Ein Manufacturing Execution System – MES – einfach erklärt
Ein MES (Manufacturing Execution System) ist ein Software-System, das den Herstellungsprozess in einer industriellen Fertigung in Echtzeit überwacht und optimiert. Es sammelt Daten direkt an Maschinen, Sensoren sowie durch Eingaben der Mitarbeitenden. Ziel ist, die Effizienz und Qualität der Gesamtproduktion zu verbessern. Ein MES ist die zentrale Datendrehscheibe einer Smart Factory.
Das Wichtigste auf einen Blick
- Ein MES sorgt für eine präzise und aktuelle Übersicht über den Produktionsstatus. Es überwacht, dokumentiert und steuert den gesamten Herstellungsprozess von der Beschaffung des Rohmaterials bis zur Auflieferung des fertigen Produkts.
- Hauptfunktionen eines MES umfassen Fertigungssteuerung und Feinplanung, Leistungsmessung, Materialmanagement, Qualitätskontrolle und Personalmanagement. Diese Funktionen sind entscheidende Parameter, um Fertigungsprozesse gezielt zu optimieren.
- Um Effizienz und Qualität der Produktion dauerhaft zu optimieren, ist eine Integration der Systeme von Shopfloor und Topfloor erfolgskritisch, also die Integration des MES aus der Fabrik, dem Shopfloor, mit der Unternehmensplanung, dem Topfloor. Letztere Systeme werden unter dem Begriff “Enterprise Ressource Planning” (ERP) zusammengefasst.
Was ist ein MES?
Ein Manufacturing Execution System wird auch als Fertigungssteuerungssystem bezeichnet. Ein MES als Fertigungssteuerungssystem (Manufacturing Execution System) ist ein komplexes Informationssystem, das den gesamten Herstellungsprozess überwacht, dokumentiert und steuerbar macht – von der Rohmaterialbeschaffung bis hin zum fertigen Produkt.
Das MES nutzt Echtzeitdaten aus verschiedenen Quellen, darunter Maschinen, Sensoren und Mitarbeitereingaben, um eine präzise und aktuelle Übersicht über den Status der Produktionsaktivitäten zu bieten.
Die Rolle eines MES geht weit über die bloße Datenerfassung hinaus. Es setzt Qualitätskontrollverfahren durch und überwacht kontinuierlich Metriken, um eine Qualitätssicherung zu gewährleisten. Es integriert weitere Prozesssteuerungssysteme und agiert damit als funktionale Ebene zwischen ERP (Enterprise Resource Planning) und den Prozesssteuerungssystemen.
Darüber hinaus ermöglicht ein MES:
- eine nahtlose Integration mit anderen Unternehmenssystemen wie dem Enterprise Resource Planning (ERP),
- eine umfassende Sicht auf den gesamten Produktionsprozess,
- eine deutlich leichtere Planung und Steuerung der Fertigung,
- eine signifikante Reduktion von Fehlern und Ineffizienzen.
In regulierten Branchen muss die Herstellung der Produkte umfassend dokumentiert werden, um Rückverfolgbarkeit und Produktsicherheit zu gewährleisten. Dafür sorgen die Daten und Analysemöglichkeiten eines MES.
Wie funktioniert ein MES?
Die Funktionsweise eines MES wurzelt in der Integration und Analyse von Daten aus verschiedensten Quellen. Diese Daten stammen zum einen aus den ERP-Systemen auf Unternehmensebene und zum anderen direkt von den Maschinen und Eingaben auf dem Shopfloor. So wird eine umfassende Überwachung und Steuerung des Produktionsprozesses ermöglicht.
Ein MES zeichnet in Echtzeit Daten aus den Quellen auf und verwaltet Aufgaben, indem es diese Mitarbeitern oder Workstations zuweist und den Fortschritt in Echtzeit verfolgt. Alle prozessgesteuerten Daten werden digital abgebildet. Die Daten werden analysiert und bieten durch regelmäßige Berichte in digitalen Übersichten (Dashboards) Echtzeiteinblicke und Leistungsmetriken.
Ein leistungsstarkes MES verfolgt Materialflüsse und stellt sicher, dass alle benötigten Ausgangsstoffe und Teile rechtzeitig verfügbar sind. Zudem überwacht das MES Qualitätsmessungen und löst bei Problemen automatisierte Warnungen aus. Das MES stellt den verantwortlichen Personen alle relevanten Daten bereit, um fundierte Entscheidungen zu treffen und die Produktion optimal zu steuern.
