Basics der digitalen Fabrik: MES/MOM

11.07.2024

Manufacturing Execution Systems und Manufacturing Operations Management

Willkommen in der Welt der Industrie 4.0! Stellen Sie sich eine Produktionshalle vor, in der Maschinen und Menschen in perfekter Abstimmung arbeiten, unterstützt durch fortschrittliche Technologien, die jeden Schritt überwachen und optimieren. Manufacturing Execution Systems (MES) und Manufacturing Operations Management-Systeme (MOM) sind treibende Kräfte hinter dieser Revolution. Sie verwandeln herkömmliche Fabriken in intelligente, vernetzte Produktionsstätten, die nicht nur effizienter, sondern auch flexibler und transparenter sind. Lassen Sie uns gemeinsam entdecken, wie diese innovativen Systeme den Weg für eine neue Ära der industriellen Produktion ebnen und welche Vorteile sie für Unternehmen und Ihre Mitarbeitende mit sich bringen.

Was ist ein MES?

Als Manufacturing Execution System (MES) bezeichnet man ein softwarebasiertes System, das eingesetzt wird, um den gesamten Produktionsprozess zu überwachen, zu dokumentieren, zu steuern und zu optimieren – und das entlang der gesamten Produktionskette von der Herstellung bis hin zum Endprodukt und der Auslieferung. State-Of-The-Art MES-Lösungen sind in der Lage, den gesamten Shopfloor und alle Produktionsdaten aus verschiedenen Quellen zu integrieren, um einen gesamtheitlichen Überblick über den Produktionsprozess zu bieten und ermöglichen es den Unternehmen, schnell auf Veränderungen und Probleme zu reagieren. Dadurch können die Produktionsprozesse verbessert und die Gesamtleistung des Unternehmens gesteigert werden. Man kann sich ein MES als Brücke zwischen den operativen Steuerungssystemen im Shopfloor (wie z.B. SCADA, SPS) und den übergeordneten Systemen (wie z.B. ERP-, PLM-Systeme) vorstellen. Das Einsatzgebiet ist vielfältig: MES-Lösungen bedienen die Prozesse vom Wareneingang bis zum Warenausgang. Das bedeutet, dass sie auch in den angrenzenden Fachabteilungen zum Tragen kommen, wie z.B. in der Logistik, der Instandhaltung oder um Daten operativ und strategisch auf der C-Level Ebene zur Verfügung zu stellen.

Und wie funktioniert eine MES-Software?

Innerhalb des MES werden Entscheidungen getroffen, welche Maschinen, Anlagen, Linien etc. in der Produktion welchen Auftrag übernehmen und welche Betriebsmittel sowie Werkzeuge dafür verwendet werden. Als funktionale Schicht zwischen den Maschinen auf der operativen Ebene (Operational Technology, kurz „OT“ Ebene) und der Verwaltung bzw. dem Enterprise Ressource Planning System, ERP, (IT Ebene) stellt die MES Software dem Management Daten bereit, welche für zeitnahe Entscheidungen, zur Produktionssteuerung, und Transparenz in Echtzeit, sowie zur Prozessoptimierung benötigt werden.

Zur Sicherstellung der Produktqualität können im MES-Qualitätsprüfungen geplant, durchgeführt und deren Ergebnisse dokumentiert werden. Die Steuerung, Überwachung und Automatisierung der Abläufe im Shopfloor erfolgt ortsunabhängig: ein modernes MES erlaubt per Smartphone oder Tablet zu jeder Zeit den digitalen Zugriff auf kritische Echtzeit-Informationen aus der Produktion.

MES-Lösungen sind heute unverzichtbar für effiziente Produktionsprozesse. Die ständig wachsenden Anforderungen an Profitabilität und Flexibilität sowie die sich kontinuierlich verändernden Fertigungsumgebungen machen den Einsatz eines MES unerlässlich.

Kurz und knapp gesagt: MES-Lösungen bieten eine Echtzeit-Überwachung und Steuerung der Fertigungsabläufe und helfen dabei, die Effizienz zu steigern, die Produktionskosten zu senken und die Produktqualität zu verbessern.

Was ist ein MOM?

Eine Manufacturing Operations Management (MOM) Software ist eine Weiterentwicklung der zuvor beschriebenen MES-Lösungen. MOM lässt sich als übergeordnetes Konzept beschreiben, das die Produktionsabläufe des MES in die Geschäftsprozesse der Gesamtwertschöpfung integriert. Das MES ist also ein wichtiger Teilbereich des MOM-Ansatzes und fokussiert den Einsatz auf dem Shopfloor und die Aufgaben und Prozesse innerhalb der Produktion, während ein MOM darüber hinaus auch Informationen über verschiedene Unternehmensbereiche hinweg organisiert und koordiniert. Das Konzept umfasst also neben den ausführenden MES-Funktionen, ebenfalls angrenzende Funktionen aus den Bereichen ERP, PLM, QMS und IIoT.

