Von der Stange oder selbstgestrickt? Manufacturing-Execution-Systeme für die Industrie 4.0

Auftragsfeinplanung sorgt für einen reibungslosen Ablauf in der Fertigung.
Auftragsfeinplanung sorgt für einen reibungslosen Ablauf in der Fertigung.

Ohne eine systemgestützte Produktionssteuerung ist die Industrie 4.0 in der Elektronikfertigung nicht umsetzbar. Das MES ist aber kein Selbstläufer und mit hohen Kosten verbunden. Neben dem MES von der Stange gewinnen daher auch Eigenentwicklungen an Bedeutung.

Das MES vernetzt Maschinen und Anlagen in der Produktion, führt Betriebsdaten aus der Produktion zusammen, ermöglicht Qualitätsmanagement, OEE-Optimierung, Closed-Loop-Verfahren und Track & Trace, um nur die wichtigsten Features zu nennen. Inzwischen gibt es zudem Anbieter, die das MES mit KI anreichern, um über die Algorithmen Rückschlüsse auf Parameter in der Produktion ziehen zu können und daraus Vorhersagen ableiten zu können.

Ein ausgefeiltes MES ist allerdings nicht billig und schlägt je nach Ausprägung mit einer sechsstelligen Investitionssumme zu Buche. Die Herausforderung beim MES liegt u.a. darin, die Schnittstellen zu den jeweiligen Anlagenherstellern der Kunden umzusetzen. Hinzu kommt die Einführung, die zum Teil mehrere Monate dauert. Anbieter, die ein für die diskrete Elektronikfertigung geeignetes MES bieten, sind zum Beispiel itac und MPDV. MPDV hat im Sommer die Felten Group übernommen, ebenfalls ein MES-Anbieter.

Itac gilt als der MES-Pionier, der sich schon früh mit den Ausprägungen der künstlichen Intelligenz auseinandergesetzt hat. Der Anbieter hat sein MES bereits 2017 um eine Smart-Data-Analytics-Plattform erweitert und diese auch im Rahmen des Smart Factory e.V. laufend weiterentwickelt.

Daten orchestrieren

Als Testfabrik und Early Adopter des itac-MES fungiert die Elektronikproduktion von Limtronik. Bei der IT-Infrastruktur setzt Limtronik auf IoTOS und ein Edge-Cloud-System, um die aus dem MES anfallenden Daten in einem abgesicherten Bereich vorzuhalten. »Wir können auf diese Weise definierte Daten bereits online abrufen und sehe, wie die Produktion momentan läuft. Die Zeitverzögerung beträgt etwa fünf Minuten. Zudem sehe ich über KI-Systeme, welche kritischen Equipments im Prozess vorhanden waren, z.B. Nozzeln, die nicht gereinigt sind, oder ich kann feststellen, ob Feeder, die in die Wartung müssen«, erläutert Gerd Ohl, Geschäftsführer von Limtronik.

Das MES flankiert vom ERP-System bildet die Basis für diese Analysen. Das alleine reicht nach den Worten von Ohl aber noch nicht. »Noch wichtiger ist, dass man die Daten, die vorhanden sind, entsprechend orchestrieren kann. Und hier haben wir das Glück, dass IoTOS aus den einzelnen Datenbanken und den Sensoriken, die zur Verfügung stehen, ein Gesamtbild zusammenfügt.«


Neben klassischen Dashboards stellt auch das MES Hydra von MPDV Langzeitanalysen und Big-Data-Auswertungen sowie flexible Self-Service-Analytics-Anwendungen zur Verfügung. Letztere kommen insbesondere dann zum Tragen, wenn viele Daten aus unterschiedlichen Quellen korreliert und nach verschiedenen Kriterien ausgewertet werden sollen. Darauf basierend können dann Optimierungsmaßnahmen im Shopfloor initiiert werden. Daneben bietet Hydra mit Predictive Quality auch die Möglichkeit, die Qualität eines Produkts auf Basis von erfassten Prozesswerten vorherzusagen. Weitere Einsatzszenarien sind die Analyse und Optimierung von Instandhaltungsprozessen – Predictive Maintenance – sowie die frühzeitige Erkennung von Abweichungen im Fertigungsalltag.

