Erfahren Sie, wie Sie mit den Lösungen von MPDV
Ihre Fertigung digitalisieren!
Was ist ein Manufacturing Execution System (MES)?
In modernen Produktionsbetrieben wird täglich mit einer enormen Menge an Daten gearbeitet. Damit diese Informationen sinnvoll genutzt werden können, braucht es Systeme, die den Überblick behalten, Abläufe koordinieren und die Fertigung effizienter machen. Genau hier kommt das Manufacturing Execution System (MES) ins Spiel. Aber was bedeutet ein MES genau für die Effizienz eines Betriebs?
Das Wichtigste in 10 Sekunden:
- Das MES-System ermöglicht Echtzeitüberwachung, Steuerung und Optimierung der Fertigung.
- Nahtlose Anbindung an ERP-Systeme wie SAP schafft durchgängige Datentransparenz.
- Ein MES bietet Effizienz, Qualitätssicherung und kürzere Reaktionszeiten.
- MES-Software können Unternehmen fast jeder Art einsetzen.
Was ist ein Manufacturing Execution System (MES)? Definition und Bedeutung in der Industrie
Ein Manufacturing Execution System (MES) ist eine Softwarelösung zur Planung, Steuerung, Überwachung und Optimierung der Fertigung in Echtzeit. Es bildet die zentrale Schnittstelle zwischen der Shopfloor-Ebene (z. B. Maschinen, Anlagen) und der ERP-Ebene (Enterprise Resource Planning) innerhalb der Automatisierungspyramide. Durch die Erfassung und Verarbeitung von Echtzeitdaten schafft das MES ein hohes Maß an Transparenz, steigert die Effizienz und ermöglicht reaktionsschnelle Entscheidungen im laufenden Fertigungsprozess.
Aufgaben einer Manufacturing Execution Software
Der Verein Deutscher Ingenieure e. V. (VDI) definiert in seiner VDI-Richtlinie 5600 den genauen Funktionsumfang von Fertigungsmanagementsystemen. Insgesamt werden darin die folgenden zehn MES-Aufgaben aufgeführt:
- Auftragsmanagement
- Feinplanung und Feinsteuerung
- Betriebsmittelmanagement
- Materialmanagement
- Personalmanagement
- Datenerfassung
- Leistungsanalyse
- Qualitätsmanagement
- Informationsmanagement
- Energiemanagement
Flexibilität von MES-Systemen
Nicht alle MES-Anbieter decken den vollständigen Funktionsumfang ab. Viele spezialisieren sich gezielt auf Teilbereiche wie die Produktionsfeinplanung, die Betriebs- und Maschinendatenerfassung, das Qualitätsmanagement oder die Integration von Maschinen und bestehenden IT-Systemen. Der Trend geht klar weg von starren, monolithischen Systemarchitekturen hin zu fortschrittlichen, effektiven und modular aufgebauten MES-Lösungen, die aus eigenständigen Apps und Services bestehen.
Die digitale Transformation, Konzepte wie Industrie 4.0 sowie die zunehmende Vernetzung über das Internet der Dinge (IoT) verändern die Art und Weise, wie Fertigungsprozesse organisiert werden. Maschinen und Anlagen sind heute nicht mehr isolierte Einheiten, sondern Teil hoch vernetzter Produktionssysteme. Diese Entwicklung bringt neue Herausforderungen mit sich – insbesondere für die Flexibilität von MES-Systemen.
Branchenstandards, Kundenanforderungen und die rasanten Entwicklungen in der Technologie machen es notwendig, dass moderne MES-Systeme nicht nur mitwachsen, sondern auch aktiv zur verbesserten Produktionseffizienz beitragen. Sie müssen sich dynamisch anpassen lassen, um reibungslose Fertigungsabläufe sicherzustellen und auf Basis valider Daten fundierte Entscheidungen zu treffen.
Diese erläutert das Blatt 7 der VDI-Richtlinie anhand praktischer Fallbeispiele. Die neueste Richtlinie ist unter Mitwirkung von MPDV Experten entstanden und sagt aus, dass "das herkömmliche MES als monolithische Softwareapplikation zukünftig in einzelne eigenständige Applikationen/Apps zerfallen wird und darüber hinaus externe Services nutzt und einbindet" [VDI 5600 Blatt 7 / S. 12]. Weiter heißt es darin, dass die grundlegenden Aufgaben innerhalb des Fertigungsmanagements auch zukünftig erhalten bleiben, sich jedoch erweitern.
