Integrare MES e SAP significa creare un flusso bidirezionale tra la pianificazione gestita a livello ERP e ciò che accade realmente sulle linee produttive. Per rendere il concetto ai minimi termini possiamo dire che SAP S/4HANA governa ordini, materiali, distinte, cicli, disponibilità e processi economici mentre il Manufacturing Execution System acquisisce ed elabora le informazioni legate all’esecuzione.
Un progetto di integrazione fra MES SAP, perciò, deve definire con precisione quali informazioni appartengono all’ERP, quali devono essere gestite dal livello di fabbrica e in quale momento i due sistemi devono sincronizzarsi.
Questo ragionamento iniziale si rifà ad ISA-95, standard internazionale di riferimento per l’integrazione tra sistemi enterprise e sistemi di controllo industriale. Nel modello ISA-95 l’ERP opera al livello 4, dedicato a business planning e logistica, mentre MES e Manufacturing Operations Management sono collocati prevalentemente al livello 3, quello delle manufacturing operations.
MES e SAP S/4HANA: il confine tra ERP e fabbrica
SAP S/4HANA lavora principalmente sulla pianificazione e sulla gestione aziendale della produzione. Mantiene anagrafiche materiali, distinte base, cicli e work center, genera e gestisce gli ordini di produzione, governa approvvigionamenti e disponibilità e riceve le informazioni necessarie per aggiornare stock, costi e stato degli ordini.
Il MES porta queste informazioni sullo shop floor. Qui l’ordine viene tradotto in attività e processi che operatori, macchine e linee devono eseguire. Il sistema può gestire sequenze e istruzioni operative ed effettuare registrazioni di attività, tracciamenti e telemetrie.
Questa separazione si ritrova anche nell’architettura di SAP Digital Manufacturing: SAP S/4HANA rimane il system of record dei master data, mentre Digital Manufacturing gestisce come system of record le informazioni relative al Work in Process. Definire correttamente questa ownership evita che ERP e MES possano modificare indipendentemente lo stesso oggetto, creando problemi di allineamento difficili da gestire nel tempo.
Quali dati vengono scambiati tra MES e SAP
Il flusso informativo è normalmente bidirezionale. SAP mette a disposizione del sistema di fabbrica il contesto necessario per eseguire la produzione; il MES restituisce ciò che è effettivamente avvenuto. Dall’ERP al MES possono essere trasferiti materiali, BOM, ordini di produzione o di processo, batch e altre informazioni necessarie all’esecuzione.
Nel percorso inverso il MES può inviare verso SAP quantità prodotte, scarti, consumi di componenti, tempi di produzione, avanzamenti e conferme degli ordini.
Queste informazioni interagiscono direttamente con i processi gestiti dall’ERP. Per esempio, una conferma può aggiornare lo stato dell’ordine; yield e scrap alimentano i consuntivi produttivi; i consumi aggiornano la situazione dei materiali; i tempi possono essere utilizzati per consuntivazione e gestione dei costi.
Va chiarito però che non è necessario, e spesso non è opportuno, trasferire verso SAP ogni dato generato dalle macchine. Un PLC può produrre informazioni con frequenze incompatibili con i processi transazionali dell’ERP. Il MES deve quindi contestualizzare e aggregare i segnali di campo prima di inviare ai sistemi enterprise ciò che possiede effettivo significato gestionale.
Tre modelli di integrazione MES SAP
L’architettura dipende dal landscape applicativo, dal grado di standardizzazione dei processi, dalla distribuzione geografica degli stabilimenti e dalle soluzioni già presenti sulle linee. I seguenti, tuttavia, sono tre modelli di integrazione che riportiamo a titolo di esempio.
| Modello | Caratteristiche | Scenario tipico |
|---|---|---|
| SAP S/4HANA + SAP Digital Manufacturing | ERP SAP integrato con piattaforma MOM SAP cloud | Nuovi progetti, standardizzazione multi-plant |
| SAP S/4HANA + MES di terze parti | ERP collegato a un MES verticale attraverso API, middleware, IDoc o altri servizi | MES specialistico già consolidato |
| Architettura ibrida o legacy | Coesistenza di SAP ME, SAP MII, MES proprietari e nuove componenti | Trasformazioni progressive |
SAP S/4HANA e SAP Digital Manufacturing
SAP Digital Manufacturing è la piattaforma SAP cloud per il Manufacturing Operations Management. È basata su SAP Business Technology Platform e integra esecuzione, orchestrazione delle risorse, analytics e strumenti per il monitoraggio operativo.
L’integrazione con S/4HANA dispone di scenari e oggetti standardizzati. Con SAP S/4HANA Cloud Public Edition, per esempio, sono già disponibili soluzioni di comunicazione dedicate a materiali, work center, BOM, movimenti merci, batch, routing, ordini e qualità. Per ambienti on-premise o configurazioni ibride con applicativi di terze parti, possono invece entrare in gioco SAP Cloud Integration, Data Replication Framework, Cloud Connector, OData e altri servizi.
