In Industrie-4.0-Konzepten spielen Manufacturing Execution Systems (MES) eine wichtige Rolle, da sie den Zustand einer Fertigung transparent abbilden. Als ‚Steuerpult‘ verbinden sie dazu die Fertigungsanlagen mit der darüber liegenden Planungsschicht in den ERP-Lösungen – und legen damit die Grundlage, die hohe Flexibilität der Smart Factory nutzbar zu machen.
Zusammenfassung: Michael Corban, Chefredakteur develop3 systems engineering
Manufacturing Execution Systems (MES) erlauben zentral den Zugriff auf Maschinen und Anlagen in Echtzeit – und eignen sich damit insbesondere dazu, in Industrie-4.0-Szenarien den Zustand der Fertigung transparent und beeinflussbar zu machen. Doch können sie diese Aufgabe wirklich übernehmen oder werden sie im Zuge der Verlagerung von Informationen in das Internet der Dinge nicht eher überflüssig?
„Auch in einem Industrie-4.0-Szenario werden MES gebraucht, und zwar sowohl in der bekannten Funktion als auch darüber hinaus als zentrale Informations- und Datendrehscheibe“, sagt dazu Prof. Jürgen Kletti, Geschäftsführer von MPDV Mikrolab in Mosbach. „Eine komplett dezentrale Kommunikation ohne zentrale Synchronisation wird es in absehbarer Zukunft nicht geben.“ Auch den Traum vom ‚Smart Product‘, das sich selbst den Weg durch die Fertigung sucht, hält Kletti für unrealistisch. Was aber passiert ist, dass durch die Industrie 4.0 die Grenzen in der Kommunikationspyramide immer weiter aufgeweicht werden und verschwinden, betont Thomas Lantermann, Senior Business Development Manager FA – European Development Center bei Mitsubishi Electric Europe in Ratingen. Jeder werde mit jedem über die Cloud kommunizieren. „Um jedoch die Industrie 4.0 zum Erfolg zu bringen, ist es notwendig, eine gut funktionierende ERP/MES/IT-Infrastruktur zu besitzen, um die nötigen Industrie-4.0-Prozesse aufsetzen zu können.“ Der Erfolg der selbstorganisierenden Produktion hänge von gut organisierten, reproduzierbaren Prozessen ab – eine Industrie-4.0-Landschaft lasse sich schließlich nicht aus dem Nichts aufbauen.
Für Christoph Sauer, Geschäftsführer und Leiter der Entwicklung bei nuveon in Markt Berolzheim, ist deswegen klar, dass MES integraler Bestandteil der Fabrik 4.0 werden – und damit noch wichtiger und von zentraler Bedeutung für die weitere Entwicklung auf Fertigungsebene. „Den Markt erobern werden aber Systeme, die originär webbasiert sind und sich – vergleichbar einem Betriebssystem im PC – als Integrationsplattform über die gesamte Fertigung legen.“ Ihre Aufgabe sei es, Informationen sowohl zwischen Komponenten als auch direkt auszuwerten beziehungsweise Ergebnisse quasi in Echtzeit an übergeordnete Systeme weiterzugeben. „MES sind und bleiben Bindeglied zwischen ERP und den einzelnen Industrie-4.0-tauglichen Maschinen und Anlagen, weil neben den Produkten auch die Maschinen selbst – sinnvollerweise über das Internet – mit dem ERP kommunizieren müssen“, ergänzt Robert Schürch, CEO von CSM Systems aus Uster in der Schweiz. „Die ERP-Umgebung weiß, was Maschinen mit den passierenden Produkten machen müssen – entweder weil das Produkt selbst über die Information verfügt oder diese auf Grund der ID des Produktes abgefragt werden kann.“
Die Identifizierung der Produkte, die Erfassung der zugehörigen Daten und die Steuerung des weiteren Produktionsverlaufs gehöre zu den zentralen Aufgaben von MES, bestätigt auch Andreas Kirsch, Vorstand von Guardus Solutions aus Ulm. „Die so gesammelten Informationen stehen auch in Zukunft zentral in einem MES zur Verfügung – unabhängig davon, ob gewisse Produktionsabläufe in Form von verketteten, automatisierten Anlagen autonom durchgeführt werden können.“ Insofern würden sich beide Sichtweisen auf das Produkt – zentral und dezentral – eher ergänzen anstatt ablösen.
