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Martin Heinz
Martin Heinz ist Wirtschaftsingenieur und verantwortet ...
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MES „on demand“: Das MES mit einem bedarfsorientierten Funktionsportfolio stellt die strategische Komponente der selbstlernenden Fabrik der Zukunft dar.

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Betrachtet man die akt. Industrielandschaft und ihre einzelnen
Branchen, so zeigen sich deutliche Unterschiede in der
Entwicklung der Automatisierung, in der Prozessoptimierung,
in der Digitalisierung, sowie in der Prozessoptimierung.

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MES „on demand“: Das MES mit einem bedarfsorientierten Funktionsportfolio stellt die strategische Komponente der selbstlernenden Fabrik der Zukunft dar.

  1. 1. 86 Competence Book - MES Grundlagen - MES „on demand“ MES „on demand“: Das MES mit einem bedarfsorientierten Funktionsportfolio stellt die strategische Komponente der selbstlernenden Fabrik der Zukunft dar. AUTOR: Martin Heinz, Geschäftsführer DACH, iTAC Software AG Die heutige Situation Betrachtet man die akt. Industrielandschaft und ihre einzel- nen Branchen, so zeigen sich deutliche Unterschiede in der Entwicklung der Automatisierung, in der Prozessoptimierung, in der Digitalisierung, sowie in der Prozessoptimierung. In der Hauptsache sind diese Entwicklungen begründet durch: • Die Steigerung von Produktionsfaktoren bei zunehmen- der Flexibilität aller Ressourcen • Die Erhöhung der Effektivität und der Effizienz des Pro- duktionsablaufs • Die Verkürzung von Produkt-Lebenszyklen (Time To Mar- ket) • Die Steigerung und Sicherstellung von gleichbleibender Prozess- und Produktqualität, unabhängig vom Produkti- onsstandort • Die ganzheitliche Prozess- und Kostenoptimierung über die gesamte Supply-Chain (intern/extern) Allerdings sind die o.a. Anforderungen bis dato branchenspe- zifisch sehr unterschiedlich umgesetzt. Der Umsetzungsgrad geht oftmals auch mit dem Grad der Digitalisierung und Au- tomatisierung einher. Die Branchen der Metallindustrie, der Medizintechnik (Medical Devices) und der Mechatronik sind im Vergleich zur Automobilindustrie deutlich weniger stark entwickelt. Das bedeutet einerseits eine größere Hürde zur Er- reichung der künftigen Potentiale und Ziele, bietet gleichzeitig aber auch ein größeres Potenzial in der Entwicklung der Bran- chen, das bei erfolgreicher Umsetzung realisiert werden kann. Die zuvor beschriebenen Zielsetzungen bedingen das interdis- ziplinäre Zusammenwirken unterschiedlicher Funktionsberei- che innerhalb und außerhalb der Unternehmen. Genau hier setzt das Thema Industrie 4.0 an und zeigt, dass die zukünf- tigen Anforderungen für die Unternehmen nicht alleine tech- nischer und technologischer Natur sind, und dass es sich auch primär nicht alleine um die Lösung von IT-Problemen handelt. Vielmehr geht es um die Verschmelzung von übergreifenden Prozessen mit integrierten IT-Systemen und Produktionstech- nologien, bei denen der Mensch nach wie vor im Vordergrund steht. Dies sind die zentralen Merkmale der künftigen Ent- wicklungen, die zugleich auch weitreichende organisatorische Konsequenzen, Chancen entstehen lassen und neue Geschäfts- modelle generieren können.
