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Was ist ein Manufacturing Execution System (MES)?
Ein Manufacturing Execution System (MES) ist eine softwarebasierte Lösung, die in der Fertigung zur Überwachung und Steuerung von Produktionsprozessen im Werkstattbereich eingesetzt wird.
Ein MES ist eine softwarebasierte Lösung, die in der Fertigung zur Überwachung und Steuerung von Produktionsprozessen im Werkstattbereich eingesetzt wird. Beim Betriebsmanagement in der Fertigung dienen MES als Brücke zwischen den Planungs- und Steuersystemen eines Unternehmens, beispielsweise einem ERP-System (Enterprise Resource Planning) und den eigentlichen Fertigungsabläufen.
Der Hauptzweck eines MES ist die Nachverfolgung und Dokumentation der Umwandlung von Rohstoffen in Enderzeugnisse in Echtzeit. Dabei zeichnet es Daten aus verschiedenen Quellen auf, einschließlich Maschinen, Sensoren und Mitarbeitern, um genaue Echtzeitdaten über den Status der Produktionsaktivitäten bereitzustellen.
Ein MES bietet Echtzeittransparenz und Kontrolle über Produktionsprozesse und ermöglicht es den Stakeholdern, die Abläufe zu überwachen, Engpässe zu erkennen, Ausfallzeiten zu minimieren und umgehend fundierte Entscheidungen zu treffen. Dank einer optimierten Produktionsplanung und -steuerung sorgen MES Systeme für eine effiziente Ressourcenzuordnung, einen Lastausgleich und pünktliche Zustellungen, was zu einer höheren Rentabilität führt.
Sie spielen auch eine entscheidende Rolle bei der Qualitätssicherung und Konformität, indem sie Qualitätskontrollverfahren durchsetzen, Metriken überwachen und Echtzeitdaten erfassen. Durch ihre Fähigkeit, Lagerbestände zu verwalten, Materialbewegungen zu verfolgen und die rechtzeitige Verfügbarkeit von Materialien zu gewährleisten, optimieren MES Systeme die Lagerverwaltung und minimieren Produktionsverzögerungen.
Sie ermöglichen zudem eine datengesteuerte Entscheidungsfindung, indem sie umfassende und genaue Produktionsdaten bereitstellen, sodass Unternehmen ihre Prozesse kontinuierlich verbessern und die Ressourcennutzung optimieren können. MES Systeme können Entscheidungsträgern dabei helfen, die Gesamtanlageneffektivität zu ermitteln, eine umfassende Metrik zur Überwachung der Fertigungseffizienz.
Durch die Rationalisierung von Workflows, die Automatisierung von Aufgaben und die Bereitstellung von Echtzeit-Feedback steigern MES Systeme die Effizienz und Produktivität in der Produktion. Darüber hinaus ermöglichen diese Managementsysteme die Rückverfolgbarkeit und Genealogie, die für Branchen mit strengen Vorschriften von entscheidender Bedeutung sind, indem sie den Materialfluss und die Prozesse während des gesamten intelligenten Fertigungslebenszyklus verfolgen.
Ein MES Softwaresystem erfasst Echtzeitdaten aus verschiedenen Quellen in der Fabrikhalle und verwendet diese Informationen zur Überwachung und Steuerung der Fertigungsabläufe. Hier ist ein allgemeiner Überblick über den Prozess:
Datenerfassung: Das System erfasst Daten aus mehreren Quellen, darunter Maschinen, Sensoren, Mitarbeiter und andere Informationssysteme wie ERP-Systeme oder PLM-Systeme (Product Lifecycle Management). Diese Daten können Produktionsraten, Maschinenstatus, Lagerbestände, Qualitätsmesszahlen und mehr umfassen.
Datenintegration: Die erfassten Daten werden verarbeitet und in das MES System integriert, um einen umfassenden Überblick über die Fertigungsumgebung bereitzustellen. Anhand dieser Integration wird sichergestellt, dass das MES mit genauen Echtzeitdaten arbeiten kann.
