Systemanforderungen im Wandel

MES als Werkzeug zur datengetriebenen Steuerung

Vor wenigen Jahren galt MES-Software vielen noch als Spezialsoftware mit nur aufwendig erschließbarem Nutzen. Inzwischen ist sie fester Bestandteil der meisten prozessnahen IT-Architekturen in der Prozess- und gerade der Pharmaindustrie. Insbesondere wenn viele Systemfunktionen auf die Prozessführung nach ISA95 entfallen und chargenorientiert produziert wird.

Bild:©Andrei Merkulov/stock.adobe.com

MES-Systeme ermöglichen viele Aspekte der Digitalisierung direkt und indirekt. Denn Voraussetzung für die Einführung eines MES sind gut beschriebene Prozessabläufe, die darüber hinaus in geeigneten Datenmodellen abgebildet sein müssen. Von diesen Modellen, die Prozessdaten mit Metainformationen anreichern können, profitieren auch die angeschlossenen Systeme und Schnittstellen, wenn Industriestandards verwendet werden. Die Systeme leisten einen Beitrag, indem sie Integration über die Ebenen des ISA-Modells hinweg fördern und insofern als Kopplungsglied zwischen IT und OT angesehen werden können. Zusammengenommen bilden die Systeme eine notwendige Voraussetzung für eine im Sinne der Digitalisierung vollständig integrierte Produktionsanlage. Mit fortschreitender Digitalisierung wandeln sich aber auch die Anforderungen, die an MES-Systeme gestellt werden. Viele der Anwendungsfälle, die derzeit in der Konzeptphase oder in Machbarkeitsstudien untersucht werden, könnten bald zum Stand der Technik werden. Zwei davon erläutert dieser Artikel genauer.

Datengetriebene Steuerung

Durch die vertikale Integration wurde in den vergangenen Jahren eine Datenwelt geschaffen, die fertigungsrelevante Informationen aus unterschiedlichen Systemen (PLS, LIMS, PIMS, ERP etc.) miteinander in Verbindung bringt. Für eine Produktionsoptimierung können diese Informationen im Sinne eines datengesteuerten Ansatzes (Data-driven Operations) für Echtzeitauswertungen und Produktionssimulationen verwendet werden. Heutige OT-Systemarchitekturen bilden die Basis für einen datengesteuerten und zugleich serviceorientierten Ansatz, der zudem den Einsatz von KI-Anwendungen ermöglicht. Ein geschlossener Regelkreis zwischen dem MES als Produktionsführungssystem und fertigungsnahen Systemen entsteht. Wesentliche Voraussetzung hierfür ist die Anreicherung der Rohdaten zu Informationen, was ein systemübergreifendes, konsistentes Datenmodell erfordert, das notwendigerweise auch unterschiedliche Kontextzusammenhänge herstellen können muss. Zudem müssen die beteiligten Systeme – also auch das MES – auch zukünftig Öffnung und Standardisierung erfahren und sollten stets als Teilnehmer eines Systemverbundes verstanden werden, der Quelle und Senke zugleich ist, also Dienste anbietet und konsumiert.

Modulare und mobile Automation

In den vergangenen Jahren ist die Komplexität von ­Produktionsabläufen und der Bedarf an deren Auto­matisierung stetig gestiegen. Das liegt vor allem an ­folgenden Rahmenbedingungen:

• Hohe Marktdynamik und damit hohe Änderungsgeschwindigkeit, kürzere Produkteinführungszeiten (time-to-market),
• zunehmende Produktdiversifikation und hohe Variantenvielfalt,
• kurze Lieferzeiten und schnelle Reaktionen auf Kundenwünsche.

Damit sind auch die Anforderungen an die Flexibilität von Produktionsanlagen und deren IT-Systemen weiter gestiegen. Diesen neuen Anforderungen begegnet man derzeit mit neuen Anlagenkonzepten wie der Modularisierung. Davon betroffen sind jedoch nicht nur die Anlagen selbst, sondern alle beteiligten Systeme des Informationsverbunds einer Produktion (mindestens ISA-95-Level 2 bis 4). Modulare Equipments (PEAs), die bereits ab Werk eigene Steuerelemente mitbringen und sich und ihre IT-Sicht nach außen bekannt machen können, lassen sich per Plug-and-Produce in übergeordnete Systeme (POL-fähige MES-Systeme) integrieren. Dadurch gewinnen Anlagen erheblich an Flexibilität. Zwar werden MES aus Sicht der Autoren ihre Aufgabe als führendes System in der Fertigungssteuerung behalten, doch werden sie ebenfalls modularer aufgebaut und vor allem mit mehr Funktionen im Sinne eines Process Orchestration Layers (POL) versehen sein müssen, inklusive der Unterstützung aller nötigen industriellen Schnittstellen. Im Sinne der Modularisierung werden in diesem Zusammenhang auch autonome Roboter als modulare, mobile Einheiten innerhalb der Fertigungsanlagen verstanden. Diese können zahlreiche Aktivitäten rund um die Produktion ausführen. Einige dieser Aktivitäten sind entweder Teil der MES-gesteuerten Fertigungsabläufe oder sind so eng mit diesen verzahnt, dass sie über MES orchestriert werden müssen. Auch hier ergeben sich also neue Anforderungen an die MES-Schnittstellen. In Zukunft wird ein MES beispielsweise mit einem oder mehreren Fleet-Control-Systemen (FCS) kommunizieren, um Transportaufträge an heterogene Roboterflotten zu übermitteln und entsprechende Rückmeldungen erhalten zu können.

