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MES-Implementierungen (Manufacturing Execution System) bilden eine Brücke zwischen übergeordneten Planungssystemen und Betriebssteuerungssystemen. In der Regel sind an diesem System viele Abteilungen und Personen beteiligt, und es werden auch bestehende Prozesse berücksichtigt. Das Endergebnis macht MES zu einem der schwierigsten Systeme für eine erfolgreiche Implementierung. Im ersten Teil dieser dreiteiligen Serie haben wir uns auf die Vorbereitungsschritte konzentriert. Nun behandeln wir die Schritte zur Zieldefinition und der damit einhergehenden benötigten Ressourcen.
Infrastruktur
Das ideale MES-System ist in der Lage, Daten in Maschinensteuerungen zu schreiben und von diesen zu lesen, um die manuellen Aufgaben des Bedieners zu minimieren. Tatsächlich ist jedes manuelle System, das nicht automatisch Daten sammelt, aufgrund von Dateneingabefehlern weniger genau. Wenn beispielsweise eine Anlage ausfällt, ist die erste Priorität für den Bediener die Behebung der Ursache und die Wiederaufnahme der Produktion. Erst wenn die Anlage wieder läuft, kann der Bediener das Ausfallereignis erfassen und die Dauer schätzen. Ein automatisiertes System hingegen kann die Ausfallzeit sekundengenau verfolgen. Der Betreiber kann jederzeit weitere kontextbezogene Details hinzufügen, die bei der Schließung des Kreises und der Verbesserung der Effizienz hilfreich sind.
Vor der Ausarbeitung des Projektumfangs sollte ein Infrastruktur-Audit durchgeführt werden, damit alle erforderlichen Änderungen bei der Beantragung der Projektfinanzierung berücksichtigt werden können. Wenn Sie ein MES-System in einer Anlage implementieren, die schon eine Weile besteht, ist die Kommunikation mit den Maschinensteuerungen möglicherweise nicht vorhanden. In einigen Fällen kann es erforderlich sein, die Steuerungen auszutauschen, weil sie nicht über Kommunikationsfunktionen verfügen. Als nächstes muss das Netzwerk an jeder Maschinensteuerung vorhanden sein. Neben der Anbindung von SPS- und Werksgeräten müssen Sie möglicherweise auch Bedienterminals, Barcode-Scanner und Overhead-Displays kaufen und installieren.
Je nach Interaktion mit der Produktion müssen die Server vor Ort stehen, da sonst die Gefahr besteht, dass die Produktion bei WAN-Unterbrechungen zum Erliegen kommt. Wenn beispielsweise die Produktionsrate hoch ist und eine Verzögerung von 500 ms eine kurze Pause auf einer Maschine verursacht, während sie auf eine Antwort zur Überprüfung des ausgewählten Loses wartet, dann ist eine Art von Server vor Ort erforderlich. Ebenso wird ein Server vor Ort benötigt, wenn es zu einer längeren WAN-Unterbrechung kommt und ein Produktionsausfall nicht toleriert werden kann. In Zukunft werden die WAN-Verbindungen wahrscheinlich zuverlässiger werden, so dass Server vor Ort nicht mehr erforderlich sein werden. In der Zwischenzeit wird eine On-Premise- oder Hybrid-Architektur empfohlen.
Bei der hybriden Lösung wird ein kleinerer Server eingesetzt, der nur ein begrenztes Fenster zukünftiger und vergangener Produktionsdaten vorhält. Die vollständigen Produktionsdaten werden in der Cloud oder in einem privaten Rechenzentrum verwaltet. Die hybride Lösung trägt auch dazu bei, die laufenden Kosten für die Wartung von Backup- oder redundanten Datenbanken, Backups usw. zu senken, da der lokale Server von den Cloud-Servern wiederhergestellt werden kann.
So viele Auswahlmöglichkeiten
Es gibt eine Vielzahl von MES-Systemen, die von Systemen für bestimmte Branchen bis hin zu konfigurierbaren Systemen für jede Branche reichen. Bevor man sich für eine Option entscheidet, ist es wichtig, zunächst einige grundlegende Anforderungen zu dokumentieren. Dabei muss es sich nicht um vollständige MES-Systemanforderungen handeln, aber sie sollten den Anbietern genügend Informationen liefern, um Ihre grundlegenden MES-Anforderungen zu erfüllen.
