IT-Werkzeuge für die smarte Fabrik

Manufacturing Execution Systems dienen heute als Informationsdrehscheibe in der Produktion. Die dort verwalteten Informationen können aber zugleich die Grundlage für zahlreiche Anwendungen im Sinn einer Industrie 4.0 bilden. Daher dürften produktionsnahe Anwendungen mit ihrer Flexibilität auch weiterhin von zentraler Bedeutung für den Informationsfluss in der Fertigung sein.

Autor: Ronald Heinze ist der 3. Vorstand des MES D.A.CH Verbandes.

Wachsender Wohlstand auf der Welt erfordert immer mehr Produkte bei zunehmend begrenztem Zugang zu Ressourcen. Dazu kommt für die Fertigungsindustrie der wachsende Wettbewerbsdruck aufgrund globalisierter Märkte. Diese Entwicklung erfordert es, dass produzierende Unternehmen immer effizienter agieren. Wesentliche Treiber für höhere Effizienz sind ein steigender Automatisierungsgrad und Fertigungs-IT wie Manufacturing Execution Systems (MES). Die Kommunikation in der Fertigung – und zwar sowohl vom Enterprise Resource Planning-System zur Automatisierungsebene als auch zwischen den Bereichen Fertigung, Logistik, Personal und Qualität – wird bereits in Form der vertikalen und horizontalen Integration von MES-Anwendungen übernommen. Die dadurch hergestellte Transparenz in der Produktion ist eine wichtige Grundlage für den Wandel zu einer Industrie 4.0. Im Shopfloor anfallende Daten automatisiert zu erfassen und in Echtzeit zu analysieren, wird für Fertigungsunternehmen zunehmend zu einer Notwendigkeit. Durch die Ankopplung von Maschinen an ein MES können über Kommunikationsprotokolle Stückzahlen, Störgründe oder Maschinenzustände direkt aus der Anlagensteuerung in die produktionsnahe Software gelangen.

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Wertvolles Wissen generieren

Zu den Aufgaben der IT wird künftig verstärkt zählen, aus den verschiedenen Produktionsdaten nützliches Wissen zu generieren. Dazu können Software-Dienste die verfügbaren Daten verknüpfen und in einer Form zur Wertschöpfung beitragen, wie das bisher kaum oder nur unwirtschaftlich möglich war. Viele Fachleute sind sich einig, dass kommende Industrie 4.0-Umgebungen vor allem in Form einer Middleware realisiert werden, die oberhalb der Automatisierungsebene liegt. Auf der gleichen Ebene stellen MES-Lösungen ihre Funktionen zur Produktionsoptimierung zur Verfügung. Die Anwendungen unterstützen die Dezentralisierung – eine häufige formulierte Voraussetzung für Industrie 4.0-Anwendungen – an verschiedenen Stellen.

So werden nicht mehr alle Arbeitsschritte in der Arbeitsvorbereitung geplant, sondern an verschiedenen Stellen – auf der Grundlage von Daten, die über die komplette Fertigung hinweg erfasst und nach Bedarf verdichtet werden. In einer Studie der Dr. Linus Schleupner GmbH, der Think Company und des VDE Verlags bewerten 60 Prozent der Teilnehmer aus dem Maschinenbau und der fertigenden Industrie mit wichtig oder sehr wichtig, dass MES-Lösungen ein relevanter Bestandteil von Industrie 4.0-Projekten sind. Sie bewerten den Aspekt der Standortsicherung durch den Einsatz dieser Technologie optimistischer als die anderen Befragten. Diejenigen, die MES-Software für wichtig oder sehr wichtig erachten, stehen auch dem Thema Industrie 4.0 generell positiver gegenüber.

Zur Produktion der Zukunft

Trotz umfangreicher Diskussionen über das Thema der vierten industriellen Revolution sind noch wenige klare Anforderungen an MES-Lösungen erkennbar. Deutlich ist derzeit, dass die produktionsnahen Anwendungen als Informationsdrehscheibe die Produktion weiterhin unterstützen dürften. Doch die Ansätze der System-Anbieter sind bisher noch nicht abgeglichen und weisen zum Teil unterschiedliche Lösungswege auf. Dies liegt sicher zum Teil daran, dass Industrie 4.0 unterschiedlich verstanden wird. Wie weit ist es von der dezentralen Kommunikation in Echtzeit bis zu intelligenten Werkstücken? Kann bereits von einem Industrie 4.0-Ansatz gesprochen werden, wenn das Werkstück die Auftragsdaten auf einem Speichermedium mit sich trägt? Auch viele Produktionsunternehmen setzen sich derzeit mit dem Thema Industrie 4.0 auseinander und richten ihre Produktion entsprechend aus. Dabei muss jedes Unternehmen für sich entscheiden, wie weit es in dieser Frage geht und welchen Kurs es einschlägt. Der Einsatz von Manufacturing Execution Systems kann auf dem Weg dorthin helfen, indem die Software Produktionsmitarbeiter flexibel bei ihren Aufgaben unterstützt.

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Zentrale Instanz in der Fertigung

Obwohl vielerorts eine Dezentralisierung in der Fertigung als Weg zur Industrie 4.0 vorgezeichnet wird, sprechen viele Gründe dafür, eine MES-Lösung als zentrale Instanz zu betreiben. Die Anwendungen können für die Einhaltung von Regeln sorgen und die Koordination zum Beispiel für autonom agierende Werkstücke übernehmen. Dabei können die Anwendungen auch in einer Cloud betrieben werden, Funktionen stehen dann als Services zur Verfügung. Interoperabilität und eine durchgängige intelligente Kommunikation zählen zu wesentlichen Voraussetzung für die vierte industrielle Revolution. Vor diesem Hintergrund stellen proprietäre Protokolle und Schnittstellen langfristig einen Nachteil gegenüber offenen Standards dar. So könnte zum Beispiel eine standardisierte Kommunikationsschnittstelle dazu dienen, die Anbindung von Maschinen an Manufacturing Execution Systems im Sinne von ‚Plug & Work‘ zu ermöglichen. Ein Beispiel hierfür ist die Schnittstelle Universal Machine Connectivity for MES (UMCM) des MES D.A.CH Verbandes.

Nahtlose Informationsflüsse

Manufacturing Execution Systems ermöglichen schon heute einen nahtlosen Informationsfluss zwischen der Unternehmensleit- und der Automatisierungsebene. Sie bilden in vielen Unternehmen die zentrale Basis für eine vernetzte Produktion. Sie sind auch in der Lage, Ansätze der Selbstorganisation in der Produktion mitzutragen, die im Kontext einer Industrie 4.0 oft eingefordert werden. Die zentrale Datenhaltung ist ein weiterer wichtiger Bestandteil, der die Echtzeitfähigkeit der Kommunikation im Industrie 4.0-Zeitalter sicherstellen kann. MES-Lösungen der Zukunft werden zudem die Aufgabe lösen müssen, Anwendern Daten auf jedem Gerät in einer passenden Form anzuzeigen. Die Darstellung auf unterschiedlichen Endgeräten wie Tablet-PCs und Smartphones dürfte sich zu einer Herausforderung in punkto Flexibilität von MES-Lösungen entwickeln.