L’impatto del MES e vantaggi competitivi

L’impatto del MES

Nell’attuale scenario economico, le imprese devono essere in grado di competere efficacemente. Ciò richiede l’adozione di strategie che promuovano uno sviluppo sostenibile e che consentano alle aziende di raggiungere i propri obiettivi. Tra le principali leve disponibili, vi sono l’aumento del livello di qualità dei prodotti e dei servizi offerti, nonché l’efficientamento della linea produttiva. Nel 2019 la Buonafede ha individuato come strumento fondamentale per conseguire tali obiettivi il MES, un sistema che consente di monitorare e controllare l’intero processo produttivo, favorendo una gestione ottimale delle risorse e una maggiore efficienza aziendale. [38]

Il MES

Il MES è un sistema informatico che ha lo scopo di monitorare e controllare la produzione di un’azienda in tempo reale, raccogliendo e gestendo le informazioni relative ai processi produttivi.

All’interno della Buonafede il MES permette di:

Monitorare e controllare la produzione in termini di OEE (Overall Equipment Efficiency), ovvero l’efficienza globale delle macchine e degli impianti produttivi.
Registrare l’avanzamento dei semilavorati in tutto il flusso produttivo, dalle fasi di lavorazione alle fasi di finitura e collaudo.
Inserire piani di controllo in accettazione per gli estrusi in arrivo e sul prodotto finito, al fine di garantire la massima qualità.
Avere una tracciabilità completa dei componenti che vanno a comporre il pezzo finito, tra cui lotto di colata, operatori coinvolti nel processo, data di inizio e fine produzione.
Aumentare il livello di digitalizzazione di fabbrica attraverso l’interconnessione delle macchine in modalità 4.0.

Per analizzare nello specifico come il MES supporta le attività dell’azienda viene riportato il flusso dei materiali durante la lavorazione di un sottogruppo-tipo del settore ferroviario:

Ricezione della materia prima (estrusi in alluminio): gli estrusi in arrivo vengono controllati, registrati e immagazzinati provvisoriamente, per poi essere caricati nel gestionale con registrazione delle colate e del controllo visivo effettuato.

Creazione degli ordini di produzione: dopo un coordinamento con l’ufficio commerciale, vengono generati gli ordini di produzione del sottogruppo. Partendo dal prodotto finito, il software MES genera a cascata gli ordini di produzione per tutti i semilavorati della distinta base.

Attività in produzione: il monitoraggio del flusso produttivo è l’attività più importante per il software MES. Grazie ad un’interfaccia user-friendly gli operatori hanno la possibilità di dichiarare inizio e fine utilizzo di una macchina, inizio e fine attività su un prodotto, e di dichiarare su quale HU (handling unit/unità di movimentazione) specifica si sta lavorando. Il riconoscimento della HU avviene tramite etichettatura

Saldatura: l’attività di saldatura prevede la preparazione degli estrusi e l’assemblaggio in dima, nel rispetto della WPS (Welding Procedure Specification) approvata in sede di FAI (First Article Inspection). Ai fini della tracciabilità puntuale, diventa fondamentale conoscere gli operatori coinvolti nel processo, la colata degli estrusi utilizzati e la data e l’ora delle attività.

Lavorazione Meccanica: le macchine CNC (Computer Numerical Control) sono connesse al MES con i protocolli MQTT [a] e OPC UA [b] (Industria 4.0), questo permette di conoscere in tempo reale l’efficienza delle macchine, il prodotto in lavorazione e l’operatore in turno. Il monitoraggio delle performance dei centri di lavoro permette di analizzare i tempi di set-up e lavorazione per ottimizzarli e ridurli, registrare i guasti per capirne le cause e prevenirli e consuntivare con precisione i costi di commessa.