SAP S/4HANA e MES di terze parti
Come abbiamo accennato poco sopra, l’utilizzo dell’ERP SAP non implica necessariamente l’adozione di un MES SAP; molti stabilimenti utilizzano piattaforme verticali che incorporano anni di configurazioni, ricette, logiche di linea e integrazioni OT, che per la loro specificità non possono essere sostituiti facilmente.
SAP S/4HANA prevede esplicitamente l’integrazione con Manufacturing Execution System di terze parti. Sono previsti, per esempio, scenari per il trasferimento di production order, planned order e movimenti merci, oltre all’utilizzo del Data Replication Framework per diverse tipologie di dati e alla disponibilità di API OData per specifiche operazioni.
Il tema principale, insomma, è soprattutto la definizione di una integrazione stabile tra ERP e MES. Il middleware dovrebbe occuparsi di trasporto, trasformazione e controllo dei messaggi, evitando di incorporare logiche di business che appartengono ai sistemi applicativi.
La sfida dei landscape legacy
Nelle aziende manifatturiere con più stabilimenti è frequente trovare tecnologie appartenenti a generazioni differenti. Possono coesistere SAP ME, SAP MII, MES proprietari, applicazioni sviluppate internamente, SCADA, historian e nuove componenti cloud.
Una sostituzione simultanea dell’intera architettura può comportare rischi operativi elevati. L’integrazione diventa allora parte di una roadmap nella quale occorre distinguere le applicazioni da mantenere, quelle da sostituire e le interfacce che devono rimanere stabili durante la transizione.
Per chi utilizza installazioni consolidate, questo non determina insomma una migrazione automatica. È necessario valutare dipendenze, processi industriali, personalizzazioni e lifecycle dei singoli stabilimenti, mantenendo temporaneamente le componenti affidabili quando una sostituzione immediata non offre benefici sufficienti.
Benefici dell’integrazione tra MES e SAP
Il beneficio più diretto dell’integrazione deriva, come possiamo intuire, dalla continuità informativa tra pianificazione ed esecuzione. Quando l’ordine passa automaticamente al MES e l’avanzamento ritorna verso SAP, produzione e funzioni aziendali lavorano sullo stesso processo industriale con informazioni coerenti.
Si riducono inoltre le registrazioni manuali. Quantità prodotte, tempi, consumi e scarti possono essere acquisiti durante l’esecuzione e trasferiti ai sistemi gestionali senza ricostruzioni successive attraverso fogli di calcolo o imputazioni separate.
Un terzo aspetto riguarda la tracciabilità. Ordini, lotti, componenti, parametri di processo, controlli e prodotto ottenuto possono essere correlati all’interno dello stesso flusso informativo. Il MES svolge in questo caso una funzione di contestualizzazione tra dati provenienti dal livello OT e oggetti gestiti dai sistemi enterprise.
Gli elementi da governare
L’efficacia dell’integrazione si misura al di fuori del semplice collegamento tecnico.
Il primo riguarda l’ownership del dato: deve essere chiaro quale sistema possa creare o modificare materiali, ordini, cicli, quantità e stati.
Segue l’allineamento semantico. Work center, operation, phase, reason code, unità di misura, batch e stati devono avere corrispondenze coerenti tra i sistemi.
Va poi gestita la sequenza temporale dei messaggi. Una conferma non dovrebbe arrivare prima dell’oggetto cui si riferisce e una modifica dell’ordine non deve compromettere attività già eseguite sul MES.
Altrettanto importante è la gestione delle eccezioni: timeout, duplicati, indisponibilità e dati rifiutati devono essere identificabili, riprocessabili e riconciliabili.
Infine, occorre considerare cybersecurity e continuità operativa. Collegare IT e OT aumenta le dipendenze tra ambienti differenti. Segmentazione, autenticazione, autorizzazioni, cifratura e capacità di gestire indisponibilità temporanee devono essere definite insieme all’architettura di integrazione.
Regesta e l’integrazione tra sistemi gestionali e fabbrica
Per noi di Regesta l’integrazione MES SAP rientra in un approccio più ampio allo Smart Manufacturing, nel quale ERP, sistemi di produzione e tecnologie OT vengono collegati sulla base del landscape effettivamente presente negli stabilimenti.
Le competenze del nostro Gruppo comprendono integrazione con sistemi di campo di terze parti, SAP ME, SAP MII, SAP Digital Manufacturing e soluzioni MES sviluppate per esigenze specifiche, insieme a funzionalità come OEE, non-conformance management, integrazione PLM, paperless production e visual inspection.
La tecnologia, nella nostra visione, costituisce però solo una parte del progetto. Prima di definire API, middleware e protocolli è necessario stabilire ownership, granularità, frequenza degli aggiornamenti e gestione degli errori per ciascun oggetto scambiato.
È questa impostazione che permette di costruire un’integrazione nella quale il MES governa l’esecuzione produttiva e SAP riceve informazioni affidabili per aggiornare pianificazione, logistica, qualità, gestione dei costi e controllo operativo, mantenendo una separazione chiara delle responsabilità tra fabbrica e sistemi enterprise.
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