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Alles was Sie über ein
Manufacturing Execution System (MES) wissen wollen!

In diesem Artikel finden Sie Antworten auf folgende Fragen rund um das Thema MES:

Unser Ziel ist es, Sie zu befähigen, das Thema MES in Ihrem Unternehmen voranzubringen, indem wir Ihnen das dazu notwendige Wissen vermitteln. Auf geht's!

Manufacturing Execution System (MES)

Was ist ein MES?

Als MES bezeichnet man dynamische, umfassende softwarebasierte Dienste, welche die Prozesskette zur Herstellung von Produkten vom Ursprung bis zum fertigen Produkt überwacht, verfolgt, dokumentiert und teilweise sogar steuert.

Als funktionale Schicht zwischen den Maschinen (OT Ebene) und der Verwaltung bzw. dem Enterprise Ressource Planning System „ERP“ (IT Ebene) stellt das MES dem Management Daten bereit, welche für zeitnahe Entscheidungen, zur Transparenz in Echtzeit, sowie zur Prozessoptimierung benötigt werden.

MES Architektur Pyramide

Durch Fertigungsprozesse, welche ein MES informationsgesteuert macht, trägt es in einem Unternehmen zur Gesamtproduktivität und somit zur Rentabilität bei. Die heutigen Leistungsanforderungen und die sich schnell verändernden Produktionsumgebungen machen ein MES unerlässlich. Ein Bericht von Data Bridge Market Research prognostiziert, dass der globale MES-Markt bis Ende 2029 einen Umsatz von 39,67 Milliarden US-Dollar erreichen wird. Die Treiber für das Marktpotential sind maßgeblich der Kostendruck im Wettbewerb des produzierenden Gewerbes. Die Befriedigung des Marktes wird über ältere OnPremises MES Systeme sowie, stark wachsend, auch über kostengünstige SaaS Dienste in der Cloud mit niedrigen Bereitstellungs- und Projektkosten bedient.

Viele Menschen verwenden anstatt MES die Begriffe Betriebsdatenerfassung (BDE) oder Maschinendatenerfassung (MDE). Eine Abgrenzung dieser Begriffe finden Sie in unserem Artikel zur Betriebsdatenerfassung.

Was sind die Hauptnutzen eines MES?

MES - Steigerung der Produktionseffizienz Steigerung der Produktionseffizienz

Durch Transparanz und Analysen in Echtzeit hilft ein MES bei der Steigerung der Produktionseffizienz und der Gesamtanlageneffektivität (OEE). Hierbei werden große Datenmengen welche die Faktoren Leistung, Verfügbarkeit und Qualität betrachten als Grundlage benutzt.

MES - Verbesserung der Qualität Verbesserung der Qualität

Verbesserung der Qualität aufgrund in Echtzeit vorliegender Qualitätsdaten und digital erfasster Fehlerursachen. Mit Hilfe eines MES können ferner Folge- oder Massenfehler verhindert bzw. sofort identifiziert werden. Das reduziert Ausschuss und schont dadurch den Verbrauch von Ressourcen.

MES - Reduktion des Lagerbestands Reduktion des Lagerbestands

Reduktion des Lagerbestands kann durch automatisierte Meldungen vom MES an das ERP zu produzierten Stück, sowie Ausschuss und Qualität erreicht werden. Somit können die Verwaltungsabteilungen wie Logistik oder Einkauf jederzeit wissen wie der Produktionsfortschritt ist und welche Anzahl an Materialien noch benötigt werden. Durch diese Schnittstellen und den Gewinn an Transparenz kann der „Work in Process“ Bestand (WIP) besser verwaltet werden und es ergeben sich Einsparungen in den Bereichen Fertigung, Transport und Lagerung. Auch die Bestandsüberwachung, welche teilweise noch manuell durchgeführt wird, kann nahezu eingespart werden.

MES - Verringerung des Papiers in der Fertigung Verringerung des Papiers in der Fertigung

Über eine digitale Werkerführung können Produktionsaufträge mit Ihren Arbeitsgängen und Aktivitäten an allen Arbeitsschritten, digital und teilweise auch verknüpft mit Fertigungshilfsmitteln, bereitgestellt werden. Ein Ausdruck der gesamten Auftragspapiere kann sofort eingespart werden.

MES - Rückverfolgbarkeit und Produktlebensakte Rückverfolgbarkeit und Produktlebensakte

Über die im MES verfügbaren Daten auf Basis von Zeit, Auftrag, Produkt oder Serialnummer kann im MES eine digitale Produktlebensakte, mit allen relevanten Informationen wie Bearbeitungszeiten, Prozesswerten oder Maschinenzuständen sowie Qualitätsdaten, erstellt und bei Bedarf zur Rückverfolgbarkeitsanalyse herangezogen werden. Durch die Integration von Fertigungshilfsmitteln können Prozessteuerungen vom MES übernommen werden, welche z.B. einen weiteren Bearbeitungsschritt erst zulassen, wenn der aktuelle mit einem OK Signal durchgeführt und im MES registriert wurde. Diese Funktionen stellen eine Null-Fehler-Prozessteuerung über Prozessverriegelung dar.

