Was versteht man unter “MES”? Teil #3

Gründe für die Einführung eines MES-Systems

In diesem letzten Beitrag der Blog-Serie widmen wir uns abschließend den Funktionalitäten von MES, aufgrund derer die Endproduktion effektiv gestaltet werden kann. Anschließend werfen wir einen genaueren Blick auf die unterschiedlichen Arten von MES und prüfen die wichtigsten Aspekte, die bei der ersten Implementierung oder beim Upgrade eines bereits existierendes Basis-MES auf ein System mit den neuesten digitalisierten Technologien im Sinne des IIoT zu berücksichtigen sind.

Der Fokus einer MES-Lösung liegt primär in der Fähigkeit, den geplanten Produktionsfortschritt und die damit verbundenen Aktivitäten zu verfolgen, um diesen Plan dann an Veränderungen der Kundennachfrage, den verfügbaren Materialien und der Prozessfähigkeit anzupassen. Je nachdem für welches Paket man sich entschieden hat, bietet MES verschiedene Module, welche diese Aktivitäten auf unterschiedlicher Ebene unterstützen. Einige bieten fortschrittliche Kontrolle und Optimierung, die sämtliche Bereiche unterstützender Betriebsverwaltung umfasst. Nachdem wir bereits die Bereiche Material- und Konstruktionsdaten näher erläutert haben, wenden wir uns nun der Frage zu, wie ein MES andere Ressourcen und Abhängigkeiten steuert.

Verwaltung von Ressourcen

Es gibt unterschiedliche Arten von Ressourcen, die für den reibungslosen Ablauf bestimmter Produktionsprozesse unerlässlich sind. Wenn auch nur eine diese Ressourcen fehlt, dann kann der Prozess nicht ausgeführt werden. Ein einfaches Beispiel sind Werkzeuge für die Montage, wie simple Schraubendreher oder Clipper. Auch Prozesse können zu ihrer Unterstützung auf bestimmte Vorrichtungen angewiesen sein, wie zum Beispiel Materialzuführungen auf einer SMT-Maschine. In diesem Fall müssen die Feeder vorbereitet, erstellt und installiert werden, damit sie auch über das zuzuführende Material verfügen. Jeder Fehler hätte verheerende Auswirkungen, da es sich hierbei um einen entscheidenden Prozess handelt. Daher ist es außerordentlich wichtig, dass ein MES die Vorbereitung von Feedern mitbeinhaltet. Weitere Anwendungsbeispiele umfassen das korrekte Einstellen, Kalibrieren und Prüfen von Testgeräten oder Drehmomenttreibern, die vor ihrer Verwendung auf einen bestimmten Wert eingestellt werden müssen. Wenn Arbeitszyklen gezählt und verwaltet werden, die routinemäßige Wartung verursachen, muss auch der Ist-Zustand der aktuellen Ressource, deren Verfügbarkeit und Einstellung geprüft werden. Ein umfassendes MES übernimmt alle diese Aufgaben.

Die Ressource Mensch

Der Mensch ist eine der am schwierigsten zu verwaltenden Ressourcen. Jeder hat einzigartige Fähigkeiten oder verfügt über spezifische Erfahrungen, die darüber bestimmen, ob er in der Lage ist, an bestimmten Produktionsprozessen zu arbeiten oder nicht. Ob jemand in der Lage ist, Produktionsziele zu erreichen, erfolgreich abzuschließen oder überhaupt damit zu beginnen, steht in unmittelbarem Zusammenhang mit dessen Pausenzeiten, Krankheitstagen und Urlaub. Es muss gewährleistet sein, dass Betreiber mit den erforderlichen Fähigkeiten zur richtigen Zeit, in der ein Produktionsauftrag ausgeführt wird, zur Stelle sind. Fortschrittliche MES-Systeme bieten zusätzliche, innovativere Vorteile. Der Bedarf an spezialisierten Arbeitskräften kann durch das operativere Know-how und die Hilfestellung reduziert werden, die sowohl ein MES-System als auch die Prozessautomatisierungssoftware bieten. Die Betreiber können innerhalb des Teams schnell und sicher an unterschiedlichen Positionen eingesetzt werden und so die Produktionsflexibilität dank aktuellster elektronischer Dokumentationen signifikant verbessern. Dieses Idealszenario würde den Einsatz mobiler Terminals erfordern, welche die Betreiber überall dort einsetzen, wo sie gerade gebraucht werden.

