12.06.2014
Manufacturing Execution System

MES-System: Interview mit Veronika Schmid-Lutz, SAP

Produktionsprozesse mit MES vereinfachen

Warum ein MES-System eine gute und verlässliche Integration sowohl mit dem ERP-System als auch mit den ausführenden Maschinen, benötigt und wie sich die Doppelpflege von Daten vermeiden lässt, erklärt Veronika Schmid-Lutz, Chief Product Owner Manufacturing bei SAP, im Interview


ITM: Welche Rolle spielt ein MES Ihrer Meinung nach bei der Entwicklung von „Industrie 4.0“?
Veronika Schmid-Lutz:
Das MES wird bei der Entwicklung von Industrie 4.0 eine wichtige Rolle bei der Produktion kleiner Losgrößen, der Verarbeitung von Big Data und einem hohen Automatisierungsgrad spielen.
Zukünftig kommt es zunehmend darauf an, in der Produktion auch kleinere Losgrößen bis hin zu Losgröße eins zu unterstützen. Die Produktvielfalt nimmt zu, die individuellen Kundenwünsche spiegeln sich auch in den Ausprägungen der Produkte wider. Daher wird entscheidend sein, produktionsrelevante Informationen für individuelle Produktvarianten oder die konfigurierbaren Produkte nicht mehrfach einpflegen zu müssen. Der Trend geht dahin, produktionsrelevante Informationen im MES-System zu hinterlegen und mit der Anlage auszutauschen.

Angenommen ein Unternehmen produziert und verkauft Pumpen. Der Kunde wünscht eine Pumpe, die einen ganz bestimmten Druck aushält. In einem gut integrierten System erhält die Prüfmaschine den Parameter zukünftig automatisch durch das MES-System übermittelt und fährt die Prüfung der Pumpe mit dem gewünschten Druck. Die Ergebnisse werden dem MES-System übermittelt, es entscheidet dann, ob das Produkt den Vorgaben und Toleranzwerten entspricht oder nicht. So lassen sich Fehler durch falsche oder veraltete Daten in der Anlagensteuerung deutlich reduzieren.
Außerdem wird eine Verknüpfung der Maschinen mit dem zugehörigen MES-System künftig einfacher. Standards wie OPC erlauben eine schnelle und sichere Integration. So reduziert sich auch die manuelle Dateneingabe, was wiederum einen zeitlichen Vorteil bringt.

Die Verknüpfung von Maschinendaten mit betriebswirtschaftlichen Informationen hilft mit einer ganzheitlichen Sicht, die richtigen Entscheidungen zu treffen. Die Fehlerhäufigkeit der Produktionslinien mit Kosteninformationen zu verknüpfen erlaubt es, den Fokus für Verbesserungsmaßnahmen genau auf die Ursachen zu lenken, die kostenmäßig die größten Verbesserungen bringen.

ITM: Welche Funktionen sollten in einem MES vorhanden sein?
Schmid-Lutz:
Das MES-System deckt in der Fertigung insbesondere diejenigen Aufgaben ab, die eine hohe Anforderung an Systemverfügbarkeit und Antwortzeiten (Near Real Time) stellen. Andere Funktionen sollten tendenziell über ein übergreifendes betriebswirtschaftliches System, wie ein ERP-System oder ein Planungssystem, abgedeckt werden.

Im Aufgabenbereich von MES-Systemen liegen insbesondere die folgenden Funktionen: Vorgaben für Werker und Maschinen in der Produktion, Datenerfassung in der Produktion, manuell und automatisch, Maschinenverriegelung falls notwendig, Tracking & Tracing, Anzeige- und Analysewerkzeuge basierend auf Daten in nahezu Echtzeit sowie die Unterstützung von mobilen Endgeräten in der Produktion. Das sind neben den klassischen Geräten wie Barcodescannern auch Geräte wie Tablets.

