MES-Lösungen erhöhen Produktionseffizienz deutlich

Zentrale Drehscheibe

MES-Lösungen erhöhen Produktionseffizienz

MES-Lösungen
MES-Lösungen unterstützen Fertigungsunternehmen bei der Steigerung der Effizienz. Mit der Umsetzung der Anforderung von Industrie-4.0-Konzepten und der digitalen Transformation wächst die Bedeutung von MES Bild: Production Perig/Fotolia.com
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MES-Lösungen verbinden den Shopfloor mit der Businessebene und steigern damit die Produktionseffizienz. Als zentrale Drehscheibe sammeln sie Betriebs- und Prozessdaten und bereiten diese auf. Im Trendinterview erläutern Experten, wieso Manufacturing-Execution-Systeme die Basis für Industrie 4.0 darstellen.

Interview: Johannes Gillar, stellvertretender Chefredakteur elektro AUTOMATION

elektro AUTOMATION: Viele Experten sehen in MES die Basis für die Steuerung der Industrie-4.0-Fabrik hinsichtlich der Energie- und Ressourceneffizienz. Werden MES dieser Rolle gerecht?

Simone Cronjäger (Guardus Solutions): Ein MES ist wichtiger Datenlieferant für Energiemanagementsysteme, da es die direkten Energieverbräuche messen und aufgrund seiner integrierten Datenbasis den Bezug zwischen Anlagen, Produkten, Produktionsaufträgen und verwendeten Technologien herstellen kann. Gleiches gilt für die Ressourceneffizienz mit dem Kennzahlenklassiker OEE. Die transparente Zuweisung von Ressourcen zu Produkten, Produktionsaufträgen, Prozessen und Maschinen sowie der konsequente Soll-/Ist-Vergleich macht Optimierungspotenziale in Echtzeit sichtbar.

Markus Diesner (MPDV): Grundsätzlich bringt ein modernes MES gemäß VDI-Richtlinie 5600 alle wichtigen Funktionen mit, um eine Smart Factory im Sinne von Industrie 4.0 effizient zu steuern. Je nach Komplexität muss das eine oder andere MES noch lernen, mit größeren Datenmengen umzugehen. Auch die Erfassung und Verarbeitung unstrukturierter Daten ist für viele Systeme noch neu. Mit der Edge Computing Suite (EdgeCS) haben die MES-Experten von MPDV dafür bereits einen wichtigen Grundstein gelegt.

Franz Fuchs (Gefasoft): Ja, das liegt auf der Hand – die Vernetzung der Produktionsressourcen, Produkte und Logistikketten als Grundlage der Digitalisierung erzeugt maximale Transparenz in der Produktion. In der Folge wird durch gezielte Optimierungsmaßnahmen Verschwendung und Ressourcenverbrauch reduziert. Somit leisten MES auch einen wichtigen Beitrag zum nachhaltigen Umgang mit Energie und Rohstoffen.

Ronald Heinze (MES-Dachverband): MES-Lösungen der Zukunft werden dem Anwender die angeforderten Daten auf jedem Gerät in der jeweils passenden Form darstellen. Die zentrale Datenhaltung wird somit ein wichtiger Bestandteil, der die Echtzeitfähigkeit der Kommunikation im Industrie-4.0-Zeitalter sicherstellt. MES-Lösungen werden somit ein wichtiges Element für Industrie 4.0, deren Bedeutung in zukünftigen Fabriken noch wächst.

Dr. Raffaello Lepratti (Siemens PLM Software): MES können erheblich zu Anlagen- und Ressourceneffizienz beitragen, vor allem wenn sie als Teil des digitalen Zwillings eingesetzt werden. Der digitale Zwilling, die genaue virtuelle Darstellung des Produktes und seiner Produktionsprozesse, steuert und optimiert die Effizienz in der realen Welt. Dabei gilt: Je höher die Datengenauigkeit und -konsistenz, desto größer das Verbesserungspotenzial.

