SmartFactory40
Soluzione MES per il controllo e la pianificazione della produzione conforme “Piano Transizione 4.0”
Ver. 0.32
Contenuti
Indici di Efficienza e Qualità
Materie prime, disponibilità e approvvigionamento ( scorte )
Prodotti, piani di produzione e lotti ( pianificazione )
Rapporti valutazione della produzione ( controllo )
Controllo qualità e tracciamento (qualità )
Gli impianti produttivi di nuova concezione sono ecosistemi complessi che producono un flusso continuo di dati. Una parte di queste informazioni deve essere analizzata in tempi brevissimi per innescare allarmi e automatismi utili a ridurre la difettosità dei prodotti o migliorare la sicurezza degli operatori. Un’altra parte, invece, può essere inviata al cloud o al data-center per essere rielaborata in tempi successivi.
Interconnessione Macchinari
L'integrazione macchine-software SmartFactory40 avviene mediante piattaforma DaaS IoT (www.daasiot.com). Tale paradigma implementa un meccanismo di estrazione dei dati che genera dei pacchetti "measurement" ogni qualvolta si verificano eventi significativi nella logica di controllo della macchina.
Il modello impiegato con SmartFactory40 per la pianificazione ed il controllo dei processi di produzione è basato sul tracciamento dello stato degli ordini di lavorazioni denominati “lotti”.
Il “lotto” è codificato univocamente nel sistema mediante un codice e altre informazioni utili.
Il ciclo di vita dei lotti è modellato con un work-flow che evolve su tre stati: “In attesa”,”In lavorazione”, “Completato”. Rispetto a questi tre stati il sistema consente di pianificare e assegnare le risorse e anche storicizzare informazioni utili a valutare l’efficienza dei processi di produzione. Le esigenze di produzione o “Ordini di Lavoro” sono codificate con lotti in stato “In attesa”; i carichi di lavoro assegnati ai reparti/macchine di produzione sono rilevabili rispetto ai lotti in stato “In lavorazione”. I rimanenti lotti in stato “Completati” permettono di risalire ai dati storici di produzione ai fini statistici.
Il modello teorico per il controllo della produzione prevede specifici indicatori di rendimento (KPI) calcolati sulla scorta di parametri caratteristici del processo di lavorazione considerato.
Tali parametri possono essere rilevati con tre modalità:
Per la modalità di rilevamento “operatore” il software prevede appositi campi di data-entry medianti i quali è possibile inserire le informazioni richieste dal modello.
La modalità “macchina” prevede l'opzione in cui le macchine sono connesse al sistema informativo mediante appositi collegamenti fisici e logici.
L’elaborazione dei dati ricevuti dalle macchine viene eseguita con modalità “in-line” dal core di SmartFactory40 ovvero per ogni blocco dati “measurement” ricevuto il sistema provvede ad aggiornare il set di parametri associato al lotto attualmente in produzione. Inoltre i dati ricevuti vengono, in forma “grezza”, storicizzati ai fini di successive verifiche o rielaborazioni con modalità “batch”.
L’OEE (Overall Equipment Effectiveness) è l’indicatore omnicomprensivo che misura la capacità produttiva di un impianto. Tale indice viene calcolato in punti percentuali e racchiude tre fattori chiave per valutare la produzione: qualità, efficienza e disponibilità.