Zusammenfassung

Die hier beschriebenen Konzepte und Technologien können helfen, den neuen Anforderungen an die Fertigungs-IT zu begegnen, zeigen aber auch, dass die Systemlandschaften noch flexibler werden müssen und IT-Projekte im produktionsnahen Umfeld auch weiterhin vor allem Schnittstellen- und Integrationsprojekte sein werden. MES-Software kann dabei einen wesentlichen Beitrag leisten, wenn sie die hier beschriebenen nötigen Weiterentwicklungen erfahren.

Das könnte Sie auch interessieren:

Neuer Vorstand
Wechsel an der Spitze bei DMG Mori

Christian Thönes, Vorstandsvorsitzender bei DMG Mori, hat am Donnerstag sein Amt niedergelegt. Sein Vertrag wurde im Rahmen einer Aufsichtsratssitzung einvernehmlich beendet. Alfred Geißler wurde vom Aufsichtsrat zum Nachfolger bestellt.‣ weiterlesen

40 Jahre Microsoft in Deutschland
Microsoft feiert Geburtstag und eröffnet Experience Center

Microsoft feiert 40. Geburtstag in Deutschland und eröffnet ein europäisches Experience Center in München. Es ist eines von vier Experience Centern weltweit.‣ weiterlesen

Neues Whitepaper der Plattform Lernende Systeme
Wo bleiben die europäischen KI-Sprachmodelle?

Expertinnen und Experten der Plattform Lernende Systeme beleuchten in einem neuen Whitepaper, wie es um die Entwicklung europäischer bzw. deutscher KI-Sprachmodelle bestellt ist.‣ weiterlesen

Ifo Geschäftsklimaindex im Mai
Skeptischer Blick auf den Sommer

Nach 93,4 Punkten im Vormonat, fällt der Ifo Geschäftsklimaindex im Mai auf 91,7 Punkte – der erste Rückgang in sechs Montanen. ‣ weiterlesen

Neuer Sonderforschungsbereich am KIT
Schnellere Updates für Cyber-physikalische Systeme

Cyber-physikalische Systeme (CPS), wie etwa Autos oder Produktionsanlagen, stecken voller elektronischer und mechanischer Komponenten, die von Software gesteuert werden. Jedoch ist es eine Herausforderung, die Systemarchitekturen solcher Systeme fortwährend konsistent zu halten. Neue Methoden dafür soll ein Sonderforschungsbereich (SFB) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickeln.‣ weiterlesen

Transport und Logistik
G+D erweitert IoT-Portfolio mit Erwerb von Mecomo

Mit der Akquisition der Pod Group hat G+D bereits 2021 sein Portfolio im IoT-Bereich erweitert. Durch den Erwerb von Mecomo geht das Unternehmen nun einen weiteren Schritt in Richtung IoT-Komplettanbieter im Transport- und Logistikbereich.‣ weiterlesen

17. Produktionstechnisches Kolloquium
PTK diskutiert Herausforderungen für die Industrie

Im September laden Fraunhofer IPK und IWF der TU Berlin zum Produktionstechnischen Kolloquium. Im Fokus der Veranstaltung stehen Digitalisierung und Dekarbonisierung der Industrie. ‣ weiterlesen

Datenanalyse
Qlik übernimmt Talend

Mit der Übernahme von Talend will das Softwareunternehmen Qlik das eigene Portfolio erweitern. Die Leitung des neuen Unternehmens übernimmt Qlik-CEO Mike Capone.

‣ weiterlesen

Webbasiertes Anfragemanagement
Kundenanfragen schneller bearbeiten

Die Grimme-Gruppe produziert individuell konfigurierte Landmaschinen. Was für den Wettbewerb Vorteile bringt, ist allerdings mit großem Aufwand verbunden - so verwaltete Grimme Kundenanfragen lange über ein Excel-Tool. Mit dem Softwareanbieter Slashwhy zusammen wurde dies durch ein webbasiertes Anfragemanagement-Programm abgelöst.‣ weiterlesen

Mit Moryx modulare Fertigungsanlagen steuern
Linie ohne Stau

Die Software Moryx hilft der Fertigungssteuerung, Maschinen schnell auf einen neuen Kurs zu bringen oder sie für den nächsten Auftrag anzupassen. Mit seinen einheitlichen Bedienoberflächen und seiner niedrigen Einstiegshürde ist das Tool von Phoenix Contact insbesondere auf den Einsatz in Fertigungen mit der Losgröße 1 ausgerichtet.‣ weiterlesen

Gartner-Umfrage
CEOs sehen KI als wichtigste disruptive Technologie

Eine Umfrage von Gartner unter CEOs und leitenden Angestellten hat ergeben, dass künstliche Intelligenz (KI) die Top-Technologie ist, von der die Befragten glauben, dass sie ihre Branche in den nächsten drei Jahren erheblich beeinflussen wird. 21 Prozent der Studienteilnehmer geben dies an.‣ weiterlesen