Michael Möller (gbo Datacomp): Auf jeden Fall. MES verknüpfen Produktions- und Businessebene, so dass Daten nicht nur horizontal, sondern auch vertikal in Unternehmensprozesse integriert werden. Häufig wird ein MES heutzutage lediglich für die Auswertung von Betriebs- und Maschinendaten verwendet. Dabei kann die gesamte Intralogistik mit einem Manufacturing Execution System abgebildet und gesteuert werden. Auch die Personaleinsatzplanung lässt sich in eine MES-Lösung integrieren.

elektro AUTOMATION: Seit jeher bieten MES den Vorteil des Transparenzgewinns über laufende Produktionsprozesse. Sind angesichts der mit Industrie-4.0-Konzepten generell steigenden Menge und Verfügbarkeit an Daten aus der Produktion noch Mehrwerte realisierbar?

Cronjäger (Guardus Solutions): Auf jeden Fall. Steigt die Menge an verfügbaren Daten an, und stehen diese in konsistenter Beziehung zueinander, sind Unternehmen in der Lage, regelbasierte Prozesssteuerungen und Automatismen zu implementieren – ein Verfahren, das mit geringen Datenmengen oder Fragmenten nicht umsetzbar ist. Doch gerade die zunehmende Beschleunigung der Produktion, die Trends zu kleinsten Losen und Einzelteilfertigung sowie die hohe Produktvarianz machen solche Steuerungsmethoden zur Effizienzsteigerung erforderlich.

Diesner (MPDV): Definitiv! Je exakter die Fertigungsprozesse im MES abgebildet werden, desto effizienter kann das MES diese optimieren. Insbesondere immer relevanter werdende Montagelinien oder Montagezellen benötigen besondere Funktionen im MES. Mit Hydra Dynamic Manufacturing Control haben Prozessingenieure die Möglichkeit, jeden einzelnen Arbeitsschritt zu modellieren und damit eine wettbewerbsfähige Variantenfertigung zu überwachen und zu steuern. Dazu gehört auch eine intuitive Werkerführung.

Fuchs (Gefasoft): Ich denke, der Mehrwert liegt vor allem im verminderten Ressourceneinsatz. Ein hoher Automatisierungsgrad und perfekt verkettete Produktionsprozesse führen auch zu vermindertem Personaleinsatz. Damit werden neue Produktionsstandorte auch wieder in den westlichen Industriestaaten geschaffen. Für die neu entstehenden Arbeitsplätze werden hochspezialisierte Mitarbeiter mit hohem Ausbildungsniveau benötigt. Dafür müssen schon heute die politischen Weichen gestellt werden.

Heinze (MES-Dachverband): MES sind bereits heute die Informationsdrehscheibe einer modernen Produktion und ohne Informationen funktioniert kein Industrie 4.0. Jeder MES-Anbieter wird Ihnen bestätigen, dass durch das Thema Industrie 4.0 die Bedeutung von MES deutlich gestiegen ist. MES und Industrie 4.0 gehen eine enge Symbiose ein. Der Zugang zu immer mehr Informationen verbessert logischerweise die Performance der MES.

Lepratti (Siemens PLM Software): Ja, eindeutig. Die Echtzeitdaten aus dem MES werden permanent in die virtuelle Welt zurückgekoppelt. Zum Beispiel: Ein Problem in der Montagelinie (reale Welt) veranlasst während der Produktion eine Änderung in der Arbeitsanweisung (virtuelle Welt) mit maximaler Rücksicht auf eine optimale Prozessplanung. Indem Daten aus der realen Welt in die virtuelle Welt einfließen, tragen sie zu einer genaueren Darstellung der Realität bei, und helfen so, diese zu verbessern. Auf diese Weise wird der Kreis geschlossen.

