Expertenbeitrag

 Thomas Joos

Thomas Joos

Freiberuflicher Autor und Journalist

Industrie 4.0 Manufacturing Execution Systeme und die Automatisierung

Autor / Redakteur: Thomas Joos / Sebastian Human

Für die Umstellung auf Industrie 4.0 und die damit verbundene digitale Transformation von Unternehmen spielen Manufacturing Execution Systeme eine wesentliche Rolle in der Industrie. Der Beitrag zeigt, was es damit auf sich hat und was sie leisten.

Die Automatisierung der Produktionsplanung ist ein zentrales Element der digitalen Transformation der Industrie – MES leisten hierzu einen wichtigen Beitrag.
Die Automatisierung der Produktionsplanung ist ein zentrales Element der digitalen Transformation der Industrie – MES leisten hierzu einen wichtigen Beitrag.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay )

Bei der Verwendung von Manufacturing Execution Systemen (MES), in Deutschland oft auch als Produktionsleitsysteme bezeichnet werden, können Unternehmen enorme Vorteile für sich erschließen und gleichzeitig die digitale Transformation hin zur Industrie 4.0 vorantreiben. Verknüpfen Industriebetriebe diese Lösungen mit dem ERP-System, können die Verantwortlichen Produktionen genauer planen, da überall die notwendigen Informationen zur Verfügung stehen.

Mit einem MES können Fertigungsunternehmen auch für gleichbleibende Produktionsqualität sorgen. Das spielt in der Supply Chain eine wichtige Rolle, da hier auch nachfolgende Partner darauf angewiesen sind, dass Produkte und Werkstücke immer in der gleichen Qualität vorhanden sind und natürlich auch die Lieferfristen eingehalten werden.
Die automatisierte Produktionsplanung und -Steuerung ist in diesem Zusammenhang ein wichtiger Bestandteil der Lieferkette und generell der Beziehung zwischen Lieferanten und Kunden. Die Automatisierung der Produktion und das digitale Erfassen der Verbrauchsgüter ist ein elementarer Bestandteil der digitalen Transformation. Für die Digitalisierung ist in vielen Fällen kein Austausch ganzer Produktionsanlagen notwendig. Stattdessen lassen sich Erweiterungen implementieren, mit denen auch ältere Produktionsmaschinen auf den neusten Stand gebracht werden können.

Digital unterstützte Automatisierung der Produktion

Treiben Unternehmen ihre digitale Transformation voran, vor allem in der Industrie, kommen über kurz oder lang auch Geräte aus dem Industrial Internet of Things (IIoT) zum Einsatz. Mit Sensoren und Erweiterungen können die Produktionsgeräte untereinander und mit anderen Geräten Daten austauschen.

Verschiedene Systeme können die Daten analysieren und die Ergebnisse zusätzlich in das ERP-System übertragen. Damit lassen sich Produktionen umfassend überwachen und schlussendlich auch automatisieren. Intelligente Prozessautomatisierung erfordert Daten von Produkten, Werkstoffen und Produktionsmaschinen, die wiederum über IIoT-Geräte gesammelt werden können.

Dabei stellen Manufacturing Execution Systeme die Zentrale dar, die Informationen der IIoT-Geräte in Echtzeit erhält und verarbeiten kann. Gleichzeitig lassen sich dadurch auch Engpässe vermeiden, da der komplette Materialverbrauch in der Produktion erfasst und analysiert ist. Auch Smart-Metering-Geräte spielen in diesem Zusammenhang eine wichtige Rolle, da diese die Ressourcennutzung in der Produktion überwachen und aktuelle Informationen ebenfalls an das ERP-System übermitteln.

Das manuelle Übermitteln von Daten zum Ressourcenverbrauch ist bei der Automatisierung der Produktion kaum möglich. Hier müssen automatisierte Systeme und Sensoren die Daten regelmäßig übermitteln. Der bis heute gültige ökonomische Lehrsatz „You can’t manage what you can’t measure“ besagt, was man nicht messen kann, kann man auch nicht lenken. Daher sind MES in Zusammenhang mit IIoT-Sensoren und Geräten ein wichtiger Schritt, um alle relevanten Daten der Produktion zu erfassen und verarbeiten zu können.

