Manufacturing Execution System Maximale Effizienz und Produktivität durch das passende MES

Redakteur: Reinhard Kluger

Wenn das MES nicht passt, dann muss man es passend machen. Mit einer modularen Plattform lässt sich ein MES-Maßanzug am leichtesten schneidern.

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Beispiel eines Staplerterminals.
Beispiel eines Staplerterminals.
(Membrain)

Zum Lean Management zählen alle Methoden, die dazu beitragen, die Abläufe und Prozesse nicht nur in einem Unternehmen, sondern in der gesamten Wertschöpfungskette industrieller Güter effizienter zu gestalten. Lean Production wiederum ist ein Teilbereich des Lean Management. Der ganzheitliche, integrierte Ansatz soll dazu dienen, Zeiten und Kosten des gesamten Auftragsprozesses zu reduzieren. „Verschwendungen“ wie beispielsweise Aufwändige Prozesse, Überproduktion, Bestände, Wartezeiten, Lange Wege, Fehler, Qualitäts- und Materialflussprobleme, etc. werden aufgefunden und eliminiert. Ein Manufacturing Execution System (MES) liefert das notwendige Instrumentarium, um Lean Management umzusetzen und spielt daher in Industrieunternehmen heute und in Zukunft eine entscheidende Rolle.

MES gilt als Brücke zur Produktion

Ein Manufacturing Execution System (MES) stellt das Bindeglied zwischen Management- und Fertigungsebene dar und ist im Idealfall die optimale Ergänzung zu den meist vorhandenen ERP-Systemen. Das passende MES ergänzt das führende ERP-System um fehlende Shop-Floor-Disziplinen wie die prozessnahe Erfassung von Produktions-, Qualitäts- und Personaldaten (mobil oder stationär), die Ermittlung von Kennzahlen, Traceability oder Prozessüberwachung und –verriegelung. Es ist darüber hinaus im gesamten Umfang und konstant in Echtzeit mit dem führenden System integriert.

Bei der Auswahl des passenden MES sollte dabei auf eine optimale Integration, schnelle Einführung sowie geringe Betriebskosten geachtet werden. Auch sollte das System durch eine zeitgemäße Architektur und Technologien zukunftssicher sein.

Praxisbeispiel mobile Datenerfassung

Für die Mobile Datenerfassung stehen am Besten zahlreiche Standard-Anwendungen zur Verfügung, die sich der Anwender je nach Bedarf auswählen kann. Wichtige Standardmodule gibt es z. B. für Produktion und Fertigung, Arbeits- und Montagezeiterfassung, Rückverfolgung, Qualitätssicherung, Instandhaltung, Seriennummernerfassung und –verfolgung, Lager und Versand, Inventur und Anlageninventur sowie Kommissionierung.

Qualitäts- und Sicherheitsstandards erfordern oftmals eine durchgängige Rückverfolgung (Traceability) der Produkte und Prozesse, aber auch Mängel und Folgekosten können dadurch vermieden werden. Wichtig ist auch, dass neben der rückwirkenden Traceability je Produkt oder Charge die Fertigungsprozesse aktiv und in Echtzeit, abhängig von den erfassten Daten, gesteuert werden können.

Die relevanten Daten erfassen

Die Betriebsdatenerfassung erfasst zeitaktuelle IST-Daten über Zustände und Prozesse im Unternehmen. Relevante Daten sind beispielsweise Auftrags- und Personaldaten, Zeiten, Stückzahlen, Ausschuss- oder Störgründe.

Mit der Maschinen- und Qualitätsdatenerfassung werden alle Maschinenzustände, Stückzahlen, Zeiten, Prozessdaten, Stör- und Ausschussgründe sowie Prüfdaten erfasst. Dies erfolgt wahlweise vollautomatisch oder in Kombination mit automatisierten Eingaben des Bedieners an der Anlage vor Ort. Dadurch verfügt man stets über aktuelle und aussagekräftige IST-Daten und erhöht gleichzeitig die Effizienz der Mitarbeiter durch die erheblich vereinfachte Dateneingabe.

Auf Basis der gewonnenen Daten können strategische Kennzahlen ermittelt oder auch kundenspezifische Auswertungen und Statistiken auf einfache Art und Weise erstellt werden.

Datenintegration anstatt Datenredundanz

Eine erfolgsversprechende, kostengünstige Umsetzung des MES besteht in erster Linie darin, Daten aus vorhandenen Systemen und Anlagen darzustellen, zu transportieren und zu analysieren. MES mit großen und nur punktuell integrierten Subsystemen weisen im Zuge der Einführung und im späteren Betrieb häufig Schwachstellen wie doppelte Datenhaltung, fehlende Aktualität des führenden Systems, hohe Integrations- und Erweiterungsaufwände sowie komplexe bis teilweise unvereinbare IT-Strukturen auf. Dies führt meist zu langen Projektlaufzeiten und überhöhten Investitions- und Folgekosten.