Möller (gbo Datacomp): Wenn wir beim Beispiel der Personaleinsatzplanung bleiben, kann das Unternehmen zum einen seine Mitarbeiter flexibler einsetzen. Das ermöglicht effektivere Arbeitszeitmodelle. Zum anderen sind zum Beispiel Prämienzahlungen nachvollziehbarer – gerade für die Mitarbeiter. Darüber hinaus verbessert ein MES das Qualitätsmanagement, indem es permanent Soll/Ist-Abgleiche zwischen den Auftrags- und den Live-Daten aus der Fertigung vornimmt und Abweichungen sofort meldet.

elektro AUTOMATION: Welche Rolle spielt für MES die Künstliche Intelligenz (KI) – speziell das maschinelle Lernen? Werden MES damit verstärkt auch zu Analysetools oder ist das Aufgabe übergeordneter betriebswirtschaftlicher Lösungen, die dann beispielsweise in der Cloud Auswertungen auch über verschiedene Standorte hinweg ermöglichen?

Cronjäger (Guardus Solutions): Künstliche Intelligenz ist eine algorithmische Funktion, die versucht, auf Basis von Daten Muster und Strukturen zu erkennen, um diese dann steuernd verwenden zu können. Ein MES ist sicherlich ein guter Datenlieferant für KI-Systeme. Jedoch ist die Analyseanforderung auf einer Maschinenebene (Learning Machine) anders, als auf der MES- oder betriebswirtschaftlichen ERP-Ebene. Insofern sind die Daten aus allen Ebenen (Maschine, SCADA, MES und ERP) für KI-Anwendungen interessant.

Diesner (MPDV): Ich denke hier wird es unterschiedliche Ansätze geben: Entweder bieten MES-Hersteller eigene Anwendungen als Add-On an oder sie veröffentlichen erfasste Daten über standardisierte Schnittstellen, was eine externe Analyse zulassen würde. Einen Mittelweg gehen die MES-Experten von MPDV mit der Manufacturing Integration Platform (MIP). Die offene Plattformarchitektur ermöglicht die Ankopplung von Anwendungen jeglicher Art. Somit ist auch die Interoperabilität mit beliebigen Analysetools gesichert.

Fuchs (Gefasoft): Ich sehe hier keinen Widerspruch, ein MES sollte per se ein Business-Intelligence-Toolset – auch für standortübergreifende Analysen – enthalten. Manche Interessensvertreter der Arbeitnehmer befürchten durch die fortschreitende Digitalisierung auch eine steigende Überwachung der Mitarbeiter. Doch das Gegenteil ist der Fall – mit hochentwickelter Software kann der Mensch die Maschinen immer zuverlässiger kontrollieren und steuern. Auch „machine learning“ ist keine Bedrohung aus einem Science-Fiction-Roman, sondern ein Beispiel für die Entwicklung zu selbstoptimierenden – also effizienteren – Produktionsprozessen.

Heinze (MES-Dachverband): Der Begriff der Künstlichen Intelligenz ist nicht eindeutig abgegrenzt. Selbstverständlich bieten MES-Lösungen auch heute schon wertvolle Entscheidungshilfen für Manager anhand von zugänglichen Informationen aus der Produktions- und der ERP-Ebene. Darüber hinaus können MES-Lösungen als Datendrehscheiben für den Zugang von Informationen für Analysetools sorgen. Zukünftig werden MES-Lösungen und KI-Tools Hand in Hand für die Produktionsoptimierung sorgen. Das kann auch in der Cloud stattfinden. Zum Beispiel gibt es auch heute schon Cloud-basierte MES-Lösungen.