Auftragsfeinplanung

Zur effizienten Fertigung zählt auch die Auftragsfeinplanung. Die iTAC.MES.Suite hat daher seit einigen Jahren den „Advanced Planning and Scheduling“ (APS)-Service Ganttplan integriert. Mit dem neuen Release 9.20.00 der iTAC.MES.Suite gibt es Neuerungen und Erweiterungen des APS. So ermöglicht der Service künftig unter anderem die Integration und Planung einer Serienfertigung auf Basis der Fertigungsversion sowie die Bildung von Auftragslosen bzw. das Splitten von Fertigungsaufträgen.

Auch das System Hydra von MPDV berücksichtigt in dieser Hinsicht sämtliche Zusammenhänge und stellt zudem automatische Planungs- und Belegungsalgorithmen zur Verfügung, die es dem Planer erleichtern, komplexe Fertigungsszenarien zu handhaben. Neben der reinen Fertigungsplanung unterstützt Hydra die Vorbereitungen in der Qualitätssicherung und ermöglicht mit der Werkerselbstprüfung eine nahtlose Vernetzung von Produktions- und Qualitätsprozessen.

Selbst entwickeltes MES als Wettbewerbsvorteil

Die Features der MES von der Stange sind äußerst vielseitig und dürften die meisten Kundenwünsche abdecken. Allerdings begibt sich der Kunde mit der Entscheidung für einen MES-Anbieter in eine substanzielle Abhängigkeit. Diese Tatsache und/oder sehr spezifische Anforderungen führen dazu, dass sich Firmen zum Teil auch für eine Eigenentwicklung des MES entscheiden. So entstand zum Beispiel beim Elektronikdienstleister TQ, Nutzer des vor Jahren abgekündigten MES Intrafactory von Kratzer, seinerzeit aus der Not eine Tugend: »Wir mussten entscheiden, wie wir weitermachen. Wir haben das alte Kratzer-System selbst weiterentwickelt und heute ein TQ-MES nach 4.0-Prinzipien, das voll ins ERP integriert ist und einen nahtlosen bidirektionalen Datenaustausch ermöglicht. Somit haben wir einen Übergang von 100 Prozent Intrafactory zu jetzt nahezu 0 Prozent des alten Systems geschafft«, erklärt Rüdiger Stahl, Geschäfsführer von TQ. Heute sieht TQ die Eigenentwicklung als Wettbewerbsvorteil. Zollner Elektronik, ehemals ebenfalls Kratzer-Kunde, ging einen ähnlichen Weg: Auch dort arbeitet man inzwischen weltweit mit einem selbst entwickelten MES.

Der globale EMS-Konzern Sanmina setzt in seinen Fabriken ebenfalls auf ein MES Marke Eigenbau. »Das cloudbasierte MES ermöglicht uns, Informationen aus mehreren Fabriken zu sammeln und Benchmark-Berichte in Echtzeit anzuzeigen. Das Management kann Daten aus einer Region, einer bestimmten Fabrik, einer Produktionslinie innerhalb einer Fabrik oder sogar aus einer bestimmten Produktionslinie betrachten und deren Leistung evaluieren. Kennzahlen wie Durchsatz, Effizienz und Zeitrahmen für den Produktversand sind über den Desktop oder das mobile Gerät sofort verfügbar«, führt Doede Douma, VP, Sanmina, aus.

Das MES von Sanmina gibt es als kommerzielles Produkt aber auch für Fremdfirmen zu kaufen: Ursprünglich wurde es für stark regulierte Branchen entwickelt. Viele der MES-Kunden von Sanmina kommen daher aus der Medizintechnik und der Automobilindustrie.

productronica 2019:

MPDV Mikrolab, Halle B2, Stand 534

itac Software, Halle A3, Stand 404