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MES-Integration – Zwischen ERP-System und Maschine

In den vergangenen Jahren ist von Experten immer wieder zu hören, dass die Automatisierungspyramide durch ein Automatisierungsnetzwerk abgelöst wird. Statt in einer strengen Hierarchie – vom ERP-System über das MES, SCADA und SPS bis zur Maschine – sind die einzelnen, intelligenten Devices lose organisiert und übernehmen wechselnde Aufgaben. Dabei ist den einzelnen Komponenten keine klare Funktion mehr zugewiesen. Es gibt also kein definiertes ERP-System und kein MES mehr. Die Funktionen sind auf die unterschiedlichen Bestandteile des Netzwerks verteilt.

Diese Idee hat ohne Frage ihren Charme. Schließlich verspricht ein loses Netzwerk weit mehr Flexibilität, als eine starre Pyramide bieten kann. Und natürlich passt der Gedanke auch in die Zeit, in der sich vieles um Industrie 4.0 und das Internet of Things dreht. Aber: Das Automatisierungsnetzwerk ist aktuell eine Vision, die der Realität in den Shopfloors der Unternehmen meilenweit voraus ist. Denn zum einen ist selbst der Einsatz von MES noch längst kein Standard – auch wenn die Bedeutung der Manufacturing Execution Systems immer mehr erkannt wird. Und zweitens sind innovative Technologien, die tatsächlich mehr und mehr auf den Markt kommen, nicht in der Lage, eine Produktion verlässlich zu steuern und zu überwachen. Insofern ist es aus unserer Sicht der richtige Weg, sich zunächst einmal über die Integration eines MES zwischen ERP-System und den Maschinen und Anlagen Gedanken zu machen.

MES sind Enabler für die Zukunft

Wie wichtig MES sind, zeigt eine Studie des Beratungsunternehmens BearingPoint. So geben 41 Prozent der Befragten an, sie schätzen die allgemeine Relevanz von MES zukünftig stark zunehmend ein, 47 Prozent halten die Relevanz für tendenziell zunehmend. Für die Hälfte der Studienteilnehmer bestand ein Hauptreiber für die Investition in ein MES in der Aussicht, mit der Einführung Produktion und IT im Rahmen von Industrie 4.0 näher zusammenzubringen. Noch häufiger genannt wurden allerdings drei andere Gründe: Controlling und Management der Produktion waren für 76 Prozent wichtig, regulatorische Anforderungen oder Kundenanforderungen erfüllen zu können für 62 Prozent und die Prozess- und Systemharmonisierung für 54 Prozent. Das zeigt: MES erfüllen aktuelle Anforderungen und sind gleichzeitig Enabler für die Zukunft.

Der besondere Wert von MES liegt darin, dass sie eine Verbindung zwischen dem ERP-System, also der kaufmännischen Welt, und den Maschinen und Anlagen, also der Produktionswelt herstellen. So sorgen die MES für eine vertikale Integration der Daten. Damit das gut gelingt, müssen sie aber selbst perfekt in die IT-Architektur integriert sein. Konkret: Sie müssen sauber an das ERP-System angebunden sein. Und sie müssen mit den verschiedensten Technologien der Maschinen und Anlagen kommunizieren können.

Prozesse werden End-to-End digitalisiert

Um zu beantworten, was das konkret bedeutet, lohnt sich zunächst ein Blick auf die aktuellen und künftigen Rahmenbedingungen: Im Zuge der vierten industriellen Revolution werden Prozesse in der Fertigung zunehmend End-to-End digitalisiert. Das bedeutet, dass erstens sämtliche Faktoren, die den Produktionsprozess beeinflussen, und zweitens sämtliche Beeinflussungen des Produktionsprozesses auf andere Faktoren unmittelbar verarbeitet und an ihren jeweiligen Bestimmungsort geleitet werden müssen. So müssen beispielsweise die Vorgaben, die sich aus einem Kundenauftrag ergeben, an die fertigende Maschine übermittelt werden. Diese überwacht dann kontinuierlich mithilfe von Sensoren, ob der Auftrag auch korrekt ausgeführt wird. Falls nicht, werden die fehlerhaften Teile als Ausschuss aussortiert. Schließlich werden die während des Fertigungsprozesses gesammelten Daten zurückgemeldet und einer Chargen- oder Serial-Nummer zugewiesen, um damit die Rückverfolgbarkeit sicherzustellen.

Gleichzeitig nimmt die Anzahl an relevanten Business-Objekten stetig zu. Früher wurde lediglich der Fertigungsauftrag vom ERP-System an das MES übermittelt – heute wird darüber hinaus direkt mit der Maschine kommuniziert. Es werden außerdem Instandhaltungsdefinitionen und Lieferanteninformationen, Serialisierungsdaten und Prozessparameter oder Angaben zu Qualitätsaspekten ausgetauscht – und vieles mehr. Entsprechend müssen Daten auf der kaufmännischen Ebene und im Shopfloor an viel mehr einzelnen Quellen eingesammelt werden.

Bidirektionaler Datenaustausch unverzichtbar

Das hat Konsequenzen für das MES: Denn da das System für die Zusammenführung der beiden Welten zuständig ist, muss es zahlreiche Schnittstellen bereitstellen, Daten in ganz unterschiedlichen Formaten annehmen und zu einem für das gesamte Unternehmen verständlichen Format umwandeln können. Nur auf diese Weise lassen sich die Daten für weitere Anwendungen nutzen. Wichtig auch: Das MES muss für einen bidirektionalen Austausch sorgen. Bislang war es meist so, dass Informationen vom ERP-System zum MES übergeben wurden. Andersherum flossen Daten von den Maschinen zum MES. Eine durchgehende Kommunikation vom ERP-System über MES bis zur Maschine und wieder zurück war schwierig – auch wegen des in der Regel sehr heterogenen Maschinenparks. Sollen aber Prozesse End-to-End digitalisiert werden, ist ein ungehinderter netzwerkartiger Datenfluss in alle Richtungen unverzichtbar.

Um das zu erreichen, sind offene Systeme und Standards bei den Kommunikationstechnologien unverzichtbar. Unternehmen müssen dazu von zwei Seiten aktiv werden: Sie sollten neue Maschinen und Anlagen zwingend nur von Anbietern beziehen, die einen offenen und standardisierten Zugang zu ihren Daten gewähren. Und sie sollten bestehendes Equipment gegebenenfalls mit zusätzlicher Technologie ausstatten, um auf den aktuellen Stand zu kommen.


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