Fertigungsdaten: Definition, Erfassung und Analyse im MES

Was sind Fertigungsdaten?

Fertigungsdaten sind alle Informationen, die während der Herstellung eines Produkts anfallen: Maschinenstatus (läuft, steht, rüstet), Zykluszeiten, Stückzahlen, Stillstandsdauern, Stillstandsgründe, Auftragsfortschritte, Rückmeldungen, Prozessparameter (Temperatur, Druck, Drehmoment) und Qualitätsergebnisse (Gutteile, Ausschuss, Nacharbeit).

In der Praxis werden Fertigungsdaten in drei Kategorien unterteilt, die aufeinander aufbauen:

Maschinendaten (MDE) beschreiben, was die Maschine tut: läuft sie, steht sie, wie schnell produziert sie, wie viele Teile hat sie gemacht? Diese Daten werden automatisch über Signale aus der Maschine erfasst, ohne dass ein Mitarbeiter etwas eingeben muss.

Betriebsdaten (BDE) beschreiben, was der Betrieb mit der Maschine tut: welcher Auftrag läuft, wie viele Teile sind für diesen Auftrag gemeldet, wer arbeitet an der Maschine, wie lange wurde gerüstet? Diese Daten verknüpfen die Maschinendaten mit der Auftrags- und Personalstruktur des Unternehmens.

Prozessdaten beschreiben, unter welchen physikalischen Bedingungen produziert wird: Öltemperatur, Einspritzdruck, Drehmoment, Vibrationen, Energieverbrauch. Diese Daten stammen aus Sensoren und der Maschinensteuerung und ermöglichen die Korrelation von Prozessbedingungen mit Qualitätsergebnissen.

Ein MES (Manufacturing Execution System) erfasst alle drei Kategorien, verknüpft sie und macht sie in Echtzeit auswertbar. Ohne MES existieren diese Daten auch, aber sie sind verteilt: in der SPS, auf Papier, im ERP, im Kopf des Maschinenbedieners. Das Problem ist nie, dass Fertigungsdaten nicht existieren. Das Problem ist, dass sie nicht zusammenkommen.

Die drei Datenebenen im Detail

Die Unterscheidung ist nicht akademisch. Sie bestimmt, welche Fragen beantwortet werden können:

MDE allein beantwortet: "Wie hoch ist die Verfügbarkeit? Wie viele Teile wurden produziert? Was waren die häufigsten Stillstandsursachen?" Das ist der Einstieg, den die meisten SYMESTIC-Kunden nehmen, und er liefert bereits in den ersten Wochen messbare Ergebnisse.

MDE + BDE zusammen beantworten zusätzlich: "Welcher Auftrag läuft auf welcher Maschine? Wie lange dauert der Auftrag wirklich vs. geplant? Wie ist der Rüstfortschritt? Was muss ins ERP zurückgemeldet werden?" Bei Meleghy werden die Maschinenzyklen automatisch den Fertigungsaufträgen zugeordnet und bidirektional an SAP R3 zurückgemeldet.

MDE + BDE + Prozessdaten zusammen beantworten zusätzlich: "Warum war die Qualität in Schicht 2 schlechter als in Schicht 1? Gibt es eine Korrelation zwischen Öltemperatur und Ausschussrate? Hat sich der Einspritzdruck vor dem Werkzeugbruch verändert?" Bei Neoperl werden SPS-Alarme automatisch mit Stillständen und Qualitätsdefekten korreliert, um systematische Ursachen zu identifizieren.

Wie Fertigungsdaten in das MES kommen

Die technische Herausforderung ist nicht die Verarbeitung der Daten. Die Herausforderung ist, sie aus der Maschine herauszubekommen. In jeder Fertigung gibt es einen Maschinenpark, der aus Anlagen unterschiedlichen Alters, unterschiedlicher Hersteller und unterschiedlicher Steuerungsgenerationen besteht. Eine moderne Spritzgussmaschine mit Beckhoff-Steuerung und OPC-UA-Server steht neben einer Presse von 1998 mit Simatic S5 ohne jede digitale Schnittstelle.

SYMESTIC löst dieses Problem über zwei Anbindungswege:

Digitale I/O-Signale (IoT-Gateway). Für Bestandsanlagen ohne digitale Schnittstelle. Das IoT-Gateway erfasst elektrische Signale direkt an der Maschine: Betriebssignal (Maschine läuft/steht), Störsignal (Maschine in Störung), Zyklusende-Signal (ein Teil produziert), analoge Signale (4-20 mA für Prozesswerte). Die Installation dauert 2 bis 4 Stunden pro Maschine. Kein SPS-Eingriff, kein Produktionsstopp, keine Programmierung. Die Signale werden direkt an die SYMESTIC Cloud übertragen, per LTE (kein LAN erforderlich) oder per Ethernet/WLAN.