Produktionsplanung: Produktionsplanung: Basierend auf den Produktionsaufträgen, die von übergeordneten Planungssystemen eingehen, generiert das MES System einen Produktionsplan. Dieser Plan berücksichtigt Faktoren wie Auftragsprioritäten, verfügbare Ressourcen, Maschinenkapazitäten und Mitarbeiterverfügbarkeit.
Verwaltung von Arbeitsaufträgen: Das System weist Aufträge auf der Grundlage des Plans den Mitarbeitern oder Workstations zu. Es stellt den Mitarbeitern Anweisungen, Spezifikationen und die notwendige Dokumentation bereit, um sie bei der Ausführung ihrer Aufgaben zu unterstützen. Das System verfolgt den Fortschritt jedes Auftrags und aktualisiert den Status der laufenden Arbeit in Echtzeit.
Maschinen- und Geräteintegration: Das System ist mit den Maschinen und Geräten im Werkstattbereich verbunden, um deren Status zu überwachen, Produktionsdaten zu sammeln und Informationen auszutauschen. Diese Integration kann mit verschiedenen Mitteln wie Maschinensensoren, Schnittstellen zur speicherprogrammierbaren Steuerung oder Kommunikationsprotokollen wie Object Linking and Embedding (OLE) zur Prozesssteuerung (OPC) erreicht werden.
Qualitätsmanagement: Qualitätsdaten werden während der Produktion erfasst, z. B. Messungen, Prüfungen und Testergebnisse. Das System setzt Qualitätskontrollverfahren durch, löst Warnungen oder Benachrichtigungen bei Qualitätsproblemen aus und zeichnet qualitätsbezogene Informationen zur Analyse und Rückverfolgbarkeit auf.
Material- und Bestandsmanagement: Das MES System verfolgt den Material- und Komponentenfluss im gesamten Produktionsprozess. Es überwacht die Lagerbestände, veranlasst Materialanforderungen oder Nachbestellungen und stellt sicher, dass die richtigen Materialien zur richtigen Zeit und in den richtigen Mengen verfügbar sind.
Datenanalyse und Berichterstellung: Die erfassten Daten werden analysiert, um Erkenntnisse und Leistungsmetriken in Echtzeit zu liefern. Dabei werden Berichte, Dashboards und Visualisierungen erstellt, die dem Management und den Mitarbeitern helfen, fundierte Entscheidungen zu treffen und Bereiche mit Verbesserungspotenzial zu identifizieren.
Integration mit übergeordneten Systemen: Das System verfügt über Schnittstellen zu anderen Systemen wie ERP-, PLM- oder Supply-Chain-Management-Systemen (SCM). Diese Integration ermöglicht den Austausch von Daten, die Synchronisierung von Informationen und die Anpassung der Herstellungsprozesse an die allgemeinen Geschäftsoperationen.
Beispiele für MES
MES Lösungen können implementiert und auf die spezifischen Anforderungen verschiedener Branchen zugeschnitten werden. Während die zentralen Funktionen eines MES branchenübergreifend einheitlich sind, können die Anwendungsweise und die spezifischen Merkmale variieren. Hier finden Sie einige Beispiele dafür, wie MES in verschiedenen Branchen funktionieren:
In der Automobilbranche spielen MES eine entscheidende Rolle bei der Koordinierung komplexer Montagebänder. Sie verfolgen den Fortschritt der Fahrzeuge auf dem Montageband, überwachen die Verfügbarkeit von Komponenten und synchronisieren die Abläufe an verschiedenen Fertigungsstationen.
MES in der Automobilindustrie sind oft darauf ausgerichtet, die Qualitätskontrolle sicherzustellen, Rückrufe zu verwalten und Branchenstandards einzuhalten.
MES in der pharmazeutischen Industrie sind darauf ausgelegt, die strikte Einhaltung von Vorschriften durchsetzen und die Produktintegrität sicherzustellen. Sie verfolgen und dokumentieren den gesamten Herstellungsprozess, einschließlich Chargenverfolgung, Genealogie und Einhaltung der Good Manufacturing Practice (GMP).
