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Definition Was ist ein Manufacturing Execution System?

| Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Stefan Luber / Nico Litzel

Ein Manufacturing Execution System (MES) ist ein System im operativen Produktionsmanagement und unterstützt Aufgaben wie Produktionsplanung und -steuerung. Das MES stellt ein digitales Abbild der Produktion zur Verfügung und ermöglicht die Überwachung der Produktionsprozesse in Echtzeit. Es ist ein wichtiger Bestandteil der digitalen Transformation.

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(Bild: © aga7ta - stock.adobe.com)

Die Abkürzung MES steht für Manufacturing Execution System. Oft wird im Deutschen der Begriff Produktionsleitsystem als Synonym verwendet. Das Manufacturing Execution System kommt im operativen Produktionsmanagement zum Einsatz und unterstützt Aufgaben wie die Produktionsplanung, Produktionssteuerung, Personaleinsatzplanung, Auftragssteuerung und Vieles mehr. Es existiert eine direkte Verbindung zwischen den Produktionsprozessen und dem MES. Dadurch lässt sich die Produktion in Echtzeit überwachen.

Das Manufacturing Execution System schafft ein digitales Abbild der Produktion und erfasst umfangreiche Daten aus verschiedenen Bereichen. Es ist ein elementarer Bestandteil der digitalen Transformation. Ziele sind optimierte Produktionsprozesse und die Vermeidung von Planungsfehlern. Als Bindeglied zwischen dem ERP-System und der operativen Ebene der Produktion stellt das MES eine ganzheitliche Sicht auf den Fertigungs- und Auftragsstatus zur Verfügung und verbindet Planungs- und Produktionsebene.

Grundlagen und die inhaltliche Ausrichtung eines MES sind in der VDI-Richtlinie 5600 beschrieben. Die Richtlinie enthält die Aufgaben des MES und deren Bedeutung für die einzelnen Prozessschritte. Im VDMA-Einheitsblatt 66412 sind die Kennzahlen eines Manufacturing Execution Systems zur Überwachung der Vorgaben an die Produktionsprozesse definiert.

Merkmale eines Manufacturing Execution Systems

Ein Manufacturing Execution System bildet die verschiedenen an der Produktion beteiligten Prozesse mithilfe von IT-Systemen ab. Wesentliche Merkmale sind die Vernetzung und Online-Fähigkeit des Gesamtsystems. Es müssen Daten aus vielen verschiedenen Prozessen gesammelt, verarbeitet und dargestellt werden. In der Regel sind die Systeme daher nicht nur betriebsintern, sondern unternehmensübergreifend vernetzt. Durch standardisierte Schnittstellen ist die flexible und schnelle Einbindung von Systemen, Daten und Abläufen möglich. Moderne Manufacturing Execution Systeme sind internettauglich und besitzen Schnittstellen zu gängigen ERP- und Steuerungssystemen.

Die Aufgaben eines Manufacturing Execution Systems

Ein Manufacturing Execution System hat zahlreiche Aufgaben zu erfüllen. Im Folgenden ein kurzer Überblick über die wichtigsten Aufgaben des MES:

  • Auftragsmanagement
  • Betriebsmittelmanagement
  • Personalmanagement
  • Materialmanagement
  • Qualitätsmanagement
  • Informationsmanagement
  • Leistungsanalysen
  • Feinsteuerung und Feinplanung
  • Datenerfassung
  • Fertigungsmonitoring

Kennzahlen eines MES

Ein Manufacturing Execution System erfasst umfangreiche Daten aus den unterschiedlichsten Bereichen wie Maschinendaten, Personendaten, Qualitätsdaten, Auftragsdaten, Fertigungsdaten und viele mehr. Diese Daten werden vom MES zu sogenannten Key Performance Indikatoren (KPIs) verdichtet. Die KPIs ermöglichen einen schnellen Überblick über den Stand der Fertigungsprozesse und gestatten die einfache Bewertung der Einhaltung gesetzter Produktionsziele. Es lässt sich feststellen, ob Termine eingehalten, Ressourcen optimal genutzt oder die gewünschten Qualitätsziele erreicht werden. Die KPIs bilden unter anderem folgenden Informationen ab:

  • Auslastung der Maschinen und Betriebsmittel
  • Darstellung der Kapazitätsreserven
  • Effizienz einzelner Prozesse
  • Produktions- und Durchlaufzeiten
  • Termintreue
  • Ausschussquote

Die grundlegende Architektur eines Manufacturing Execution Systems

Am Markt existieren zahlreiche Manufacturing Execution Systeme, die teilweise sehr unterschiedlich aufgebaut sind. Einige stellen Erweiterungen des ERP-Systems dar, andere sind aus Weiterentwicklungen einzelner Prozesssteuerungssysteme entstanden. Viele der Systeme folgen der grundlegenden Dreischichten-Architektur, wie sie für Anwendungssysteme in Unternehmen typisch sind. Sie bestehen aus folgenden drei Schichten:

  • Datenschicht
  • Anwendungsschicht
  • Präsentationsschicht

Die Datenschicht ist für die persistente Datenhaltung der aus den verschiedenen Prozessen erfassten Daten zuständig. In der Regel erfolgt die Datenhaltung mithilfe relationaler Datenbanksysteme. Die Anwendungsschicht bildet die eigentliche Logik des MES ab und analysiert die Daten entsprechend der zu managenden Produktionsabläufe. Anwender informieren sich und interagieren mit dem MES über die Präsentationsschicht.

Nutzen des MES für die verschiedenen Ebenen des Unternehmens

Ein Manufacturing Execution System generiert, richtig eingesetzt, großen Nutzen für verschiedene Ebenen eines Unternehmens. Der Geschäftsführung liefert es grundlegende Informationen für fundierte Entscheidungen rund um die Produktionsabläufe. Durch die Darstellung der Kennzahlen (KPIs) entsteht eine hohe Transparenz bezüglich Wirtschaftlichkeit, Termintreue, Effizienz, Personaleinsatz und Auslastung. Produktionsleiter profitieren von einem umfassenden Überblick über die aktuellen Produktionsabläufe in Echtzeit. Die Effizienz einzelner Prozesse, Arbeitsplätze oder Maschinen wird vergleichbar und der Einsatz von Ressourcen besser planbar.

Störungen und Qualitätseinbrüche in der Produktion sind so frühzeitig zu erkennen, dass rechtzeitig Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können. KPIs geben Aufschluss über Ursachen für Störungen oder Abweichungen der Prozesse. Mitarbeiter in der Fertigung erhalten durch das MES alle notwendigen Informationen, um Aufträge termingerecht abzuarbeiten. Das MES gibt ihnen direktes Feedback zu den erreichten Produktions- und Qualitätszielen. Mitarbeiter der Qualitätssicherung sind in der Lage, Abweichungen in der Qualität zu analysieren und sie beispielsweise auf veränderte Parameter der Fertigungsprozesse zurückzuführen. Alle Produktionsschritte sind nachvollziehbar und die Rückverfolgbarkeit der produzierten Waren ist sichergestellt.

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