Zusammenspiel mit der Integrationsplattform MIP
Um den neuen Anforderungen gerecht zu werden, hat MPDV bereits 2018 die Manufacturing Integration Platform (MIP) auf den Markt gebracht. Auf Basis der Integrationsplattform MIP können die verschiedensten MES- und APS-Anwendungen allein oder im Zusammenspiel miteinander betrieben werden. Da alle Manufacturing Apps die gleiche einheitliche Datenbasis nutzen, sind sie miteinander kompatibel. MPDV steuert mit MES HYDRA und APS FEDRA eine Vielzahl an Manufacturing Apps (mApps) zur MIP bei. Alle mApps sind thematisch gebündelt, wobei die Kategorien die MES-Aufgaben laut VDI widerspiegeln. Die Manufacturing Apps von MPDV werden durch Anwendungen anderer Anbieter und Partner ergänzt: Denn jeder bringt das ins MIP Ökosystem ein, was er am besten kann.
Sie möchten wissen, wie Sie mit der Manufacturing Integration Platform (MIP) Ihre Fertigung noch flexibler, modularer und zukunftsfähiger gestalten können?
Alle Infos zur MIP und den verfügbaren mApps finden Sie hier
Wie funktionieren MES-Systeme?
Die zentrale Aufgabe eines MES-Systems besteht darin, die Fertigung transparenter, reaktionsschneller und insgesamt effizienter zu gestalten. Dazu erfassen und verwalten moderne MES-Software-Lösungen sämtliche Fertigungsdaten in Echtzeit, übernehmen Planungs-, Steuerungs- und Analysefunktionen und ermöglichen es, den gesamten Produktionsprozess aktiv zu überwachen.
Ein MES erfasst kontinuierlich Daten aus verschiedenen Quellen – zum Beispiel Maschinen, Sensoren, Personal und ERP-Systeme – und bereitet sie visuell und verständlich auf. Dadurch sind Produktionsleiter und Mitarbeitende im Shopfloor jederzeit darüber informiert, was in der Fertigung geschieht. Auf dieser Basis lassen sich fundierte Entscheidungen treffen und notwendige Gegenmaßnahmen rechtzeitig einleiten, etwa wenn:
- technische Störungen an einer Maschine auftreten und die Maschinenwerte plötzlich von den Sollwerten abweichen.
- Rohmaterial aufgrund von Qualitätsmängeln nicht für die Produktion verwendet werden kann und sich der Produktionsprozess verzögert.
- Personal kurzfristig ausfällt oder nicht über die notwendige Qualifikation verfügt, um eine Maschine zu bedienen.
- der Liefertermin aufgrund einer erhöhten Ausschussquote nicht eingehalten werden kann.
Eine umfassende Datenbasis trägt entscheidend dazu bei, kurzfristig auf solche Störungen zu reagieren. Moderne MES-Software baut auf Maschinendatenerfassung und Betriebsdatenerfassung auf und erstellt daraus ein fehlerfreies, detailliertes Abbild der Realität – den digitalen Zwilling der Produktion.
Damit das MES-System funktioniert, muss es mit vorhandenen Systemen und Anlagen verknüpft werden. Über Schnittstellen werden Daten aus dem ERP-System übernommen. Gleichzeitig werden Maschinen und Anlagen durch moderne IIoT-Technologien angebunden. Selbst ältere Maschinen können mit geringem Aufwand über einen IIoT-Connector integriert werden. Wo Maschinenzustände nicht automatisch erfasst werden können, ist eine manuelle Dateneingabe oft eine praktikable Lösung.
Kurz gesagt: Ein gut konzipiertes und vernetztes MES ist das Rückgrat einer datengestützten Produktion. Es integriert Systeme, senkt Ausfallzeiten, erhöht die Transparenz und schafft die Grundlage für nachhaltige Optimierung in der Fertigung.
Vorteile einer MES-Integration für Unternehmen
Die Kernfunktionen eines Manufacturing Execution Systems zielen darauf ab, transparente, wirtschaftliche und reaktionsfähige Prozesse zu schaffen, die im Rahmen des Kontinuierlichen Verbesserungsprozesses (KVP) laufend optimiert werden. Konkrete Beispiele für den Nutzen einer MES-Lösung sind:
- Durchlaufzeiten können signifikant verkürzt werden.
- Es ist möglich, Ausfallzeiten zu reduzieren.
- Produktionskapazitäten werden besser ausgelastet.
- Umlauf- und Lagerbestände werden reduziert.
- Bei richtiger Anwendung können exakte Liefertermine vorhergesagt werden.
- Die Rüstzeiten können im Zuge der Rüstwechseloptimierung deutlich verringert werden.
