Um die Kontrolle über ihre Produktionsprozesse zu behalten, setzen viele Unternehmen aus der Prozessindustrie auf Manufacturing Exection-Systeme. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA hat untersucht, welche Anstrengungen Firmen unternehmen, um das eigene Produktionsmanagement weiter zu verbessern.

Bild: © Rainer Bez/Fraunhofer IPA

Steigende Produktvarianten, geringere Produktionsmengen, umfangreichere Restriktionen und Dokumentationspflichten sowie Störungen sorgen für Komplexität im Produktionsmanagement. Manufacturing Execution-Systeme (MES) unterstützen mittlerweile schon viele Unternehmen aus der Prozessindustrie, ihre Produktion transparenter, flexibler und kostengünstiger zu gestalten. Eine Untersuchung des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart zeigt, dass Unternehmen derzeit vielfältige Trends umsetzen, um ihr Produktionsmanagement zu optimieren.

Einsatz in der fließenden Fertigung

Die Funktionen von MES lassen sich grundsätzlich in Datenmanagementfunktionen, Entscheidungsfunktionen sowie Auswerte- und Dokumentationsfunktionen gliedern. Unter Datenmanagementfunktionen wird die Bereitstellung von Stammdaten (zum Beispiel Artikel-, Kapazitäts- und Personalstammdaten), von Fertigungsauftragsdaten aus dem übergeordneten ERP-System (Fertigungsauftragsverwaltung) sowie von Rückmeldedaten aus dem Produktionsprozess verstanden.

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Sämtliche Planungs- und Steuerungsfunktionen sind unter dem Überbegriff Entscheidungsfunktionen zusammengefasst. Die Auswerte- und Dokumentationsfunktionen beinhalten sämtliche Leistungsanalysen, zum Beispiel zur Kapazitätsauslastung oder zu den Auftragsdurchlaufzeiten, Analysen für das Qualitätsmanagement mit der Überwachung der Qualitätskriterien und der Bereitstellung der für die betrachteten Produktionsbereiche festgelegten Qualitätskennzahlen. Weiterhin ist das Informationsmanagement mit den Unterfunktionen Auftragspapiere, Rückverfolgung und Dokumentenmanagement hier anzusiedeln. Schwerpunkte des MES-Einsatzes in der Prozessindustrie stellen die Datenerfassung und die Produktionsüberwachung dar. Dabei fordern Prozessfertiger am meisten nach MES-Lösungen zur detaillierten Überwachung des Produktionsprozesses und zur Produktionsdokumentation mit Chargenverfolgung und Herstelldokumentation.

Der Nutzen des MES-Einsatzes liegt vor allem in der zeitnahen Bewertung der Daten, sodass eine umfassende Ursachenanalyse unter Berücksichtigung aufgenommener Prozessparameter durchgeführt werden kann. Auf Basis der Dateninterpretation können im Bedarfsfall entsprechende Sicherungsmaßnahmen wie Prozessverriegelungen ausgelöst werden. Weitere Potenziale des MES-Einsatzes liegen in der Verbesserung der Anlagenverfügbarkeit durch Rüstoptimierungen und der Qualitätssicherung.

Trends und Entwicklungen

Anbieter entwickeln die Funktionalitäten von MES stetig weiter. Verschiedene Entwicklungen und Trends sind derzeit zu beobachten. Die Unterstützung der Mitarbeiter durch flexible und skalierbare Echtzeit-Kennzahlensysteme: Die Erfassung von Echtzeitdaten in der Produktion ist in der Prozessindustrie häufig schon sehr ausgereift.

Über Prozessleitsysteme können Auftragsfortschritt und Anlagenstatus dauerhaft überwacht werden. Aktuelle Entwicklungen verfolgen die Erhöhung der Durchgängigkeit sowie Vernetzung und Transparenz über mehrere Anlagen mithilfe von MES. In beliebigen Zeithorizonten (Echtzeit, kurz-, mittel- und langfristig) und auf allen Hierarchieebenen können die relevanten und notwendigen Kennzahlen flexibel erzeugt werden. So entsteht Transparenz über Aufträge und Ressourcen sowie den kurz-, mittel- und langfristigen Handlungsbedarf. Zunehmend ist auch die Integration von geeigneten Kostenkennzahlen und deren korrekte Zuordnung Bestandteil von MES-Funktionalitäten.

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Die Unterstützung der Mitarbeiter durch mobile Geräte: Unter dem Stichwort ‚mobile MES‘ ist die Erfassung und Bereitstellung von Produktionsdaten mithilfe von mobilen Endgeräten (zum Beispiel Smartphones und Tablets) zu verstehen. Die Verwendung von mobilen Geräten ermöglicht eine einfache Erfassung von verschiedenen Informationen, zum Beispiel bei auftretenden Störungen, Qualitätsdaten, Instandhaltungsinformationen, auf dem Shop Floor. Hierzu wurden Applikationen entwickelt, um eine effiziente Mitarbeiterunterstützung auch ohne stationäre Rückmeldeeinrichtung zu ermöglichen.

Die MES-Daten werden darüber hinaus in einer bereits verdichteten Form visuell ansprechend aufbereitet, um dem Nutzer zu jeder Zeit eine maximale Transparenz über aktuelle Prozesse und Veränderungen in der Produktion zu gewährleisten. Bereitgestellt werden können sowohl in Echtzeit berechnete Produktionskennzahlen als auch rückmeldungsbasierte Zustandsinformationen. Darüber hinaus ermöglichen heutige MES-Systeme eine mobile Detailauswertung mit Fehleranalysemöglichkeiten (zum Beispiel Störstatistiken, Fehlersammelkarten et cetera) und Alarmmanagement-Funktionalitäten.

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