ITM: Welche Faktoren erschweren die Einführung eines MES in mittelständischen Betrieben? Was gilt es zu beachten?
Schmid-Lutz:
Vor allem die Doppelpflege von Daten gilt es zu vermeiden. Doppelpflege erfordert hohen Aufwand, ist fehleranfällig und führt meistens zu inkonsistenten und veralteten Daten. Diese Daten führen wiederum zu einem schlechten Ergebnis. Das MES-System benötigt also eine gute und verlässliche Integration sowohl mit dem ERP-System als auch mit den ausführenden Maschinen, um eine effiziente Fertigung zu garantieren.

ITM: Lässt sich ein MES als eigenständiges System oder als eine Erweiterung eines bestehenden ERP-Systems betrachten?
Schmid-Lutz:
Ein MES-System sollte in der Lage sein, über einen gewissen Zeitraum unabhängig zu arbeiten. Ist das ERP-System nicht erreichbar, so muss das MES-System eine Weiterführung der Produktion gewährleisten.
Allerdings sollte ein MES-System nie komplett eigenständig sein, sonst ist eine mehrfache Datenpflege notwendig, angefangen von den Materialien, den Stücklisten über den Prüfplänen bis hin zu den Vorgangszeiten. Das ist nicht nur fehleranfällig, sondern reduziert die Flexibilität, Reaktivität und Transparenz. Und auch Änderungen im Auftragseingang müssen manuell übertragen werden. Zudem sind Informationen aus dem Shopfloor im ERP-System nicht bekannt. Verzögerungen oder andere Änderungen in der Produktion und ihre Auswirkungen auf bestehende Aufträge, Lagerbestände oder Partner werden sehr spät, möglicherweise zu spät, erkannt.

ITM: Für wen ist ein MES überhaupt notwendig bzw. gewinnbringend?
Schmid-Lutz:
Die Vorteile eines MES-Systems sind vielfältig. Unbedingt notwendig ist ein MES-System, wenn einige der folgenden Kriterien zutreffen: Komplexe Produktion, Tracking- & Tracing-Anforderungen, hohe Anforderungen an Qualität mit entsprechender Nachweispflicht, automatisierte Datenerfassung, Prozessverriegelung bei fehlerhafter Systemeinstellung oder fehlerhaften Komponenten, hochautomatisierte, variantenreiche oder papierlose Fertigung.

ITM: Ist ein Produktionsbetrieb mit einem reinen betriebswirtschaftlichen System überhaupt noch möglich?
Schmid-Lutz:
Es gibt sicherlich Produktionsbereiche, die heutzutage ohne MES-System betrieben werden können. Hier handelt es sich um eher einfachere Produktionsabläufe ohne große Compliance-Anforderungen und möglicherweise noch mit viel Papier in der Fertigung. Zukünftig wird es aber immer weniger Produktionsbereiche geben, bei denen dies zutrifft. Auch mit einem möglichen Schritt von betriebswirtschaftlichen Systemen und Funktionen in die Cloud wird es zunehmend wichtiger, lokale Systeme in der Fertigung zu betreiben, die sowohl eine hohe Ausfallsicherheit als auch sehr kurze Antwortzeiten garantieren.

ITM: Welche Schnittstellen sind notwendig, um ein MES an ein ERP- und andere Systeme anzubinden?
Schmid-Lutz:
Zwischen SAP ERP und SAP Manufacturing Execution sorgen mehr als 40 Schnittstellen für eine flexible Kopplung von verschiedenen Szenarien. Vor allem müssen Stammdaten mit Bewegungsdaten sowie aktuellen Fertigungsdaten, die manuell oder automatisch erfasst werden, und Maschinendaten verknüpft werden.

Stammdaten sind beispielweise Informationen zu Materialien, Stücklisten, Kalender, Arbeitsplätze, Maschinen und Qualifikation von Mitarbeitern. Bewegungsdaten sind etwa Fertigungsaufträge, Wartungsaufträge mit Angaben wie Mengen, Qualitätsvorgaben, Zeitvorgaben und Komponenten. Fertigungsdaten sind produzierte Mengen mit Qualitätsangaben, Verbrauchswerte für Komponenten, Arbeitszeiten, Energie und Rohstoffe. Maschinendaten werden für betriebswirtschaftliche Analysen, kontinuierliche Verbesserungsmaßnahmen und Benchmarking genutzt.

