Was ist ein MES (Manufacturing Execution System)?

Manufacturing Execution Systemübersicht

Ein Manufacturing Execution System (MES) ist ein umfassendes, dynamisches Softwaresystem, das den Prozess der Herstellung von Waren überwacht, verfolgt, dokumentiert und steuert – von Rohstoffen bis hin zu Fertigerzeugnissen. Ein MES stellt eine funktionale Schicht zwischen Enterprise Resource Planning (ERP) und Prozessleitsystemen bereit und bietet Entscheidungsträgern die Daten, die sie benötigen, um ihren Produktionsbereich effizienter zu gestalten.

Unabhängig von der Größe eines Vorgangs kann ein MES zur Gesamtproduktivität und -rentabilität beitragen, indem es den Fertigungsprozess informationsgesteuert macht.

Diese regulierten Branchen profitieren insbesondere von einem MES:

• Pharma
• Essens- und Getränkeangebot
• Medizinprodukte
• Luft- und Raumfahrt
• Verteidigung
• Biotechnologie

Das liegt daran, dass regulierte Unternehmen strenge Vorschriften einhalten müssen, um die Einhaltung der Rückverfolgbarkeit sicherzustellen. Sie müssen sicherstellen, dass geeignete Verfahren für die Entwicklung konformer Produkte vorhanden sind, dass diese Verfahren dokumentiert werden und dass die daraus resultierenden Produkte bei Bedarf leicht zurückgerufen werden können.

Ein MES ist unerlässlich, um in der heutigen wettbewerbsfähigen und sich schnell verändernden Fertigungsumgebung eine optimale Leistung zu erzielen. In einem Bericht von Fortune Business Insights heißt es, dass der globale MES-Markt bis 2032 voraussichtlich auf 41,78 Mrd. US$ wachsen wird. Dieses Wachstum wird durch die zunehmende Nutzung der industriellen Automatisierung in der Prozess- und Fertigungsindustrie, die wachsende Notwendigkeit der Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und die niedrigen Implementierungskosten für Manufacturing-Execution-Systeme getrieben.

Die fünf wichtigsten Vorteile von MES

Manufacturing-Execution-Systeme verfolgen riesige Datenmengen und gewinnen Echtzeiteinblicke, die die Produktionseffizienz steigern und Kosten sparen können. Weitere Vorteile eines MES sind:

1. Verbesserte Qualitätskontrolle: Da Informationen zur Qualitätskontrolle in Echtzeit übertragen werden, können Unternehmen mit einem MES die Produktion sofort stoppen, sobald Probleme identifiziert werden. Dadurch werden Abfall, Ausschuss, Überschüsse und Nacharbeit reduziert.
2. Höhere Produktivzeit: Ein MES generiert realistische Produktionspläne, indem es Personal-, Material- und Equipmentressourcen ausgleicht. Sie integriert Terminierung und Wartung, um den Produktfluss und die Anlagenauslastung zu maximieren. All dies erhöht die Produktivzeit und verbessert die Gesamtanlageneffektivität (OEE).
3. Reduzierter Bestand: Ein Manufacturing-Execution-System aktualisiert Bestandsdatensätze mit neuem Produktions-, Ausschuss- und fehlerhaftem Material, sodass Ihre Einkaufs-, Versand- und Terminierungsabteilungen immer genau wissen, welches Material verfügbar ist. Dies reduziert den Just-In-Case-Bestand und den Bestand an Ware in Arbeit (WIP), was Kosten für Fertigung, Transport, Lagerung und Bestandsüberwachung spart.
4. Papierloser Fertigungsbereich: Der Wegfall von Papierkram bedeutet, dass es weniger Chancen für menschliche Fehler gibt. Das bedeutet auch, dass die aus dem Fertigungsbereich erfassten Daten den Entscheidungsträgern in allen integrierten Systemen sofort zur Verfügung stehen.
5. Verbesserte Produktverfolgung und -genealogie: Ein MES folgt dem gesamten Produktionszyklus von Anfang bis Ende und gruppiert endgültige Teile oder Chargen mit den entsprechenden Fertigungsdaten. Diese Daten ermöglichen eine verbesserte Einhaltung gesetzlicher Vorschriften für Hersteller, die gesetzliche oder branchenspezifische Vorschriften einhalten müssen.