Zusätzlichen Aufwand vermeiden

Auch eine spearate Datenhaltung im Sinne eines Data-Warehouse bringt oftmals zusätzlichen Aufwand. Als Alternative bietet sich die Intergration der bestehenden Applikationen wie ERP-, PPS-, QMS- und Prüfsystemen sowie Maschinensteuerungen (z. B. OPC, Simatic, Beckhoff, Modbus, etc.) mit den Maschinen und Anlagen. Dazu benötigen Unternehmen eine performante Integrationsplattform mit bidirektionalen Schnittstellen für zahlreiche Unternehmensbereiche. So wird auf einfache Weise die volle Echtzeiterfassung sämtlicher Shop-Floor-Daten, eine durchgängige Rückverfolgbarkeit sowie eine aktive Prozesssteuerung der bestehenden Systeme ermöglicht.

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Volle Echtzeiterfassung sämtlicher Shop-Floor-Daten mit MES

Ein international tätiger Automobilzulieferer begann bereits im Jahr 2004 mit der Implementierung des MES. Auf der Produktionsebene waren mehrere Fertigungsbereiche nicht in das Gesamtkonzept zur Steuerung und Automatisierung integriert. Projektziel war es, alle Materialbewegungen zu automatisieren oder über Benutzerschnittstellen zu erfassen. Einer der Einsatzbereiche des SFC-Systems ist eine Platinenschneideanlage, in der große Rohmaterial-Rollen oder Coils zu Platinen verarbeitet werden. Als erster Schritt erfolgte die Implementierung einer mobilen Datenerfassung mit der Anbindung von XP-Staplerterminals und Handscannern.

Clients kommunizieren im lokalen Netzwerk

Schon im Jahr 2004 wurde jede Transaktion im SAP-System gebucht. Im Jahr 2006 folgte die Integration von Maschinensteuerungen, Scannern und RFID-Lesern. Die Clients kommunizieren im lokalen Netzwerk (LAN) via OPC- oder Modbus-Protokoll mit der Anlagensteuerung. Das System übernimmt die Pufferung vor allem zeitkritischer Daten und ist mit der SAP-Lösung sowie Datenbanken und Messaging-Diensten vernetzt. Damit war das Ziel einer weitgehenden Automatisierung bereits erreicht.

Durchgängige Rückverfolgbarkeit

Das System von Membrain wird nun stetig auf dem neuesten technischen Stand gehalten sowie neue Features integriert. Dazu zählen derzeit die Implementierung einer Kennzahlenauswertung für die Produktion, aber auch einer Personalzeiterfassung. Das MES ermöglicht dem Unternehmen die volle Echtzeiterfassung sämtlicher Shop-Floor-Daten, eine durchgängige Rückverfolgbarkeit sowie eine aktive Prozesssteuerung. Ein weiterer Vorteil sind die anwenderfreundlichen und übersichtlichen Benutzeroberflächen, die spezifisch für die Bedürfnisse des Unternehmens gestaltet werden konnten.

Optimierung des Produktionsprozesses durch MES

Bei einem international tätigen Bauausrüstungskonzern wurde als MES-Teilbereich zunächst ein System zur Betriebsdatenerfassung (BDE) eingeführt. Einsatzbereich ist eine Rohrschweißstraße. Projektziel war es, alle Zeiten der Produktionsanlage, insbesondere die Störungen zu erfassen und dadurch eine Optimierung des Produktionsprozesses zu erreichen. Die BDE-Anwendung dient hier hauptsächlich der automatischen Störungsmeldung. Dabei werden Stör-, Pausen- und Stillstandzeiten, sowie Produktionszeiten der Anlage automatisch erfasst.

Der Zustand der Anlage ist mit einem Blick erfasst

Früher mussten die Arbeiter Störungen mechanisch erfassen und die Zeiten dazu eintragen. Ein farbiger Zeitablauf-Balken lässt den Zustand der Produktionsanlage auf einen Blick erkennen. Die Mitarbeiter in der Fertigung bedienen die Software über einen Touch-Screen-Terminal. Dem Produktionsverantwortlichen steht eine eigene, benutzerfreundliche Windows-Anwendung zur einfachen Steuerung und Kontrolle der Produktionsabläufe zur Verfügung. Somit werden die Abläufe und Prozesse stetig optimiert und verbessert. Das Unternehmen erzielt dadurch eine Steigerung ihrer Produktivität in der Produktion sowie eine bessere Auslastung der Maschinen.

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