Segue una tabella delle KPI impiegate per il monitoraggio e controllo svolto rispetto ai fattori di Qualità, Efficienza e Disponibilità:
Indicatore (KPI) | Descrizione | Categoria | Interpretazione |
KPI Organizzazione | |||
OEE (Overall Equipment Effectiveness) | E’un indicatore percentuale che rappresenta il rendimento globale di una risorsa produttiva o di un insieme di risorse, siano esse umane o tecniche, durante il tempo nel quale queste sono disponibili a produrre. Rappresenta tutte le tipologie di inefficienze che portano ad una minore produttività: mancanza di materiali, cattiva pianificazione, tempi morti, guasti, non conformità. OEE = (Tstd * ( Npcs - Nwst ) ) / Tavl (%) NB: per il calcolo rispetto ad un mix produttivo si esegue la sommatoria degli OEE calcolati per tutti i termini del mix | Generale | Tipicamente, un sistema produttivo che non implementa il controllo dell’efficienza si attesta su OEE inferiore al 50-60%. I migliori sistemi di produzione raggiungono l’85% (definito obiettivo “world class”) |
LPT (Lead Production Time) | misura il tempo che intercorre tra la realizzazione della prima unità di prodotto e l’ultima unità di prodotto in relazione ad una quantità richiesta. ( può essere convenientemente esteso ) LPT = Tew - Tsw | Generale | Può assumere un significato più ampio considerando la data di messa in produzione di una quantità di prodotto e la data di stoccaggio del prodotto finito o anche quella di consegna al cliente invece che di stoccaggio. |
KPI produzione ( relativi al lotto/ordine in produzione ) | |||
WIP (Work in Progress Pcs) | è l’indice del work in progress che misura la quantità di prodotto in lavorazione in relazione alla quantità da produrre (richiesta) WIP = (Npcs-Nwst)/Nreq (%) | Stato del processo | rende lo stato di avanzamento dell’ordine/lotto in lavorazione. |
STD (Standard-time Deviation ) | indica lo scostamento del tempo di produzione di una unità di prodotto - per il lotto in lavorazione - dal tempo standard. Il tempo di produzione di un prodotto è dato dal tempo di esecuzione della macchina diviso il numero di pezzi prodotti ) STD = 1 - ( (Trun/Npcs) / Tstd) (%) | Efficienza | Misura la produttività sia del ciclo di produzione che del turno. |
RNC (Relative non-compliant) | è l’indicatore che misura gli scarti ( unità di prodotto non non conformi ) in relazione al numero di unità prodotte. RNC = Nwst / Npcs (%) | Qualità | Aiuta l’azienda a minimizzare la ricorrenza delle non conformità e quindi ad abbassare i costi di produzione. |
RDT (Relative Downtime) | prende in considerazione la capacità produttiva macchina (tempo che potrebbe lavorare) e totale del tempo di fermo. RDT = (Tset+(Ton-Trun)) / Ton (%) | Disponibilità | Il tempo di fermo ha due aspetti che devono essere considerati in modo distinto: tempo di fermo “pianificato” e tempo di fermo “non pianificato”. |
E’ un software MES ( Manufacturing Execution System ) per il “controllo della produzione”.
Consente di svolgere in tempo reale le attività di monitoraggio, gestione e verifica delle diverse fasi dei processi produttivi aziendali: dall’ingresso delle materie prime fino al completamento dei lotti di prodotto finito pronti a raggiungere il canale di distribuzione.
SmartFactory 4.0 può dialogare con gli altri sistemi aziendali quali SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) preposto ad acquisisce i dati dai sensori nelle macchine, PLM (Product Lifecycle Management) per la gestione del ciclo di vita del prodotto, ERP (Enterprise Resource Planning) per la pianificazione e gestione delle risorse d’impresa.
Le principali funzionalità di SmartFactory 4.0 consentono:
Il sistema SmartFactory40 nasce come prodotto entry-level personalizzabile per attuare rapidamente interventi di adeguamento degli impianti produttivi ai requisiti previsti dal piano governativo “Transizione 4.0”. ( www.mise.gov.it/index.php/it/transizione40 )
Al fine di poter pianificare la produzione SmartFactor40 prevede la gestione delle quantità di materie prime disponibili per la trasformazione.
Le funzionalità del modulo "Scorte" sono limitate a quelle indispensabili per gli scopi prefissati. In particolare il sistema consente di censire i materiali e di registrare le operazioni di carico e scarico per calcolare la disponibilità totale ed anche per allineare i dati con la disponibilità effettiva di materiale stoccato.
L’essenzialità del modulo agevola l’integrazione[1] con i sistemi aziendali (ERP, Contabilità) dai quali è possibile acquisire i dati sulle giacenze.
Le operazioni di “scarico materiale” possono essere automatizzate, in fase di completamento dei lotti di produzione, o delegate ad altre procedure amministrative.
Materie Prime
Mantiene i dati: codice, descrizione e relativa unità di misura. La registrazione delle operazioni di movimentazione prevede i metadati: data, riferimento amministrativo, quantità, flag carico/scarico, nota testuale. Crea le righe associate al codice materia prima.
