MES als Basis für Industrie 4.0

Mit der Umsetzung der Anforderung von Industrie-4.0-Konzepten wächst die Bedeutung von MES-Lösungen in der fertigenden Industrie. Dies zeigen auch wieder die beiden Anwender-Workshops „MES in der Praxis“, die am 25. und 26. März 2014 auf dem Automatisierungstreff stattfinden werden.

Industrie 4.0 bietet den Kunden die Grundlage, flexibel und fehlertolerant auf wachsende Anforderungen der globalen Märkte zu reagieren“, betont Thomas Lantermann, Senior Business Development Manager, FA – European ­Development Center bei Mitsubishi Automation in Ratingen. [1]. „Die Produktion steht derzeit vor dem vierten Umbruch“, ergänzt Jürgen Wolf von der IBS AG [2]. „Flexibel einsetzbare autonome Produktionssysteme, die sich selbstständig untereinander koordinieren, beherrschen die Fertigungsfläche.“ Ein Produkt erzählt seine komplette Historie; vom Entstehungsprozess bis zur Auslieferung. Montagelinien parametrisieren sich laut J. Wolf automatisch auf die zu fertigenden Produktvarianten. Dazu müssen Produktionsanlagen flexibel automatisiert werden. Ihre Anbindung an intelligente Software wird zur Verbesserung der Fertigungssteuerung und -kontrolle genutzt.

Ein sich selbst organisierendes Produktionsumfeld der Industrie 4.0 hat weiterhin Implikationen auf das Qualitätsmanagement. „Auch wenn sich für die Industrie 4.0 gegenwärtig noch kein klares Endbild abzeichnet, lohnt sich heute schon der Blick auf dann umsetzbare Szenarien, zum Beispiel im Qualitätsmanagement“, stellt J. Wolf heraus. Auch die „Qualität 4.0“ werde evolutionär sein.

Vernetzung von Produktions- und Qualitätsdaten

Vor dem Hintergrund der Null-Fehler-Produktion und unter dem Gesichtspunkt „Industrie 4.0“ ist die Vernetzung von Produktions- und Qualitätsdaten unerlässlich. Dies hat laut J. Wolf zur Folge, dass aufgrund der vernetzten Daten eine umfassende Traceability (Rückverfolgbarkeit) einfach zu realisieren und umzusetzen ist. „Durch den Einsatz eines integrierten MES/MOM-Systems werden die Geschäftsprozesse auf Produktionsebene optimiert und transparent gestaltet, mit dem Ergebnis einer deutlichen Produktivitätssteigerung und Kostenreduzierung“, betont der IBS-Mann.

Voraussetzung nicht nur für Industrie 4.0, sondern bereits für die effiziente Bewältigung der alltäglichen Aufgabenstellung in Produktionsunternehmen sind die richtigen Informationen zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Ort. „Wer kennt die Alltagssituation in der Produktion nicht?“, fragt Eckhard Winter, Geschäftsführer der Industrie Informatik GmbH in Linz/Österreich [3]. „Ein Lieferant kann ein erforderliches Rohmaterial nicht zeitgerecht liefern und somit fallen wie bei einem Kartenhaus viele aneinander angrenzende Bausteine in sich zusammen. Das Kartenhaus danach neu aufzubauen ist eine ungeliebte, weil aufwendige Arbeit in der Planung und Steuerung der Unternehmen.“ MES-Lösungen helfen hier laut E. Winter weiter. Sie verrichten sowohl entlang der Intralogistik-Kette wertvolle Arbeit. Außerdem kann auf Wechselwirkung mit der Extralogistik im MES reagiert werden. Der Geschäftsführer zeigt anhand eines Fallbeispiels auf, wie ein Hersteller von Nahrungsmittelmaschinen im Zusammenspiel mit SAP komplexe Stücklisten und damit Auftragsstrukturen innerhalb des MES transparent darstellt, die Vernetzung der Aufträge zueinander beherrscht und über den Herstellzustand durch die Integration von Planung und Betriebsdatenerfassung jederzeit informiert ist.

