MES-System: Produktionsplanung in Echtzeit

In vielen Produktionsunternehmen sind ERP-Systeme bereits Standard. Sie helfen dabei den Gesamtablauf der Produktion zu planen und zu optimieren. Was die Systeme allerdings nicht liefern: einen Stand der Produktion in Echtzeit. An diesem Punkt kommen MES-Systeme in Spiel. Ein MES-System ermöglicht es Unternehmen, flexibel zu bleiben und auch auf kurzfristige Änderungen zu reagieren. Mit MES-Systemen lassen sich zum Beispiel folgende Fragen beantworten:

  • Was kann produziert werden?
  • Wann soll was produziert werden?
  • Wann und was wurde produziert?

In diesem Artikel zeigen wir Ihnen, welche Vorteile und Funktionen ein MES-System bietet und wo seine Grenzen liegen.

Was ist ein MES-System?

Ein MES (Manufacturing Execution System) bildet die gesamte Fertigungskette ab, überwacht diese und steuert sie. Das Besondere: Die Daten über die Fertigung werden in Echtzeit erfasst. Die Echtzeit-Transparenz über Dashboards hilft Unternehmen dabei, Produktionsprobleme zu erkennen, zu bewerten und zeitnah darauf zu reagieren. Mithilfe von MES-Systemen können unüberschaubare Mengen an Daten zu Informationen werden, die einen tatsächlichen Mehrwert für das Unternehmen bieten.

Das bietet Produktionsunternehmen vor allem folgende Vorteile:

  • Fehler im Prozessablauf finden: Planungsfehler fallen sofort auf und werden behoben, bevor sie negative Konsequenzen für das Unternehmen haben.
  • Optimierungspotenzial erkennen: Verschwendung und Engpässe werden erkannt und reduziert.
  • Zukunftsfähige Bedingungen schaffen: Vor allem im Hinblick auf das Thema Industrie 4.0 ist ein MES-System ein wertvoller Baustein für eine vernetzte Produktion.
  • Rückverfolgbarkeit sicherstellen: Auch nachdem ein Produkt fertiggestellt ist, ist der genaue Ablauf der Herstellung zurückverfolgbar. So werden mögliche Haftungsrisiken möglichst klein gehalten.

Richtlinien und Kennzahlen für MES-Systeme

Die Anforderungen und wesentlichen Funktionen von MES-Systemen wurden bereits von verschiedenen Organisationen definiert. Es gibt beispielsweise vom Verein Deutscher Ingenieure (VDI) die Richtlinie 5600. In der Richtlinie wird unter anderem geregelt, welche Aufgaben ein MES erfüllt.

Einen weiteren Ansatz bietet das VDMA-Einheitsblatt 66412 der Internationalen Organisation für Normung (ISO). Ein Ziel dieser Organisation ist es, einheitliche Standards für die industrielle Automatisierung zu entwickeln. Die Definition von relevanten MES-Kennzahlen zählt dazu. Die Kennzahlen bilden eine Mischung aus unterschiedlichen Bereichen entlang der Produktionskette. Hierzu zählen unter anderem Durchlaufzeiten, Ausschussquoten oder die Prozesseffizienz.

Es lässt sich festhalten, dass es einige Bestrebungen gibt, die Funktionen und Kennzahlen von MES-Systemen zu vereinheitlichen. Damit unterscheiden sich MES-Systemen deutlich von anderen Systemen der Produktionsplanung. PPS-Systeme umfassen beispielsweise je nach Hersteller sehr unterschiedliche Funktionen.

Funktionen von MES-Systemen

Im Vergleich zu anderen System, wie PPS oder APS, unterstützen MES-Systeme vor allem auf operativer Ebene und werden für die Feinplanung genutzt. Sie sind in der Regel deutlich maschinennäher. Oft bieten sie eine Art Leitstand an, womit Unternehmen die Produktion überwachen, steuern und managen.

Hauptfunktionen MES-System Hauptfunktionen MES-System

Ein MES (Manufacturing Execution System) unterstützt Unternehmen entlang der gesamten Fertigungskette.

MES-Systeme decken in der Regel folgende Funktionen ab:

Auftragsmanagement

Bei Produktionsunternehmen müssen vielfältige Faktoren berücksichtigt werden. Nicht nur die aktuellen Aufträge, sondern auch Wartungsarbeiten, kurzfristige Änderungen und Aufträge müssen beachtet werden. MES-Systeme ergänzen die grobe Planung, die mit anderen Systemen möglich ist und passen sie an die aktuellen Bedingungen an.

Betriebsmittelmanagement

Ein MES-System überwacht die Verfügbarkeit der Maschinen. Gleichzeitig wird geprüft, ob diese technisch einwandfrei funktionieren. Bei Bedarf werden Wartungsarbeiten veranlasst.

Personalmanagement

Personal anhand von Verfügbarkeit und Qualifikationen einzuplanen, ist ebenfalls eine Herausforderung für Produktionsunternehmen. Mithilfe eines MES-Systems lässt sich der Schichtplan optimieren und an kurzfristige Änderungen anpassen.

Qualitätsmanagement

MES-Systeme lassen sich nicht nur nutzen, um Produktionsabläufe kurzfristig zu managen. Sie tragen ebenfalls zur Qualitätskontrolle und zur Optimierung der Prozesse bei.

Dokumentenmanagement

Ein MES-System hilft nicht nur dabei, die Produktionsprozesse anhand der gesammelten Daten zu optimieren. Das System unterstützt außerdem dabei, Dokumente zu digitalisieren und so dem Ziel einer papierlosen Fabrik näherzukommen.

