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Herausforderungen für die Produktion begegnen

Basiswissen MES

Herausforderungen für die Produktion begegnen

Produktionsprozesse rein auf Basis von Expertenwissen zu steuern, trägt den zunehmenden Anforderungen einer globalen Wirtschaft zu wenig Rechnung. Eine konkurrenzfähige Produktionssteuerung verbindet die Informationswelten von Bediener-Ebene und Geschäftssystem, um Produktion und Prozesse auf Unternehmensziele und Markterfordernisse hin auszurichten. Die Abwicklung und Steuerung dieses Informationsflusses unterstützen Manufacturing Execution-Systeme.




Bild: Siemens

Beim Blick auf die Abläufe von Informations- und Datenverarbeitung in produzierenden Unternehmen zeigt sich, dass Geschäfts- und Produktionsprozesse heutzutage weitgehend auf Standardsysteme wie Enterprise Resource Planning-Software (ERP) sowie Leit- und Steuerungssysteme mit hohem Automatisierungsgrad gestützt sind. Bei der Umsetzung vom Kundenauftrag in den operativen Produktionsprozess mit Produktions- und Ressourcen-Feinplanung, Produktverfolgung und Dokumentation, Arbeitsanweisungen und Vorgaben für die Produktion und Qualitätssicherung finden sich jedoch häufig noch inhomogene Systemlandschaften oder manuelle Abläufe.

Die Bandbreite reicht hier von Papier basierten Dokumenten, Bedienerwissen und im Hause entwickelten Insellösungen, die auf Tabellenkalkulationen oder Datenbanken basieren, bis hin zu spezifischen Softwareanwendungen. Für eine umfassende Unterstützung der operativen Funktionen, welche in der Produktion den Produktionsprozess steuern und stützen, bietet sich der Einsatz von Manufacturing Execution-Systemen (MES) an. Die Systeme sind durch anerkannte Industriestandards wie ISA 95 und VDI 5600 beschrieben und haben das primäre Ziel, alle für die Ausführung der Produktion notwendigen Daten in einem System in Echtzeit zur Verfügung zu stellen, alle während der Produktion neu anfallenden Daten zu erfassen und gleichzeitig mit Geschäftssystem und gegebenenfalls Prozesssteuerung abzugleichen. Zu den Vorteilen, die sich hier durch den Einsatz von Standard-Software erreichen lassen, zählen:

Der Interessenverband Manufacturing Enterprise Solutions Association (Mesa) hat seit Mitte der 90er-Jahre hierzu viele Daten und Erkenntnisse zusammengetragen und das Zusammenspiel der beteiligten, produktionsrelevanten Bereiche im sogenannten Mesa-Funktionsmodell zusammengefasst. Das Modell zeigt in seiner aktuellen Ausprägung, wie strategische Unternehmensinitiativen zunächst auf Geschäftsführungsebene und schließlich in der Produktion unter Nutzung moderner Informationstechnologie umgesetzt werden können. Ein weiterer Fokus liegt auf dem Thema geschäftlicher Nutzen und ‚Return on Investment‘ (ROI) beim Einsatz von MES.

Herausforderungen bei der Systemeinführung

Seit dem Aufkommen der ersten MES hat die fortschreitende technische Entwicklung neue Möglichkeiten eröffnet. Dabei vereinfacht vor allem die Vernetzung vom Sensor bis zum ERP und die höhere Leistungsfähigkeit der Computersysteme die Integration, bei gleichzeitig höherer Leistungsfähigkeit der Software. Hinzu kommt das Aufkommen von Standardlösungen mit wachsender Abdeckung von Funktionen für Operations Management und Enterprise Integration nach ISA 95. Parallel lässt sich sowohl eine funktionelle Überlappung als auch eine Fokussierung auf Kernkompetenzen von MES, ERP, Qualitäts- und Asset Management-Systemen beobachten.

Durch die technische und funktionelle Entwicklung gestaltet sich Implementierung eines MES heute zwar effektiver, aber viele Entscheidungen über die Aufteilung der Aufgaben zwischen etwa ERP und MES und die Frage nach der passenden Integrationsstrategie sind geblieben. Hierbei müssen die Stärken der Systeme, der funktionelle Ausbau, Verfügbarkeit, Wartbarkeit, mögliche zukünftige Erweiterungen in Funktion und Integration für den jeweiligen Anwendungsfall und existierenden Systeme im Unternehmen in Betracht gezogen werden. Gleichzeitig darf nicht vergessen werden, dass eine Umstellung der bisherigen Arbeitsweisen durch ein neues System oft eine neue Arbeitskultur bedeutet, in die alle Mitarbeiter einbezogen werden und die sorgfältig kommuniziert werden sollte. Erst dann kann das System bestehende ‚Best Practices‘ abbilden und für die Zukunft bewahren.

Globalen Anforderungen gezielt begegnen

Gleichzeitig zeigt die zunehmende Globalisierung auch Auswirkungen auf Anforderungen und Leistungsspektrum produktiosnaher IT. Dazu zählt nicht zuletzt die Standardisierung von Prozessen auf globaler Ebene. Die Zielsetzung ist hier die Sicherstellung konstanter Produktqualität an allen Standorten bei gleichzeitig möglichst optimalen und profitablen Prozessen. Hierfür müssen Systeme und Datenformate für die globale Planung und Lenkung vereinheitlicht werden, sowie Anlagen mit unterschiedlicher Systemlandschaft, Automatisierungsgrad und Rahmenbedingungen einbezogen werden. Ein MES kann dazu so aufgebaut werden, das es die Produktionsvorgaben und Rückmeldungen zwar vereinheitlicht, sich andererseits gegenüber Produktionsanlage und lokalen Gegebenheiten adaptiv verhält. Hierbei spielt auch die Handhabung von Sprachen und Zeitzonen eine Rolle .