Aktives Qualitätsmanagement

Wenn qualitätsbezogene Probleme auftreten, wirkt sich das immer negativ auf die Produktion aus. Jeder Fehler, der auftritt, zieht immer zusätzliche unnötige Inspektionen, Reparaturen, Nacharbeit und erneute Testzyklen nach sich. Dadurch entstehen zusätzliche Kosten und es kommt zu Verzögerungen. Fast noch schwerwiegender ist die Tatsache, dass ein Fehler selten allein auftritt. Die Wahrscheinlichkeit ist hoch, dass Fehler solange immer wieder auftreten, bis Gegenmaßnahmen erkannt und eingeleitet werden. In einigen Fällen ist dies so gravierend, dass es besser ist, die Produktion solange zu stoppen, bis die Fehlerursache bekannt ist. Ein MES erfasst zusätzlich zur Verwaltung der Ausschleusung, elektronische Reparaturtickets aus Test- und Inspektionsprozessen, die bei der Fehleranalyse und den Reparaturvorgängen assistieren. Das MES zeichnet sowohl Material- als auch Prozessereignisse auf und reduziert eine Störung der Produktion, durch schnellstmögliche Fehleranalyse und der vollständigen und spezifischen Produktionshistorie der fehlerhaften Einheit auf ein Minimum. Statistiken können bei der Bestimmung der einzigartigen Umstände, die zu diesem Defekt geführt haben, hilfreich sein und identifizieren außerdem eventuell andere Produktionseinheiten, die auf dieselbe Art und Weise hergestellt worden sind. Ein MES liefert lückenlose Traceability-Informationen für die Einhaltung und Konformität jeder Produktionseinheit und stellt durch die Verwaltung von Abhängigkeiten sicher, dass sich alles, was gebraucht wird, an der richtigen Stelle befindet, korrekt konfiguriert und vorbereitet ist. Auf diese Art und Weise schafft ein fortschrittliches MES aktives Qualitätsmanagement sowohl innerhalb der Fabrik als auch für die sich auf dem Markt befindlichen Produkte. So kann schlechte Qualität kostengünstig ausgebessert werden.

Wartungsmanagement

Ein weiteres gravierendes Problem in der Fertigung ist der Ausfall von Geräten. Um das Auftreten dieser unvorhersehbaren Ereignisse zu verhindern, müssen routinemäßige Wartungsarbeiten an allen kritischen Geräten durchgeführt werden. Die Herausforderung besteht jedoch darin, zu wissen, welche Wartungsarbeiten wie häufig durchzuführen sind. Als Folge simpler, zeitbasierter Wartungsprogramme kann es zu Ausfällen der Produktionszeit kommen. Wenn eine Maschine oder Linie beispielsweise nicht so häufig, wie erwartet, eingesetzt wurde, werden viele Wartungsarbeiten unnötigerweise durchgeführt. Durch die Verwendung von Informationen bezüglich der Gesamtarbeit der einzelnen wichtigen Produktionsprozesse, kann MES einen wichtigen Beitrag in der Schaffung anspruchsvollerer Wartungsstrategien leisten. Präventive Wartungsprogramme sind dahingehend ausgelegt, um Wartungsarbeiten auf das Wesentliche zu reduzieren. Dieser Ansatz kann auf aufwendige Wartungsarbeiten angewendet werden, wie das Auswechseln von Motoren, aber zusätzlich auch auf regelmäßige Wartungsaufgaben wie das Reinigen oder Schmieren von Maschinen. Ein MES verwaltet die Wartungsressourcen und bestimmt das Timing von Wartungsarbeiten, beispielsweise zu Zeiten, in denen die Maschine aus irgendeinem Grund nicht genutzt wird oder schließt die Aufgabe in die Gesamtplanung mit ein. MES Wartungsterminals sind immer mobil, was sie für den Wartungstechniker so unverzichtbar machen. Sie ermöglichen eine Interaktion mit MES, welches den genauen Ort und die Art der Wartungsarbeit festlegt, Anpassungen und Einstellungen dokumentiert und die genauen Wartungsabläufe verständlich macht.