Was sind die Kernfunktionen eines MES?

Die VDI Richtlinie VDI-5600 beschreibt die 7 Kernfunktionen eines MES als Grundlage für den Betrieb an fast jeder Art von Anlage und sollten integrale Bausteine eines heutigen Fertigungssystems sein. Wenngleich heute durch SaaS Dienste kein monolithisches System mehr die Voraussetzung ist.

MES Kernfunktionen nach VDI 5600

Manufacturing Execution System (MES) Feinplanung und Feinsteuerung Feinplanung und Feinsteuerung

Erledigung des Arbeitsvorrats unter Berücksichtigung der vorherrschenden Produktionsrestriktionen.

Manufacturing Execution System (MES) Betriebsmittelmanagement Betriebsmittelmanagement

Termin sowie bedarfsgerechte Bereitstellung von technisch funktionsfähigen Betriebsmitteln.

Manufacturing Execution System (MES) Materialmanagement Materialmanagement

termin- und bedarfsgerechte Ver- und Entsorgung der Fertigung mit Material, sowie das Führen von Umlaufbeständen (Materialien außerhalb der bestandsgeführten Lager = WiP).

Manufacturing Execution System (MES) Personalmanagement Personalmanagement

Personal mit geeigneter Qualifikation termingerecht für den Produktionsprozess bereitzustellen. Dabei sind personalbezogene Kapazitätsdaten (z.B. Wochenarbeitszeit/Schichtplan) zu berücksichtigen.

Manufacturing Execution System (MES) Datenerfassung Datenerfassung

Ereignisgesteuerte Erfassung der Daten aus dem Prozess. Neben dem automatischen Datentransfer sind halbautomatische (z.B. Scanner) und manuelle Erfassungen der Daten möglich.

Manufacturing Execution System (MES) Qualitätsmanagement Qualitätsmanagement

Umfasst die Aktivitäten, die den unmittelbaren Produktionsprozess betreffen und dient der Sicherstellung der Produkt- und Prozessqualität.

Manufacturing Execution System (MES) Informationsmanagement Informationsmanagement

Ist eine Schaltstelle zur Integration anderer MES-Aufgaben und der Durchführung aller Workflows bei der Abarbeitung des Auftragsvorrats und der Prozessoptimierung.

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MES-Systeme und ERP-Systeme als unverzichtbares Duo

Wichtig ist in Zeiten der Digitalisierung, die Wichtigkeit beider Systeme - sowohl der MES-Software als auch des ERP-Systems - im Zusammenspiel miteinander zu begreifen. Während das MES-System für den Prozess der Fertigung von wesentlicher Bedeutung ist, dient das ERP-System der Erstellung, Verwaltung und Organisation von Plänen, die die Entscheidung betreffen, welche Produkte in welcher Menge überhaupt produziert werden sollen.

Beide Systeme, das MES- und ERP-System, im Zusammenspiel bilden ein für Fertigungsunternehmen zukunftsrelevantes und unverzichtbares Ökosystem, mit dem eine ganzheitliche Übersicht über das Lieferantenmanagement, die finanzielle Situation, die Logistik, die Produktionsprozesse und diverse weitere relevante Bereiche einhergeht.

Welche Schnittstellen und Ebenen gibt es?

Die ISA 95 definiert im MES Umfeld die Schnittstellen zwischen OT und IT. Hier werden weiter die unterschiedlichen Ebenen zwischen der Technologie und des Geschäftsprozesses berücksichtigt.

Ebene 4 - ERP: Business planning and logistics

Ebene 3 - MES: Manufacturing operations management

Ebene 2 - Process control systems: Batch control

Ebene 1 - Process control systems: Continuous control

Ebene 0 - Process control systems: Discrete control

Die Hauptschnittstelle zu Drittsystemen stellt die Schnittstelle zwischen dem MES und dem ERP System dar. Hier werden Stamm- sowie Bewegungsdaten zu Produkten, Arbeitsplänen, Stücklisten und Aufträgen vom ERP an das MES übergeben. Im Gegenzug übergibt das MES typischerweise Auftragsrückmeldungen und Bewegungsdaten zu den einzelnen Objekten.

Moderne Technologien und Trends

Moderne MES Systeme sind auf fortschrittlichen Cloud-Technologien modular aufgebaut. Das MES ist serviceorientiert sowie vernetzt mit anderen Diensten und Systemen. Themen wie Analytics, Datenstreaming und Künstliche Intelligenz verschmelzen mit den Daten und Diensten eines modernen MES zum Rückgrat einer modernen „smart factory“.