  2. 2. 87 Competence Book - MES Grundlagen - MES „on demand“ Zunehmende Komplexität in der industriellen Produktion Heute steht die industrielle Produktion an der Schwelle von der Kompliziertheit zur Komplexität. D.h., es wird künftig nicht mehr möglich sein, alle Anforderungen, Prozesse und Produk- te exakt im Vorfeld zu beschreiben. Ergebnisse und Abläufe werden durch eine Vielzahl von Para- metern zunehmend dynamisch beeinflusst. Unternehmen und ihre Prozesse müssen deshalb an ihrer Flexibilität und Wand- lungsfähigkeit arbeiten, um sich schnell und wirtschaftlich an Veränderungen anpassen zu können. Dazu gehören auch die Abläufe der diskreten Fertigung, die im gleichen Kontext ent- wickelt und zukunftsfähig gestaltet werden müssen. In vielen Produktionsbereichen entfällt künftig auch gänzlich die starre Zuordnung von Produktionsanlagen zu Produkten. Vielmehr wird über Re-Konfigurierungsmöglichkeiten der Anlagen die Flexibilität für verschiedene Produkte und Produktgruppen geschaffen, die aufgrund ihrer technologischen und ferti- gungstechnischen Eignung notwendig wird. Im Resultat sollen die Produktionswerke damit flexibler und in kürzester Zeit auf unterschiedliche Produkte umgerüstet werden können. Flexi- bilität bedeutet aber auch die Vernetzung und Kooperation mit weiteren Produktionseinheiten, die intern oder extern ange- siedelt sein können. Dies bedingt wiederum eine horizontale und vertikale Integration, durch die Vernetzung von Prozessen und Unternehmen. Die Produktion als Kernkompetenz alleine, ist dazu jedoch nicht länger ausreichend, sondern neue ver- netzte Prozesse müssen etabliert werden. Notwendig werden intelligente Produktionssysteme, die aus den Manufacturing Execution Systems (MES) Produktionsanlagen und einzelnen Integrationskomponenten entstehen und somit ganze „Wert- schöpfungsketten“ bilden. Das MES stellt durch die vertikale und horizontale Integrati- onsfähigkeit, als auch auf Basis der Kommunikation in Echt- zeit, eine elementare Komponente dieser Wertschöpfungskette dar. Die notwendige Interoperabilität und die durchgängig in- telligente Kommunikation wird ebenfalls durch das MES er- möglicht. MES im Kontext der Industrie 4.0 Strategie Die Handlungsempfehlungen der „acatech Studie“ zu Industrie 4.0 zeigen auch auf, dass sich die bis dato gewohnten Struktu- ren und Abläufe in den Unternehmen auf Basis der eingangs dargestellten Flexibilisierung ändern werden. Dies wird auch das MES mit den bislang definierten Integrationskonzepten betreffen, wobei die durchgängige IT-Vernetzung und Prozes- sintegration weiterhin eine generelle Grundvoraussetzung zur Umsetzung der Industrie 4.0 Strategien darstellen wird. Um die Prozessintegration gewährleisten zu können, müssen alle Systeme und Prozesse auf die gleichen Daten zugreifen können bzw. mit den gleichen Daten versorgt werden. In der daraus resultierenden Konsequenz wird eine Service- orientierung über alle Ebenen der Kommunikation, vom MES bis zur Produktionseinheit notwendig werden. Diese muss be- darfsorientiert in der Kombination von zentralen MES (Cloud) Services, MES-Devices mit dezentraler Intelligenz, Data-Ana- lytics-Services und weiteren Software-Services nutzenorien- tiert angeboten und interoperabel in die IT-Infrastrukturen integriert werden. Somit spielt das MES eine entscheidende Rolle, da es als System im Zentrum der Integration agiert, Daten erfasst, aggregiert, verteilt, eigene Entscheidungsprozesse durchführt und dem „Notwendig werden intelligente Produktionssysteme, die aus den Manufacturing Execution Systems (MES) Produktionsanlagen und einzelnen Integrationskomponenten entstehen und somit ganze „Wertschöpfungsketten“ bilden.“
