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 beim Einsatz von Ressourcen 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. An verschiedene Bereiche im Unternehmen liefert es verwertbare Daten in Form von transparenten Informationen.
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.
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. Dazu gehören beispielsweise Vorgaben für Sollwerte, Rezepturen, Maschinenbelegungen, Steuerungsparameter und andere. Darüber hinaus kontrolliert das MES die entsprechende Ausführung.
Es erfasst über den gesamten Produktionsverlauf hinweg eine große Menge von Daten, die im Produktionsprozess erzeugt werden. Es analysiert zum Beispiel Maschinendaten, Fertigungsdaten, Prozessdaten, Qualitätsdaten und Personaldaten 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. Damit lassen sich beispielsweise die Produktqualität und die Einhaltung der geplanten Liefertermine überwachen.
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. Ihr Anlagenpersonal muss diese Daten nicht manuell erheben und an andere Bereiche im Unternehmen kommunizieren. 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 das MES erfasst, verarbeitet und aufbereitet, liefern dem Management eine valide Grundlage für unternehmerische Entscheidungen. Aufwände für andere, teils aufwändige Evaluierungen zur Gewinnung einer relevanten Datenbasis können Sie dadurch reduzieren oder gar vermeiden.
Optimierter Ressourceneinsatz steigert die Rentabilität
Die Überwachung und Steuerung der Produktionsprozesse ist die Grundlage für eine Optimierung des Ressourceneinsatzes. Wenn Sie den Einsatz von Material, Energie, Personal sowie die Rüstzeiten genauer planen können, ergeben sich Kosteneinsparungen und eine bessere Auslastung der Anlagen. Das macht die Produktion rentabler.
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
Die VDI Richtlinie 5600 Fertigungsmanagementsysteme (Manufacturing Execution Systems – MES) definiert den Funktionsumfang eines MES, zeigt die Aufgaben der einzelnen Prozess-Schritte auf und konkretisiert den Nutzen.
Das VDMA-Einheitsblatt 66412 listet eine Auswahl betriebswirtschaftlicher Kennzahlen/KPIs 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.
Mit einem Produktionsleitsystem können Sie Produktionsprozesse wirtschaftlich, effizient und zuverlässig auslegen und damit die Wettbewerbsfähigkeit Ihres Unternehmens unterstützen.
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