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Kernfunktionen von MES

1997 definierte die Manufacturing Enterprise Solutions Association International oder MESA die elf Kernfunktionen des Manufacturing-Execution-Systems. Obwohl sich das MESA-11-Modell im Laufe der Zeit weiterentwickelt hat, bieten diese ursprünglichen 11 Kernfunktionen die Grundlage für nahezu jede Art von Werk und sind integraler Bestandteil der heutigen Fertigungssteuerungssysteme. Es handelt sich um:

• Ressourcenzuordnung und -status: Verwenden Sie Echtzeitdaten, um den Status von Ressourcen (einschließlich Maschinen, Materialien und Personal) zu verfolgen und zu analysieren, um Zuordnungsanpassungen vorzunehmen.
• Vorgänge/Feinplanung: Optimieren Sie die Performance durch Terminierung, Zeitplanung und Reihenfolgeaktivitäten basierend auf Prioritäten und Ressourcenkapazität.
• Produktionseinheiten einplanen: Verwalten Sie den Produktionsdatenfluss in Echtzeit, um schnell berechnete Anpassungen bei der Produktionseinplanung vorzunehmen.
• Dokumentensteuerung: Verwalten und verteilen Sie Dokumente (einschließlich Arbeitsanweisungen, Zeichnungen, Standardarbeitsanweisungen, Chargenprotokolle usw.), damit sie zugänglich und bearbeitbar sind.
• Datenerfassung und -erfassung: Verfolgen und sammeln Sie Echtzeitdaten zu Prozessen, Materialien und Abläufen und nutzen Sie diese, um die Entscheidungsfindung zu verbessern und die Effizienz zu steigern.
• Arbeitsmanagement: Verfolgen Sie Arbeitspläne, Qualifikationen und Berechtigungen effizienter.
• Qualitätsmanagement: Verfolgen Sie Qualitätsabweichungen und Ausnahmen für ein verbessertes Qualitätskontrollmanagement und eine verbesserte Dokumentation.
• Prozessmanagement: Verwalten Sie den gesamten Produktionsprozess von der Auftragsfreigabe bis zu Fertigerzeugnissen. Erhalten Sie Einblicke in Engpässe und Punkte, die sich auf die Qualität auswirken, und schaffen Sie gleichzeitig eine vollständige Rückverfolgbarkeit der Produktion.
• Instandhaltungsmanagement: Verwenden Sie Daten aus Ihrem MES, um potenzielle Equipmentprobleme zu identifizieren, bevor sie auftreten. Es kann auch verwendet werden, um Anlagen-, Werkzeug- und Maschinenwartungspläne anzupassen, um Ausfallzeiten zu reduzieren und die Effizienz zu erhöhen.
• Produktverfolgung und -genealogie: Verfolgen Sie den Fortschritt Ihrer Produkte und deren Genealogie für eine fundierte Entscheidungsfindung. Die Daten der vollständigen Geschichte eines Produkts sind äußerst nützlich für Hersteller, die gesetzliche oder branchenspezifische Vorschriften einhalten müssen.
• Leistungsanalyse: Vergleichen Sie Ergebnisse und Ziele, um Stärken und Schwächen im Gesamtprozess zu identifizieren, und nutzen Sie diese Daten, um Systeme effizienter zu machen.

Die Entwicklung von MES-Standards

Ende der 90er Jahre entwickelte die International Society of Automation den ISA-95-Standard. Während sich das MESA-11-Modell auf zentrale MES-Funktionen konzentriert, stellt ISA-95 ein Modell bereit, um die Aktivitäten zwischen Unternehmens- und Steuerungssystemen zu definieren und zu integrieren. Durch die Standardisierung der Terminologie erleichtert ISA-95 die effektive Kommunikation zwischen Stakeholdern wie Lieferanten und Herstellern. Konsistente Modelle reduzieren auch das Fehlerrisiko bei der Integration von Fertigungsstandorten in Unternehmenssysteme.