Smart Factory mit Manufacturing Execution Systemen

Bei der vollständigen Automatisierung von Produktionslinien, wandeln sich herkömmliche Industriebetriebe zu Smart Factorys, bei denen alle Abläufe digital überwacht und automatisiert sind. Der Verbrauch der Ressourcen ist im System zuverlässig messbar, und das ERP-System kann genaue Angaben machen, wann ein Produkt für den Kunden zur Verfügung steht und mit welcher Produktionsmaschine es wann gefertigt wurde.

Eine Smart Factory analysiert aber nicht nur Verbrauchsgüter zuverlässig, sondern vernetzt auch die Produktionsmaschinen miteinander. Die komplette Anlage tauscht Daten aus und die Produktionsmaschinen kommunizieren miteinander, um die Produktion so optimal wie möglich zu gestalten. MES stellen dazu das Bindeglied dar und wandeln Aufgaben der verantwortlichen Mitarbeiter automatisiert in Produktionsschritte um.

Produktionsautomatisierung mit Manufacturing Execution Systemen

So ermöglichen Manufacturing Execution Systeme operatives Produktionsmanagement. Das MES erhält die Daten von Sensoren der vernetzten Produktionsanlagen und überträgt seine Informationen wiederum zum ERP-System. Verantwortliche erhalten hierdurch einen Echtzeit-Überblick über alle Produktionsprozesse und die damit verbundenen Verbrauchsgüter.

Nur mit einem MES ist es möglich, dass Unternehmen ihre Produktionsprozesse digital steuern und effektiver betreiben, da alle Produktionsprozesse und das Manufacturing Execution System direkt miteinander kommunizieren. Mit den zur Verfügung stehenden Daten erstellt das MES ein Abbild der tatsächlichen Produktion, auf deren Basis die einzelnen Aufgaben und Prozesse automatisiert werden. Es steht in dieser Funktion zwischen Produktion und ERP-System und ermöglicht daher auch eine ganzheitliche Sicht auf die Produktion und den Status der Aufträge.

Das sind die Aufgaben eines MES

Ein MES arbeitet in beide Richtungen. Planung und Aufträge übersetzt das System in detaillierte Schritte der Produktion. Umgekehrt übermittelt das MES Daten der verschiedenen Produktionsanlagen zurück, um Planungen durchführen oder anpassen zu können. Dabei bereitet das Manufacturing Execution System die Daten auf und vermittelt den Verantwortlichen im Unternehmen ein genaues Bild der Produktion. Auf Basis der vorgegebenen Planung erstellt das System die einzelnen Arbeitsschritte und verteilt sie automatisiert an die passenden Produktionsmaschinen.

Im Rahmen der Produktion sammelt das MES fortlaufend die einzelnen Daten der Sensoren und Produktionsanlagen. Beispiele dafür sind der Ressourcenverrauch, die Ausbeute an Werkstücken und auch die Auslastung der Produktionsanlage. Gibt es Abweichungen von den geplanten Werten, erhalten Verantwortliche Informationen, beispielsweise auf ein mobiles Endgerät, und können Gegenmaßnahmen ergreifen.

Das Manufacturing Execution System übernimmt auch Analyse und Auswertung der gesammelten Daten von Produktionsanlagen und Smart-Metering-Systemen. Verantwortliche Mitarbeiter erhalten diese Informationen, damit sie den Überblick behalten. Diese Vorgänge ermöglichen es den einzelnen Abteilungen im Unternehmen, zum Beispiel dem Einkauf oder dem Vertrieb, ihre Aktionen zu planen und Prozesse zu optimieren. Die Fertigung wird dadurch exakt durchschaubar.

Schlussendlich profitiert auch das Qualitätsmanagement von einem MES. Bei Rückrufen oder Fehlern in der Produktion lassen sich Ressourcen und Produktionsanlagen zuordnen und damit auch generelle Fehler beheben. Da die Produktion dauerhaft überwacht ist, steigt gleichzeitig die Qualität der Produkte und bleibt auch auf einem hohen Niveau.

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