MES Systeme in dieser Branche legen den Schwerpunkt auf Chargenverwaltung, Rezepturverwaltung, elektronische Chargenprotokolle und Qualitätskontrolle in Echtzeit.
In der Lebensmittel- und Getränkebranche helfen MES Systeme dabei, die Komplexität der Rezepturverwaltung, der Formulierung und der Einhaltung von Lebensmittelsicherheitsvorschriften zu bewältigen.
Sie verfolgen Zutaten, verwalten Rezepte, überwachen Produktionsraten und setzen Qualitätskontrollverfahren durch. MES in dieser Branche können auch Funktionen zur Verwaltung der Rückverfolgbarkeit von Chargen, zur Allergenkontrolle und zur Einhaltung branchenspezifischer Standards umfassen.
MES Systeme in der Elektronikbranche konzentrieren sich auf die Verwaltung der komplexen Prozesse bei der Herstellung elektronischer Komponenten und Geräte.
Sie übernehmen die Verwaltung von Stücklisten, sorgen für die genaue Verfolgung von Komponenten, überwachen die Geräteleistung und bieten Echtzeiteinblicke in Produktionsprozesse. MES Systeme in dieser Branche lassen sich häufig in Geräte wie Bestückungsautomaten und automatisierte Testsysteme integrieren.
In der Luft- und Raumfahrt sowie in der Verteidigungsindustrie tragen MES Systeme dazu bei, die Einhaltung strenger Vorschriften sicherzustellen, komplexe Assemblierungsprozesse zu verwalten und ein hohes Maß an Qualitätskontrolle zu gewährleisten.
Sie verfolgen den Transport von Teilen, verwalten Arbeitsaufträge für die Montage von Luftfahrzeugen oder Verteidigungssystemen, überwachen die Einhaltung von Industriestandards und vereinfachen die Dokumentation von Test- und Prüfprozessen.
MES Systeme in der Konsumgüterindustrie helfen bei der Verwaltung der Produktion von schnelllebigen Verbrauchsgütern (Fast-Moving Consumer Goods, FCMG) wie verpackten Lebensmitteln, Getränken, Körperpflegeprodukten und Haushaltsartikeln. Sie konzentrieren sich auf die Optimierung der Produktionseffizienz, die Verwaltung von Verpackungsvarianten und die Koordinierung mehrerer Produktionslinien. MES Systeme in dieser Branche sind häufig mit Verpackungsanlagen integriert und liefern Echtzeitdaten zu Produktionsraten, Qualitätsparametern und Lagerbeständen.
Herausforderungen bei der Implementierung von MES-Systemen
Die Implementierung und der Einsatz eines MES Systems kann mit bestimmten Risiken und Herausforderungen verbunden sein. Hier sind einige gängige Beispiele:
Komplexe Implementierung: Die Beschaffung und Implementierung von MES Systemen kann komplex und zeitintensiv sein. Sie erfordert eine umfangreiche Planung, Konfiguration, Integration in bestehende Systeme und Anpassung an spezifische Herstellungsprozesse.
Die Komplexität der Implementierung kann während der Übergangsphase zu Verzögerungen, Budgetüberschreitungen und möglichen Unterbrechungen führen. Die Manufacturing Enterprise Solutions Association (MESA) ist eine globale gemeinnützige Community, die es sich zur Aufgabe gemacht hat, Mitgliedsunternehmen bei der erfolgreichen Implementierung und Anwendung von MES-Systemen und verwandten Methoden zu unterstützen.
Datenintegration: Die Integration eines MES-Systems in andere Systeme wie ERP, PLM oder SCM kann eine Herausforderung darstellen. Die Sicherstellung eines nahtlosen Datenaustauschs und der Synchronisation zwischen verschiedenen Systemen kann umfangreiche Anpassungen, Datenkonvertierung und Integrationsmaßnahmen erfordern. Dateninkonsistenzen oder Fehler bei der Integration können zu ungenauen Informationen führen und eine effektive Entscheidungsfindung beeinträchtigen.