Produkt- und Produktionskosten senken

Um Qualitätsmängeln, ungenutzten Kapzitäten oder Ursachen für unerwartete Kosten auf den Grund zu gehen, sind viele Unternehmen gezwungen, eine engmaschigere Beobachtung und Analyse von Produktionskennzahlen zu etablieren. Dies erfordert kontinuierliche Prozess- und Produktionsdatenerfassung und Analyse der notwendigen Kennzahlen im Kontext. Ein MES liefert hierfür ‚von Haus aus‘ bereits viele operative Daten im Kontext der Produktionsplanung und Abwicklung. Dadurch stehen granulare Analysen vergleichsweise schnell zur Verfügung, besonders wenn sich Kennzahlen aus existierenden Daten gewinnen lassen oder das System nicht oder nur geringfügig erweitert werden muss. Einige Software-Anbieter integrieren bereits Standardkennzahlen als funktionelle Erweiterungen, wie beispielsweise der ‚Overall Equipment Effectiveness‘-Kennwert (OEE). Die Mesa bietet in diesem Kontext Untersuchungen über die am häufigsten verwendeten operativen Kennzahlen und Einschätzungen über den gewonnen Vorteil. Hierdurch können sich Anwender zur Optimierung der Kosten oder der Verbesserung der Nutzung von Material, Prozessen und Ausrüstung auf praxisbewährte, operative Kennzahlen stützen.

Fachwissen IT-gestützt zur Verfügung stellen

Die Rationalisierung und Automatisierung von Aufgaben im Produktionsumfeld haben dazu beigetragen, dass Produktionsanlagen über einen langen Zeitraum ohne wesentlichen Nachwuchsbedarf und mit verringerter Personaldecke bei sogar gesteigerter Produktionsleistung betrieben werden konnten. Mit einem schlagartigen Generationswechsel kann dennoch langjährige Erfahrung über optimale Fahrweisen und korrigierende Reaktionen auf ungeplante Ereignisse verloren gehen. Vor diesm Hintergrnd können operative IT-Systeme erweiterte Funktionen im Bereich der Bedienerführung und elektronischer Prozeduren, Rezepturverwaltung oder Maschinenparametrierung übernehmen. Dieser digitale Wissensspeicher gestattet, Teile des Erfahrungsschatzes eines Unternehmen zu sichern und auf dieser Datenbasis weitere Verbesserungen der Produktivität zu entwickeln. Die Handhabung eines solch hohen Detailgrads an Informationen auf Produktionsausrüstungs- und Prozesssteuerungsebene sind ohne IT-Unterstützung in Form eines MES allerdings kaum denkbar.

Wettbewerbsfähigkeit durch kontinuierliche Verbesserung

Gerade im Hinblick auf diese steigenden Herausforderungen im Umfeld der Produktion stellt ein MES eine zentrales Hilfsmittel für den ergebnisorientierten Anlagenbetrieb dar. Produktionsnahe IT kann die kontinuierliche Ausnutzung der Anlagen unter zentraler Planung stützen und die Grundlage für die Ausrichtung von Produktionsentscheidungen an Unternehmenszielen liefern. So kann ein kontinuierlicher Verbesserungsprozesses auf Basis objektiver Daten signifikant zur Wettbewerbsfähigkeit eines Betriebes beitragen.

 

Know-how für das operative Tagesgeschäft

Seit über 15 Jahren tragen die Mitglieder der Mesa International ihre Ideen und Erfahrungen über den Einsatz von Software und Informationstechnologien zur Steuerung der Abläufe im Produktionsumfeld zusammen. In der Organisation beteiligen sich Anwender, Software-Anbieter, Berater und Forscher am Aufbau einer umfangreichen, gemeinsamen Wissensbasis. Über die Jahre ist so ein umfassendes Informationsarchiv rund um das Thema Manufacturing Execution Systems (MES) entstanden. Neben Information zu Funktionen, Integration, Technologien, Standards, Planung und Implementierung gibt die Datenbasis auch Einblicke zu betriebswirtschaftlichem Nutzen und Amortisation eines MES. Auch technische Entwicklungen werden in ihrem Einfluss auf oder als Ergänzung von MES-Funktionen erläutert sowie als Fallbeispiele beleuchtet. Dazu zählen unter anderem intensive Arbeiten zum Thema ‚MES und ISA 95‘ sowie Informationen zu den Auswirkungen einer serviceorientierten Software-Architektur (SOA) für die Auslegung von Manufacturing Execution-Systemen und deren vertikale und horizontale Integration. Die Organisation bietet eine Plattform für alle, die sich mit der Einführung von MES auseinandersetzen, sowie Orientierung zum Ausbau etablierter Systeme unter aktuellen Bedingungen. Als Einblick in praxisnahes Wissen zu MES und produktionsnaher IT bietet dieser Beitrag den Auftakt zu einer Artikelserie der deutschen Arbeitsgruppe der Mesa unter Mitarbeit von Vertretern der Unternehmen Rockwell, Siemens und Invensys.