Ihre grundlegenden MES-Anforderungen sollten beispielsweise Produktionsraten, geschätzte Zählungen von Ressourcen wie Materialposten, Anforderungen an die Notfallwiederherstellung, Servicegrad, Umgang mit WAN-Ausfällen usw. umfassen. Versuchen Sie, die Liste so knapp und relevant wie möglich zu halten. Vermeiden Sie vage Anforderungen wie “muss Berichtswesen unterstützen”; wahrscheinlich unterstützen alle Systeme Berichtswesen, so dass diese Anforderung nicht dazu beitragen wird, die beste Option für Ihr Unternehmen einzugrenzen.
Eine wichtige Anforderung, die Sie berücksichtigen sollten, ist die Integration Ihres MES mit anderen Systemen wie Enterprise Resources Planning (ERP), Human-Machine Interface (HMI), Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) und anderen.
Je mehr kundenspezifische Integration erforderlich ist, um alles miteinander zu verbinden, desto komplexer und arbeitsintensiver wird die Implementierung. Dies bedeutet mehr Entwicklungsarbeit und einen längeren Zeitrahmen für die Einführung, ganz zu schweigen von der Notwendigkeit, in Zukunft mehr Ressourcen für die Wartung des Systems und der benutzerdefinierten Integration bereitzustellen. Aus diesen Gründen sollten Integrationen gründlich und frühzeitig im Auswahlprozess untersucht werden.
Finanzierung
Nach einer MES-Implementierung entdeckt jedes Unternehmen Vorteile, die es zu Beginn der Implementierung nicht erwartet hatte. So konnte beispielsweise ein großer Chemiehersteller durch die erfolgreiche Implementierung einer formalen OEE-Lösung seine Wochenarbeitszeit von sieben auf fünf Tage reduzieren, was sowohl zu erheblichen finanziellen Einsparungen als auch zu einer verbesserten Arbeitsmoral der Mitarbeiter führte. Wenn eine MES-Lösung richtig implementiert wird, ergeben sich zweifellos Einsparungen. Doch die eigentliche Frage lautet: “Werden die Einsparungen ausreichen, um das Projekt zu finanzieren?”
Die Bestimmung des ROI für MES-Systeme ist eine Herausforderung, wenn eine hypothetische Rendite schwer zu schätzen ist. Die Beantwortung subjektiver Fragen wie “wie viel Personal kann in der Produktion eingespart werden”, “wie viel Qualität wird gesteigert” und “wie viel Effizienz wird gesteigert” ist ohne historische Daten schwierig. Wie sollten Sie vorgehen, wenn eine Finanzierungsgenehmigung von der Rentabilität eines Projekts abhängt?
Der beste Ansatz zur Bestimmung des ROI vor der Implementierung ist die Suche nach Ineffizienzen wie nachbearbeiteten/verschrotteten Produkten oder Produktionsunterbrechungen aufgrund mangelnder Koordination. Die Wahrscheinlichkeit, dass solche Ineffizienzen durch die Installation eines MES-Systems behoben werden können, ist sehr hoch, so dass sich der ROI im Voraus berechnen lässt.
Sobald Sie die erste Anlage oder einen Bereich innerhalb einer Anlage eingeführt haben, sollten Sie die KPIs genau überwachen und aufzeichnen, um den ROI für künftige Einführungen zu berechnen. Dabei werden wahrscheinlich auch die Verbesserungen berücksichtigt, die zu Beginn des Projekts nicht erwartet wurden.
Beschaffung
Der Beschaffungsprozess umfasst die Bedingungen zwischen dem Endkunden, den Anbietern und etwaigen Integrationsunternehmen. Er umfasst auch Preis- und Rechtsverhandlungen, die zu möglichen Verzögerungen bei der MES-Implementierung führen können. Eine Empfehlung für diesen Schritt ist, den Beschaffungsprozess frühzeitig zu beginnen, noch bevor der endgültige MES-Softwareanbieter ausgewählt wird. Die Überschneidung dieses Schritts mit früheren Schritten spart Zeit.
Bei der Beschaffung einer Lösung für Ihr MES-Projekt sollten Sie nicht nur den anfänglichen Kaufpreis berücksichtigen, sondern auch die laufenden Kosten und den Arbeitsaufwand, der für die Erweiterung des Umfangs und die Wartung des Systems erforderlich ist. Dies wird als Total Cost of Ownership (TCO) bezeichnet und umfasst alle laufenden Kosten, einschließlich Supportverlängerungen, Service-Abonnements, Bedienerterminals, Anzahl der erforderlichen Server usw. Durch die Durchführung einer Vorab-Kostenanalyse sollen unvorhergesehene Überraschungen auf dem Weg dorthin vermieden werden. Niedrige Anfangskosten sehen gut aus, wenn sie nicht Jahre später von versteckten Gebühren begleitet werden.