cui ancora si parla. Perfino oggi, i sistemi ERP in genere non si conformano a una particolare attività di produzione con la stessa facilità di un MES o altro software per la gestione delle attività di produzione, secondo Leroux.
Nonostante le difficoltà che esistevano nel passato e che esistono ancora in alcuni settori, i sistemi ERP possono essere molto utili nel tenere traccia delle scorte e rintracciare lotti su una lunga supply chain. “La maggior parte dei sistemi ERP ha moduli progettati per gestire questi dati”, osserva Wolfgang Kratzenberg, marketing manager per l’identificazione industriale alla Balluff Inc. (www.balluff.us) a Florence, Ky.
Alcune aziende, tuttavia, si accorgono che devono superare un altro tipo di ostacolo prima di poter usare sistemi ERP per tracciare il materiale in tutte le loro supply chain: la capacità spesso esiste in isole di automazione non perfettamente collegate. “Oggigiorno, il grado di tracciamento del materiale dipende dalla maturità organizzativa e industriale”, afferma Leroux della ABB.
“Inoltre, le informazioni sull’uso delle materie prime vengono accumulate nel sistema ERP sulla base di un uso ‘standard’ e non del consumo effettivo”, continua. “In molti casi, l’uso concreto può essere basato su aggiornamenti dell’inventario eseguiti dal personale addetto alla produzione direttamente nel sistema ERP su base quotidiana o addirittura settimanale. Quindi, nonostante l’accento posto sul collegamento dei sistemi ERP con la produzione nell’ultimo decennio, siamo ancora agli inizi dell’implementazione di queste soluzioni”.
In ogni caso, Leroux segnala un interesse crescente verso un loro sviluppo. In un caso, un produttore ha chiesto aiuto al suo gruppo in ABB per fare in modo che il suo sistema ERP trasmettesse gli ordini di produzione al sistema di automazione, oltre a permettere alla produzione di rispondere con messaggi appropriati una volta completati gli ordini. “Quando gli ingegneri hanno visto che era piuttosto semplice integrare la produzione con ERP, hanno iniziato a chiedere quali altre informazioni potessero essere scambiate”, ricorda Leroux.
Le loro richieste hanno portato all’integrazione dell’uso delle materie prime in tempo reale con il sistema ERP — un progetto che ha portato a una riduzione dei costi relativi alle scorte. La conseguente discussione ha portato a una migliore segnalazione dello stato degli ordini nella produzione. Grazie a queste conoscenze, l’utente può ora disporre il trasporto quando ne ha effettivamente bisogno e ridurre i costi di controstallia in modo significativo.
Una storia di due metodi
Questi sistemi ERP, MES e altri sistemi su scala minore rientrano in una categoria che Kratzenberg di Balluff definisce il metodo centralizzato per gestire i dati di inventario. Come lascia intuire il nome, il software in questa categoria memorizza i dati in una sede centrale, in modo tale che una serie di persone possa accedervi da varie posizioni. Tipicamente funziona con la tecnologia del codice a barre e l’identificazione a radiofrequenza (RFID) di sola lettura per collegare singole voci al sistema centrale.
“Tuttavia, i progressi compiuti nella tecnologia dei dispositivi mobili hanno consentito l’elaborazione e la memorizzazione a livello locale, o decentralizzato su singole unità portatili”, afferma Kratzenberg. “È ancora più comune, tuttavia, trasferire i dati da un dispositivo portatile a una sede centralizzata in un momento successivo”.
Quindi l’approccio più comune a questo secondo metodo decentralizzato è di memorizzare i dati su un tag RFID di lettura-scrittura. Ogni stazione legge e scrive le informazioni pertinenti nel tag man mano che il materiale in corso di lavorazione procede attraverso la produzione. “In un ambiente non in rete, un sistema di dati decentralizzato è ideale per condividere le informazioni di tracciabilità collegando tra loro isole di automazione”, afferma Kratzenberg.
Alla Autoliv Inc., questo metodo applica gli standard di qualità per i dispositivi di sicurezza che l’azienda con sede a Stoccolma produce per l’industria automotive. Poiché i suoi prodotti possono fare la differenza tra la vita e la morte per i conducenti di tutto il mondo, le sue attività produttive applicano tag RFID al materiale in corso di lavorazione, sia per impedire errori che per dimostrare che i prodotti soddisfano le specifiche.
Man mano che un pezzo viene sottoposto alle ispezioni di processo per verificare l’efficacia delle singole operazioni di produzione, il sistema scrive i risultati appropriati direttamente sul tag. Se il pezzo supera ogni ispezione, la successiva operazione lo accetterà e procederà con l’esecuzione del suo compito come d’abitudine. Se tuttavia il pezzo non supera un’ispezione, le attività successive rifiuteranno di lavorarlo ulteriormente. Il pezzo deve essere rimosso per la rilavorazione o lo smaltimento.
“Ogni operazione è tracciata lungo tutto il percorso e documentata sul tag, consentendo una cronologia dettagliata”, afferma Kratzenberg. Questi dati forniscono la necessaria documentazione a prova del fatto che il prodotto è stato realizzato secondo le specifiche.
Alcuni produttori applicano i tag anche sui loro macchinari e utensili di produzione, sia come ausili per il setup che come registri d’uso e manutenzione. Prendiamo in considerazione ciò che possono fare per una pressa. “Non solo un tag RFID può identificare lo stampo corretto per il lavoro, ma può anche conservare i parametri operativi per lo stampo, impedendo errori umani di input”, afferma Kratzenberg. I tag sull’utensile possono anche registrare il numero di passaggi e permettere ai tecnici di sapere quando è il momento di avviare una manutenzione preventiva. Un tecnico addetto alla riparazione può approvare l’assistenza eseguita direttamente sul tag, e la direzione può identificare chi ha svolto le riparazioni o l’assistenza e determinare la data di esecuzione.
Sebbene i metodi centralizzati e decentralizzati siano diversi, non si escludono a vicenda. Le organizzazioni di produzione spesso utilizzano entrambi, spesso con grande vantaggio, per sapere sempre dove sono le loro scorte.
