Industrie 4.0: Die Rolle von MES-Systemen

Informationsflüsse zwischen IT-Systemen steuern

Auf dem Weg zur Industrie 4.0 fällt den Manufacturing-Execution-Systemen (MES) im Unternehmen eine wichtige Rolle zu. Über sie können die Informationsflüsse zwischen den IT-Systemen auf der einen sowie den Maschinen und Anlagen auf der anderen Seite innerbetrieblich gesteuert werden.

Mithilfe eines MES lassen sich die über Sensoren gesammelten Maschinendaten für die angebundenen IT-Systeme verfügbar machen.

Aktuell verändern die Informations- und Kommunikationstechnologien nicht nur die Arbeitswelt – alles wird smart: Dank Car-IT wird in einem smarten Auto ins Smart Home gefahren, das an ein smartes Energieversorgungsnetz angeschlossen ist und zahlreiche smarte Geräte – zum Beispiel einen Kühlschrank, der von sich aus Lebensmittel bestellt – einschließt. Diese Geräte stammen aus Smart Factories, in denen alle Maschinen, Materialien und Produkte in Cyber Physical Systems (CPS) miteinander vernetzt sind. „Industrie 4.0“ heißt das Schlagwort, unter dem dieses Zukunftsszenario momentan viel diskutiert wird.

Dabei geht es im Kern darum, dass Produktionsprozesse nicht mehr zwingend von Menschen angestoßen werden müssen. Vielmehr sind es die Produktionsmittel selbst, die die Abläufe steuern, indem sie Zustands-, Prozess- oder Kapazitätsdaten miteinander austauschen und aus den Informationen Schlüsse ziehen. Hinzu kommt die Echtzeitanalyse der Betriebsdaten der Anlagen, Maschinen und Bauteile. Diese ermöglicht es, Fehler in der Fertigung oder Produktionsengpässe frühzeitig zu identifizieren und so zu vermeiden. Das Ergebnis: eine hohe Produktqualität und geringere Stillstandzeiten.

Manufacturing-Execution-Systemen organisieren Kommunikation

Die zentrale Rolle fällt dabei dem Manufacturing-Execution-System zu, weil dieses im Vergleich zu anderen Systemen nah am Fertigungsprozess operiert und damit die Produktion in Echtzeit kontrollieren und steuern kann. Das MES wird so zur Informations- und Datendrehscheibe, über die die gesamte Kommunikation zwischen der Systemlandschaft auf der einen Seite und den Maschinen und Anlagen auf der anderen Seite abläuft.

Konkret bedeutet das, dass sämtliche Abteilungen – also etwa die Logistik, die Qualitätssicherung, das Personalwesen oder der Vertrieb – direkt in die Fertigung eingebunden und die in den einzelnen Fachbereichen angesiedelten Prozesse miteinander verzahnt werden. In der Folge hätten nicht nur alle Bezugsgruppen frühzeitig Zugriff auf die Informationen. Es ließen sich auch Prozesse automatisiert anstoßen und ausführen. Daten aus der Langfristplanung würden dann beispielsweise dazu dienen, die Kapazitäten von Maschinen und Anlagen optimal auszulasten.

Gleichzeitig lassen sich mithilfe eines MES die über Sensoren gesammelten Maschinendaten für die angebundenen IT-Systeme verfügbar machen. Das ist etwa für die präventive Instandhaltung vorteilhaft. Werden zuvor definierte Grenzwerte an einer Maschine überschritten, registriert das MES dies und sendet einen Instandhaltungsauftrag an das ERP-System. Dieses veranlasst die Wartung. Die sich in der Folge ergebenden Ausfallzeiten der betroffenen Maschine können wiederum bei der Kapazitätsplanung berücksichtigt werden.
Der Informationsaustausch via MES funktioniert auch in umgekehrter Richtung, so dass Maschinen und Anlagen künftig Impulse aus anderen Systemen als der eigentlichen Steuerungssoftware erhalten und verarbeiten können. Eine bestimmte Buchung im Warenwirtschaftssystem würde dann etwa dazu führen, dass sich die angesprochene Maschine von selbst auf Betriebstemperatur bringt.

Technologische und organisatorische IT-System-Vernetzung

Um solche Szenarien zu realisieren, sollten im ersten Schritt die internen IT-Systeme vernetzt werden. Dazu ist in der Regel entweder eine Reihe von Schnittstellen zu programmieren und in die Systemlandschaft einzubinden. Oder sämtliche Anwendungen setzen auf einer neu einzuführenden Plattform auf, die den Datenaustausch regelt. Im zweiten Schritt gilt es, die Maschinen grundsätzlich kommunikationsfähig zu machen. Je nach Alter gelingt das zum Beispiel mit einem nachgerüsteten Analog-Digital-Wandler, einer erneuerten SPS-Einheit und Sensorik oder einer aktualisierten Software. So ausgestattet kann die Maschinen dann über das MES an die übrige IT-Landschaft angebunden werden.

Bei dieser umfassenden Vernetzung der Produktion ist die Technologie zwar unbedingt erforderlich. Sie allein genügt aber nicht. Vielmehr bedarf es einiger Veränderungen auf der Ebene der Organisation. Diese sollten im Kern darauf abzielen, die nach wie vor vorhandenen Barrieren zwischen den einzelnen Abteilungen umzustoßen und eine übergreifende Denk- und Arbeitsweise zu etablieren.

Bei alledem sollten Unternehmen nicht versuchen, mit einem Projekt direkt alles zu erreichen. Sinnvoller ist es, sich zunächst auf die internen Abläufe zu konzentrieren und diese weitgehend zu integrieren. Wurde dieser Schritt im Unternehmen erfolgreich umgesetzt, kann geprüft werden, auf welche Weise sich Lieferanten einbinden lassen. Erst zum Schluss sollte die umfassende Vernetzung angegangen werden – bis dieser Schritt sinnvoll wird, werden aber gewiss noch einige Jahre vergehen.

Bildquelle: © Thinkstock/iStockphoto

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