OPC UA / MQTT (Cloud Connector). Für moderne Steuerungen mit OPC-UA-Server oder MQTT-fähiger Maschinenanbindung. Der OPC-UA Cloud Connector liest die Daten direkt aus der Steuerung: Maschinenstatus, Zykluszeiten, Stückzahlen, Prozessparameter, SPS-Alarme. Bei Brita werden moderne Montagelinien über OPC UA an den Linienleitrechner angebunden, um Alarme aufzunehmen. Bei Carcoustics läuft die OT-Integration über IXON IoT-Geräte und das MQTT-Protokoll in Microsoft Azure.

In der Praxis verwenden die meisten SYMESTIC-Kunden beide Wege gleichzeitig: OPC UA für neue Maschinen, digitale I/O für Bestandsanlagen. Das Ergebnis ist dasselbe: alle Maschinen liefern Daten in Echtzeit an dieselbe Plattform, unabhängig von Alter und Hersteller.

Was ohne automatische Fertigungsdatenerfassung passiert

Die meisten Fertigungen erfassen heute bereits Daten. Die Frage ist, wie. In vielen Betrieben sieht der Alltag so aus:

Papier und Excel. Der Maschinenbediener trägt am Schichtende Stückzahlen, Stillstände und Ausschuss auf einem Formular ein. Der Schichtführer überträgt die Daten in Excel. Der Produktionsleiter bekommt am nächsten Morgen eine E-Mail mit den Kennzahlen. Die Daten sind 12 bis 18 Stunden alt, bevor sie jemand sieht. Die Stillstandsdauern sind geschätzt. Die Stillstandsgründe sind vereinfacht ("Störung" statt "Sensor Pos. 3 defekt"). Mikrostillstände unter 5 Minuten werden gar nicht dokumentiert.

ERP-Rückmeldung als einzige Datenquelle. Die Mitarbeiter melden Aufträge im ERP zurück: Startzeit, Endzeit, Gutmenge, Ausschussmenge. Das ERP kennt den Auftrag, aber nicht die Maschine. Es weiß, dass 500 Teile gemeldet wurden, aber nicht, wie lange die Maschine dafür tatsächlich lief, wie oft sie stillstand, ob die Zykluszeit stimmt oder ob 47 Minuten für Rüsten verloren gingen, die nirgends auftauchen.

Insellösungen. Die Spritzgussmaschinen haben ein herstellereigenes Monitoring (Engel, Arburg, KraussMaffei). Die CNC-Maschinen ein anderes. Die Verpackungslinien ein drittes. Jedes System hat eigene Dashboards, eigene Datenformate, eigene Login-Daten. Niemand hat eine Gesamtsicht über alle Maschinen, alle Linien, alle Werke.

Das Resultat ist in allen drei Fällen dasselbe: Die Daten existieren, aber sie sind zu spät, zu ungenau oder zu fragmentiert, um damit Entscheidungen zu treffen. Das ICP-Schmerzpunkt-Dokument von SYMESTIC beschreibt es so: "Geringe Transparenz über Stillstände & Maschinenauslastung", "Papiergetriebene Prozesse / manuelle Datenerfassung", "Fehlende Echtzeitdaten für Entscheidungen". Das sind keine theoretischen Probleme. Das ist der Alltag in der Mehrheit der mittelständischen Fertigungen.

Was Fertigungsdaten sichtbar machen

Der Wert von Fertigungsdaten liegt nicht in den Daten selbst, sondern in dem, was sie zeigen, wenn sie automatisch, vollständig und in Echtzeit erfasst werden.

Verfügbarkeitsverluste. Die OEE-Verfügbarkeit zeigt den Anteil der geplanten Produktionszeit, in der tatsächlich produziert wurde. Bei den meisten Fertigungen, die SYMESTIC einführen, liegt die tatsächliche Verfügbarkeit 10 bis 20 Prozentpunkte unter dem, was das Management vermutet hat. Nicht weil die Mitarbeiter schlecht arbeiten, sondern weil kurze Stillstände, Rüstzeiten und organisatorische Unterbrechungen bei manueller Erfassung systematisch unterschätzt werden.

Leistungsverluste. Die OEE-Leistung zeigt, ob die Maschine mit der geplanten Geschwindigkeit läuft. Wenn die Soll-Zykluszeit 12 Sekunden beträgt, die Ist-Zykluszeit aber bei 13,4 Sekunden liegt, produziert die Maschine 10 Prozent weniger Teile als geplant. Ohne automatische Zykluszeiterfassung ist dieser Verlust unsichtbar.

