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Manufacturing Execution System / MES – Smart Factory Glossar

Ein Manufacturing Execution System, kurz MES, dient dazu, die Fertigung zu planen, zu steuern, zu kontrollieren und zu optimieren. Indem die MES-Software eine Vielzahl an Daten in Echtzeit erfasst, die Informationen bündelt und zum Beispiel für Analysezwecke übersichtlich aufbereitet, wird die Fertigung transparenter und reaktionsfähiger. Ein MES versetzt Mitarbeitende in die Lage, in ihrem Produktionsalltag gezielt auf kurzfristige und ungeplante Ereignisse zu reagieren und ohne Zeitverlust geeignete Gegenmaßnahmen einzuleiten.

In der Automatisierungspyramide ist ein MES zwischen der Steuerungsebene im Shopfloor und der Unternehmensebene mit dem Enterprise Resource Planning (ERP) System angesiedelt. Es verbindet diese beiden Ebenen miteinander. 

Aufgaben von Manufacturing Execution Software

Der Verein Deutscher Ingenieure e. V. (VDI) definiert in seiner VDI-Richtlinie 5600 den genauen Funktionsumfang von Fertigungsmanagementsystemen. Insgesamt werden darin die folgenden zehn MES-Aufgaben aufgeführt:

  • Auftragsmanagement
  • Feinplanung und Feinsteuerung
  • Betriebsmittelmanagement
  • Materialmanagement
  • Personalmanagement
  • Datenerfassung
  • Leistungsanalyse
  • Qualitätsmanagement
  • Informationsmanagement
  • Energiemanagement
Manufacturing Execution System (MES)
Manufacturing Execution System (MES). (Source: MPDV)

Flexibilität von MES-Systemen

Nicht jedes MES deckt alle genannten Bereiche ab. So gibt es zum Beispiel Anbieter von Manufacturing Execution Software, die die Produktionsfeinplanung in ein Advanced Planning and Scheduling System (APS) auslagern. Andere MES-Anbieter fokussieren sich auf HR-Funktionen oder die Datenerfassung und Qualitätssicherung. Diese Spezialisierung auf bestimmte Anwendungen verdeutlicht die aktuelle Entwicklung: Monolithische und damit starre Systeme werden auf lange Zeit von modularen Software-Lösungen verdrängt. Denn seitdem der MES-Funktionsumfang vom VDI erstmals dokumentiert wurde, hat sich die Fertigungswelt weiter gedreht und zur Zukunftsvision Industrie 4.0 entwickelt. 

Dank einer zunehmend ausgereiften Informations- und Kommunikationstechnologie sind Abläufe in der Industrie immer enger miteinander verwoben und Maschinen und Systeme sind immer enger miteinander vernetzt. Daraus ergeben sich neue Anforderungen an die Flexibilität von Manufacturing Execution Systemen. Diese erläutert das Blatt 7 der VDI-Richtlinie anhand praktischer Fallbeispiele. Die neueste Richtlinie ist unter Mitwirken von MPDV-Experten entstanden und sagt aus, dass "das herkömmliche MES als monolithische Softwareapplikation zukünftig in einzelne eigenständige Applikationen/Apps zerfallen wird und darüber hinaus externe Services nutzt und einbindet" [VDI 5600 Blatt 7 / S. 12]. Weiter heißt es darin, dass die grundlegenden Aufgaben innerhalb des Fertigungsmanagements auch zukünftig erhalten bleiben, sich jedoch erweitern.

Zusammenspiel mit der Integrationsplattform MIP

MPDV Produktportfolio mit MIP, MES- und APS-Kategorien.
Das MPDV Produktportfolio mit Manufacturing Integration Platform (MIP) und den MES HYDRA X und APS FEDRA Kategorien. (Bildquelle: MPDV)

Um den neuen Anforderungen gerecht zu werden, hat MPDV bereits 2018 die Manufacturing Integration Platform (MIP) auf den Markt gebracht. Auf Basis der Integrationsplattform MIP können die verschiedensten MES- und APS-Anwendungen allein oder im Zusammenspiel miteinander betrieben werden. Da alle Manufacturing Apps die gleiche einheitliche Datenbasis nutzen, sind sie miteinander kompatibel. MPDV steuert mit MES HYDRA und APS FEDRA eine Vielzahl an Manufacturing Apps (mApps) zur MIP bei. Alle mApps sind thematisch gebündelt, wobei die Kategorien die MES-Aufgaben laut VDI widerspiegeln. Die Manufacturing Apps von MPDV werden durch Anwendungen anderer Anbieter und Partner ergänzt: Denn jeder bringt das ins MIP Ökosystem ein, was er am besten kann.