Eine wichtige Rolle spielt weiterhin die Wertstrom­ana­lyse auf Basis von MES-Daten. „Wertstromanalysen spiegeln meist nicht das aktuelle Bild des Produktionsablaufes in seinem tatsächlichen Detaillierungsgrad wider“, stellt Markus Tobollik von der Syncos GmbH [4] heraus. Die Wertschöpfungskette wird verursachergerecht abgebildet, indem MES-Daten (nach VDI 5600) automatisiert (Maschinendatenerfassung) und manuell (Betriebsdatenerfassung) in Echtzeit aufgenommen werden. Damit lassen sich laut M. Tobollik unter anderem realdatenbasierte Soll-Ist-Analysen sowohl für einzelne Parameter, wie Artikel und Maschinen, sowie Kombinationen, zum Beispiel bestehend aus Artikel, Werkzeug, Maschine und Arbeitsgang, realisieren.

Anbindung an Produktionsebene

MES-Lösungen können visionäre Fertigungskonzepte wie Industrie 4.0 unterstützen. Als wichtige Themen von MES 4.0 wurden von dem MES-Anbieter MPDV Interoperabilität, Flexibilität, Management-Support, Online-Fähigkeit, Inte­gra­ti­ves Datenhandling, Horizontale Integration, Dezentralität, Mobilität und Unified Shopfloor Connectivity benannt. „Elementar für Industrie 4.0 ist, dass die Maschinen über das MES-System miteinander kommunizieren können“, betont Karl Schneebauer, Partner Manager bei MPDV [5]. Dafür hat das Unternehmen mit UMCM (Universal Machine Connectivity for MES) einen wichtigen Schritt in Richtung standardisierte Kommunikation getan. Dabei definiert UMCM auf Basis der VDI 5600 ein einfaches Datentelegramm, welches in den meisten Fällen ausreichend für die Kommunikation einer Maschine mit einem MES ist. Neben einem Zeitstempel werden zum Beispiel Zählerstände, der Maschinenstatus, Mengen und Prozesswerte übergeben. Als Transportschicht werden gängige Standards wie XML oder OPC-UA genutzt.
Damit MES-Lösungen ihre volle Leistungsfähigkeit erreichen, ist die Anbindung an die Produktionsebene zwingend erforderlich. „Offene Schnittstellen erleichtern den Anwendern die Kommunikation zwischen den einzelnen Programmen, also von der ersten Idee im CAD bis hin zum Abnahmeprotokoll der Anlage, und von den smarten Sensoren bis hin zur MES/ERP-Welt“, weiß T. Lantermann von Mitsubishi Automation. Das erhöhte Datenaufkommen für Nachverfolgbarkeit, Qualitätssicherung, vorbeugende Wartung und Energiemanagement, welches aufgrund der Anforderungen von Industrie 4.0 entstehen wird, lässt sich nur noch durch strukturierte und konsistente Daten über alle Programme in allen Ebenen erreichen. „Offene Schnittstellen zu Programmen und Netzwerken sind dabei unverzichtbar“, so T. Lantermann.

Weiterführende Informationen finden Anwender auf den beiden Anwender-Workshops „MES in der Praxis“, die am 25. und 26. März 2014 auf dem Automatisierungstreff stattfinden werden.

Autor: Ronald Heinze

Literatur

[1] Mitsubishi Electric Europe B.V. Factory Automation,
Ratingen: www.mitsubishi-automation.com [2] IBS AG, Höhr-Grenzhausen: www.ibs-ag.de [3] Industrie Informatik GmbH, Linz/Österreich:
www.industrieinformatik.com [4] Syncos GmbH, Schwelm: www.syncos.com [5] MPDV Mikrolab GmbH, Mosbach: www.mpdv.de