Die Bandbreite unterschiedlicher MES-Lösungen

Es gibt heutzutage eine Fülle von MES-Systemen mit unterschiedlicher Bandbreite und Tiefe. Es ist jedoch möglich, MES-Anwendung in Kategorien zu unterteilen. Es gibt zum einen die einfacheren, generischen MES-Systeme, die darauf abzielen viele unterschiedliche Branchen zu unterstützen, deren Funktionalität einfach ist und deren Umfang hinsichtlich Flexibilität und Anpassung begrenzt ist. Obwohl diese Systeme eigentlich nur den aktuellen Produktionsvorgang in dem von ihnen abgedeckten Umfang automatisieren, können sie durchaus nützlich sein. Eine andere Art von MES ist dazu quasi das genaue Gegenteil; es unterstützt komplexe Anforderungen tiefgehend, ist normalerweise auf eine bestimmte Nische ausgelegt und muss häufig stark angepasst werden. Bei diesem MES können die Kosten explodieren, da zusätzliche Softwareanpassungen benötigt werden und laufende Kosten für den Support entstehen. Irgendwo zwischen diesen Extremen findet sich als „Sweet Spot“ der ideale Bereich für MES-Lösungen. Ein MES-System, welches bekannte digitale Technologien verwendet, die die aktuellsten IoT-Standards enthalten, kann Daten aus einer Vielzahl automatisierter Prozesse erfassen und verursacht hinsichtlich Supportes nur minimale Betriebskosten. Die Module folgen den üblichen digitalen Prozessmodellen und bieten relativ tiefgehende Details zu den wichtigsten Bereichen, wobei nur sehr wenige Anpassungen erforderlich sind. Diese qualitativ hochwertigen MES-Systeme sind sehr anpassungsfähig und bieten “Best Practice”-Methoden darüber, wie Produktion, Engineering und andere Prozesse funktionieren und wie sie alle zusammenarbeiten. Das Ergebnis sind die modernsten und technisch fortschrittlichsten MES-Lösungen, die eine entscheidende Rolle dabei spielen, dass die geplanten Geschäftsziele realisiert werden, den erreichbaren ROI voll verstanden haben, der sich in einigen Fällen innerhalb kürzester Zeit, manchmal binnen weniger Wochen, auszahlt.

Zusammenfassung

Wenn die Implementierung eines MES-Systems im Raum steht oder ein bestehendes System auf ein fortschrittlicheres System aufgerüstet werden soll, dann sollte man sich gut überlegen, was man eigentlich erreichen möchte. Ein guter Ausgangspunkt ist der Erfolg geschäftsbezogener betrieblicher Ziele, wobei allerdings beachtet werden sollte, dass zu Beginn mehrere MES-Module hilfreich sein können. Auf der anderen Seite kann die Einführung zu vieler Module Störungen verursachen und die Anschaffungskosten in die Höhe treiben. Außerdem sollten bei der Auswahl eines MES auch zukünftige Ziele mit ins Auge gefasst werden, damit das neue MES auch nach seiner Implementierung zukünftige Bedürfnisse befriedigen kann und nicht ersetzt werden muss. Nach jeder Phase sollte eine Return-on-Investment (ROI)-Analyse für jedes Modul oder jede potentielle Modulgruppe durchgeführt werden. Die potentiellen Auswirkungen der Änderungen auf der Vorteilsseite als Ergebnis der Implementierung des MES sollten berücksichtigt werden. Je nachdem ob des um Kapazitätsprobleme, die Einhaltung von Lieferterminen, Qualitäts- oder Konformitätsanforderungen geht: die Bewertungen hierzu sind von Fertigungsbetrieb zu Fertigungsbetrieb völlig unterschiedlich. Auch immaterielle Faktoren sollten grundsätzlich mit in Betracht gezogen werden.
Die Auswahl eines MES-Systems, welches neben der digitalen Produkt- und Standardprozessmodellierung auch Standardanbindungen an alle Automatisierungsdaten bietet, wird eindringlich empfohlen. Dadurch werden unnötige Kosten und teure Anpassungen vermieden. Ein weiteres Element, welches die Installation eines MES einfach und kostengünstig hält, ist die Kenntnis der Hardwareanforderungen in der Fertigung, insbesondere für Prozesse, die von Menschen bedient werden und die Bediener ständig an unterschiedlichen Positionen arbeiten.