MES als Mensch-Anlage-Schnittstelle
Interessant ist in diesem Zusammenhang, ob sich MES im Sinne einer Mensch-Anlage-Schnittstelle einsetzen lassen, um beispielsweise abhängig vom Auftragseingang entweder die Fertigungskapazitäten voll auszulasten oder den Energieverbrauch zu minimieren. „Je intelligenter die Maschinen und Komponenten werden, um so mehr wird von MES gefordert werden, als einheitliche Mensch-Maschine-Schnittstelle zu fungieren“, ist sich nuveon-Geschäftsführer Christoph Sauer sicher. „Der Nutzer darf ab einer gewissen Entwicklungsstufe nicht mehr merken, ob er sich auf einer Maschinen-Bedien-Ebene befindet oder der eigentlichen MES-Ebene.“ Da moderne MES beziehungsweise ‚Produktions-Betriebssysteme‘ die Schnittstellen zu allen Komponenten in der Fertigung unabhängig von der physischen Realisierung auf eine neutrale Ebene abstrahieren könnten, könne zudem das Verhalten der Komponenten simuliert werden – und auf diese Weise auch das gesamte Zusammenspiel in der Produktion in unterschiedlichen Szenarien. „Mit Hilfe entsprechender Sensorik und Maschinenintelligenz kann dem ERP während der Produktion der Energieverbrauch gemeldet werden“, meint CSM-Systems-CEO Robert Schürch. „Damit kann das ERP-System dann neben dem eigentlichen Materialfluss auch zusätzlich den Spitzenenergieverbrauch durch dynamische Auslastung der Fertigungskapazitäten intelligent steuern.“
Anlagenbetreiber müssten zwischen den Zielsetzungen Kapazität, Energieeffizienz, Flexibilität und Qualität abwägen, erläutert Thomas Lantermann von Mitsubishi Electric. „Virtuelle Referenzmodelle – CPS – ermöglichen es schon heute, die Auswirkungen von Entscheidungen in Bezug auf die Zielsetzungen zu analysieren und zu simulieren.“ Durch die Industrie 4.0 würden die Informationsquellen für diese Entscheidungen, sprich die Datentransparenz und Datenqualität, deutlich verbessert. „Die MES werden hier zu Assistenz-Systemen für den Menschen, um die Entscheidungen schneller und zuverlässiger treffen zu können.“
Klar ist damit aber auch, dass die Datenmengen steigen, die durch MES zu verarbeiten sind. Das sei kein Problem, sagt Guardus-Solutions-Vorstand Andreas Kirsch. „Durch die enormen Entwicklungsschübe in punkto Hardware-Leistung – Stichwort Big-Data-Analysen oder Cloud-Architekturen – sowie durch Datenbanken mit In-Memory-Funktionalitäten, werden steigende Datenmengen und Performance-Anforderungen kein Problem für eine integrierte MES-Datenbasis darstellen.“ Zudem falle auch die Beschaffung der leistungsfähigen Hardware-Komponenten immer leichter, da die Hardware-Preise bezogen auf Rechnerleistung und -kapazität dramatisch sänken. „MES werden in Zukunft mit den größeren Datenmengen umgehen können müssen“, bestätigt abschließend MPDV-Chef Prof. Jürgen Kletti. „Ein weiterer Ansatz, mit der Datenflut umzugehen, ist bereits bei der Erfassung die Daten zu verdichten und so aus ‚Big Data‘ aussagekräftige Informationen – ‚Smart Data‘ – zu machen.“
de3a.mitsubishielectric.com
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