Change management: Die Implementierung eines papierlosen MES Systems beinhaltet häufig Änderungen an Geschäftsprozessen, Workflows und Rollen innerhalb des Unternehmens. Widerstand gegen Veränderungen seitens der Mitarbeiter oder Stakeholder kann eine Herausforderung darstellen und die Benutzerakzeptanz beeinträchtigen. Um diese Widerstände zu überwinden und einen reibungslosen Übergang und die Akzeptanz des MES-Systems sicherzustellen, sind geeignete Strategien für das Change Management, einschließlich Schulung und Kommunikation, entscheidend.
Datensicherheit: MES Systeme verarbeiten große Mengen vertraulicher Produktionsdaten, darunter geistiges Eigentum, Prozessparameter und Qualitätsinformationen. Die Gewährleistung der Datensicherheit und der Schutz vor unbefugtem Zugriff oder Cyberbedrohungen sind daher unerlässlich. Um Risiken zu mindern, müssen robuste Sicherheitsvorkehrungen wie Datenverschlüsselung, Benutzerzugriffskontrollen und Netzwerkschutzmaßnahmen getroffen werden.
Bei der Implementierung eines MES Systems ist es wichtig, diese Herausforderungen im Hinterkopf zu behalten. Aber denken Sie daran, dass jede Umstellung mit solchen Herausforderungen verbunden ist und der Verzicht auf ein MES-System zu Ineffizienzen, Produktivitätseinbußen und geringerer Wettbewerbsfähigkeit führen kann. Mit dem richtigen Ansatz können Sie diese Herausforderungen jedoch bewältigen.
Mehrere Trends der digitalen Transformation prägen die Entwicklung von MES Systemen in den letzten Jahren.
Cloud-basiertes MES: Cloud Computing gewinnt in der Fertigungsindustrie an Bedeutung, wobei MES Software zunehmend als cloudbasierte Lösung angeboten wird. Cloudbasierte MES Systeme bieten Vorteile wie Skalierbarkeit, Flexibilität, geringere Infrastrukturkosten und einfacheren Zugriff auf Daten von mehreren Standorten. Sie erleichtern auch die Integration mit anderen cloudbasierten Anwendungen und ermöglichen die Zusammenarbeit in Echtzeit.
IIoT-Integration: Die Integration von MES Systemen mit dem industriellen Internet der Dinge (IIoT) ist ein bedeutender Trend. MES Systeme nutzen IIoT-Technologien, um Daten von Sensoren, Maschinen und vernetzten Geräten in Echtzeit zu erfassen. Diese Integration ermöglicht eine verbesserte Transparenz, Vorhersageanalyse, Fernüberwachung und Optimierung von Herstellungsprozessen.
Big-Data-Analyse: MES Systeme nutzen Big-Data-Analysefunktionen, um das riesige Datenvolumen aus den Fertigungsabläufen zu verarbeiten und zu analysieren. Fortschrittliche Analysealgorithmen und maschinelles Lernen werden angewendet, um Muster, Korrelationen und verwertbare Erkenntnisse zu identifizieren. Dadurch wird die Produktion optimiert, die Qualität verbessert und eine vorausschauende Wartung ermöglicht.
Mobile Anwendungen: Mobile Anwendungen werden zunehmend in MES Systeme integriert, um den Echtzeitzugriff auf Daten und Funktionen von Smartphones und Tablets zu ermöglichen. Mitarbeiter, Supervisor und Manager können Herstellungsprozesse überwachen und kontrollieren, Produktions-Dashboards anzeigen und Benachrichtigungen auf ihren Mobilgeräten erhalten. Mobile MES Apps verbessern die betriebliche Agilität und ermöglichen die Entscheidungsfindung von unterwegs aus.