Funktionsweise eines Manufacturing Execution Systems

Die Funktionsweise eines MES-Systems zielt darauf ab, die Fertigung effizienter zu machen. Wie eingangs erwähnt, übernimmt ein MES dafür Planungs- und Steuerungsaufgaben, kontrolliert Produktionsabläufe und analysiert Vorgänge. Dabei werden Unmengen an Daten generiert und anschaulich aufbereitet, sodass Produktionsmitarbeiter und Management jederzeit darüber informiert sind, was im Shopfloor passiert. Das befähigt die Verantwortlichen dazu, rechtzeitig Gegenmaßnahmen einzuleiten, wenn sie ein Problem erkennen, weil zum Beispiel:

  • … technische Probleme an einer Maschine auftauchen und die Maschinenwerte plötzlich von der Norm abweichen. 
  • … Rohmaterial aufgrund von Qualitätsmängeln nicht verwendet werden kann.
  • … Personal kurzfristig ausfällt oder nicht über die nötige Qualifikation verfügt, um eine Maschine zu bedienen.
  • … eine erhöhte Ausschussquote den Liefertermin verzögert.

Eine umfassende Datenbasis trägt entscheidend dazu bei, kurzfristig auf solche Störungen zu reagieren und mittelfristig Optimierungspotenziale zu erkennen. Zuvor müssen in derManufacturing Execution Software die relevanten Daten zu Mitarbeitenden, Maschinen, Material und weiteren für die Fertigung relevanten Ressourcen digital abgebildet werden. Ein MES baut dabei auf die Maschinendatenerfassung und Betriebsdatenerfassung auf und liefert ein vollständiges und fehlerfreies Abbild der Fertigungsrealität: den digitalen Zwilling.

Einen Teil der Daten steuert das ERP aus der Unternehmensleitebene bei. Ein weiterer Teil der Informationen stammt von den Maschinen im Shopfloor. Das MES vereint all diese Daten auf der Fertigungsleitebene, um für lückenlose Transparenz zu sorgen. Über Schnittstellen werden Maschinendaten im MES erfasst. Alte Maschinen werden in kurzer Zeit und mit überschaubarem Aufwand mit einem IIoT-Connector an die Fertigungs-IT angebunden. Sind zum Beispiel die Maschinenzustände nicht direkt abrufbar, kann eine manuelle Dateneingabe sinnvoll sein.

Vorteile eines MES für Unternehmen

Die Kernfunktionen eines Manufacturing Execution Systems zielen darauf ab, transparente, wirtschaftliche und reaktionsfähige Prozesse zu schaffen, die im Rahmen des Kontinuierlichen Verbesserungsprozesses (KVP) laufend optimiert werden. Konkrete Beispiele für den Nutzen einer MES-Lösung sind:

MES-Software im Einsatz

Die Videos geben einen Überblick über die Funktion von MES HYDRA X und zeigen die Software im Praxiseinsatz bei einem Kunden.

MES HYDRA X auf einen Blick: So funktioniert das Manufacturing Execution System von MPDV.

Das Manufacturing Execution System HYDRA von MPDV im Praxiseinsatz beim Kunststoffverarbeiter Wirthwein.

FAQ: Häufige Fragen zu Manufacturing Execution Systemen

Quellen

  • Schleupner, Linus/MES D.A.CH Verband e. V.: Fachlexikon MES & Industrie 4.0, 5. Aufl., Berlin Offenbach, Deutschland: VDE Verlag GmbH, 2022, S. 76–77.
  • VDI-Richtlinie 5600: 2021-04 Blatt 7, S. 12.

  • Kletti, Jürgen/Deisenroth, Rainer: Lehrbuch für digitales Fertigungsmanagement. Manufacturing Execution Systems – MES, Berlin, Deutschland: Springer, 2021.

     

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