Fertigungsunternehmen, die das ERP und MES integrieren, erhalten einen ganzheitlichen Blick auf ihre Geschäftsprozesse. Sie profitieren von Produktionsdaten für eine bessere operative Kontrolle und können effizienter produzieren. 
(Bildquelle: Everythingpossible – Fotolia.com)

Fertigungsunternehmen, die das ERP und MES integrieren, erhalten einen ganzheitlichen Blick auf ihre Geschäftsprozesse. Sie profitieren von Produktionsdaten für eine bessere operative Kontrolle und können effizienter produzieren.
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„Software wie Manufacturing Execution Systeme (MES) hat heute bereits“, wie MPDV Mikrolab, Mosbach, schreibt, „einen festen Platz in der Kunststoff-Fertigung, aber auch in anderen produzierenden Unternehmen. Mit der voranschreitenden Digitalisierung (Industrie 4.0) wird die Bedeutung solcher Software-Systeme signifikant zunehmen. MES werden mehr und mehr die Rolle einer zentralen Informations- und Datendrehscheibe im Fertigungsunternehmen einnehmen,“ da „abzusehen ist,“ wie Proses, Pforzheim, mitteilt, „dass es in der Produktion immer mehr intelligente Maschinen und Geräte geben wird, die wichtige Informationen für MES-Solutions zur Verfügung stellen.“ Dazu merkt Guardus, Ulm, an, dass „zuerst der stabile, MES-geführte Prozess kommt und dann Industrie 4.0.“

Mit dem Energiemonitoring lässt sich der Energieverbrauch erfassen. (Bildquelle: Fastec)

Mit dem Energiemonitoring lässt sich der Energieverbrauch erfassen. (Bildquelle: Fastec)

Was können MES und was sollen sie können?

„Zentrale Anforderungen an MES sind nach Arburg, Loßburg, „aktiv informiert zu werden, um damit jederzeit aussage- und entscheidungsfähig zu sein. Dabei wird die Verfügbarkeit von Informationen auf mobilen Endgeräten zunehmend wichtiger. Rückmeldungen und Kennzahlen zu Maschinen, den jeweils laufenden Aufträgen, Schichten und der Produktqualität sind dadurch permanent verfügbar – und das weltweit.“ Um dies zu erreichen, geht nach Engel, Schwertberg, Österreich, „auch im Bereich MES der Trend zu webbasierten Applikationen. Web-Services bieten gegenüber „Fat-Clients“ den Vorteil, dass die MES-Daten weltweit und vor allem auf mobilen Geräten effizient angeboten werden können. Es werden zunehmend MES-Applikationen von Drittanbietern auf den Markt kommen, die keine eigene Maschinendaten-Erfassung (MDE) im Angebot haben, sondern die Applikation mit Daten aus der Cloud füttern, um über die Cloud-Services ihren Kunden einen Mehrwert zu bieten.“ Nach Guardus stellen sich „dabei hohe Anforderungen an die funktionale Breite eines Software-Sytems: von Betriebs- und Maschinendaten (BDE/MDE) über Qualitätssicherung (CAQ), Instandhaltung (INST) und Produktionslogistik (PLO) bis hin zur Rückverfolgbarkeit (TRA) und Online-Kennzahlen (KPI). Diesen Funktionsumfang gilt es, auf einer homogenen Plattform abzubilden und in die Wertschöpfungskette zu integrieren. Gleichzeitig muss die Software eine hohe Flexibilität bieten, um prozessindividuelle Adaptionen abbilden zu können, ohne dabei Release-Fähigkeit zu verlieren.“

Kavitätenmanager (Bildquelle: Guardus)

Kavitätenmanager (Bildquelle: Guardus)

MES in der Cloud

Zu Hardware-Erfordernissen teilt MPDV Mikrolab mit, dass diese „für den Betrieb eines MES immer irrelevanter werden, da auch diese Systeme immer häufiger auf virtualisierten Ressourcen beziehungsweise in der Cloud laufen. Umso wichtiger wird die Hardware im Shopfloor, die es den Werkern auf ergonomische Art und Weise ermöglichen muss, mit dem MES zu interagieren. Beispiele für moderne Hardware im Shopfloor sind Tablet-PCs und Datenbrillen, aber auch Pick-by-Light-Systeme.“ Bei der Datenspeicherung sieht Engel auch „eine Entwicklung von On-Premise- zu cloudbasierten Datenbanken. Daraus resultierend werden die Anforderungen an die lokale Speicher- und Rechenleistung langsamer steigen als der Bedarf an Hochleistungs-Internetanbindungen.