ISA-95 definiert die Schnittstelle zwischen Steuerungs- und Unternehmensfunktionen, um Ebenen von Technologie und Geschäftsprozessen zu schaffen. Ein vereinfachtes Modell dieser Hierarchie stellt Manufacturing-Execution-Systeme auf die dritte Ebene – zwischen Unternehmensplanungs- und Logistik- und Prozessleitsystemen:

• Ebene 4: ERP (Unternehmensplanung und Logistik)
• Ebene 3: MES (Manufacturing Operations Management)
• Stufe 2: Prozessleitsysteme (Chargensteuerung)
• Stufe 1: Prozessleitsysteme (kontinuierliche Steuerung)
• Stufe 0: Prozessleitsysteme (diskrete Steuerung)

Integration von MES und ERP

Im heutigen Fertigungsumfeld ist dies kein Fall von MES und ERP. Gemeinsam bringen MES und ERP operative Klarheit, die keines der Systeme alleine bieten kann.

ERP konzentriert sich auf die Erstellung und Verwaltung von Werksplänen. Dazu gehören Produktion, Materialverwendung, Lieferung und Versand sowie das Sammeln von Informationen über Ihr Unternehmen. Fertigungssteuerungssysteme hingegen konzentrieren sich auf die Verwaltung und Überwachung von Fertigungsvorgängen und die Berichterstattung über die Aktivitäten der Fertigungslinie in Echtzeit.

Zusammen schaffen ERP und MES ein integriertes Partnernetz, das eine ganzheitliche Sicht auf Finanzwesen, Beschaffung, Lieferkettenmanagement, Produktionslogistik und vieles mehr bietet. Die Kombination dieser Informationen erhöht die Agilität und liefert zuverlässige Daten, die die Prognosen für alles vom Verkauf über die Anlagenauslastung bis hin zum Fertigungsmanagement verbessern.

ERP-Systeme liefern Ihnen die Daten, um zu ermitteln, welche Produkte hergestellt werden sollen, während ein MES ERP-Daten mit Informationen zum Produktionsbereich integriert, um zu ermitteln, wie diese Produkte mit weniger Abfall und mehr Gewinn hergestellt werden können.

Cloud MES: Digitalisierung von Fertigungsbereichen

Dank fortschrittlicher Technologien entwickeln sich die Fertigungssteuerungssysteme immer mehr zu serviceorientierten, modularen und vernetzten Systemen.

Die Cloud-Konnektivität ist das Rückgrat intelligenter Fabriken, die es fortschrittlichen Fertigungssystemen, Geräten, Produkten und Geräten ermöglichen, autonom zu interagieren. IIoT-Geräte (Industrial Internet of Things) und Sensoren in der gesamten Lieferkette erfassen und generieren kontinuierlich Daten. Diese gemeinsame Nutzung von Daten in Echtzeit hilft intelligenten Fabriken, bessere Workflows zu automatisieren, Produkte und Services anzupassen und im Laufe der Zeit intelligenter und effizienter zu werden.

MES-Software kann Herstellern auch helfen, einen wichtigen Trend in der Entwicklung von Manufacturing-Execution-Systemen zu nutzen: die kundenspezifische Produktion. Anstelle der Massenproduktion bietet Ihre Smart Factory eine Massenpersonalisierung und erfüllt die Nachfrage nach kostengünstigeren, hochgradig maßgeschneiderten Produkten mit Schnelligkeit und Erschwinglichkeit.

Während die Personalisierung die Fertigung komplexer macht, können fortschrittliche Technologien Fertigungssysteme dabei unterstützen, in Echtzeit zu reagieren und sich anzupassen. Künstliche Intelligenz (KI) kann die Produktionseffizienz verbessern, vorausschauende Instandhaltung abwickeln und Abfall reduzieren. Durch die Nutzung von Funktionen für maschinelles Lernen können Fertigungslinien immer intelligenter und effizienter werden. Mit Virtual Reality (VR) können Hersteller Prozesse simulieren und Verbesserungspotenziale identifizieren. Und sie können Augmented-Reality-Lösungen (AR-Lösungen) integrieren, um Produktionsausfallzeiten zu reduzieren und Fertigungsvorgänge zu optimieren.

All diese fortschrittlichen Technologien und Funktionen erleichtern Unternehmen den Wettbewerb in einer digitalen Welt. Mit maßgeschneiderten Produkten, die kostengünstiger und qualitativ hochwertiger sind, können sie schnell und präzise auf die Nachfrage reagieren.

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