Inventario e rapporti
Genera un rapporto video/pdf/excel con le informazioni su materie prime e relativa quantità disponibile. La disponibilità viene calcolata eseguendo la somma delle quantità indicate nelle operazioni di carico e scarico per ciascun materiale.
Inoltre è possibile generare rapporti video/pdf/excel con le informazioni relative a tutti i movimenti di carico e/o scarico relativi ad un materiale e/o inseriti in un determinato intervallo di tempo.
SmartFactor40 offre un modello per la pianificazione della produzione essenziale[2] e versatile che può essere rapidamente adattato ad un'ampia varietà di processi produttivi.
Gli strumenti implementati consentono di svolgere pianificazioni rispetto alle tre risorse essenziali: materie prime, macchinari e personale (calendario di fabbrica).
Il modello di pianificazione è basato sulla definizione delle “unità di prodotto” in termini di quantità ideale di materie prime e tempo di produzione standard ovvero tempo ideale di impegno dei macchinari per la produzione di un singolo pezzo.
Rispetto a queste informazioni il sistema può generare delle proiezioni utili a verificare e prevenire alcune criticità quali l’esaurimento delle materie prime, la tempistica di produzione rapportata ai tempi-macchina e alle ore di lavoro del personale addetto alla produzione.
F2 Pianificazione Produzione
F2.1 definizione prodotti ( distinta base )
F2.2 proiezioni (stime) capacità di produzione: prodotti/scorte/tempi
F2.3 codifica dei lotti da produrre
F2.4 tabella del personale
Definizione prodotti
La definizione del prodotto consiste nell’esplicitare le quantità di materie prime e il tempo di utilizzo delle macchine di produzione necessari per realizzare una singola unità di prodotto.
F2.2 proiezioni (stime) capacità di produzione: prodotti/scorte/tempi
Qual è lo stato degli ordini? La consegna sarà rispettata in tempo? Il controllo dell’avanzamento di produzione permette di rispondere a queste importanti domande.
Un software MES consente di avere a colpo d’occhio lo stato di avanzamento di una commessa e i relativi ordini di lavoro, nonché i dati aggiornati sulle risorse necessarie al completamento e il tempo stimato di consegna (con eventuale ripianificazione attività in caso di ritardi).
I dati forniti dall’operatore vengono integrati alle letture automatiche di quelli provenienti dalle macchine in quadri sinottici in tempo reale per una visione completa del processo e una sua ottimizzazione.
F3.1 visualizza in tempo reale i parametri acquisiti dai macchinari
F3.2 calcola indicatori per la valutazione del processo di produzione
E’ prevista la possibilità di definire degli “stock” di prodotto rispetto ai quali il sistema mantiene un riferimento ai lotti di produzione. Tali funzionalità sono state ideate per consentire la stampa di etichette da apporre sulle confezioni dei prodotti immessi sul mercato e permettere al consumatore di risalire alle informazioni di produzione.
Il “Codice Unico Stock” viene generato dal sistema e memorizzato assieme alle informazioni descrittive e i riferimenti ai lotti di produzione. Tale codice in fase di stampa delle etichette viene inserito in una stringa e riprodotto in formato QRCODE sulle etichette.
La stringa completa contenuta nel QRCODE consente all’utente di raggiungere una URL appositamente predisposta, sul sito del produttore, per visualizzare le informazioni di produzione: “http://www.sitoproduttore.xx/smartfactory-tracking/idstock=xxxxxxx”.
F4.1 crea stock e riferimenti ai lotti
per generare “idstock” e relative informazioni relative alle quantità di prodotto e relativo lotto di produzione.
F4.2 stampa etichette ( stock’s packages )
Specificando il codice “idstoc” permette di stampare la quantità richiesta di etichette con il QRCODE appositamente generato per reinviare i consumatori al sito del produttore.
F4.3 visualizza informazioni stock/lotti ( URL tracciamento )
Risorsa web pubblica attestata sul sito del produttore nella quale vengono riportate le informazioni associate al codice “idstock”.
[1] Integrazione con altri sistemi informativi aziendali preposti al procurement e/o alla gestione dei depositi.
[2] La semplicità delle funzionalità e l’essenzialità dei dati non limitano le potenzialità del sistema di pianificazione in quanto SmartFactory40 può essere personalizzato per gestire dati e logiche di pianificazione più adatte al contesto produttivo in cui viene impiegato.