Product Lifecycle Management (PLM): Produktentwicklung und Planung der Arbeitsschritte in der Produktion
Enterprise Ressource Planning (ERP): Absatzplanung und kaufmännische Abwicklung von Aufträgen
Manufacturing Execution Systems (MES): Ausführung der Fertigungsaufträge
Quality Management Software (QMS): Sicherstellung Produktqualität
Industrial Internet of Things (IIoT)-Plattform: Zusammenführung von Daten aus der Maschinensteuerung und Sensorik und die Überwachung der Fertigungsprozesse in Echtzeit

Ein Manufacturing Operations Management (MOM) lässt sich als ein umfassendes Konzept zur Optimierung des gesamten Wertschöpfungsprozesses beschreiben. Dabei erreichen Unternehmen diese Optimierung durch die digitale Verwaltung ihrer Fertigungsprozesse und die Bereitstellung spezifischer und bereichsübergreifender Informationen. Um eine nahtlose Kommunikation von der Fertigungsebene bis zur Managementebene zu gewährleisten, gibt es einen Informationsaustausch zwischen den unterschiedlichen IT-Systemen.

Von MES zu MOM: Der Unterschied

Während ein MES spezifisch für die Echtzeitsteuerung und -überwachung der Produktionsprozesse ausgelegt ist, bietet ein MOM-System eine ganzheitliche Managementlösung – es wird eine breitere Palette an Funktionen und Modulen integriert, um die gesamte Fertigungsumgebung noch umfassender zu optimieren. Der entscheidende Unterschied liegt darin, dass ein MES sich hauptsächlich auf die Überwachung und Analyse der Abläufe in der Produktionshalle beschränkt. Eine MOM-Software hingegen hat einen breiteren Anwendungsbereich, der sich über die angrenzenden Sektoren erstreckt.

Architektur

Manufacturing Execution Systems (MES) und Manufacturing Operations Management-Systeme (MOM) sind zentrale Komponenten moderner Fertigungsindustrien, die darauf abzielen, die Produktionsprozesse effizienter und transparenter zu gestalten. Die Architektur dieser Systeme ist Service-orientiert und funktional vielschichtig ausgestattet, da sie die Integration und Interoperabilität zwischen verschiedenen Ebenen der Produktionskette sicherstellen müssen.

Die Architektur von MES/MOM ist ein wechselseitiges Zusammenspiel verschiedener Technologien und Ebenen, das eine effektive und effiziente Produktionssteuerung ermöglicht. Durch die Integration von Echtzeit-Daten, standardisierten Schnittstellen und Analysemethoden können Produktionen sich auf die Herausforderungen einer dynamischen Fertigungslandschaft vorbereiten.

Ist in einem Rechenzentrum innerhalb des Firmengeländes des Endbenutzers installiert.

Das Hosting erfolgt hier auf einer Cloud-Infrastruktur außerhalb des Unternehmens.

Ist speziell für die Nutzung in Cloud-Umgebungen konzipiert und optimiert. Der Einsatz von Microservices ermöglicht eine flexible, skalierbare und widerstandsfähigere Produktionssteuerung und -überwachung.

Vorteile und Nutzen von MOM

Ein modularer, flexibler Aufbau basierend auf Standards

Ein zentraler Vorteil moderner Fertigungstechnologie durch den Einsatz von MOM-Software sind die unabhängigen Microservices, die eine maßgeschneiderte Konfiguration ermöglichen. Diese Microservices bieten die Flexibilität, spezifische Funktionen nach Bedarf zu aktivieren oder zu deaktivieren – das erlaubt eine individuelle Anpassung an die jeweiligen Produktionsanforderungen. Über die eventbasierte Kommunikation kann der Informationsfluss erleichtert und Daten und Ergebnisse in Echtzeit ausgetauscht werden. Zusätzlich spielt die nahtlose Integration mit anderen zentralen Systemen wie ERP (Enterprise Resource Planning) eine entscheidende Rolle. Durch die Verknüpfung von Fertigungs- und Unternehmenssoftware können Daten und Ressourcen effizienter verwaltet werden. Das Ergebnis ist eine verbesserte Gesamtleistung und eine stärkere Wettbewerbsfähigkeit.

