Funktionen und Herausforderungen
Der Einstieg in die MES-Welt
Ein MES verbessert die Transparenz im Werk, heißt es immer wieder. Doch was genau sorgt eigentlich für den effektiven Ablauf in der MES-unterstützten Produktion? Wer mit dem Gedanken spielt, eine werksnahe Software einzuführen, sollte die unterschiedlichen Arten von MES-Management, einschließlich Qualität, Schlüsselressourcen und Wartung, kennen.
Bild: Aegis Software
Der Schwerpunkt einer MES-Lösung liegt in der Fähigkeit, den Produktionsfortschritt und der damit verbundenen Aktivitäten anhand eines Plans zu verfolgen. Außerdem kann es den Plan modifizieren und dann Sachverhalte, wie sich ändernde Kundennachfrage, Verfügbarkeit von Materialien und Prozessfähigkeit, berücksichtigen. Abhängig vom gewählten MES-Paket bietet es in unterschiedlichem Maß Module zur Unterstützung dieser Aktivitäten. Einige verfügen über erweiterte Steuerungs- und Optimierungsfunktionen, die sämtliche Aspekte zur Unterstützung des Betriebsmanagements abdecken.
Verwaltung von Ressourcen
Für jeden Produktionsprozess ist eine große Bandbreite an Ressourcen erforderlich, damit er reibungslos ablaufen kann. Sollte irgendeine dieser Ressourcen nicht vorhanden sein, kann der Prozess nicht ausgeführt werden. Einfaches Beispiel hierfür sind Werkzeuge für die Montage, wie Schraubendreher oder Klipper. Prozesse benötigen zu ihrer Unterstützung möglicherweise auch eine Reihe bestimmter Vorrichtungen wie Materialfeeder an einer SMT-Maschine. Diese Feeder müssen vorbereitet werden, mit dem erforderlichen Material gerüstet und installiert werden. Dieser Schritt ist kritisch, da jeder Fehler äußerst teuer käme hätte. Daher ist es unbedingt erforderlich, dass ein MES die Vorbereitung der Feeder unterstützt. Wichtig sind auch Drehmoment-Treiber, die vor Gebrauch auf einen bestimmten Wert eingestellt werden müssen oder Testgeräte, die korrekt eingerichtet, kalibriert und überprüft werden müssen. In vielen Fällen geht es nicht einfach nur um das Vorhandensein und die Verfügbarkeit des bestimmten Geräts, sondern auch um dessen Wartung. In den meisten Fällen muss der Zustand der abhängigen Ressourcen verwaltet werden. Dies bezieht sich nicht nur auf die Verfügbarkeit und die Rüstung, sondern auch auf die Wartung, besonders in Fällen, in denen Arbeitszyklen gezählt und verwaltet werden und routinemäßige eine Wartung ausgelöst wird. Dies sind alles Beispiele von Funktionen, die ein besseres MES bieten wird.
Die Ressource Mensch
Der Bediener ist eine der komplexesten Ressourcen, die es zu verwalten gilt. Denn jeder Bediener verfügt über unterschiedliche Fertigkeiten, Fähigkeiten und Erfahrungen, sodass er in verschiedenen Produktionsprozessen arbeiten kann oder eben nicht dafür geeignet ist. Pausenzeiten und krankheits- oder urlaubsbedingte Absenzen wirken sich signifikant auf das Erreichen von Produktionszielen aus oder darauf, ob die Produktion in einigen Fällen überhaupt gestartet werden kann. Es ist von entscheidender Bedeutung zu wissen, dass die Betreiber mit den erforderlichen Fähigkeiten zu dem jeweiligen Zeitpunkt, in dem die Aufgabe in der Produktion ausgeführt wird, zur Verfügung stehen. Fortschrittlichere MES-Systeme bieten noch mehr. Je mehr betriebliches Knowhow und Anleitungen in dem MES enthalten sind, sowie in der Software, die als Teil der automatisierten Prozesse selbst bereitgestellt wird, desto geringere Anforderungen können an die Fähigkeiten der Bediener gestellt werden. In einer Umgebung mit der neuesten elektronischen Dokumentation können die Bediener schnell und risikoarm ihre Rollen innerhalb des Teams wechseln und somit die Flexibilität in der Produktion erheblich verbessern. In diesem Zusammenhang können sich mobile Terminals als sehr nützlich erweisen, die mit dem System verbunden bleiben, wo auch immer die Ressource benötigt wird.