Vorteile eines MES
Die Implementierung eines Manufacturing Execution System bietet eine Vielzahl von Vorteilen, die weit über die reine Überwachung von Einzelprozesse hinausgehen.
Effizienz steigern, Kosten senken:
Einer der größten Vorteile ist, dass das MES in der Fertigung dazu beiträgt, Prozess-Effizienzen zu erhöhen und Kosten zu senken. Unternehmen können durch verbessertes Bestandsmanagement und Reduktion von Lagerkosten effizienter arbeiten und somit ihre Produktionskosten erheblich senken.
Produktqualität:
Ein weiterer wesentlicher Vorteil eines MES ist es, die Produktqualität zu verbessern. Durch die Echtzeitüberwachung und laufende Anpassung der Produktion werden Qualitätsprobleme frühzeitig erkannt und behoben. Darüber hinaus ermöglicht ein MES eine fundierte Entscheidungsfindung, indem es detaillierte Produktionsdaten und Analysen bereitstellt, die zur Optimierung der Fertigungsprozesse genutzt werden können.
Transparenz und Echtzeiteinblicke:
Unternehmen erhalten durch die Nutzung eines MES einen klaren Überblick über den gesamten Produktionsprozess. Vorteil: Die Fabrikteams können schneller reagieren und die Prozesse flexibel auf neue Gegebenheiten anpassen. Auch diese Echtzeiteinblicke tragen dazu bei, die Produktionseffizienz zu steigern und Kosten zu sparen.
Kernfunktionen eines MES
Bestimmte Kernfunktionen eines Manufacturing Execution System (MES) sind zentral für die Optimierung von Produktionsprozessen.
Beispiele:
Rückverfolgbarkeit (Track & Trace) ist ein Muss in modernen Fabriken: das lückenlose Zurückverfolgen jedes Bauteils, jedes Produktes und jeden Prozesses zu jeder Zeit. Mit einer leistungsfähigen Traceability-Anwendung können Fabrikteam jederzeit ermitteln, wie und wo ein Produkt oder Bauteil gefertigt wurde. Das hilft, regulatorische Anforderungen zu erfüllen und minimiert Produkthaftungsrisiken.
Feinplanung: Eine der wichtigsten Funktionen ist die Feinplanung. Sie ermöglicht eine präzise Planung und Steuerung der Produktion, vermeidet Engpässe und maximiert die Effizienz. Mit der Funktion Feinplanung – Englisch: Detailed Scheduling – nutzen Fabrikteams vorhandene Ressourcen optimal – der Planungsaufwand kann bis zu 70 Prozent reduziert werden.
Qualitätskontrolle ist ein wesentlicher Bestandteil eines MES. Ein modernes MES verbessert die Qualität in Echtzeit durch Visualisierung und Reporting: Qualitätsdaten werden erfasst, analysiert und visualisiert und Fehlerursachen transparent gemacht. Dies ermöglicht eine schnelle Reaktion auf Qualitätsprobleme und trägt zur kontinuierlichen Verbesserung der Produktqualität bei.
Die Personaleinsatzplanung spielt eine wichtige Rolle, indem sie die Information liefert, wann und ob qualifiziertes Personal termingerecht für den Produktionsprozess bereitsteht.
Materialmanagement ist eine weitere zentrale Funktion eines MES. Es sorgt dafür, dass die Fertigung rechtzeitig und bedarfsgerecht mit den notwendigen Materialien versorgt wird. Die Materialflüsse von Rohmaterialien können präzise bis zum fertigen Produkt nachverfolgt werden. Engpässe werden vermieden, die Materialien können rechtzeit – just in time – bereitgestellt werden. Das trägt maßgeblich zum Erfolg der Gesamtproduktion bei.
Diese und weitere Funktionen eines MES tragen dazu bei, die Produktion effizienter zu gestalten und die Qualität der hergestellten Produkte zu sichern.
MES-Architekturen
MES-Architekturen bieten heute eine Vielzahl von Modellen, die den unterschiedlichen Anforderungen der Unternehmen gerecht werden. Traditionelle MES-Architekturen basieren häufig auf einem klassischen Client-Server-Modell, bei dem die Kommunikation zwischen einem zentralen Server und mehreren Clients erfolgt.
