Was ist ein MES?

Inhaltsverzeichnis

    Wettbewerbsfähigkeit ist eng verknüpft mit der Fähigkeit, Kundenanforderungen schnell und zuverlässig umzusetzen, Qualitätsstandards und Lieferzeiten einzuhalten und dabei kosteneffizient zu produzieren. Dafür ist eine enge Vernetzung mit Zulieferern (horizontale Integration) und innerhalb des eigenen Unternehmens (vertikale Integration) erforderlich.

    Dabei entstehen komplexe Fertigungsstrukturen aus vernetzten Systemen, deren Effizienz auf einer intelligenten Kontrolle, Steuerung und Optimierung basiert.

    Wofür ein Manufacturing Execution System eingesetzt wird

    Ein MES – Manufacturing Execution System, auch Produktionsleitsystem, ist ein in die Prozesstechnik integriertes Fertigungsmanagement-System, das in der Betriebsleitebene von industriellen Produktionsumgebungen eingesetzt wird.

    Im Kontext Industrie 4.0 entsteht eine Vielzahl neuer datenbasierter Businessmodelle, die Effizienzsteigerungen und die Optimierung von Ressourceneinsatz ermöglichen. Die Funktion des MES gewinnt dabei immer mehr an Bedeutung auch für innovative Anwendungen.

    Das MES visualisiert den physikalischen Produktionsablauf und bildet ihn als digitalen Zwilling ab. Es sammelt, analysiert und wertet fortlaufend große Datenmengen während des gesamten Fertigungsprozesses aus und liefert verwertbare Daten in Form von transparenten Informationen an verschiedene Bereiche im Unternehmen.

    Die Position eines MES im Unternehmen

    Das MES ist entweder über eine Schnittstelle mit dem ERP-System (Enterprise Ressource Planning) verbunden oder ist direkt als eigenständiges Modul in das ERP System integriert. Das MES fungiert als Bindeglied zwischen dem ERP System der Unternehmensebene und dem SCADA System der Prozessleitebene.

    Es leitet auftragsrelevante Plandaten für die Durchführung des Produktionsprozesses aus dem ERP an die Fertigungssteuerung im Shopfloor und erhält von den Produktionsanlagen und Maschinen gelieferte Rückmeldedaten in Echtzeit.

    Quelle: SI | Sichere Industrie GmbH

    Die Präsentation der aufbereiteten Daten erfolgt über eine Benutzeroberfläche. Im Idealfall werden diese auch auf mobilen Endgeräten dargestellt, so dass das Anlagenpersonal komfortabel und ortsungebunden einen Überblick zur aktuellen Situation im Fertigungsprozess abrufen kann.

    Cloudbasierte MES-Lösungen, die vor allem für weltweit verteilte Produktionsinfrastrukturen eingesetzt werden, bieten durch einen webbasierten Zugriff Flexibilität bei den Endgeräten.

    Auf Basis der vom MES gelieferten Daten werden nicht nur Kennzahlen für die Produktion erstellt (z.B. Ausschussquote, Maschinenauslastung, Durchlaufzeiten), sondern auch für andere Bereiche im Unternehmen, beispielsweise für Beschaffung, Lagerhaltung, Vertrieb, Qualitätsmanagement und andere. Nicht zuletzt begründet das Management eines Unternehmens eine Vielzahl von Entscheidungen auf ausgewerteten Daten und Kennzahlen des MES.

    Die Aufgaben eines MES

    Basierend auf den Fertigungsvorgaben vom ERP liefert das Leitsystem eine granulare Feinplanung an die im Produktionsprozess beteiligten Systeme, wie zum Beispiel Vorgaben für Sollwerte, Rezepturen, Maschinenbelegungen, Steuerungsparameter und andere, und kontrolliert die entsprechende Ausführung.

    Es erfasst über den gesamten Produktionsverlauf hinweg eine große Menge von Daten, die im Produktionsprozess erzeugt werden, wie Maschinendaten, Fertigungsdaten, Prozessdaten, Qualitätsdaten und Personaldaten, analysiert diese und bereitet sie auf. Diese Daten sind die Grundlage für eine Bewertung des laufenden Produktionsprozesses und der relevanten Produktionsziele. Sie geben Aufschluss über den aktuellen Fertigstellungsgrad eines Auftrags, über Engpässe oder Stillstände, die an einzelnen Produktionsanlagen auftreten oder zu erwarten sind. Es können so beispielsweise die Produktqualität und die Einhaltung der geplanten Liefertermine überwacht werden.

