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Zukunftskonzept «MES 4.0» Industrie 4.0 und MES

| Redakteur: Luca Meister

>> Zukunftsweisende Strategien wie «Industrie 4.0» mit dem Fokus auf dezentrale Fertigungsprozesse generieren neue Anforderungen an die Fertigungs-IT – insbesondere an Manufacturing-Execution-Systeme. Das Konzept «MES 4.0» zeigt, wie das MES der Zukunft aussehen wird.

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MES 4.0.
MES 4.0.
(Bild: MPDV)

mei. «Industrie 4.0» beschreibt, wie intelligente Werkstücke mit Maschinen kommunizieren, selbstständig den optimalen Weg durch die Fertigung finden und damit ohne eine zentrale Steuerung zum fertigen Endprodukt werden. Man spricht hier von Cyber Physical Systems (CPS). Der Mensch unterstützt und greift nur bei Bedarf regulierend in das System ein.

Dabei entstehen unweigerlich grosse Datenmengen, die Auskunft über den aktuellen Zustand des Gesamtsystems und der einzelnen Werkstücke geben. Zur Verarbeitung dieser Daten sieht Industrie 4.0 dezentrale IT-Lösungen aus der Cloud vor.

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Zurzeit beschäftigen sich Forschungseinrichtungen und Fertigungsunternehmen mit Industrie 4.0 und erproben unterschiedliche Ansätze zur Verwirklichung der Ideen.

Dezentralität verlangt zentrale Instanz

Bei aller Dezentralität hat die Erfahrung gezeigt, dass eine zentrale Instanz zur Koordinierung und Synchronisation förderlich ist. Schon heute profitieren Manufacturing-Execution-Systeme (MES) von einer hohen Erfassungsdichte und einer Vielzahl von Sensoren in der Fertigung. Diese Daten werden in einer zentralen Produktionsdatenbank zusammengeführt und ergeben ein Gesamtbild der Fertigung, das die Grundlage für gesicherte Entscheidungen und die Optimierung der Fertigungsprozesse bietet. Auch Industrie 4.0 braucht Transparenz auf der Basis von Echtzeitdaten und kann dabei durch die Fähigkeiten eines MES wirkungsvoll unterstützt werden. Durch das zentrale integrative Daten-Management kann ein MES sehr schnell mit den vorhandenen Informationen arbeiten, da nicht erst mehrere Datenquellen angefragt werden müssen. Die Koppelung der autonomen CPS an die MES-Datenbank macht deren Kommunikation effizienter – und dadurch auch das Gesamtsystem.

MES 4.0

Damit ein MES-System den Anforderungen von Industrie 4.0 gerecht wird, muss es eine Vielzahl an neuen Funktionen und Fähigkeiten mitbringen. «MES 4.0» fasst diese Bedarfe zu einem schlüssigen Konzept zusammen. Im Folgenden werden ausgewählte Themen aus MES 4.0 erläutert und praktische Anwendungsfälle aufgezeigt:

Horizontale Integration

Vornan steht die horizontale Integration, d.h. die Verknüpfung der Daten über alle am Fertigungsprozess beteiligten Ressourcen hinweg mit dem Ziel, autonome Insellösungen und zusätzliche Schnittstellen zu vermeiden. Die VDI-Richtlinie 5600 spricht hier von drei grossen Bereichen: Fertigung, Qualität und Personal, die jedoch ganzheitlich zu betrachten sind. Das integrative Daten-Management des MES stellt anders als Insellösungen mit seinem übergreifenden Ansatz sicher, dass alle Ressourcen wie Maschinen, Werkzeuge, Personal, NC-Programme oder Einstellparameter, Fertigungshilfsmittel, Prüfpläne sowie Prüfmittel rechtzeitig verfügbar sind und in Summe optimal ausgelastet werden. Dies fördert die Überlegenheit einer autonomen Industrie-4.0-Fertigung durch hohe Variantenvielfalt und flexible Lieferfähigkeit.

Online-Fähigkeit

Die Online-Fähigkeit eines MES-Systems wird zum absoluten Muss, damit erfasste Daten als Basis für zeitkritische Entscheidungen zur Verfügung stehen. Im Zuge der Dezentralisierung von Fertigungssystemen ist neben der Erfassung und Verarbeitung in Echtzeit aber auch die Offline-Fähigkeit der MES-Komponenten sehr wichtig. Sollte die Verbindung einer Maschine oder eines Sensors zur zentralen Datenbank einmal gestört sein, müssen intelligente Komponenten diese Zeit überbrücken können. Dies ist im Hinblick auf lückenlose Dokumentation und optimalen Fertigungsdurchlauf von grosser Bedeutung – insbesondere in einer autonomen Industrie-4.0-Umgebung.

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