Finitura e Lavaggio/Sgrassaggio: i controlli in produzione consentono di individuare con tempestività qualsiasi difetto si presenti. La fase di finitura diventa fondamentale in questa attività di controllo, in quanto rappresenta l’ultima fase a valore aggiunto del ciclo produttivo. Il software MES permette agli operatori di inserire delle note su ogni HU; in caso di non-conformità da parte del cliente, l’ufficio qualità può identificare, la causa del difetto, chi ha effettuato il controllo e cosa ha impedito che si individuasse il difetto.

Documentazione finale: con l’ausilio dei report generati dal software MES, infine, è possibile mappare facilmente tutto il flusso di produzione di un componente, ottenendo una tracciabilità completa del lotto di produzione, degli operatori coinvolti nel processo, della data di inizio e fine produzione e dei controlli di qualità effettuati. In questa maniera è possibile redigere i piani di fabbricazione e controllo in maniera accurata.

Vantaggi competitivi del MES

La Buonafede si è posta come obiettivo principale quello di aumentare la sua competitività sul mercato, aumentando l’efficienza produttiva e la redditività dell’azienda. In questo contesto, l’adozione del Manufacturing Execution System (MES) si è rivelata una scelta strategica vincente.

Grazie all’utilizzo del MES, l’azienda è riuscita a raccogliere numerosi dati sul processo produttivo, che hanno permesso di individuare le aree di miglioramento e di adottare le giuste strategie per aumentare la produttività e l’efficienza dell’organizzazione.

Aumento dell’efficienza di impianti e macchinari:

Attraverso il monitoraggio del processo produttivo e la disponibilità dei dati relativi all’utilizzo delle macchine, l’azienda ha acquisito una visione più chiara e approfondita delle prestazioni dei propri macchinari, permettendole di individuare i punti critici in cui intervenire per migliorare il rendimento del sistema produttivo.

A tal proposito è stata effettuata un’analisi sui dati raccolti relativi all’utilizzo di due macchinari, (impianto A e impianto B): da ottobre 2021, grazie all’implementazione del MES, l’azienda, infatti, è stata in grado di raccogliere per la prima volta dati dettagliati relativi all’utilizzo dei propri impianti e macchinari.

Questi dati hanno fornito informazioni preziose sulla performance operative, consentendo alla Buonafede di identificare eventuali inefficienze e di individuare le cause degli errori che potevano influenzare negativamente l’intero sistema produttivo.

Per analizzare l’efficienza produttiva, è stato utilizzato l’OEE (Overall Equipment Effectiveness), un indicatore di performance usato per valutare l’efficienza produttiva di un impianto o di una macchina. L’OEE è composto da tre componenti principali: disponibilità, produttività e qualità. Attraverso il monitoraggio del processo produttivo e l’analisi dei dati raccolti relativi all’utilizzo degli impianti A e B, sono stati individuati durante la ricerca dei driver per ognuno di questi indicatori.

Analisi della Disponibilità (A):

Un indicatore significativo che è stato scelto per analizzare il “tasso di disponibilità” (A) è il rapporto tra il “tempo di utilizzo netto” (TUN) [c] e il “tempo produttivo lordo” (TPL) [d].

Il calcolo del TPL è stato possibile proprio grazie al MES, che ha registrato in automatico le ore effettive di utilizzo dei macchinari A e B attraverso sensori e dispositivi di monitoraggio installati sui macchinari stessi.

Per il calcolo del TUN, invece, sono stati utilizzati i diagrammi di Gantt [e] relativi alle lavorazioni avvenute sulle due macchine; questi grafici hanno consentito di tener traccia di tutti i giorni nei quali i macchinari non sono stati utilizzati a causa di diversi fattori, come festività, chiusura dell’azienda, cause organizzative, formazione, mancanza di ordini e altre cause.

I risultati di questa analisi sono riassunti all’interno della tabella 3.