    Außerdem erlaubt die Interpretation dieser Rückmeldedaten die Optimierung von Produktionsprozessen hinsichtlich des Einsatzes und der Auslastung von Anlagen, sowie eine bedarfsgerechte Planung der Personalressourcen.

    Typische Aufgaben eines MES sind beispielsweise:

    • Produktions- und Serviceplanung: Koordination von Material, Mitarbeiter oder Transportmittel für eine optimale Auslastung und Einhaltung des Liefertermins.
    • Plantafel: Visuelle Darstellung von Ressourcen- und Personalverfügbarkeit zur Vermeidung von Engpässen und Terminkollisionen.
    • Betriebs- und Prozessdatenerfassung: Effiziente Steuerung und Auswertung der Prozesse anhand aktueller Betriebs- und Maschinendaten in Echtzeit.
    • Wartung & Instandhaltung: Durch eine Optimierung der Instandhaltungsplanung Stillstände minimieren und Leistungsfähigkeit der Maschinen und Anlagen erhöhen.

    Nutzeffekte, die ein MES liefert

    Administrative Aufwände werden reduziert

    Erforderliche relevante Daten sind zentral im MES verfügbar und bedarfsgerecht aufbereitet. Sie müssen nicht vom Anlagenpersonal manuell erhoben und an andere Bereiche im Unternehmen kommuniziert werden. Verantwortliche in der Produktion und anderen Bereichen im Unternehmen haben jederzeit einen Überblick auf die aktuellen Prozessdaten im laufenden Produktionsprozess und können erforderliche Anpassungen zeitnah ausführen.

    Erhöhung von Qualität und Wirtschaftlichkeit 

    Der hohe Automationsgrad, der durch die Vernetzung des MES mit den Produktionsmaschinen im Shopfloor erzeugt wird, verringert die Fehleranfälligkeit im Produktionsprozess. Das führt zu einer besseren Qualität sowohl des Prozesses als auch der Fertigungsprodukte. Eine Anlage, die weniger fehleranfällig ist, kann wirtschaftlich optimiert betrieben werden.

    Transparenz für Planungsaufgaben

    Maschinen- und Betriebsdaten, Energieverbrauchsdaten, Qualitätsdaten der Werkstücke und andere Informationen, die das MES liefert, geben einen Überblick, um den Ressourceneinsatz und Produktionsmengen planen und Lieferzusagen überwachen zu können.

    Die Daten, die im MES erfasst, verarbeitet und aufbereitet werden, liefern dem Management eine valide Grundlage für unternehmerische Entscheidungen. Aufwände für andere, teils aufwändige Evaluierungen zur Gewinnung einer relevanten Datenbasis können reduziert werden oder werden überflüssig.

    Optimierter Ressourceneinsatz steigert die Rentabilität

    Die Überwachung und Steuerung der Produktionsprozesse ist die Grundlage für eine Optimierung des Ressourceneinsatzes. Der Einsatz von Material, Energie, Personal sowie die Rüstzeiten können genauer geplant werden, so dass Kosteneinsparungen und eine bessere Auslastung der Anlagen die Produktion rentabler machen.

    Erhöhung der Leistungsfähigkeit und Verfügbarkeit der Anlagen

    Mit Hilfe der ausgewerteten Daten aus dem MES, lässt sich die Anlagenverfügbarkeit verbessern. Die Instandhaltung von Anlagen kann Störungen im Prozess rechtzeitig erkennen und adäquat reagieren, um Stillstände zu verringern oder zu vermeiden.

    MES in Richtlinien und Standards

    In der VDI Richtlinie 5600 Fertigungsmanagementsysteme (Manufacturing Execution Systems – MES) wird der Funktionsumfang eines MES definiert, die Aufgaben der einzelnen Prozess-Schritte aufgezeigt und der Nutzen konkretisiert.

    Das VDMA-Einheitsblatt 66412 listet eine Auswahl betriebswirtschaftliche Kennzahlen/KPI für MES, deren Relevanz Unternehmen entsprechend ihrer individuellen Situation festlegen können.

    OPC UA (Open Plattform Communications Unified Architecture) definiert einen einheitlichen Standard für die Kommunikation zwischen Systemen unterschiedlicher Hersteller und dem MES-System in einer Industrieumgebung.

    Fazit

    Mit der Erfassung, Analyse und Aufbereitung der relevanten Daten in Industrie 4.0-Umgebungen ist das MES eine wichtige Schnittstelle zwischen Produktionsanlagen und betriebswirtschaftlicher Ebene. Produktionsprozesse können mit einem Produktionsleitsystem wirtschaftlich, effizient und zuverlässig ausgelegt werden, was die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens unterstützt.

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