Darstellung von Echtzeitdaten und  Kennzahlen in der Produktion und im Management. (Bildquelle: MPDV)

Darstellung von Echtzeitdaten und Kennzahlen in der Produktion und im Management. (Bildquelle: MPDV)

Einheitliche Kommunikationsprotokolle verbinden

Es wird zukünftig keine (maschinellen) Produktionsteilnehmer mehr ohne normierte Datenschnittstellen geben,“ führt Engel weiter aus. Proses spricht ebenfalls standardisierte Schnittstellen an, die „die Gesamtintegration und die Schaffung der Gesamttransparenz vereinfachen und beschleunigen, um schnelle Entscheidungen treffen zu können.“ Insbesondere bei personalbezogenen Arbeiten wie Montage oder im Bereich der Instandhaltung sieht diese Firma „in den nächsten Jahren „Augmented Reality“ Einzug halten.“ „Durch die notwendige Konnektivität von Hardware wird“ auch nach Guardus „die Entwicklung von Standards weiter vorangetrieben. Zukünftig wird Hardware Industrie 4.0-ready ausgeliefert.“

Wie schon angeklungen, „sind weiterhin die aktuell unterschiedlichen Kommunikationsstandards ein grundlegendes Hindernis“, führt Guardus weiter aus. Diese „verhindern eine optimale Zusammenarbeit. Daher werden sich Kommunikationsprotokolle wie OPC oder OPC-UA weiter etablieren. Im Kunststoffsektor erhofft man sich auch entsprechenden Mehrwert durch die Standardisierung mit der Euromap 77. Auf Basis dieser Standards liegen künftig Daten vor, um Abhängigkeiten zwischen Maschinen und Werkzeugen einerseits sowie Material, Prozess- und Produktmerkmalen andererseits online analysieren zu können und Regeln für die Prozess-Steuerung zu entwickeln. Durch den innovationsgetriebenen Wandel werden flexible Systemarchitekturen immer wichtiger, um die Anpassbarkeit an Prozesse der Zukunft zu gewährleisten.“

Die CAQ-Software lässt sich bidirektional in bestehende ERP/PPS/MES- oder MDE/BDE-Systemumgebungen 
einbinden. Darüber hinaus ermöglicht eine Standardschnittstelle das Koppeln der Software mit dem Leitrechner-System ALS von Arburg. (Bildquelle: Arburg)

Die CAQ-Software lässt sich bidirektional in bestehende ERP/PPS/MES- oder MDE/BDE-Systemumgebungen
einbinden. Darüber hinaus ermöglicht eine Standardschnittstelle das Koppeln der Software mit dem Leitrechner-System ALS von Arburg. (Bildquelle: Arburg)

Tranzparenz durch Öffnung der Systeme

Sowohl Engel als auch MPDV Mikrolab sprechen davon, dass sich „die Manufacturing Execution Systeme weiter öffnen werden und die Kommunikation über den klassischen MES-Datenpfad – von der Maschinenebene über das MES zum ERP – hinaus ermöglichen“, wie dies Engel darlegt. MPDV Mikrolab sieht „die heute noch mehr oder weniger in sich geschlossenen Systeme sukzessive in offene und standardisiert miteinander kommunizierenden Netzwerke aus einzelnen Services sich verwandeln.“

Nach Engel „werden sich die MES in Data-Provider-Systeme, die sich aus dem klassischen MDE-Bereich heraus weiter entwickeln, und Service-Provider-Systeme aufsplitten.“ Letztere „werden aus der Cloud angeboten, die sozusagen der „Datentreffpunkt“ sein wird.“

Gesteigerte Null-Fehler-Produktion durch MES

Guardus berichtet, dass „das Interesse an Manufacturing Ececution Systemen bisher maßgeblich in den Branchen Automobil, Luft- und Raumfahrt sowie Medizintechnik ausgeprägt war und heute all diejenigen Branchen vertreten sind, die eine Produktivitätssteigerung erfahren wollen. Ebenso rückt Mobilität in der Fertigung weiter in den Vordergrund.“ Diese vorstehend zuletzt angesprochenen Branchen benennt Cosmino, Nürnberg, mit „Kunststoff- und Metallverarbeitung, Automobilzulieferer, Nutzfahrzeug-Hersteller, Maschinen- und Anlagenbau, Lebensmittelindustrie, Elektrogerätebau, Küchen-, Möbel-, Pharma- und Kosmetik-Branche u.v.m.“ Vor allem auf die Traceability-(Rückverfolgbarkeits-)Funktion mit Workflow-Steuerung bezogen, hebt Cosmino die Automobilzulieferer, die Metall- und die Kunststoff-Verarbeitung hervor. Über diese Funktion „gewinnt auch die Qualitätssicherung neue Möglichkeiten zur Unterstützung der Null-Fehler-Strategie. Prüfergebnisse und Materialien sind so einem eindeutigen Bauteil zuzuordnen und von einem Mangel betroffene Produkte können schneller identifiziert werden.“ Übereinstimmend äußern sich BDE Engineering, Beverungen; Fastec, Paderborn, und MPDV Mikrolab dahingehend, dass MES in nahezu allen Bereichen der Fertigungsindustrie ihre Daseinsberechtigung haben. Speziell hervorgehoben werden von IK-Office, Oldenburg, der Werkzeug- und Formenbau, von Grass, Bad Kreuznach, die Produktion, Verarbeitung und Veredelung von Folien, Nonwovens, Textilien und Papier. Proses spricht alle Bereiche der Serienfertigung an, wie Drehen, Fräsen, Stanzen, Montage.