MES und Industrie 4.0
Ein zukunftsorientiertes MES ist ein entscheidender Baustein auf dem Weg zur Smart Factory. Im Kontext von Industrie 4.0 geht es nicht mehr nur darum, Daten zu erfassen, sondern sie intelligent zu verknüpfen, automatisiert auszuwerten und in Echtzeit weiterzuleiten. Hierzu gehören neben klassischer Produktionssteuerung auch Funktionen wie Predictive Maintenance, dynamische Ressourcenplanung oder die Integration von KI-gestützten Analyseverfahren.
Die Kombination aus MES, modernen ERP-Systemen und IIoT-Lösungen ermöglicht es Unternehmen, flexibel auf Störungen zu reagieren, Prozesse proaktiv zu gestalten und wertvolle Erkenntnisse für die strategische Planung zu gewinnen.
Fazit
Das MES-System ist ein zentrales Element der digitalen Produktion und bildet die Grundlagen für den Betrieb effizienter, vernetzter und transparenter Fertigungsprozesse. Durch die nahtlose Integration von MES in bestehende IT-Landschaften lassen sich Datenflüsse harmonisieren und Prozesse ganzheitlich optimieren – von der Auftragsplanung bis zur Instandhaltung.
Kurzum: Ein in die IT integriertes MES in Kombination mit einem durchdachten ERP bildet das Rückgrat für die intelligente Industrie der Zukunft.
MES-Software im Einsatz
Die Videos geben einen Überblick über die Funktion von MES HYDRA X und zeigen die Software im Praxiseinsatz bei einem Kunden.
MES HYDRA X auf einen Blick: So funktioniert das Manufacturing Execution System von MPDV.
Das Manufacturing Execution System HYDRA von MPDV im Praxiseinsatz beim Kunststoffverarbeiter Wirthwein.
FAQ: Häufige Fragen zu Manufacturing Execution Systemen
"MES" steht für "Manufacturing Execution System". Die Abkürzung "MES" bezeichnet ein Fertigungsmanagementsystem oder auch Fertigungssteuerungssystem. Es ermöglicht eine durchgängige Datenerfassung und eine schnelle Echtzeitanalyse, wodurch Bereiche mit Verbesserungspotenzial gezielt erkannt und Prozesse kontinuierlich optimiert werden können.
Ein MES-System ist eine Softwarelösung zur Planung, Steuerung und Überwachung von Fertigungsprozessen in Echtzeit. Es wird eingesetzt, um Funktionen eines MES wie Auftragsverfolgung, Qualitätssicherung oder Instandhaltung zu realisieren. Besonders in der Produktion liefert das MES wertvolle Daten für fundierte Entscheidungen entlang der gesamten Prozesskette.
Die MES-Pyramide oder Automatisierungspyramide zeigt die Hierarchie industrieller IT-Systeme: Sie liegt zwischen der operativen Steuerungsebene (z. B. SPS) und der Unternehmensleitebene (ERP). Ein MES- System verfügt über alle nötigen Schnittstellen, um Daten aus beiden Welten zu verbinden und zentral bereitstellen zu können – in einem modularen oder monolithischen System.
Die Vorteile eines MES sind vielfältig: mehr Transparenz, bessere Ressourcennutzung, kürzere Reaktionszeiten und höhere Qualität. Das MES sammelt Daten in Echtzeit und ermöglicht so präzisere Entscheidungen und effizientere Prozesse. Vor allem in stark regulierten Branchen wird so ein stabiler, nachvollziehbarer Produktionsablauf gewährleistet.
Ein Manufacturing Execution System (MES) ist auf der Fertigungsleitebene angesiedelt und hat einen organisatorischen Fokus. Es erfasst Fertigungsdaten in Echtzeit, verarbeitet und visualisiert die Informationen. Somit eignet sich ein MES, um den Gesamtüberblick über die Produktion zu behalten, Abläufe transparent und effizient zu machen. Ein MES zielt darauf ab, Verschwendungen wie Wartezeiten oder Ausschuss zu vermeiden. Maschinenbediener oder Produktionsverantwortliche können Optimierungspotenziale erkennen und Verbesserungen ableiten.
Das Enterprise Resource Planning System (ERP) ist dem MES-System auf der Unternehmensleitebene übergeordnet und berücksichtigt die betriebswirtschaftlichen Aspekte: Es unterstützt sämtliche Geschäftsprozesse eines Unternehmens. Dazu zählen Kundenbestellungen, die Rechnungsstellung und alle Belange rund um die Wirtschaftlichkeit des Unternehmens. Der Fokus des ERP liegt darauf, Prozesse durchgängig zu unterstützen und den Informationsaustausch sicherzustellen.