Datenquellen von MES-Systemen

Damit das System bei diesen vielfältigen Aufgaben unterstützen kann, ist eine solide Datengrundlage notwendig. Hierfür erfasst es eine Reihe von organisatorischen und technischen Betriebsdaten.

Maschinendaten

Je nach Modell, Hersteller und Maschinenart werden die Daten der Maschinen unterschiedlich erfasst und erhoben. Die Aufgabe eines MES-Systems ist es, diese Daten zu sammeln und zu vereinheitlichen.

Auftragsdaten

Es werden Daten erfasst, die Auskunft über den aktuellen Stand des Auftragsfortschritts geben. Hierzu zählen zum Beispiel die Anzahl der fertiggestellten Produkte oder das Gewicht der Produkte.

Personaldaten

Daten über die Arbeitszeiten der Mitarbeiter oder über die Zugriffskontrollen der Mitarbeiter werden ebenfalls erfasst.

Prozessdaten

Zu diesem Punkt zählen Faktoren, die die Produktion beeinflussen. Das sind zum Beispiel Einstelldaten der Maschinen oder Daten zur Qualität der Prozesse.

Unterschiede von MES, ERP und APS

Wie bereits zu Beginn erwähnt: Ein MES-System ist kein Ersatz für ein ERP-System. Es dient viel mehr als ein Bindeglied zwischen Planung/Logistik und dem Shopfloor. Das ERP-System setzt dabei vor allem auf Unternehmensebene an. Das MES-System ist auf Betriebsleitebene angesiedelt. Beide Systeme befinden sich im engen Austausch mit dem APS-System, um den bestmöglichen Produktionsplan zu erstellen.

Ein entscheidender Unterschied, der zu anderen Systemen besteht, ist die aufwendige Implementierung. Im Gegensatz zu PPS oder APS ist sie deutlich ressourcenintensiver, da ein MES-System häufig sehr weit in bestehende Prozesse eingreift.

Beziehung unterschiedlicher Produktionssysteme (MES, ERP und APS)

Ein MES-System steht im engen Datenaustausch mit weiteren Systemen, wie ERP- und APS-Systemen.

Die Grenzen von APS-Systemen

MES-Systeme unterstützen Produktionsunternehmen in vielen Punkten. Allerdings geraten sie auch schnell an ihre Grenzen. Neben der oft aufwendigen und damit auch kostspieligen Einführung ist die Produktionswelt viel zu komplex und zu individuell, als dass ein MES-System alles bewältigen könnte. Der hierarchische Architektur-Ansatz, in dem MES Systeme ihren Platz haben, ist heute nicht mehr zeitgemäß. Stattdessen bieten vernetzte Systeme, die auf einzelne Aufgaben spezialisiert sind, Produktionsunternehmen einen deutlich größeren Nutzen.

Hinzukommt, dass die Einrichtung eines MES-System ein gewisses technisches Wissen benötigt. Die Mitarbeiter, die in der Produktion arbeiten und die Prozesse sowie das mögliche Verbesserungspotenzial am besten verstehen, verfügen nicht über die notwendigen technischen Skills. Daher ist ein sehr enge Zusammenarbeit von IT und Operations notwendig, wenn die Einführung gelingen soll.

Nicht immer ist die Einführung eine willkommene Veränderung – Vor allem da ein MES-System stark in bestehende Prozesse eingreift. Das bedeutet für die Mitarbeiter, dass sie sich umgewöhnen müssen und oftmals langjährig etablierte Prozesse neu lernen müssen. Daher muss ausreichend Zeit für Schulungen eingeplant werden und die Mitarbeiter müssen möglichst früh in den Prozess der Umstrukturierung einbezogen werden. Beides sind sehr ressourcenintensive Punkte, die bei der Überlegung einbezogen werden sollten.

Was zusätzlich bedacht werden muss: MES-Systeme unterstützen zwar den Planungsprozess, sie sind aber nicht zielorientiert. Das heißt Daten werden von diesen Systemen zwar in Echtzeit erfasst. Sie werden jedoch nicht genutzt, um gezielt Optimierungen daraus abzuleiten und zu ermitteln, welche Optimierung den größten wirtschaftlichen Nutzen bietet.

Eine mögliche Alternative: mathematische Modelle

Eine deutlich ressourcenschonendere Möglichkeiten bieten mathematische Modelle. Im Vergleich zur Einführung eines neuen Systems werden keine bestehenden Prozesse verändert. Es werden ausschließlich die Daten genutzt, die bereits in bestehenden Systemen erhoben werden (z. B. im ERP- oder PPS-System). Mithilfe dieser Daten lassen sich verschiedene Handlungsweisen und Auswirkungen simulieren und bewerten. So lassen sich die optimalen Prozesse für Ihre Produktion finden. Ein zusätzliche Software ist nicht notwendig.

Vor allem in Unternehmen, in denen Produktionsstrukturen langfristig gewachsen sind und Fertigungsprozesse eine hohe Komplexität besitzen, bieten mathematische Modelle ein großes Potenzial. Anstatt eine One-Size-Fits-All-Software zu nutzen, wird jedes Planungsproblem individuell angegangen. So lässt sich das maximale Potenzial auszuschöpfen.

Wir helfen Ihnen gerne dabei, herauszufinden, welcher Ansatz für Ihr Unternehmen den größten Mehrwert bietet, um Ihre Produktionsplanung mit Technologie bestmöglich zu optimieren.

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