ERP / MES Integrationsmanagement sorgt für jederzeit verfügbare Produkt- und Fertigungsdaten

Produzierende Unternehmen werden immer öfter mit dem Thema Traceability (Rückverfolgung) konfrontiert. Abhängig von den Produktionstechniken und den Produkten müssen, unter Umständen, mehrere Hundert Datenpunkte pro Teil über Zeiträume von bis zu 10 Jahren und mehr im Unternehmen verfügbar sein. Diese Anforderung wird durch den Trend der Losgrößenreduktion noch verstärkt.

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Ein umfangreiches Auftragsmengengerüst, welches beispielsweise in der Zulieferindustrie typisch ist, kann man heutzutage mit einem modernen MES (Manufacturing Execution System) sehr effizient und optimiert durch die Fertigung schleusen (Bild 1). Auch das Sammeln großer Mengen von Prozessdaten stellt mit den am Markt verfügbaren HMI/Scada-Tools (Human-Machine Interface/Supervisory Control and Data Acquisition) ebenfalls kein sonderliches Problem dar. In vielen Unternehmen sind MES- und Scada-System schon viele Jahre erfolgreich, aber meist völlig entkoppelt im Einsatz.

Soll nun der Zugriff auf Prozess- beziehungsweise Fertigungsdaten im Kontext zu Auftragsdaten und Chargen mittels IT im gesamten Unternehmen ermöglicht werden, stellt sich die Frage, in welchem System welche Aufgaben gelöst werden. Die folgende Betrachtung soll Klarheit über diese entscheidende Frage bringen.

Das MES hat in der Regel den optimalen Draht zum ERP und somit alle Auftragsdaten inklusive eingesetzter Komponentenstücklisten. Dies liegt ganz einfach in der Tatsache begründet, dass das MES als die organisatorische Verbindung von ERP und Produktion gesehen werden kann.

Die Scada-Ebene agiert sehr technologiebezogen und verfügt über alle Prozess- beziehungsweise Fertigungsdaten in einer meist sehr feinen Granularität und hat die zeitnahe Datenverarbeitung inklusive Visualisierung von Anlagen als wesentliche Systemanforderung zu erfüllen. Für die folgenden Betrachtungen muss auch die Tatsache erwähnt werden, dass die Betreiber von MES und Scada in der Regel in unterschiedlichen Abteilungen mit unterschiedlichen Aufgabenschwerpunkten angesiedelt sind.

IT-Vorgaben verlangen mehr und mehr nach Standards

Genau darin liegt auch die große Herausforderung, wenn es um die Klärung der Aufgabenteilung geht. Wenn die Projekthoheit in der Automatisierung angesiedelt ist, so hat die Erfahrung gezeigt, dass Automatisierungsabteilungen auch bei IT-seitigen Aufgabenstellungen den gewohnten und in der Steuerungs- und Scada-Welt richtigen Ansatz verfolgen, nämlich die projektorientierte, meist auf Individualprogrammierung basierende, auf die Anlage abgestimmte Umsetzung. Die Kopplung zur IT wie beispielsweise ERP wird zwar in den Ausschreibungen mitberücksichtigt, aber leider selten in Abstimmung mit der IT-Abteilung.

Die Vorgaben und Bestrebungen der IT-Abteilungen sind jedoch in den letzten Jahren auch im Fertigungsbereich absolut auf die Verwendung von Standards ausgerichtet. Für die richtige Umsetzung müssen sowohl Automatisierung als auch IT-Abteilung involviert sein und unbedingt eng zusammen arbeiten. Denn, wenn die Aufgaben der einzelnen Systeme nicht in der dafür vorgesehenen Ebene angesiedelt sind, kann dies einen Wildwuchs der Schnittstellen zur Folge haben.

Auch ist die Schaffung von redundanten Stammdaten und Funktionen über die gesamte Produktion unvermeidbar. Ob nun die Projektleitung in der IT oder in der Automatisierung angesiedelt ist, ist weniger wichtig als die Notwendigkeit der abgestimmten Vorgehensweise bei der Lösungsfindung.