  3. 3. 88 Competence Book - MES Grundlagen - MES „on demand“ Mitarbeiter Ergebnisdaten zur weiteren Definition von Aktio- nen und Prozessen mitteilen kann. Im Ergebnis der „Industrie 4.0 by Design“ Zielsetzung wird eine „(selbst) lernende Fab- rik“ mit wandlungsfähigen und anpassungsfähigen Prozessen entstehen, die die folgenden „Kernelemente“ der Industrie 4.0 Strategie enthält: • Beherrschbarkeit der Komplexität • Vernetzung aller Systeme untereinander, damit alle Infor- mationen in Echtzeit zur Verfügung stehen • Nachvollziehbarkeit von Entscheidungen, die in einem spezifischen Kontext getroffen wurden • Übergeordnete Standardisierung von IT-Systemen und de- ren Architekturen • Standardisierung der semantischen Ebene zum Austausch der Daten zwischen den Systemen Der Prozess dieser „selbstlernenden“ Fabrik gleicht in der Ziel- definition der eines Regelkreises: Daten werden in Echtzeit er- fasst und aggregiert, die Ist-Situation mit der Soll-Definition abgeglichen. Das Ergebnis der Analyse mündet anschließend in einer entsprechenden Anpassung von Bedingungen, Struk- turen, Parametern oder Verhaltensweisen. In der Ergebniskon- trolle werden wiederum die Daten im MES in Echtzeit abge- glichen und der Regelkreis wird erneut durchlaufen. Dieser Prozess bedingt zum einen die zuvor aufgeführten Kernele- mente und zum anderen eine flexible und schnelle Reaktion auf Prozesse und deren Ergebnisse. Die Komplexität der einzel- nen Systeme und Prozesse generiert dabei eine nur schwer zu treffenden Vorhersage und bedarf entsprechender Funktionen und Methoden zur Analyse (Analytics), die bedarfs- und zeit- gerecht („on demand“) zum Einsatz gebracht werden. • Horizontale und vertikale Integration Die horizontale Integration betrifft die Integration in die einzelnen Prozessschritte innerhalb einer Fabrik, mehrere Standorte eines Unternehmens, zu Dienstleistern als ver- längerte Werkbank oder zu Kunden. Das MES in der Cloud bietet dazu die funktionale Voraussetzung und kann über das Internet (Kommunikation via https) von den verschie- densten Standorten aus verwendet werden. Zur Integrati- on in die Unternehmens- oder Supply-Chain Struktur ist die vertikale Integration notwendig, damit Stamm- und Bewegungsdaten auf Basis serviceorientierter Schnitt- stellen zu ERP, PDM oder PLM etc. ausgetauscht werden können. • Transparenz in der Produktion Transparenz in der Produktion aus dem Gesichtspunkt der Prozessoptimierung und Verbesserung. Das betrifft The- men der Prozesssteuerung, der Maschinenverfügbarkeit inkl. der vorbeugenden Wartung und Instandhaltung als auch die Materialsicht zur Optimierung der bedarfsge- rechten Material-Logistik. • Prozesssteuerung und Produktionsplanung Basierend auf der vertikalen Integration und der Transpa- renz in der Produktion, ist der Schritt zur Auftragsopti- mierung die resultierende Konsequenz. Produktionsres- sourcen sollen auf Basis einer regelbasierten Feinplanung (APS) möglichst optimal be- und ausgelastet werden. Das Ziel ist es, Nutzenpotentiale im Vergleich zur manuellen (Auftrags-) Planung zu realisieren, da diese bei steigender Komplexität, Variantenvielfalt und Individualisierung der Produkte nicht mehr manuell handhabbar sein wird. Funktionale Hauptbestandteile des MES „on demand“ „Die Komplexität der einzelnen Systeme und Prozesse generiert dabei eine nur schwer zu treffenden Vorhersage und bedarf entsprechender Funktionen und Methoden zur Analyse (Analytics), die bedarfs- und zeitgerecht („on demand“) zum Einsatz gebracht werden.“