Einhaltung gesetzlicher Auflagen

Eine effektive Kontrolle ist ein wesentlicher Aspekt, um die Vielzahl an Vorschriften einzuhalten, die für Hersteller gelten. MOM-Lösungen können nicht nur die Effizienz in einer Produktionsanlage steigern, sondern auch das Risiko von Bußgeldern z.B. durch fehlende Einhaltung von Protokollierung und anderen teuren Maßnahmen reduzieren. Die modernsten Sicherheitsstandards gewährleisten Vertraulichkeit, Integrität und Datenverfügbarkeit und bieten zuverlässigen Schutz vor unbefugtem Zugriff und Cyberangriffen. Vor allem im Hinblick auf die neue Cybersicherheits-Richtlinie der EU, ist ein ganzheitlicher Ansatz bezüglich der IT-Sicherheit unverzichtbar. Ein MOM-System, das Sicherheitsaspekte bereits in der Architektur und im Softwaredesign berücksichtigt, ist dafür ein wichtiges Tool.

Transparenz und Kontrolle über den gesamten Produktionsprozess hinweg

Performance Monitoring bietet Echtzeiteinblicke in die Systemleistung, Komponenteninteraktionen und in die Datenflüsse. Durch die Integration eines Single Sign-on wird ein flexibler und sicherer Login ermöglicht. Werte und Protokolle werden gesammelt, verarbeitet und visualisiert. Dabei dienen interaktive Dashboards und Echtzeitdiagramme der Überwachung wichtiger Leistungsindikatoren wie z.B. OEE, die individuell ausgewählt werden können.

Die Shopfloor Datenerfassung dokumentiert in Echtzeit alle relevanten Produktions-Kennzahlen. Sie ermöglicht über die Erfassung hinaus auch die Verifikation und die Dokumentation von Materialdaten. Für die entsprechende Visualisierung sorgt eine grafische Auswertung der Anlagenperformance.

Steigerung der Produktivität und Effizienz

Durch die Digitalisierung von Arbeitsprozessen und die Optimierung der Produktionsüberwachung können Hersteller die Ursachen von Qualitätsproblemen identifizieren und beheben. MOM-Systeme tragen nicht nur zur Optimierung der Produktionsqualität bei, sondern ermöglichen auch die Überwachung der Lagerhaltung und des Bestandsmanagements.

Reduction Time-To-Market

Die Funktionalitäten zur Rückverfolgbarkeit, Produktionsplanung und -steuerung sind nach wie vor essenziell, wurden aber um neue Anwendungen – u.a. mit KI- und Low-Code-Methoden – erweitert. So ergibt sich ein flexibles, aber dennoch hoch standardisiertes System, das auch aufgrund der Template-Eigenschaften vollständig skalierbar und einfach auszurollen ist. Moderne Technologie setzt auf unabhängige Microservices, die eine individuelle Konfiguration ermöglichen. Die eventbasierte Kommunikation über einen Message Broker erleichtert den Informationsfluss erheblich. Zudem wird die Integration mit anderen zentralen Systemen wie ERP (Enterprise Resource Planning) gewährleistet.

Steuerung und Kontrolle der Produktion in Echtzeit

Die Kontrolle des Produktionsprozesses umfasst die Verwaltung und Planung mittels APS von Fertigungsaufträgen, die Ressourcenzuweisung (Personal, Material, Werkzeuge etc.) und Terminplanung sowie die Echtzeit-Steuerung des Prozessmanagements durch bidirektionale Integration in den Shopfloor. Zudem wird die Verfügbarkeit von Maschinen und Materialien optimiert, um einen reibungslosen Produktionsablauf sicherzustellen.

Intuitive und einfache Benutzeroberfläche

Das State-of-the-Art Design bietet eine einheitliche Visualisierung für alle Anwendungen in der iTAC.Workbench. Es nutzt ein benutzerfreundliches HTML5-Client-Framework und ermöglicht eine individuell anpassbare Benutzeroberfläche, die auch die Integration von Third-Party-Modulen unterstützt.

Sie möchten mehr über unsere MOM-Lösung erfahren?

In der modernen Fertigungsindustrie sind MES und MOM unverzichtbare Werkzeuge, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Sie bieten nicht nur eine umfassende Kontrolle und Optimierung der Produktionsprozesse, sondern auch die notwendige Flexibilität, um schnell auf Veränderungen im Markt zu reagieren. Die Zukunft der Fertigung ist digital, und MES/MOM-Lösungen sind der Schlüssel zu dieser Zukunft. Informieren Sie sich hier oder nehmen Sie Kontakt mit uns auf. Wir freuen uns auf Sie!