Arburg berichtet von zunehmender Spezialisierung der MES vor „dem Hintergrund der Integration komplexer, fertigungsspezifischer Besonderheiten.“ So „ermöglichen Leitrechnersysteme beispielsweise, defekte Kavitäten oder Maschinen unterschiedlicher Leistungsfähigkeiten bei der Feinplanung der Spritzgießproduktion zu berücksichtigen. Dadurch steigt die Verlässlichkeit der Feinplanung. Der Funktionsumfang von MES steigt aber auch durch branchenspezifische Anforderungen, wie in den Bereichen Medizin und Automobil. 100 Prozent Rückverfolgbarkeit, lückenlose Chargendokumentation, Prozessvalidierung und Energiemanagement sind nur einige aktuelle Themen, für die zunehmend Lösungen geboten werden.“

MES als allumfassenden Datensammler

Nach Engel werden MES „im Sinne des Big-Data-Ansatzes ihre Aufgabe von einer reinen Maschinendaten-Erfassung im engeren Spritzgieß-Umfeld auf eine Datenerfassung für alle Peripheriegeräte und Sensoren des Unternehmens ausdehnen und so die Aufgabe des Gesamt-Daten-Collectors übernehmen. Die Fähigkeit, mit allen Produktionsteilnehmern – eingeschlossen die Teilnehmer, die nicht aus dem unmittelbaren Umfeld der Spritzgießmaschinen kommen, zu kommunizieren, wird damit an Bedeutung gewinnen. Die Daten werden dann nicht mehr nur von den eigenen MES-Applikationen genutzt, sondern auch Service-Providern angeboten.“

Zur Wirtschaftlichkeit, die der Einsatz von MES bewirkt, wurden von nahezu allen Firmen Transparenz, optimale Auslastung der Produktionsanlagen sowie Optimierung und Effizienz aller die Fertigung betreffenden Einflussparameter angeführt. Auf einen besonderen Aspekt weist Engel hin: „Das Service-Angebot der Cloud eröffnet Chancen für neue Geschäftsmodelle. Ein Beispiel ist Service-On-Demand. Hierbei muss kein QS-Modul mehr gekauft werden, sondern der Qualitätssicherungs-Service wird temporär und auftragsbezogen gebucht.“

Vernetzung fördert Tranzparenz, aber auch Sicherheitsbedürfnis

Die informationstechnische Vernetzung, getrieben durch das Thema Industrie 4.0, wie Arburg schreibt, wird auch von Grass, von Guardus und von Proses angesprochen. Diese Vernetzung, führt Arburg weiter aus, schreitet „weiter voran, sowohl innerhalb der Produktion und über mehrere Produktionsstandorte hinweg (horizontale Integration), als auch mit einem übergeordneten ERP-System (vertikale Integration). So erhöht beispielsweise der Datenaustausch mit der Materialversorgung, dem Qualitätsmanagement- oder Energiemanagement-System die Transparenz der Prozesse. Auf dieser Basis wird es Leitrechnersystemen möglich, Prozesse immer gezielter zu analysieren und zu steuern.“ Dies bringt auch Grass zum Ausdruck, wonach die „starke Tendenz zur Vernetzung innerhalb der Produktion zur integrierten und synergetischen Nutzung der entstehenden Daten und zur Optimierung der Prozesse“ führt. Nach Proses „werden im Rahmen von Industrie 4.0 immer mehr intelligente Fertigungsinseln beziehungsweise Linienfertigungen entstehen, die innerhalb eines Echtzeitsystems überwacht, visualisiert und dokumentiert werden müssen. Über entsprechende Tools werden die innerhalb von MES-Solutions verarbeiteten Daten dem Internet of Things zur Verfügung gestellt.“

Guardus gibt zu bedenken, dass „durch die zunehmende Mobilität und Cloud-Fähigkeit der Plattformen und der damit einhergehenden Vernetzung sich andere Sicherheitsanforderungen an Unternehmen stellen. Cyber-Kriminalität wird leichter und anonymer, gleichzeitig muss die Investition in Sicherheit steigen.“

Über den Autor

Prof. Dr. Werner Hoffmanns

ist freier Mitarbeiter des Plastverarbeiter.

office@hoffmanns-texte.de