Mehr Transparenz und Effizienz für die Kunststoffindustrie mit MES Hydra von MPDV. (Bildquelle: Moreno Soppelsa - stock.adobe.com, MPDV)

Mehr Transparenz und Effizienz für die Kunststoffindustrie mit MES Hydra von MPDV. (Bildquelle: Moreno Soppelsa – stock.adobe.com, MPDV)

Bei der Software, die ja im Wesentlichen die Funktion eines Manufacturing Execution Systems (MES) bestimmt, sind hinsichtlich der Entwicklungstrends zwei hauptsächliche Richtungen feststellbar. So „wird die Software-Architektur von MES-Systemen sich auf absehbare Zeit dahingehend ändern, dass die Modularität deutlich zunimmt bis hin zu feingranularen Apps, die auf einer gemeinsamen Plattform laufen“, schreibt MPDV Mikrolab, Mosbach. Diese unterstützt die „digitale Transparenz in Echtzeit, die es zukünftig braucht, um den Überblick zu behalten über hochautomatisierte verkettete Anlagen, die heute den Shopfloor kennzeichnen, sowie kostenintensive Materialien und den alles entscheidenden Faktor Mensch und um in Sekundenbruchteilen die richtigen Entscheidungen zu treffen und Maßnahmen zu setzen“, wie Industrie Informatik, Linz, Österreich, die Notwendigkeit des Einsatzes von MES-Systemen darstellt. Es „müssen zur Umsetzung der digitalen Fabrik die Disziplinen Transparenz, Integration und Echtzeit unter einen Hut gebracht werden, um die Wettbewerbsfähigkeit der produzierenden Industrie von morgen zu gewährleisten“, führt das Unternehmen weiter aus. Die „Informationen müssen hochfrequent und standardisiert zwischen den Anlagen ausgetauscht werden und somit die weiteren Produktionsprozesse in Echtzeit beeinflussen. Das MES wird somit die Datendrehscheibe in der Fertigung.“

Auch Proses BDE, Pforzheim, geht „im Rahmen von Industrie 4.0“ davon aus, dass „es zukünftig immer mehr Projekte mit verketteten intelligenten Maschinen und Geräten geben wird.“ In diesem Zusammenhang „muss sich in den nächsten Monaten zeigen, ob die neue Maschinenleitrechnerschnittstelle Euromap 77/83, die momentan in aller Munde ist, die Erwartungen in der Praxis erfüllt“, vor dem Hintergrund, „dass fast jeder Produktionsbetrieb weiterhin einen heterogenen Maschinenpark haben wird und die Maschinen mit „älteren“ Leitrechnerschnittstellen oder mit Digitalsignalen in ein MES-System zu integrieren sind.“

Mobile Endgeräte für uneingeschränkten Zugang

Animation, Industrie 4.0, Vernetzung, Netzwerk, Kommunikation. (Bildquelle: Arburg)

Animation einer vernetzen über MES kommunizierenden Spritzgießfertigung. (Bildquelle: Arburg)

Aus der Einlassung von Arburg, Loßburg, lässt sich eine weitere Richtung bei der Softwareentwicklung entnehmen, die auch von anderen Firmen angesprochen wird. So teilt Arburg mit, dass „die Verfügbarkeit von Informationen aus dem Produktionsumfeld auf mobilen Endgeräten und die Dateneingabe vor Ort über diese Technologien zunehmend wichtiger werden. MES-Systeme bieten hierfür spezielle Benutzeroberflächen. Rückmeldungen und Kennzahlen zu Maschinen, den jeweils laufenden Aufträgen, Schichten und der Produktionsqualität sind dadurch nicht nur permanent verfügbar, sondern Eingaben in das System jederzeit möglich – und das weltweit.“

„Der Trend nach Echtzeit und Mobile Data“, so teilt es auch BMS bvba Belgian Monitoring Systems, Kortrijk, Belgien, mit, „äußert sich in der Entwicklung von MES-Apps für Smart Phones. MES in der Tasche ist vor allem in China kein Hype, sondern eine Tatsache.“ E.P. Elektro-Projekt, Weingarten, berichtet, dass „virtualisierte Lösungen weiterhin stark im Trend liegen, da deutlich leichter zu administrieren und zu skalieren“ ist. Nach Carl Zeiss MES Solutions, Ulm, wird die „Nutzung der Software über Webservices“ möglich mit der Folge, dass Hardware-Erfordernisse sinken. Diese Einschätzung teilt auch MPDV Mikrolab und erklärt, dass „die Anforderungen von MES-Systemen an die Hardware einerseits immer unwichtiger werden, da die einzelnen Funktionen immer besser verteilt werden können. Andererseits wird der Bedarf an Speicher- und Rechenkapazität signifikant zunehmen, da die zu verarbeitenden Datenmengen immer mehr anwachsen. Die Nutzung virtueller IT-Ressourcen gewinnt daher immer mehr an Bedeutung.“