Lepratti (Siemens PLM Software): Die Datensammlung erfolgt zunehmend digital mithilfe fortgeschrittener Fühlertechnologie, sowie PLC-Steuerung, Messfühler, Druckmesser, IoT-Geräten etc. Die Darstellung der verschiedenen Datenquellen/-zustände sowie die Datenverarbeitung erfolgen anhand intelligenter Algorithmen, denen die Grundprinzipien der KI bzw. ontologischer Netze zugrunde liegen. Die Auswertung dieser Daten dient nicht nur Echtzeit-Warnungen, sondern ist mittels Tools für die gründliche Analyse von Kernprozessen und die einfache Darstellung von Anlagenzuständen über Webschnittstellen die Grundlage für die Digitalisierung des Unternehmens. So können anlagenübergreifend Trends festgestellt und Prozesse optimiert werden.

Möller (gbo Datacomp): MES sind für den Einsatz künstlicher Intelligenz durchaus prädestiniert: Es handelt sich um Systeme, die eine große Datenbasis vorhalten, nach vorgegebenen Regeln arbeiten und in Rechenstrukturen verortet sind. Diese Systeme sind heute durchaus schon in der Lage, aus den Daten zu lernen und unterbreiten z.B. Optimierungsvorschläge. Das gilt auch standortübergreifend. Und selbstverständlich kann ein MES durchaus in einer Cloud oder als „Software as a Service“ betrieben werden.

elektro AUTOMATION: Was müssen Unternehmen bei der Einführung von MES-Lösungen beachten – vor allem mit Blick auf die Umsetzung von Digitalisierungsstrategien, mit denen insbesondere Mittelständler ihre Wettbewerbsfähigkeit steigern wollen?

Cronjäger (Guardus Solutions): Die Unternehmen sollten eine Einführung an Hand ihrer eigenen Anforderungen erwägen und sich nicht von Modetrends und Buzzwords leiten lassen. Letztendlich geht es um die Optimierung der Produktionsprozesse, um günstiger und effizienter produzieren zu können. Dazu sind je nach Projekt ganz unterschiedliche Maßnahmen geeignet, die wir gemeinsam mit dem Kunden im Projekt definieren und umsetzen. Auf Wunsch versehen wir diese gerne mit einem Stempel „Industrie 4.0“ oder „Digitalisierungsstrategie“.

Diesner (MPDV): Lassen Sie es Schritt für Schritt angehen und überstürzen Sie nichts. Insbesondere im Mittelstand sollten alle Prozesse zunächst auf Verschlankungspotenzial geprüft werden, damit die Digitalisierung nicht zu unnötiger Komplexität führt. Gleichzeitig fördert der Abgleich von Anforderungen mit verfügbaren Standardfunktionen eines MES oftmals wertvolle Erkenntnisse bezüglich der Vereinfachung von Fertigungsabläufen zu Tage. Darauf aufbauend empfehlen wir Mittelständlern, sukzessive ein integriertes MES wie Hydra von MPDV einzuführen.

Fuchs (Gefasoft): Am schwierigsten ist immer der Start, man muss diffuse Ängste nehmen, die Menschen mitnehmen und beweisen, dass die Digitalisierung für alle Vorteile bringen kann. Wir empfehlen deshalb immer mit einem relativ kleinen, aber gut sichtbaren Thema einzusteigen, und dann stufenweise alle Prozesse zu durchleuchten, wo tatsächlich kurzfristige Verbesserungen (ROI) zu erwarten sind. Ein Thema, dass sich z.B. sehr gut für den Einstieg eignet, ist die Digitalisierung des Shop-Floor-Management (in vielen Firmen als „Morgenrunde“ bekannt).

Heinze (MES-Dachverband): Zum einen muss die richtige MES-Lösung gefunden werden. Es gibt weit über 100 MES-Lösungen, die allein in Deutschland zur Verfügung stehen. Da ist es schon eine gewisse Herausforderung, das passende System zu finden. Eine erste Hilfestellung bieten hier übrigens die interaktiven Checklisten des MES-D.A.CH-Verbands. Mit wenigen Eingaben kann unter www.mes-dach.de bereits eine Vorauswahl passender Lösungen getroffen werden. Darüber hinaus dürfen Anwender heute nicht den Aufwand der Anbindung der MES an den heterogenen Maschinenpark unterschätzen. Nicht selten nimmt allein dieser Part bis zu 50 % des Implementierungsaufwands in Anspruch. Zwar steht mit OPC UA bereits eine standardisierte Transportschicht zur Verfügung, allerdings sind damit noch nicht die Syntax sowie die Dateninhalte und Einheiten festgelegt. Der MES-D.A.CH-Verband startet in Kürze eine Initiative, um auch dafür eine standardisierte Lösung anzubieten.