Das Industrial Internet of Things (IIoT) erweitert die gängigen Systeme und bereichert die Fertigungs-IT mit einer technischen Sicht auf die Dinge. In diesen Bereich fällt zum Beispiel die Auslastung von Maschinen und Anlagen und deren Performance. Erst das optimale Zusammenspiel aller Systeme macht die Fertigung zur Smart Factory.
Ein Tabellenkalkulationsprogramm wie Excel gehört zu den Standard Microsoft Office-Tools und verfügt über einen immensen Funktionsumfang. Dieser ermöglicht zum Beispiel, alle erdenklichen Planungsmöglichkeiten abzubilden, ist aufgrund seiner Komplexität aber äußerst fehleranfällig. Dies liegt weniger am Tool als am Anwender: Da der Planungsverantwortliche die Daten händisch in die Excel-Datei einträgt, sind Copy-and-paste-Fehler, Vertipper oder Probleme mit den hinterlegten Formeln vorprogrammiert. Abgesehen davon, ist das Eintragen der Daten und das Planen von Hand sehr zeitaufwändig – und bei unvorhergesehenen Ereignissen wie einem Maschinenausfall oder einem Krankheitsfall beginnt der Planer wieder von vorn. In einem MES lassen sich zum Beispiel die Planungsgegebenheiten individuell konfigurieren. Die Planung berücksichtigt diese und läuft Schritt für Schritt automatisch ab.
Egal ob beim Personalmanagement oder bei der Leistungsanalyse, für die das Berechnen von Kennzahlen essenziell ist: Auch in den anderen Funktionsbereichen ist ein MES dem Excel Sheet weit überlegen. Ein Manufacturing Execution System verfügt über Standardanwendungen, um zum Beispiel automatisch den Leistungslohn oder auch die Overall Equipment Effectiveness (OEE) zu berechnen. Die Nutzer können das Ergebnis in Echtzeit abrufen und sofort für ihre weitere Arbeit nutzen.
MES HYDRA ist ein Manufacturing Execution System des Softwareanbieters MPDV Mikrolab GmbH. Die aktuelle Version HYDRA X kam im Frühjahr 2021 auf den Markt. Die MES-Software zeichnet sich dadurch aus, dass sie plattformbasiert ist und der Funktionsumfang weit über die klassischen Aufgaben wie sie die VDI-Richtlinie 5600 beschreibt, hinausgeht. So gibt es unterstützende Funktionen, um zum Beispiel intralogistische Prozesse zu steuern oder Werker in Montageprozessen optimal anzuleiten. Darüber hinaus ist HYDRA X kein monolithisches System wie es für MES bisher üblich war, sondern fügt sich aus vielen nutzenorientierten Applikationen, den Manufacturing Apps, zusammen. Sie interagieren auf Basis der Manufacturing Integration Platform miteinander und können flexibel miteinander kombiniert werden. Zudem ist es möglich, auch anbieterfremde Fertigungsanwendungen auf Basis der MIP zu nutzen.
Die Geschichte von MES HYDRA reicht bis ins Jahr 1986 zurück: Damals eroberte HYDRA als erste Standard-Software für Fertigungs- und Personalmanagement den Markt. Rund 20 Jahre später lieferte MPDV im Jahr 2005 mit HYDRA 7 das erste modulare MES-System aus. Die nächste Generation, HYDRA 8, hielt 2012 in den Fertigungshallen Einzug. HYDRA 8 war das erste Manufacturing Execution System von MPDV, das auf der VDI-Richtlinie 5600 basiert und so eine völlig neue MES-Generation begründete.
Quellen
- Schleupner, Linus/MES D.A.CH Verband e. V.: Fachlexikon MES & Industrie 4.0, 5. Aufl., Berlin Offenbach, Deutschland: VDE Verlag GmbH, 2022, S. 76–77.
- VDI-Richtlinie 5600: 2021-04 Blatt 7, S. 12.
Kletti, Jürgen/Deisenroth, Rainer: Lehrbuch für digitales Fertigungsmanagement. Manufacturing Execution Systems – MES, Berlin, Deutschland: Springer, 2021.
Sie möchten weitere Informationen zu unseren Smart Factory Lösungen? Wir helfen gerne weiter.
Füllen Sie einfach das nachfolgende Formular aus oder vereinbaren Sie einen Rückruftermin mit uns. Wir kümmern uns umgehend um Ihre Anfrage zur Smart Factory.