Die von E.P. Elektro-Projekt angesprochenen „virtualisierten Systeme lassen robuste Smart Clients zahlenmäßig zunehmen, da diese ebenfalls deutlich geringeren administrativen Aufwand nach sich ziehen.“ Proses BDE weist darauf hin, dass „bei der Hardwareauswahl darauf geachtet werden sollte, dass hier weniger „Consumer-Geräte“ eingesetzt werden, sondern wirklich industrietaugliche Geräte.“

Spezialisierte Systeme interagieren

Zur Systemfähigkeit von MES-Systemen teilt MPDV Mikrolab mit, dass dieser Begriff „an Bedeutung verlieren und durch eine allgemeine Interoperabilität ersetzt wird. Nur so können Apps unterschiedlicher Anbieter miteinander interagieren. Damit wird auch der oft kritisierte Vendor-Lock-In sukzessive ausgehebelt.“ Während BMS bvba Belgian Monitoring Systems auf die Smart Phone-Betriebssysteme Android oder IOS verweist, sieht Carl Zeiss MES Solutions „durch Webservices keine Bindung mehr an Betriebssysteme.“ E.P. Elektro-Projekt berichtet, dass „die Integration von MES-Systemen in ERP-Systeme weiter zunimmt“ und „Stand-alone-Lösungen zahlenmäßig abnehmen.“ Auch Arburg stellt fest, dass „die Vernetzung von MES- mit anderen Managementsystemen in der Produktion ansteigt. Ziele sind die Abbildung der kompletten Wertschöpfungskette und die auftragsspezifische Zuordnung erfasster Daten. Mit einer Schnittstelle zur Materialversorgung lassen sich beispielsweise Chargendaten auftragsspezifisch dokumentieren und so eine Rückverfolgbarkeit vom Fertigteil zum Granulat realisieren. Weitere Bereiche, für die MES-Systeme heute Schnittstellen anbieten, sind Prozessvalidierung, Qualitäts- und Energiemanagement. Aber nicht nur die Konnektiviät zu anderen Managementsystemen in der Produktion nimmt zu, sondern auch die Online-Anbindung der Maschinen Dank der zunehmenden Standardisierung der Interfaces. Für eine verlässlichere Feinplanung werden vermehrt komplexe und fertigungsspezifische Besonderheiten in die MES-Systeme integriert. Dadurch spezialisieren sich die Systeme zunehmend. Speziell für die Spritzgießproduktion macht dies unter anderem möglich, defekte Kavitäten in Werkzeugen oder unterschiedliche Leistungsfähigkeiten von Maschinen bei der Feinplanung zu berücksichtigen.“

 

„So wird es neben branchenübergreifend einsetzbaren Basisfunktionen immer mehr branchenspezifische Spezialfunktionen geben, um die jeweiligen Anforderungen abzudecken“, merkt auch MPDV Mikrolab an und schreibt weiter, dass „die dadurch entstehende Komplexität in Summe nur beherrschbar bleiben wird, wenn die Trennung nach Basis- und Spezialfunktionen strikt eingehalten wird. Grundsätzlich werden MES-Systeme in jeder Sparte der Fertigungsindustrie zum Einsatz kommen, um die immer individuelleren Kundenanforderungen abbilden zu können. Erfolgreich werden diejenigen Unternehmen sein, die es verstehen, alle relevanten Anwendungen effizient miteinander zu vernetzen.“

Außerhalb der Kunststoffverarbeitung sieht E.P. Elektro-Projekt „viele“ Einsatzgebiete. Hinsichtlich der Kunststoffverarbeitung ist es nach Ansicht dieser Firma aber „vielmehr so, dass diese erst nach und nach Anforderungen formuliert, die in anderen Branchen wie Pharma und Lebensmittel schon lange Stand der Technik sind.“