Aktives Qualitätsmanagement
Qualitätsbezogene Probleme unterbrechen die Produktion sehr häufig. Auftretende Defekte führen zu zusätzlichen unnötigen Inspektionen, Reparaturen, Nacharbeit und weiteren Testzyklen mit den damit einhergehenden Kosten und Verzögerungen. Schlimmer noch, wenn ein Defekt entdeckt wird, dann tritt er meistens nicht alleine auf. Solange keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden, besteht ein hohes Risiko, dass dieselben Fehler immer wieder auftreten. In einigen Fällen können diese so ernst sein, dass es besser ist, die Produktion zu pausieren, bis zumindest die Art des Fehlers bekannt ist. Ein MES sammelt elektronische Reparatur-Tickets aus Test- und Inspektionsprozessen, die bei der Fehleranalyse und den Reparaturverfahren Unterstützung bieten und die Ausnahme von der Routine verwalten. Die schnelle Fehleranalyse, die durch die vollständige und spezifische Produktionshistorie der fehlerhaften Einheit unterstützt wird, reduziert Produktionsunterbrechungen, da die werksnahen Anwendungen sowohl material- als auch prozessbezogene Ereignisse aufzeichnen. Um die einzigartigen Umstände zu bestimmen, die zum Auftreten des Fehlers geführt haben, können Statistiken herangezogen und weitere Produktionseinheiten identifiziert werden, die unter denselben Bedingungen gefertigt wurden. DIe Systeme stellen zu jeder Produktionseinheit Traceability-Informationen hinsichtlich Compliance und Konformität zur Verfügung und durch die Verwaltung von Abhängigkeiten sicher, dass alles, was benötigt wird, korrekt installiert, konfiguriert und gerüstet ist. So leistet ein fortschrittliches MES aktives Qualitätsmanagement, welches dafür sorgt, dass die Kosten für schlechte Qualität reduziert werden und zwar sowohl innerhalb der Fabrik, als auch bei Produkten, die sich schon auf dem Markt befinden.
Entscheiden Fertigungsunternehmen die Einführung einer MES-Software, müssen die Herausforderungen im Werk, die man in den Griff bekommen möchte, genau mit der Architektur, den Funktionalitäten und hinterlegten Prozessen in der zukünftigen Anwendung abgeglichen werden.
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Wartungsmanagement
Gerätestörungen sind ein weiteres ernstzunehmendes Problem in der Fertigung. Um das Auftreten dieser unerwarteten Ereignisse zu vermeiden, müssen alle kritischen Geräte gewartet werden. Hier besteht die Herausforderung darin, zu erkennen, welche Wartungsaufgaben wann ausgeführt werden müssen. Der Verlust der potentiellen Produktionszeit während der Wartung kann als der Kostenfaktor für einfache zeitbasierte Wartungsprogramme angesehen werden. Viele Wartungen könnten völlig unnötig ausgeführt werden, wenn nämlich beispielsweise die Maschine oder die Linie nicht so häufig wie erwartet benutzt wird. Ein MES kann einen Beitrag leisten, eine bessere Wartungsstrategie zu entwickeln. Dazu verarbeitet es Informationen in Bezug auf jeden wesentlichen Produktionsprozess. Es können häufig präventive Wartungsprogramme erstellt werden, die die Wartung auf das Notwendige reduzieren. Diese Herangehensweise kann man auf häufige Wartungsaufgaben wie Reinigung und Schmierung von Maschinen sowie größere Wartungsaufgaben wie den Austausch von Motoren anwenden. Die Shop Floor-Lösungen verwalten Wartungsressourcen und koordinieren den zeitlichen Ablauf von Wartungsaufgaben, wenn etwa eine Maschine inaktiv ist oder die Aufgabe als Teil der Gesamtplanungsaktivität geplant wird. Die Wartungstools einer MES-Anwendung sind meist mobil nutzbar und somit wichtige Werkzeuge für Techniker. Sie zeigen ihnen den Ort und die Art der Wartungsarbeit an, zeichnen Einstellungen und Anpassungen auf und vermitteln Wissen zu den Wartungsarbeiten.