ITM: Inwieweit lässt sich ein MES an die zunehmende Nutzung mobiler Geräte anpassen?
Schmid-Lutz:
Die Anforderung an mobile Geräte im Shopfloor gab es schon immer. Früher waren das die einfachen Barcodeleser. Heute gibt es ein sehr breites Spektrum, angefangen von Industrie-PCs mit einfachen Scanner oder klassische Touchscreens bis hin zu modernen Tablets. Wir sehen, dass Kunden zunehmend Tablets prüfen, um damit eine flexible papierlose Produktion einfach und kostengünstig zu ermöglichen. Zudem sind Mitarbeiter heutzutage die Annehmlichkeiten moderner Geräte aus ihrem privaten Umfeld gewohnt und erwarten das auch am Arbeitsplatz. Moderne MES-Systeme müssen gerade diesen Anforderungen gerecht werden.

ITM: Gerade diese Geräte erfordern eine Echtzeitdatenerfassung, wie lässt sich diese umsetzten?
Schmid-Lutz:
Dies lässt sich über eine direkte Kopplung der Maschinen, Sensoren und Steuerung mit dem MES-System umsetzen. Die Anbindung muss jedoch bi-direktional erfolgen und eine hohe Performanz aufweisen. In diesem Bereich setzen sich zunehmend Standards wie OPC UI durch, die eine einfache und vor allem sichere Kommunikation gewährleisten.

ITM: Wie wird sich die Rolle des Produktplaners zukünftig bei einem vollautomatisierten Betrieb verändern?
Schmid-Lutz:
Hier muss zwischen Produktplaner und Produktionsplaner unterschieden werden.

Kunden fragen zunehmend individualisierte Produkte nach, Produktlebenszyklen werden eher kürzer und die Produkteinführungszeit immer wichtiger. All das wird das Leben eines Produktplaners beeinflussen. Und auch die Software als differenzierender Teil der Produkte wird die Fertigung verändern und damit auch die Aufgaben des Produktplaners. Die Fertigung wird zunehmend zu einer Fertigung mit kleinen Losgrößen bis hin zu Losgröße eins. Das verändert den Ablauf in der Fertigung, die der Produktplaner berücksichtigen muss.
Der Produktionsplaner wird auch zukünftig dafür sorgen müssen, dass die Produktion reibungslos verläuft. Dabei wird der Planer künftig zunehmend von Routineaufgaben entlastet und sich stärker um die wichtigen oder kritischen Maschinen, Materialien und Aufträge kümmern. Dabei wird er vom System nicht nur auf die wichtigsten oder kritischen Situationen hingewiesen, sondern erhält Handlungsalternativen mit den entsprechenden Vor- und Nachteilen. Darüber hinaus wird sich der Planer künftig stärker damit beschäftigen, die Planung und Produktion einzustellen, also die richtigen Planungsparameter und -vorgaben zu setzen. Unkritische und kostengünstige Materialien werden zunehmend automatisch geplant werden.

ITM: Klassische MES sind darauf ausgelegt innerhalb eines lokalen Netzwerks einer Fertigung zu laufen, immer häufiger müssen Daten standortübergreifend ausgetauscht werden, wie lässt sich dies realisieren?
Schmid-Lutz:
In Zeiten des Internets ist der Datenaustausch technisch längst kein Problem mehr. Wichtig in dem Zusammenhang ist ganz klar das Thema Datensicherheit, das über eine entsprechende Verschlüsselung der Informationen oder gebräuchliche VPN-Tunnel gewährleistet werden muss. Als Alternative zum direkten Austausch von Daten zwischen Systemen können Daten auch über eine Cloud mehreren lokalen Systemen zur Verfügung gestellt werden.
Die MES-Systeme müssen in beiden Fällen gebräuchliche Protokolle zum Datenaustausch wie http und HTTPS sowie entsprechende Sicherheitsstandards unterstützen.


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