Folgender kurzer Umriss um die typischen Aufgaben eines MES und einer Scada-Lösung soll sowohl für die IT als auch Automatisierung ein besseres Verständnis für gemeinsame Themenschwerpunkte und Berührungspunkte bringen.

MES als Bindeglied zwischen ERP und Automatisierung

Der Schwerpunkt der IT liegt auf der Unterstützung der betriebswirtschaftlichen und logistischen Abläufe im Unternehmen. Das MES fungiert als Bindeglied zwischen dem ERP-System und der Automatisierung. Von einem modernen Standardprodukt werden über Parametereinstellungen Funktionen wie die parallele Planung von Maschine, Personal und Werkzeug oder komplexe Meldelogiken in der Fertigungsebene mit Chargen-, Team- oder Stapelmeldungen bereitgestellt. Die volle Integration zur Personalzeiterfassung ermöglicht die Bewertung von BDE-Buchungen, berechnet Zulagen und unterstützt eine Leistungs- und Prämienlohnabrechnung auf Basis von Soll-Ist-Zeiten, Ausfallszeiten und persönlichen Beurteilungen.

Im Gegensatz zur IT, die betriebswirtschaftliche und logistische Abläufe möglichst unabhängig von Produktionsprozess und Technologie abbildet, wird in der Automatisierungstechnik mit Hilfe meist proprietärer Technologie der optimierte Betrieb der Produktionsanlagen und Maschinen in einem Unternehmen unterstützt.

MES soll unabhängig von Produktion und Technik sein

Automatisierungsaufgaben sind in der Regel anlagenbezogen und die Auswahl der Hardware für die Steuerungen und der Einsatz entsprechender Scada/HMI-Umgebungen oft durch den Lieferanten der Anlage oder von technischen Abhängigkeiten bestimmt. Die Projektierung der Anlage ist anlagenspezifisch und meist durch Programmierung von Entwicklern mit spezifischem Anlagen- und Produktions-Wissen geprägt. Die anlagenbezogene, intuitiv bedienbare grafische Benutzeroberfläche zur Überwachung und Steuerung der darauf laufenden Prozesse soll den Maschinenführer mit einer guten Übersicht für schnelle Reaktionsmöglichkeit auf sich ändernde Anlagenzustände unterstützen.

Die Erfassung von meist großen Datenmengen in Echtzeit, die Zustände und Qualität der Prozesse empirisch darstellen, bilden im Kurzfristbereich eine wesentliche Arbeits- oder Entscheidungsgrundlage für Verfahrenstechnik und Qualitätssicherung. Das MES soll weitestgehend unabhängig von Produktion und Technologie sein.

Eine Vermischung der IT- und Automatisierungsaufgaben hätte folgende negative Auswirkungen:

• Entstehung von anlagenbezogenen Insellösungen und eine daraus resultierende Mehrfach-Implementierung von MES-Funktionen und Schnittstellen in der IT-Ebene wie etwa zum ERP,
• redundante Verwaltung von MES-Stammdaten wie Arbeitsplätze oder Mitarbeiter,
• schwierige bis unmögliche Auswertung von konsolidierten Kennzahlen wie beispielsweise OEE über mehrere Inseln und
• schwierige bis unmögliche anlagenübergreifende Chargenverfolgung/Traceability.

Bild 3 stellt die Systeme und die jeweils geeigneten Technologien zur Kopplung dar. Die Verbindung von ERP und MES sind in den meisten Projekten über RFC (Remote Function Call/SAP) oder allgemeiner über RPC (Remote Procedure Call) gelöst. Außer SQL werden in Zukunft vermehrt Webservices für zeitnahe Kommunikation eingesetzt werden. Die Kopplung zur Automatisierung verwendet im Wesentlichen ebenfalls die in der IT etablierten Technologien. Als Ausnahme ist die speziell für die Fertigung entwickelte Technologie OPC zu sehen. Dieser bereits vor 10 Jahren entwickelte Standard ermöglicht den genormten Datenaustausch zwischen fast allen Systemen im Produktionsumfeld. MM

Ing. Thomas Krainz ist Geschäftsführer der Industrie Informatik GmbH in Linz, Österreich, Tino M. Böhler ist freier Journalist in Dresden.

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