	Impianto A		Impianto B
Anno	2021	2022	2021	2022
Disponibilità (%)	67,7%	75,5%	75,3%	91,4%
Incremento (%)	11,7%		21,5%

Tabella 3: Analisi Disponibilità

Come previsto, Il tasso di disponibilità segna un incremento non trascurabile per entrambi i macchinari. Questo perché grazie all’analisi dei dati raccolti, sono state attuate azioni preventive mirate ad affrontare le inefficienze e migliorare le prestazioni dei due dispositivi. La mappatura dei fermi dovuti a guasto ha permesso, infatti, di implementare un piano di manutenzione preventiva sugli impianti. Queste iniziative hanno consentito di evitare fermi prolungati dei macchinari nel corso del 2022, migliorando così la l’efficienza complessiva dell’azienda.

Analisi della Produttività:

Per comprendere come il MES abbia influenzato la produttività, è stata effettuata un’analisi sulla quantità di alluminio lavorato dalla Buonafede, basata sull’osservazione dei prodotti finiti spediti ai clienti nel biennio 2021/2022.

Per stimare la quantità di alluminio lavorato, è stata esplosa la distinta base dei prodotti al fine di individuare le materie prime utilizzate. Successivamente, è stato possibile risalire al peso dei vari materiali utilizzati ed è stato effettuato un confronto tra i due anni considerati.

Al fine di analizzare una situazione comparabile, sono stati esaminati solo gli articoli che l’azienda ha lavorato in entrambi gli anni considerati. In questo modo è stato escluso l’effetto di eventuali progetti eccezionali che avrebbero potuto influenzare i dati.

A fronte di questo studio si è registrato un incremento della quantità di alluminio lavorato dall’azienda nel 2022, rispetto all’anno precedente, pari all’8%. Anche questo significativo miglioramento della produttività dell’azienda è dovuto all’implementazione del MES.

Il sistema ha infatti permesso una maggior precisione nell’elaborazione degli ordini, evitando sprechi di tempo e risorse nella loro gestione e contribuendo ad un uso più efficiente delle ore macchina.

Inoltre, il MES, ha reso possibile la riduzione dei tempi morti e il miglioramento le varie fasi dei processi produttivi grazie a un migliore monitoraggio e controllo di quest’ultime. Ciò ha consentito di sfruttare al massimo le risorse disponibili come le ore uomo e le ore macchina.

A conferma di questi miglioramenti, è stata condotta un’analisi specifica relativa alla quantità oraria di alluminio lavorato sui macchinari A e B impiegati nella lavorazione di 4 tipologie di prodotti (A1, A2, B1, B2).

I risultati di questa analisi, riportati nella tabella 4, hanno mostrato come, tra il 2021 e il 2022, oltre ad essere aumentata la quantità assoluta (8%), è aumentata anche la quantità oraria di alluminio lavorato in ogni tipologia di lavorazione avvenuta sulle due macchine.

	Impianto A		Impianto B
	Prodotto A1	Prodotto A2	Prodotto B1	Prodotto B2
Incremento kg/h (%)	20%	20,5%	17,2%	14,4%

Tabella 4: Analisi della produttività

Analisi della qualità:

L’implementazione del MES ha consentito anche di migliorare in modo sostanziale la qualità dei prodotti lavorati. Grazie ad una gestione più efficiente e precisa dei processi di produzione, tra il 2021 e il 2022, la Buonafede Srl è riuscita a ridurre il numero di non conformità ricevute, migliorando così la soddisfazione dei propri clienti.

Prima dell’implementazione del MES, il processo di produzione era soggetto a diverse sfide, come la mancanza di visibilità in tempo reale sullo stato della produzione, l’assenza di un sistema integrato per la gestione delle operazioni di produzione e la difficoltà nel gestire il controllo qualità sui prodotti finiti.

Il MES ha invece permesso di ottenere un sistema centralizzato che ha supportato le fasi di pianificazione, esecuzione e monitoraggio di tutte le attività di produzione in tempo reale. Questo ha consentito di ottimizzare i processi, migliorare la tracciabilità dei prodotti e rafforzare il controllo sulla qualità. Le funzionalità avanzate offerte dal MES, come la registrazione elettronica dei dati, la gestione dei lotti e il monitoraggio delle prestazioni delle macchine, hanno permesso di identificare e risolvere rapidamente eventuali problemi di produzione, riducendo al minimo le non conformità da parte del cliente.