Cloud-basierte Lösungen sind in den letzten Jahren immer beliebter geworden, da sie zahlreiche Vorteile bieten. In einer Cloud-basierten Lösung teilen sich viele Server die Arbeit, was zur Lastverteilung und Ausfallsicherheit beiträgt. Diese Lösungen können entweder im eigenen Rechenzentrum des Unternehmens oder bei einem externen Provider betrieben werden, wobei die geschützte Kommunikation über HTTPS entscheidend ist.
Eine zusätzliche Sicherheit und Kontrolle bieten Private-Cloud-MES-Lösungen, die direkt im Rechenzentrum des jeweiligen Unternehmens laufen.
Diese verschiedenen Architekturen ermöglichen es Unternehmen, die für ihre spezifischen Bedürfnisse am besten geeignete Lösung zu wählen und die Flexibilität und Skalierbarkeit ihrer MES-Systeme zu maximieren.
Integration von MES und ERP
Die Integration von MES- und ERP-Lösungen, also von Manufacturing Execution Systems und Enterprise Resource Planning-Systemen, ist entscheidend für eine transparente und effiziente Fertigung. Ein MES arbeitet als funktionale Ebene zwischen ERP-Systemen und den Prozesssteuerungssystemen. Dabei bildet das MES die Ebene zwischen den Prozessen des ERP Enterprise Resource Planning und der Fertigung. Auch eine Schnittstelle zu Drittsystemen ist Kennzeichen eines modernen MES.
Durch die Integration von MES und ERP erhalten Hersteller eine umfassende und transparente Sicht auf die Fertigungsprozesse. Ein solches Produktionsleitsystem ist ein wichtiger Bestandteil für den effizienten und erfolgreichen Gesamtprozess der Fertigung.
Ein weiterer Vorteil der Integration von MES und ERP ist die Reduktion des Lagerbestands. Automatisierte Meldungen an das ERP-System sorgen für einen besseren Überblick über den Materialfluss und ermöglichen Einsparungen in Fertigung, Transport und Lagerung. Eine nahtlose Integration von MES und ERP trägt somit erheblich zur Effizienzsteigerung und Kostenreduktion bei.
Herausforderungen bei der Implementierung eines MES
Die Implementierung eines MES bringt zahlreiche Herausforderungen mit sich, die sorgfältig adressiert werden müssen. Eine der größten Herausforderungen ist dabei, nicht nur bestehende ERP-, sondern auch Systeme für Qualitätsmanagement (CAQ) und Wartung zu integrieren. Das erfordert klare Richtlinien für Datenmanagement und eine effektive Kommunikation zwischen den Systemen.
Planungs- und Sicherheitsanforderungen sind ebenfalls wichtige Aspekte, die bei der Implementierung eines MES berücksichtigt werden müssen. Eine unzureichende Planung kann zu schlechten Ergebnissen führen, während erhöhte Cybersicherheit notwendig ist, um Industrieunternehmen vor Cyberangriffen zu schützen.
Die Implementierung eines MES erfordert nicht nur technische Expertise, sondern auch eine enge Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Abteilungen des Unternehmens, um sicherzustellen, dass das MES-System den spezifischen Anforderungen gerecht wird.
Trends und neue Technologien im MES-Bereich
Der Bereich Manufacturing Execution Systems entwickelt sich ständig weiter, neue Technologien bieten attraktive Innovationsmöglichkeiten. Eine der auffälligsten Entwicklungen ist die Nutzung von Cloud-Technologie in MES-Systemen.
Diese bietet zum Beispiel
- sofortige Verfügbarkeit,
- globale Skalierbarkeit,
- günstiger Erwerb und Installation.
Die Möglichkeiten innovativer Apps aus dem Bereich Industrial Internet of Things (IIoT) ist ein weiterer bedeutender Trend.
IIoT-Apps ermöglichen zum Beispiel
- vollständige Prozessautomatisierungen,
- Echtzeit-Überwachung und Optimierung von Produktionsabläufen,
- den Einsatz von innovativen Technologien wie Sensoren und autonome Interaktionen.
Diese Technologien erleichtern es Unternehmen, in einer digitalen Welt wettbewerbsfähig zu bleiben.