Lepratti (Siemens PLM Software): Nach Aussage von LNS Research verwenden 43 % der Unternehmen Analytik als Grundlage für kontinuierliche Prozessverbesserung, nur 20 % von ihnen jedoch, verwenden Echtzeit-Warnungen aufgrund einer Produktionsdatenauswertung. Das Anlagenleistungsmanagement bietet konkrete und relativ kurzfristige Vorteile und ist somit ein guter erster Schritt in Richtung Digital Enterprise. Es stellt ein starkes Argument dar, um die richtigen Entscheidungsträger von seinem Wert zu überzeugen.

Möller (gbo Datacomp): Unternehmen müssen beachten, dass sich das MES stets an ihre individuellen Anforderungen anpasst. Wächst das Unternehmen, muss auch das MES wachsen. Diese Skalierbarkeit gewährleisten nur modular aufgebaute Lösungen. Das Unternehmen wählt anfangs nur die Bausteine, die für den ersten Schritt in die Industrie 4.0 nötig sind. Später kommen weitere Bausteine hinzu. Wichtig für Mittelständler: Diese Methode vermeidet unnötige Investitionen und das gefürchtete Overengineering.

www.gbo-datacomp.de

www.gefasoft.de

www.guardus-mes.de

https://mes-dach.de

www.mpdv.com

www.siemens.com/plm

Details zum Thema Manufacturing Execution Systems
hier.pro/zQahi


„Ein MES ist ein guter Datenlieferant für KI-Systeme. Jedoch ist die Analyseanforderung auf der Maschinenebene (Learning Machine) anders, als auf der MES- oder betriebswirtschaftlichen ERP-Ebene.“

Simone Cronjäger, Vorstand Guardus Solutions
Bild: Guardus Solutions

„Je exakter die Fertigungsprozesse im MES abgebildet werden, desto effizienter kann es diese optimieren. Insbesondere immer relevanter werdende Montagelinien oder Montagezellen benötigen besondere Funktionen im MES.“

Markus Diesner, Product Marketing Manager Sales, MPDV Mikrolab
Bild: MPDV

„Der Mehrwert eines MES liegt vor allem im verminderten Ressourceneinsatz. Ein hoher Automatisierungsgrad und perfekt verkettete Produktionsprozesse führen auch zu vermindertem Personaleinsatz.“

Franz Fuchs, Geschäftsführer, Gefasoft
Bild: Gefasoft

„MES-Lösungen der Zukunft werden dem Anwender die Daten auf jedem Gerät in der jeweils passenden Form darstellen. Die zentrale Datenhaltung wird somit ein Bestandteil, der die Echtzeitfähigkeit der Kommunikation im Industrie-4.0-Zeitalter sicherstellt.“

Ronald Heinze, 3. Vorstand MES D.A.CH Verband e.V.
Bild: MES-Dachverband

„MES können erheblich zu Anlagen- und Ressourceneffizienz beitragen, vor allem wenn sie als Teil des digitalen Zwillings eingesetzt werden.“

Raffaello Lepratti, Vice President of Business Development and Marketing for Manufacturing Operations Management, Siemens PLM Software
Bild: Siemens

„Unternehmen müssen beachten, dass sich das MES stets an ihre individuellen Anforderungen anpasst. Wächst das Unternehmen, muss auch das MES wachsen.“

Michael Möller, Geschäftsführer, gbo Datacomp
Bild: gbo Datacomp


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