Bandbreite bei der Auswahl
Insgesamt ist die Bandbreite von MES-Lösungen unterschiedlich. Sie können jedoch grob in verschiedene Gruppen eingeteilt werden. Die einfachen generischen MES-Systeme können als eine Gruppe eingestuft werden, die darauf abzielt, eine große Bandbreite unterschiedlicher Branchen mit Basisfunktionen und eingeschränkter Flexibilität oder Kundenanpassung zu unterstützen. Diese Systeme können nützlich sein, obwohl sie dazu neigen, den aktuellen Produktionsvorgang einfach zu automatisieren, soweit dies von dem Paket unterstützt wird. Eine andere MES-Gruppe bieten eine tiefgreifende Unterstützung für komplexe Anforderungen, in der Regel in einer dedizierten Nischenindustrie und häufig sind deswegen umfassende Kundenanpassungen erforderlich. Die Kosten für ein derartiges MES können drastisch ansteigen, wenn notwendige Kundenanpassungen vorgenommen werden, einschließlich laufender Support-Kosten. Die dritte Gruppe gehen den Mittelweg zwischen den ersten beiden Ansätzen. Diese Systeme arbeiten mit etablierten Technologien einschließlich neuer IoT-Standards und ermöglichen so die Datensammlung aus einer Vielzahl automatisierter Prozesse mit gleichzeitig überschaubaren Betriebskosten in Bezug auf die Unterstützung der Bediener. Die Module gehen in den wesentlichen Bereichen in die Tiefe und folgen standardisierten digitalen Prozessen, die beim Rollout nur geringfügig angepasst werden. Solche MES-Systeme sind gut konfigurierbar und berücksichtigen Best Practice-Verfahren, wie Produktions-, Entwicklungs- und andere Prozesse ablaufen und wie sie im Zusammenspiel funktionieren.
Zusammenfassung
Es gibt viele Ansatzpunkte bei der Überlegung, ein MES-System einzuführen oder ein bestehendes System in ein neues fortschrittlicheres System zu aktualisieren. Ein guter Startpunkt ist das Erreichen betriebswirtschaftlicher Ziele wobei gleichzeitig zu berücksichtigen ist, dass mehrere MES-Module für den Anfang einfach praktisch sind. Auf der anderen Seite erhöht die Einführung zu vieler Module natürlich auch die anfänglichen Investitionen und führt zu größeren Unterbrechungen. Außerdem sollte man stets von mehreren Einführungsphasen ausgehen, in denen das anfangs ausgewählte MES neu aufkommende Bedürfnisse funktional bewältigen muss. Man sollte für jedes Modul oder jeder Gruppe von Modulen, die in Betracht kommen, in jeder Phase eine Return on Investment-Studie durchführen. Auf der Nutzenseite sollten die voraussichtlichen Auswirkungen, die das MES mit sich bringen wird, einbezogen werden. Diese Berechnungen sehen bei jedem Fertigungsunternehmen anders, da sie mit den Hauptproblemen zusammenhängen, die das Werk mit der Einführng bewältigen möchte. Beispiele dafür sind Kapazitäten, pünktliche Lieferungen, Qualitäts- oder Konformitätsanforderungen und so weiter. Oft müssen auch immaterielle Faktoren mitberücksichtigt werden. Ein weiteres Element, welches die Installation eines MES beschleunigt und die Kosten dafür reduziert, ist ein grundlegendes Verständnis für die Hardwareanforderungen auf Werksebene, insbesondere für Prozesse, die von Menschen betrieben werden und bei denen die Bediener ihre Rollen und Positionen wechseln können.
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