Ein weiterer spannender Trend sind Technologien zur Vorhersage von Ereignissen, oft zusammengefasst unter dem Stichwort Digital-Twin-Technologien. Prädiktive Modelle, die mithilfe künstlicher Intelligenz (KI) und maschinellem Lernen erstellt werden, können zukünftige Probleme vorhersagen und somit kostspielige Ausfallzeiten vermeiden. Entscheidungen treffen, die datengestützt sind und auf automatisierten Analysen und Alarmen beruhen, spielen eine wichtige Rolle in der Fabrik der Zukunft.
Tipps zur erfolgreichen Einführung eines MES
Eine erfolgreiche Einführung eines MES erfordert sorgfältige Planung und Durchführung. Ein wichtiger erster Schritt ist die Identifikation der spezifischen Bedürfnisse und Ziele, die das MES erfüllen soll. Dazu gehören Ziele wie Effizienzsteigerung, Qualitätsverbesserung und die Einhaltung von Compliance- und regulatorischen Anforderungen.
Die Einführung eines MES sollte in kleinen Schritten erfolgen. Den größten Nutzen bringt es, das MES zuerst in einem begrenzten Bereich zu starten und zu testen. Am besten wird das MES an kritischen Anlagen zuerst getestet, um unmittelbare Verbesserungen zu erreichen und das Vertrauen der Mitarbeiter in das neue System zu stärken. Schnelle Optimierungserfolge helfen, das MES erfolgreich schrittweise weiter auszurollen.
Offene und frühzeitige Kommunikation über das MES-Projekt ist entscheidend, um alle Beteiligten einzubinden und mögliche Ängste oder Sorgen im Vorfeld zu klären. Zudem ist die Schulung der Mitarbeiter in den neuen Technologien und Systemen von großer Bedeutung, um den Arbeitskräftemangel zu bewältigen und die Akzeptanz des MES ist ein umfassendes Systems zu fördern.
Zielgerichtete Schulungsprogramme und die Implementierung von Change-Management-Strategien unterstützen maßgeblich dabei, dass ein MES erfolgreich eingeführt wird.
MES-Fallstudien aus der Praxis
Referenzberichte aus Unternehmen bieten wertvolle Einblicke in die praktische Anwendung und die Ergebnisse mit MES-Systemen. Beispiele von Kunden von FORCAM ENISCO belegen, wie Unternehmen durch den Einsatz unserer Lösung MES FLEX und die Entwicklung von MES-Standards ihre gesamte Prozesskette nachverfolgen und optimieren konnten – mit vielfältigen Nutzen wie höherer Effizienz oder wie die Einhaltung von Vorschriften und ISO-Standards.
Vom Papier zur digitalen Produktion (Zerspanung)
In dieser Success Story erfahren Sie, wie der Mittelständler LOEW Präzisionsteile GmbH in Nürnberg mit digitaler Fertigung und der Lösung MES FLEX effizienter produziert.
Berichtspflichten leichter erfüllen (Textil und Kunststoffbranche)
Erfahren Sie, wie die BWF Group aus Bayern, ein weltweit tätiger Spezialist in der Textil- und Kunststoffbranche, ihre Produktion mit unserer MES-Lösung nachhaltig optimiert.
Auslastung verdoppelt (Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt)
Erfahren Sie in diesem Referenzbericht, wie die Schweizer MPS AG die Wertschöpfung in der Fertigung mit digitaler Technologie von FORCAM ENISCO signifikant und nachhaltig steigert.
Zusammenfassung
Leistungsstarke Manufacturing Execution Systems, wie es die Lösung MES FLEX von FORCAM ENISCO darstellt, spielen eine zentrale Rolle in einer modernen Fertigung. Sie bieten umfassende Lösungen zur Überwachung, Steuerung und Optimierung von gesamten Produktionsprozessen. Die Vorteile eines MES sind vielfältig und umfassen Kostensenkung, Produktivitätssteigerung, Qualitätsverbesserung und Echtzeiteinblicke.
Die erfolgreiche Einführung eines MES erfordert sorgfältige Planung, offene Kommunikation und kontinuierliche Schulung der Mitarbeiter. Mit den richtigen Strategien und Technologien können Unternehmen ihre Produktionsprozesse effizienter gestalten und sich in der wettbewerbsintensiven Fertigungsindustrie behaupten. Lassen Sie sich von den Möglichkeiten inspirieren und nutzen Sie die Potenziale eines MES, um Ihre Fertigung zukunftssicher zu gestalten.