Qualitätsverluste. Die OEE-Qualität zeigt den Anteil der Gutteile an der Gesamtproduktion. Bei Neoperl hat die Korrelation von Prozessdaten (SPS-Alarme) mit Qualitätsdefekten zu 15 Prozent weniger Ausschuss geführt, weil die Ursachen für systematische Fehler erstmals sichtbar wurden.

Ursachenverteilung. Die Top-10-Stillstandsanalyse zeigt, welche Stillstandsgründe die meiste Zeit kosten. In den meisten Fertigungen verursachen 3 bis 5 Gründe 60 bis 70 Prozent der gesamten Stillstandszeit. Das liefert den Hebel für gezielte Verbesserungen statt flächendeckender Vermutungen.

Werksvergleich. Bei Meleghy werden die OEE-Daten aus 6 Werken (Deutschland, Tschechien, Ungarn) in derselben SYMESTIC-Plattform erfasst und verglichen. Wenn Werk A eine Verfügbarkeit von 78 Prozent hat und Werk B bei 68 Prozent liegt, stellt sich die Frage: Was macht Werk A anders? Diese Frage kann nur beantwortet werden, wenn die Daten standardisiert, vergleichbar und in Echtzeit verfügbar sind.

Fertigungsdaten und ERP-Integration

Fertigungsdaten existieren nicht isoliert. Sie müssen mit den Auftragsdaten aus dem ERP verknüpft werden, damit sie betriebswirtschaftlich nutzbar sind. Ohne ERP-Anbindung weiß das MES, dass die Maschine 500 Teile produziert hat. Mit ERP-Anbindung weiß es, dass die 500 Teile zum Fertigungsauftrag FA-2026-1234 gehören, der bis Freitag fertig sein muss, und dass noch 300 Teile fehlen.

SYMESTIC bietet zwei Integrationswege:

Unidirektional (ERP an MES). Das ERP übergibt Auftragsdaten an SYMESTIC: Auftragsnummer, Artikelnummer, Sollmenge, Maschine, Soll-Zykluszeit. SYMESTIC ordnet die Maschinendaten automatisch dem Auftrag zu. Bei Klocke werden die Auftragszustände und Stammdaten über eine Dateischnittstelle aus dem Navision ERP übernommen.

Bidirektional (ERP an MES und MES an ERP). Zusätzlich meldet SYMESTIC die Ergebnisse automatisch an das ERP zurück: Gutmenge, Ausschussmenge, tatsächliche Laufzeit, Stillstandszeit. Bei Meleghy und Carcoustics erfolgt die bidirektionale Anbindung an SAP R3 über ABAP IDoc: Maschinenzyklen werden automatisch den Fertigungsaufträgen zugeordnet, und die Daten werden ins ERP zurückgespielt.

Die ERP-Integration eliminiert die manuelle Rückmeldung. Statt dass der Maschinenbediener am Schichtende Stückzahlen ins SAP eingibt, werden die Daten automatisch und in Echtzeit übertragen. Das spart Zeit, reduziert Fehler und stellt sicher, dass Planung und Fertigung auf denselben Zahlen arbeiten.

Fertigungsdaten in der Praxis

Schmiedetechnik Plettenberg (Metallverarbeitung). Ausgangslage: Produktionsdaten wurden überwiegend manuell erfasst, Maschinenzustände waren nur begrenzt sichtbar, Abweichungen wurden oft erst im Nachgang erkannt. Nach der SYMESTIC-Einführung: Echtzeittransparenz über Maschinen, Schichten und Aufträge. Nahtlose Integration in das ERP InforCOM. Ergebnis: weniger Stillstände durch schnellere Ursachenanalyse, höhere Prozesssicherheit durch konsistente und automatisierte Rückmeldungen, effizientere Abstimmungen und Schichtwechsel durch gemeinsame Datenbasis.

Neoperl (Vollautomatische Montageautomaten). SPS-basierte Alarmerfassung und automatische Stillstandsüberwachung. Die Maschine begründet technische Stillstände selbst, ohne Eingriff der Mitarbeitenden. Korrelation von SPS-Alarmen mit Stillständen und Qualitätsdefekten. Ergebnis: 10 Prozent weniger Stillstände, 15 Prozent weniger Ausschuss, 15 Prozent Produktivitätsgewinn.

Carcoustics (Spritzguss, Kaltschäumen, Stanzen, 500+ Anlagen, 7 Länder). OT-Integration über IXON IoT-Geräte und MQTT in Microsoft Azure. Konzernweite Analyse zu Leistungskennzahlen über alle Werke. Bidirektionale SAP-Anbindung. Ergebnis: 4 Prozent weniger Stillstände, 3 Prozent höhere Ausbringung, 8 Prozent bessere Verfügbarkeit, in 6 Monaten.