  4. 4. 89 Competence Book - MES Grundlagen - MES „on demand“ Martin Heinz Martin Heinz ist Wirtschaftsingenieur und verantwortet als General Manager innerhalb der iTAC Soft- ware AG die Region „D-A-CH“. Seit 2003 ist er für das Unternehmen tätig und definiert maßgeblich die Ausrichtung der iTAC.MES-Systems an den Anforderungen des Marktes und engagiert sich auch seit vielen Jahren in unterschiedlichen Arbeitskreisen des ZVEI (Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V.) und des VDMA (Verband deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V.) zu den Themen MES und Traceability. • Big Data und Business Intelligence (BI) DieVernetzungderunterschiedlichenObjekte,Cyber-Phy- sikalischen-Systemen (CPS) und der Anspruch nach einer durchgehenden Transparenz führen zur Erfassung einer Vielzahl von Daten. Diese Massendaten und das zu erwar- tende stetige Datenwachstum müssen technologisch be- herrscht und die Daten sinnvoll ausgewertet werden kön- nen. Die Erfassung der Daten dient keinem Selbstzweck, sondern vielmehr geht es darum, einen Zusatznutzen für die Anwender und die Lieferantenkette zu erzeugen. Damit werden die im Prozess erzeugten Daten zum Dreh- und An- gelpunkt für die Positionierung im Wettbewerb und sind in der Wertigkeit mit Produktionsfaktoren gleichzusetzen. Zwei Arten der Anwendung für BI werden dabei unterschieden. Zum einen „BI In Process“, welches die Daten direkt im laufen- den Produktionsprozess visualisiert und die aktuelle Situation anhand von Dashboards darstellt. Damit kann dem Werker und den Prozessverantwortlichen ein direktes Feedback für die Prozessbewertung gegeben und auf etwaige Abweichungen hingewiesen werden. Der dadurch entstehende echtzeitfähige Regelkreis bietet die Möglichkeit zum sofortigen Eingriff in den Prozess und die direkte Erfolgsmessung der Maßnahmen. Der zweite Ansatz ist „BI About Process“. Dieser basiert auf den gleichen Daten, bewertet und analysiert die Daten jedoch in einer historischen Betrachtung. Hierbei werden Produktions- daten, Kennzahlen, Leistungsmerkmale und andere definierte Bewertungskriterien in einer standardisierten Form analysiert und dargestellt. Die Publikation der Daten erfolgt über ein Web-Portal oder mobile Endgeräte wie Smartphones oder Ta- blets. Die Verfügbarkeit von „BI About Process“ ist damit zu jedem Zeitpunkt und für jeden Anforderer nutzungsgerecht möglich. Transformation in die (Industrie 4.0) Zukunft Die zuvor dargestellten Ausführungen zeigen, dass ein service- orientiertes MES die heute bekannten und sich abzeichnenden Erwartungen an Industrie 4.0 unterstützen und erfüllen. Diese sind allgemein formuliert: • Eine hohe Produktionseffizienz in Bezug auf die Qualität, die Leistung und die Verfügbarkeit • Eine hohe Produktionseffektivität in Bezug auf die Flexi- bilisierung, die Wandlungsfähigkeit und Re-Konfigurier- barkeit • Ein möglichst flexibler und geringer Investitionsbedarf • Ein möglichst bedarfsgerechter und serviceorientierter Einsatz der Ressourcen Die oben aufgeführten Anforderungen werden durch ein ser- viceorientiertes („on demand“) MES gewährleistet und bieten neben positiven Kosten/Nutzen-Betrachtung auch die not- wendigen fachlichen Funktionalitäten hinsichtlich der Ver- netzung, der Interoperabilität, dem Echtzeit-Verhalten, der aktiven Produktionssteuerung und der Transparenz der Pro- duktionsdaten. Das MES („on demand“) als zentrale Komponente für die Transformation in die (Industrie 4.0) Zukunft.

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