Wie transformieren MES-Systeme die spanende Fertigung?

Ein Werkzeug muss nicht immer aus Metall oder einem anderen festen Material sein. Auch Software ist im weiteren Sinne ein Werkzeug. Insbesondere die Fertigungs-IT sorgt als smartes Werkzeug dafür, dass Unternehmen effizient produzieren können – auch in der Metallverarbeitung.

Der wichtigste Vertreter der Fertigungs-IT ist das Manufacturing Execution System (MES). Zu den Aufgaben eines MES gehört gemäss VDI-Richtlinie 5600 sowohl das Erfassen als auch das Auswerten von Daten aus dem Shopfloor. Wichtig dabei ist, dass die Erfassung möglichst wenig Zusatzaufwand generiert, dass die Daten verlässlich und aktuell sind und dass genau die Daten erfasst werden, die später auch benötigt werden.

Automatisierung der Datenerfassung in der spanenden Fertigung

Den Aufwand bei der Datenerfassung reduziert man idealerweise durch die Automatisierung der Erfassungsmethoden. Maschinen und Anlagen kann man beispielsweise direkt an ein MES ankoppeln – modernere Anlagen über OPC-UA oder MTconnect und ältere Maschinen über geeignete Schnittstellenbausteine, die oftmals auch als I4.0-Retrofit-Kit bezeichnet werden. Auch die manuelle Datenerfassung – beispielsweise von Auftrags- und Betriebsdaten – sollte durch bedarfsgerechte Auto-ID-Verfahren unterstützt werden – z. B. RFID oder Barcode.

Sicherstellung von Datenqualität und -aktualität mit MES

Die Verlässlichkeit insbesondere von manuell erfassten Daten lässt sich durch Online-Plausibilitätsprüfungen sicherstellen. Zum Beispiel kann für zu erfassende Zahlenwerte ein Gültigkeitsbereich angegeben werden. Um stets aktuelle Daten zu erfassen, genügt es in den meisten Fällen, vorhandene Medienbrüche zu eliminieren. Hiermit ist gemeint, dass Daten direkt in das MES eingegeben und nicht erst auf Papier geschrieben, gesammelt und am Ende der Woche gescannt werden.

Zielgerichtete Datenauswahl für optimierte Fertigungsprozesse

Um schon bei der Auswahl der zu erfassenden Daten effizient zu sein, sollte im Vorfeld festgelegt werden, welchen Zweck die Datenerfassung haben soll. Hierbei kann zum Beispiel die Überwachung einzelner Werkzeugmaschinen (Maschinendatenerfassung) oder die Optimierung von Durchlaufzeiten der einzelnen Aufträge (Betriebsdatenerfassung) eine Rolle spielen.

Leistungssteigerung durch MES-gestützte Datenanalyse

Sind die Daten erst einmal erfasst geht es darum, aussagekräftige Auswertungen zu generieren, um auf deren Grundlage Massnahmen zur Optimierung einleiten zu können. Auch hierbei unterstützen moderne MES-Systeme wie zum Beispiel HYDRA X von MPDV. Die VDI-Richtlinie 5600 spricht in diesem Fall von Leistungsanalyse. Darunter sind klassische Soll-/Ist-Vergleiche genauso zu sehen wie die kontinuierliche Berechnung von Kennzahlen. Eine der wohl am weitesten verbreiteten Kennzahlen ist der OEE (Overall Equipment Effectiveness).

Auch wenn in den OEE vielfältige Daten einfliessen (Verfügbarkeit, Leistung und Qualität), so ist die Vergleichbarkeit von Werten unterschiedlicher Bereiche oder Unternehmen nicht immer gegeben. Zwar gibt es Normen zur einheitlichen Berechnung (z. B. VDMA-Einheitsblatt 66412), aber trotzdem ist der Betrachtungswinkel entscheidend. Als Beispiel sei hier die geplante Nutzungszeit einer Bearbeitungsmaschine genannt – der Controller sieht hier möglicherweise 24x7 wohingegen der Fertigungsleiter nur einen Zwei-Schicht-Betrieb im Sinn hat.

Die Rolle der Datenerfassung in Industrie 4.0

Mit Blick auf Industrie 4.0 ist die Datenerfassung an sich nicht das eigentliche Thema – vielmehr geht es um die Bedeutung der Daten und Möglichkeiten, daraus nutzbare Informationen zu generieren und geeignete Massnahmen abzuleiten. Oder um es mit modernen Worten zu sagen: Smart Data statt Big Data.

Dabei soll hiermit keinesfalls gegen die Digitalisierung oder Industrie 4.0 gewettert werden. Vielmehr zeigt die Erfahrung, dass man erst einmal einen stabilen, transparenten und effizienten Ausgangszustand schaffen muss, der dann digitalisiert werden kann. Andernfalls greift das schon oft zitierte Statement «Wenn man Chaos digitalisiert, dann bekommt man digitales Chaos – keineswegs aber effiziente Prozesse» – das gilt in jeder Fertigungsbranchen und somit auch in der spanenden Fertigung.

Die Zukunft gestalten: MES-Systeme als Innovationsmotor

Bereits heutige MES-Systeme leisten einen wichtigen Beitrag zu dem, was wir seit einiger Zeit Industrie 4.0 nennen. Es kommt dabei einerseits darauf an, die vorhandenen Möglichkeiten zu nutzen und zielführend weiterzuentwickeln. Andererseits sollte immer genau geprüft werden, welche Innovationen den jeweiligen Anwendungsfall wirklich verbessern und welche lediglich eine technische Spielerei darstellen. Innovation hin oder her: Mit einem smarten Werkzeug wie einem MES stellen Fertigungsunternehmen die Weichen für Industrie 4.0.