Anwender müssen auf Datensicherheit achten

Zur Datensicherheit bei Nutzung virtueller Ressourcen teilt Grass, Bad Kreuznach, mit, dass „bislang eine noch sehr zögerliche Nutzung von Virtualisierungsmöglichkeiten in der sogenannten „Cloud“ zu verzeichnen ist. Das Gros der Unternehmen betreibt eigene Server und sichert diese in Eigenregie gegen unberechtigte Zugriffe ab. Dies betrifft vor allem auch die Daten der Fertigung, allen voran Rezepturen und Verfahrensanweisungen, die in der Regel im MES gehalten werden.“ Laut Arburg „bietet die offene Kommunikations-Plattform OPC UA eine gesicherte Verschlüsselung, ein mehrschichtiges Sicherheitskonzept auf der Applikations- und Transportebene sowie die Möglichkeit zum Aufbau von Berechtigungen. All das ergibt eine hohe Datensicherheit.“

Modularisierung fördert Anwendung und Wirtschaftlichkeit

Proses 3D-Hallenspiegel Demo; Entwicklung in Kooperation mit dem Fraunhofer Institut. (Bildquelle: Proses BDE)

Proses 3D-Hallenspiegel Demo; Entwicklung in Kooperation mit dem Fraunhofer Institut. (Bildquelle: Proses BDE)

Die Wirtschaftlichkeit von MES zeigt sich in einem „kurzen Amortisationszeitraum von in der Regel ein bis zwei Jahren“, wie Grass mitteilt. Proses BDE spricht von einem „Return of Invest“, der „in aller Regel unterhalb eines Jahres liegt.“ Da „Maschinen und Material weltweit annähernd gleich kosten, muss Deutschland und Europa mit Hilfe von MES-Systemen „intelligenter“ produzieren, so dass eine hohe Effizienz und damit Wirtschaftlichkeit erreicht werden kann“, ergänzt das Unternehmen. „Durch die zunehmende Modularisierung der MES-Funktionen werden auch immer mehr kleinere Unternehmen von deren Wirtschaftlichkeit profitieren können“, hebt MPDV Mikrolab hervor und merkt an, dass „größere Unternehmen aus Gründen der Wirtschaftlichkeit bereits heute schon nicht mehr auf MES-Systeme verzichten können.“ Arburg begründet die Notwendigkeit des Einsatzes von MES-Systemen damit, dass „die kontinuierlich steigenden Anforderungen hinsichtlich hoher Flexibilität, Qualität, Produktivität und Termintreue bei immer größerer Variantenvielfalt sowie bei immer komplexeren Produkten und Prozessen nur lösbar sind durch den Einsatz“ dieser Systeme. „Mit ihnen lassen sich verfügbare Ressourcen durch ein optimiertes Produktionsmanagement effizienter nutzen, sei es bei der Auftragsplanung, der Qualitätssicherung, der Werkzeugverwaltung oder bei der Instandhaltung. Gerade die Instandhaltung gewinnt in letzter Zeit verstärkt an Bedeutung. Denn komplexere und leistungsfähigere und damit kostenintensivere Fertigungsanlagen rechnen sich vielfach nur bei einer dauerhaft hohen Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit. Dies macht auch die vorausschauende Wartung („Predictive Maintenance“) von Spritzgießmaschinen immer wichtiger. MES-Systeme und IIoT-Gateways tragen dazu bei, die hierfür erforderliche Datenbasis bereitzustellen.“

Eine zunehmende Bedeutung der MES für die vorbeugende Instandhaltung sprechen auch Proses BDE und Carl Zeiss MES Solutions an.

Zentrale Server- und Cloud-Lösungen sind die Zukunft

„Betreffend „Software as a Service“ (SaaS) zeigen die mobile Telekommunikation und die IT generell den Weg in die Zukunft“, merkt Arburg abschließend an. „Dort sind zentrale Server- und Cloud-Lösungen, die den Zugriff auf eine große Bandbreite von Anwendungen und Daten erlauben, bereits im Alltag angekommen und Software-Applikationen können problemlos gemietet werden. Solche zentralisierten Angebote, auf die man von überall her zugreifen kann, werden zukünftig auch zunehmend für industrielle Applikationen verfügbar sein.“ Ebenfalls in die Zukunft schauend schreibt MPDV Mikrolab, dass „sich im Zuge der Entwicklung von Plattformen wie der Manufacturing Integration Platform (MIP) ein Ökosystem aus App-Entwicklern, Dienstleistern und Systemintegratoren entwickeln wird. Auch können Fertigungsunternehmen ihre eigenen Anwendungen über Plattformen dieser Art mit den Basisfunktionen vernetzen. Dadurch reduziert sich in Summe der Pflegeaufwand für die fertigungsnahe IT.“

Über den Autor

Prof. Dr. Werner Hoffmanns

ist freier Mitarbeiter des Plastverarbeiter.

office@hoffmanns-texte.de