Per valutare l’efficacia dell’implementazione del MES, sono state analizzate le non conformità ricevute dai clienti della Buonafede nel corso del 2022; successivamente sono stati confrontati i risultati con quelli del 2021. I dati hanno mostrato un miglioramento significativo, con una riduzione del numero di non conformità del 75%.

Questa riduzione ha avuto un impatto positivo sulla soddisfazione del cliente, poiché i prodotti consegnati sono risultati conformi alle specifiche richieste. Ciò ha contribuito a migliorare la reputazione dell’azienda sul mercato e ad aumentare la fiducia dei clienti nella qualità dei prodotti.

Analisi di Bilancio

Per analizzare i dati finanziari e operativi dell’azienda prima e dopo l’implementazione del MES, è stata condotta anche un’analisi di bilancio per i periodi 2021 e 2022 che ha evidenziato un significativo miglioramento di diversi indici finanziari e operativi.

Durante l’analisi, sono state prese in considerazione diverse misure finanziarie, tra cui l’EBITDA, l’EBITDA margin, il ROI e diversi indicatori di costo.

Inoltre, per garantire una valutazione accurata dell’effetto del MES, è stata condotta un’analisi di sensitività per depurare i dati finanziari dai costi non controllabili, come ad esempio le spese legate all’aumento del costo dell’energia elettrica. Questo approccio ha consentito di isolare l’effetto diretto dell’implementazione del MES sull’andamento finanziario dell’azienda e valutare in modo più accurato l’efficacia delle misure adottate.

L’EBITDA, che rappresenta l’utile operativo lordo prima delle imposte, degli interessi, del deprezzamento e dell’ammortamento, è stato il primo indicatore finanziario preso in considerazione durante l’analisi. Dai risultati è emerso che l’EBITDA è aumentato in modo significativo dopo l’implementazione del MES con un aumento, tra il 2021 e il 2022, del 29,4%.

Tuttavia, attribuire l’aumento di questo valore all’implementazione del MES, oltre ad essere riduttivo, risulterebbe fuorviante perché ci sono molte altre variabili da considerare all’interno di un’azienda che potrebbero aver contribuito all’aumento di questo dato.

A tal proposito si è scelto di calcolare un secondo indicatore, l’EBITDA margin, che permette di monitorare la redditività operativa di un’impresa in rapporto alle vendite, mettendo in relazione l’EBITDA con il fatturato totale; in altre parole, rappresenta la porzione di utile operativo lordo generato dall’azienda rispetto al suo fatturato. Dai risultati dell’analisi, è emerso che l’EBITDA margin è migliorato dopo l’implementazione del MES. Nel 2022, l’EBITDA margine è infatti aumentato di quasi il 10%, passando dall’11,27% del 2021 al 12,42% del 2022.

Tra gli indicatori finanziari si è analizzato anche il ROI, che rappresenta il ritorno sull’investimento complessivo effettuato dall’azienda ed è un indicatore importante della redditività degli investimenti effettuati. Anche questo valore è aumentato passando da un valore di 0,34% del 2021 al 2,96% nel 2022.

Il ROI può essere calcolato in diversi modi, ma uno dei metodi più comuni è quello di scomporlo in ROS (Return on Sales) e ROT (Return on turnover). In questo studio si è posta maggiore attenzione al ROS, un indicatore che mette in relazione l’utile operativo (EBIT) rispetto ai ricavi totali dell’azienda, grazie al quale è possibile misurare la capacità dell’azienda di generare profitti dalla sua attività operativa principale. Il valore del ROS è passato da un valore dello 0,55% del 2021 al 2,32% del 2022.

Come accaduto nell’analisi dell’EBITDA anche in questo caso non si può affermare il risultato sia stato frutto dell’ottimizzazione dei processi ottenuta grazie all’implementazione del MES, senza effettuare un’ulteriore indagine che consenta di valutare l’incidenza percentuale sui ricavi di diversi fattori produttivi.