Klocke (Pharma-Verpackung). Erfassung von Stückzahlen und Stillständen über digitale I/O-Gateways. Alle Anlagen über etliche DI-Geräte vernetzt, keine LAN-Infrastruktur nötig. Unidirektionale Navision-Anbindung. Einsatz im regulierten GMP-Umfeld. Ergebnis: 7 Stunden mehr Produktionszeit pro Woche, 12 Prozent höhere Ausbringung.

Was SYMESTIC zur Fertigungsdatenerfassung beiträgt

SYMESTIC erfasst Fertigungsdaten über alle drei Ebenen:

Produktionskennzahlen (MDE/OEE). Automatische Erfassung von Maschinenstatus, Zykluszeiten, Stückzahlen, Stillständen (Dauer, Startzeit, Endzeit) und Ausschuss. Shopfloor-Client für die Stillstandsqualifizierung durch den Maschinenbediener. Top-10-Stillstandsanalyse, Verfügbarkeitsverlauf, technische vs. organisatorische Stillstandsverteilung. Ab dem ersten Tag der Anbindung verfügbar.

Fertigungssteuerung (BDE/Aufträge). Auftragsverwaltung, automatische Auftragszuordnung über Maschinenzyklen, Rückmeldung ins ERP (unidirektional oder bidirektional), Auftragsfortschritt in Echtzeit. Bei Meleghy, Carcoustics und Klocke produktiv im Einsatz mit SAP- und Navision-Anbindung.

Prozessdaten. Erfassung physikalischer Messwerte über OPC UA, analoge/digitale Sensoren und MQTT. Korrelation von Prozessparametern mit Stillständen und Qualitätsdefekten. Bei Neoperl werden SPS-Alarme automatisch als Stillstandsgründe übernommen und mit Qualitätsdaten korreliert.

Alarme. Automatische Benachrichtigung bei definierten Schwellenwerten: Stillstand > 10 Minuten, Prozessparameter außerhalb der Toleranz, Auftrag droht zu verspäten. Die Alarme stellen sicher, dass Fertigungsdaten nicht nur erfasst, sondern in Echtzeit zur Handlung führen.

Häufige Fragen zu Fertigungsdaten

Was ist der Unterschied zwischen MDE und BDE?

MDE (Maschinendatenerfassung) erfasst, was die Maschine tut: Maschinenstatus, Zykluszeiten, Stückzahlen, Stillstände. BDE (Betriebsdatenerfassung) verknüpft diese Maschinendaten mit dem betrieblichen Kontext: Welcher Auftrag läuft? Wie viele Gutteile wurden gemeldet? Wer arbeitet an der Maschine? MDE ist die Grundlage, BDE die Erweiterung. Beide zusammen ergeben die vollständige Fertigungsdatenbasis.

Können auch alte Maschinen Fertigungsdaten liefern?

Ja. Jede Maschine, die ein elektrisches Signal erzeugt (Betriebssignal, Störlampe, Zyklusende), kann über ein IoT-Gateway angebunden werden. Das gilt auch für Anlagen von 1990 ohne SPS-Schnittstelle. Die Installation dauert 2 bis 4 Stunden pro Maschine, ohne SPS-Eingriff und ohne Produktionsunterbrechung. Bei SYMESTIC-Kunden stehen typischerweise moderne und alte Maschinen nebeneinander in derselben Plattform.

Wie schnell sind Fertigungsdaten in SYMESTIC verfügbar?

Ab dem Moment der Maschinenanbindung in Echtzeit. Das Modul Produktionskennzahlen ist bei 10 Maschinen in unter einem Monat produktiv. Maschinenstatus, Zykluszeiten, Stückzahlen und Stillstände sind sofort auf dem Dashboard sichtbar.

Wie werden Fertigungsdaten mit dem ERP verbunden?

SYMESTIC bietet eine REST-API und Standard-Schnittstellen (SAP IDoc, Dateischnittstelle). Auftragsdaten fließen vom ERP in SYMESTIC, Rückmeldungen (Mengen, Zeiten, Status) fließen zurück. Bei Meleghy und Carcoustics bidirektional über SAP ABAP IDoc, bei Klocke unidirektional über Dateischnittstelle aus Navision.

Was kosten Fertigungsdaten mit SYMESTIC?

SYMESTIC arbeitet als SaaS-Modell ohne Investitionskosten. Die Module (Produktionskennzahlen, Fertigungssteuerung, Prozessdaten, Alarme) sind als eigene Segmente buchbar und können schrittweise erweitert werden. Die IoT-Hardware (Gateway) wird separat berechnet. Aktuelle Preise unter symestic.com/de-de/preise.

Über den Autor:

Martin Brandel

MES Consultant und Projektleiter bei der symestic GmbH. Über 30 Jahre Erfahrung in industrieller Automatisierung und Maschinenanbindung. Dipl.-Ing. Nachrichtentechnik.