Integration mit Supply-Chain-Systemen: MES Systeme erweitern ihre Integrationsfähigkeit, um sich mit Supply-Chain-Systemen zu verbinden. Diese Integration ermöglicht einen nahtlosen Informationsfluss zwischen MES-, ERP- und SCM-Systemen und ermöglicht so eine bessere Supply Chain Transparenz, Bedarfsplanung und Synchronisation. Sie ermöglicht auch eine bessere Zusammenarbeit mit Anbietern, Kunden und Logistikpartnern.
KI und maschinelles Lernen: KI und maschinelles Lernen werden in MES Systemen eingesetzt, um die Entscheidungsfindung zu automatisieren, Prozesse zu optimieren und Vorhersagefunktionen zu ermöglichen. KI-Algorithmen können historische Daten analysieren, Unregelmäßigkeiten identifizieren, Produktionsergebnisse vorhersagen und Prozessverbesserungen empfehlen. Dieser Trend ermöglicht es MES Systemen, intelligente Erkenntnisse in Echtzeit zu liefern und datengesteuerte Entscheidungen zu unterstützen.
Erweiterte Benutzerschnittstellen und Visualisierung: MES-Systeme konzentrieren sich auf intuitive Benutzerschnittstellen und erweiterte Visualisierungsfunktionen. Interaktive Dashboards, 3D-Visualisierung, Augmented Reality und Virtual Reality werden integriert, um das Benutzererlebnis zu verbessern und ein besseres Verständnis der Produktionsdaten zu ermöglichen. Auf diese Weise können Mitarbeiter und Manager schnell Trends, Unregelmäßigkeiten und Verbesserungsmöglichkeiten erkennen.
Konformität und regulatorische Funktionen: Angesichts der immer strengeren Vorschriften in verschiedenen Branchen verfügen MES-Systeme über robustere Funktionen zur Einhaltung von Vorschriften und Bestimmungen. Dazu gehören Funktionen für elektronische Aufzeichnungen, Überprüfungsprotokolle, Dokumentationsmanagement und die Einhaltung branchenspezifischer Normen und Vorschriften. MES Systeme spielen eine entscheidende Rolle bei der Sicherstellung der Einhaltung von Vorschriften wie den FDA-Anforderungen bezüglich der Herstellung von Pharmazeutika und medizinischen Geräten.
Diese Trends spiegeln den Fokus der Branche auf die Nutzung fortschrittlicher Technologien, Konnektivität und Datenanalyse zur Verbesserung der Effizienz, Agilität und Entscheidungsfindung in der Fertigung wider. Die Implementierung dieser Trends in MES-Systeme kann Herstellern einen Wettbewerbsvorteil verschaffen.
Weiterführende Lösungen
Intelligentes Asset-Management, Überwachung, vorausschauende Wartung und Zuverlässigkeit auf einer zentralen Plattform.
Dank KI- und Hybrid-Cloud-Technologien erreichen Hersteller ein neues Maß an geschäftlicher Agilität.
Ressourcen
Erfahren Sie, wie Arbeitsaufträge funktionieren und wie Sie die Verwaltung von Arbeitsaufträgen in Ihrem Unternehmen optimieren können.
CMMS, kurz für Computerized Maintenance Management System (computergestütztes Wartungsmanagementsystem), ist eine Software, die die Verwaltung von Assets, die Planung von Wartungsarbeiten und die Verfolgung von Arbeitsaufträgen erleichtert.
Enterprise Asset Management (EAM) kombiniert Software, Systeme und Services, um die Qualität betrieblicher Assets über den gesamten Lebenszyklus hinweg zu erhalten, zu kontrollieren und zu optimieren.
Mobile Roboter mit KI erweitern die Belegschaft.
Supply-Chain-Transparenz ist das fehlende Bindeglied, seit die Auswirkungen von 2020 die ganze Welt erschüttert haben und Konsumenten die Folgen der weitreichenden Probleme in der Lieferkette spüren.
Wartungstechniker verspüren oft einen enormen Druck, die Produktion nach einer Betriebsstörung wieder in Gang zu bringen. Eine entsprechende Planung kann helfen, diesen Druck zu mindern.