Attraverso un’analisi accurata e dettagliata del bilancio aziendale, è stato possibile scomporre il ROS (Return on Sales) in una somma di diversi contributi, partendo dalla scomposizione del valore dell’EBIT.

La scomposizione del ROS è stata condotta in modo approfondito, considerando diversi componenti dell’EBIT, quali ricavi, costi operativi, costi del personale, e altri costi legati ai servizi. Ogni componente è stato analizzato separatamente per determinare la sua incidenza percentuale sui ricavi totali dell’azienda e comprenderne l’effetto sul ROS complessivo.

Nello specifico si è tenuto conto dell’incidenza, sul valore del fatturato, di:

valore aggiunto lordo (VAL)
costo del personale (LAV)
ammortamenti e variazione del valore delle attività non correnti (AMM)
altri costi operativi (ACP)

Sebbene il MES non abbia nessun impatto sul valore di AMM, e non abbia influito in maniera significativa sul VAL, lo stesso non si può dire riguardo al costo del personale.

All’interno della Buonafede il MES ha permesso di migliorare l’efficienza delle operazioni di produzione, ad esempio attraverso la programmazione della produzione, la gestione degli ordini di lavoro, l’ottimizzazione delle risorse, il monitoraggio dei tempi di produzione e la riduzione degli scarti e dei tempi di inattività.

Questo si è tradotto in una riduzione significativa del LAV, tra il 2022 e il 2021, pari al 15,5%. L’importanza di questa riduzione è ancora più evidente considerando il fatto che la Buonafede si occupa di gestire progetti su specifiche fornite dai clienti. La lavorazione dei prodotti che le vengono forniti risulta dunque l’attività principale, in quanto crea il valore aggiunto che permette all’azienda di generare ricavi. In questo contesto il costo del personale (LAV) rappresenta circa il 30% del valore del fatturato dell’azienda ed è quindi un valore non trascurabile nei costi complessivi sostenuti dalla Buonafede.

Infine, dall’analisi dell’ultimo indicatore, ACP, è stato possibile risalire al valore relativo all’incidenza, sul fatturato, dei costi sostenuti per le spese di manutenzione e riparazione (RIP). Sebbene questi costi non siano particolarmente elevati, tra il 2021 e il 2022, c’è stata comunque una significativa riduzione di questo parametro pari al 14,5%.

[a] MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) è un protocollo di messaggistica basato su standard, o un insieme di regole, che viene utilizzato per abilitare la comunicazione tra macchine. MQTT offre un’implementazione semplice ed efficiente per la trasmissione dei dati IoT, supportando la messaggistica tra dispositivi e il cloud.

[b] OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) è un protocollo di comunicazione machine-to-machine utilizzato per l’automazione industriale e sviluppato dalla OPC Foundation. La piattaforma OPC UA è basata su un’architettura orientata ai servizi indipendente dalla piattaforma che integra le specifiche OPC Classic in un framework estensibile. OPC UA semplifica la connettività industriale, consentendo di integrare tutti i dispositivi, i sistemi di automazione e le applicazioni software utilizzando uno standard sicuro e indipendente dalla piattaforma.

[c] TUN (tempo di utilizzo netto): Tempo di utilizzo del macchinario al netto dei fermi dovuti a: giorni di non apertura, mancanza ordini, mancanza materiali, mancanza manodopera, prove tecniche, cause organizzative

[d] TPL (tempo produttivo lordo): Tempo di utilizzo dell’impianto al netto dei fermi dovuti a: giorni di non apertura, mancanza ordini, mancanza materiali, mancanza manodopera, prove tecniche, cause organizzative, guasti e manutenzioni varie.

[e] Diagramma di Gantt: è uno strumento che, attraverso un grafico a barre, mostra la pianificazione delle attività previste durante un progetto.

[38] F. Buonafede, Fabbrica 4.0: MES, 2022.

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