MES-Systeme, auf die dies zutrifft, werden oft auch als IIoT-Plattform bezeichnet. IIoT steht für "industrielles Internet der Dinge". Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Manufacturing Execution System sind Sie bei der Nutzung einer IIoT-Plattform weniger abhängig von dem Hersteller, weil diese die Möglichkeit zur Kommunikation mit Drittsystemen bietet. Ein bestehendes MES-System lässt sich in der Regel in eine IIoT-Plattform integrieren, da die IIoT-Plattform eine Weiterentwicklung der MES-Software ist. Im Vergleich zu einem MES-System profitieren Unternehmen von folgenden Vorteilen bei der Nutzung einer IIoT-Plattform:

  • Unternehmen behalten den vollen Zugriff auf ihre Daten.
  • Die Daten sind in allen Ebenen des Unternehmens verfügbar: in der Produktion, im ERP und in weiteren Bereichen.
  • Weil die Daten in alle Systeme des Unternehmens integriert werden, ergibt sich ein höheres Potenzial hinsichtlich der Produktivität, Effizienz und Kostenersparnis im Unternehmen.
  • Die Vorbeugung von Fehlern (Predictive Maintenance) im Rahmen der Produktion wird besser, da ein höherer Datenbestand zur Analyse von Fehlern aus der Vergangenheit vorliegt.
  • Unternehmen profitieren von einem hohen Maß an Flexibilität und Skalierbarkeit, da die IIoT-Plattform mit jedem Baustein und jeder Software der Smart Factory kompatibel ist und beliebig erweitert werden kann.

Weitere Informationen dazu finden Sie auch in unserem Beitrag zum Thema "Industrie 4.0".

Wie gelingt die Einführung eines MES so reibungslos und einfach wie möglich?

Schauen Sie einfach hierzu bei Produktionskennzahlen und Fertigungssteuerung oder lassen Sie sich von unseren Experten bei einer individuellen Web-Session zeigen, wie einfach und schnell das heutzutage geht. Wir führen im Folgenden drei Tipps auf, die Produktionsunternehmen bei der Einführung eines MES-Systems helfen.

1: Produktionsprozesse analysieren und Maschinen schrittweise optimieren

Ein Blick auf die Produktionskennzahlen verschafft Klarheit: Mithilfe der Maschinendatenerfassung (MDE) erfahren Sie, welche Produktivität Sie mit Ihren Maschinen überhaupt erreichen können. Hierbei ist die Kennzahl "OEE" als Indikator für die Gesamtanlageneffizienz aufschlussreich.

Gehen Sie, nachdem die MDE in Ihrem Produktionsunternehmen eingerichtet wurde, schrittweise vor, indem Sie die Produktivität einer einzelnen Maschine analysieren. Daraufhin fahren Sie mit der Analyse an der nächsten Maschine fort. So geht es weiter, bis Sie die Maschinen ausfindig gemacht haben, die das größte Potenzial zur Steigerung der Produktivität aufweisen. Sie nehmen an diesen Maschinen die Optimierungen mithilfe des MES-Systems vor.

2: Maßgeschneidertes MES-System kaufen

Der Markt für MES-Software ist groß. Viele Hersteller verkaufen ein System als MES-System, obwohl dieses eigentlich ein BDE- oder MDE-System ist. Lassen Sie sich daher von einem vertrauenswürdigen Anbieter für MES-Software beraten und wenden Sie das auf dieser Seite erworbene Wissen an, um zu prüfen, ob Ihnen tatsächlich ein MES-System angeboten wird. Sie werden anhand des Leistungsumfangs erkennen, ob es sich um ein MES-System handelt.

Ein maßgeschneidertes MES-System sollte Ihrem Unternehmen immer die Funktionen bieten, die Sie für Ihre individuellen Prozesse, Ihren Maschinenpark und alle weiteren Bereiche des Fertigungsmanagements benötigen. Um sich mit Ihrem Fertigungsunternehmen im Wettbewerb zukunftssicher zu positionieren, sind MES-Lösungen zu bevorzugen, die flexibel erweiterbar sind, wie es beispielsweise auf die IIoT-Plattformen zutrifft.

3: Einführung von MES-Systemen immer offen kommunizieren

Der gesamte Betrieb sollte über die Einführung der MES-Lösung informiert sein. Sollten Mitarbeiter verspätet von der Einführung des MES-Systems erfahren, könnten diese misstrauisch werden. Vor allem die Einbindung des Betriebsrates in die Pläne zur Einführung eines MES ist wichtig, denn der Betriebsrat ist sich der Sorgen und Ängste der Mitarbeiter bewusst und wird die Mitarbeiter angemessen über die bevorstehenden Änderungen am Arbeitsplatz informieren können.

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