MES-System für Automotive: 8 Punkte, die Sie vor der Einführung prüfen sollten

Ein MES-System für die Automobilindustrie sollte Ihnen ermöglichen, schnell nachzuvollziehen, was mit einem Produkt passiert ist: aus welchem Material es gefertigt wurde, welche Prozessschritte es durchlaufen hat, welche Parameter erfasst wurden und ob Qualitätsprobleme aufgetreten sind. Damit erhalten Sie eine konkrete Grundlage, um ein System bereits vor der Einführung sinnvoll zu bewerten.

Unser Ziel ist es, Ihnen zu zeigen, worauf Sie achten sollten, wie Sie die Rückverfolgbarkeit testen und welche Fragen Sie einem MES-Anbieter stellen sollten, bevor das Projekt in die Umsetzungsphase geht.

Wenn Sie für Produktion oder Operations in einem Automotive-Werk verantwortlich sind, sagt Ihnen eine reine Liste von MES-Funktionen nur wenig. Zwei Systeme können OEE, Reporting, Traceability und ERP-Integration bieten und dennoch völlig unterschiedlich mit einem Materialchargenwechsel, Rework, einem NOK-Ergebnis oder der Rekonstruktion der Historie eines reklamierten Bauteils umgehen.

Deshalb sollten Sie den Vergleich verschiedener Lösungen mit Ihrem eigenen Produktionsprozess beginnen. Den Modulkatalog können Sie später heranziehen, wenn die tatsächlichen Anforderungen klarer sind und sich eine fundierte Entscheidung leichter treffen lässt.

Nehmen Sie die Seriennummer oder eine andere Kennung eines Produkts, das Sie fertigen. Versuchen Sie nachzuvollziehen, was mit diesem Produkt vom Materialabruf bis zum Ende der Produktion passiert ist.

Wenn Sie dafür das ERP-System, eine lokale Datenbank an der Maschine, eine Excel-Datei und zusätzlich einen Qualitätsbericht öffnen müssen, erkennen Sie schnell, an welchen Stellen die Informationskette unterbrochen ist. Ein MES sollte diese Ereignisse in einen gemeinsamen Produktionskontext bringen.

Das ISA-95-Modell ordnet das Manufacturing Operations Management der Ebene 3 zu und beschreibt den Informationsaustausch mit Ebene 4, die die betriebswirtschaftlichen Funktionen des Unternehmens umfasst.

Auf dem Shopfloor ergibt sich daraus eine relativ klare Aufgabenverteilung. Das ERP verwaltet Aufträge und Geschäftsprozesse, die SPS steuert die Maschine, SCADA überwacht den Prozess und das MES verbindet die Produktionsausführung mit Produkt, Prozessschritt und Status.

Ein gespeicherter Temperaturwert von 183 °C oder ein Testergebnis „OK“ ist ohne den richtigen Kontext nur begrenzt aussagekräftig. Sie müssen zusätzlich wissen, zu welchem Bauteil der Messwert gehört, an welcher Station er entstanden ist, während welchen Prozessschritts er aufgezeichnet wurde und ob der Wert innerhalb des zulässigen Bereichs lag.

In der Automobilindustrie ist Rückverfolgbarkeit unmittelbar mit der Qualitätskontrolle verbunden. Das IATF-Dokument zu den Mindestanforderungen an Qualitätsmanagementsysteme von Unterlieferanten nennt Produktidentifikation und Rückverfolgbarkeit als relevante Themen im Automotive-Umfeld.

Ein gut konzipiertes Traceability-System sollte Ihnen ermöglichen, die Produktion aus zwei Richtungen zu betrachten. Besteht ein Verdacht gegen eine bestimmte Materialcharge, möchten Sie alle Produkte finden, in denen dieses Material verwendet wurde. Analysieren Sie dagegen eine Reklamation zu einem konkreten Bauteil, benötigen Sie den Rückweg zu Materialien, Prozessschritten, Prozessparametern und Testergebnissen. Siemens bezeichnet diese beiden Richtungen als Forward und Backward Traceability.

Wenn Ihr MES zwar ein bestimmtes Produkt findet, aber nicht alle Erzeugnisse identifizieren kann, die mit einer verdächtigen Materialcharge zusammenhängen, ist die Rückverfolgbarkeit unvollständig und liefert Ihnen im Ernstfall nicht die benötigten Ergebnisse.

Bei einer Präsentation durch einen MES-Anbieter liegt der Fokus schnell auf Benutzeroberfläche, Diagrammen und fertigen KPIs. Aussagekräftiger ist jedoch ein Test anhand von Ereignissen, die in Ihrer realen Produktion tatsächlich vorkommen.

Bitten Sie den Anbieter zunächst zu zeigen, ob das System folgende Fragen beantworten kann:

Drehen Sie das Szenario anschließend um. Geben Sie die Chargennummer einer Komponente vor und prüfen Sie, ob das System alle Produkte findet, in denen diese Komponente eingesetzt wurde.

Eine solche Präsentation von wenigen Minuten kann Ihnen mehr über eine Lösung sagen als eine lange Liste verfügbarer Module.

Betrachten wir einen hypothetischen Produktionsprozess für eine Automotive-Komponente. Das ERP übergibt einen Fertigungsauftrag, das Material wird dem Prozess zugeordnet und die folgenden Ereignisse werden mit der Kennung des produzierten Bauteils verknüpft.

An der ersten Station führt die Maschine einen Prozessschritt aus und übermittelt relevante Prozessparameter. Anschließend geht das Produkt in eine Prüfung, deren Ergebnis NOK ist. Das System speichert die Abweichung und den weiteren Verlauf des Bauteils.

Das Teil wird zum Rework geschickt und danach erneut geprüft. Dieses Mal ist das Ergebnis korrekt. In der Historie sollten jedoch weiterhin das frühere NOK-Ergebnis, die durchgeführte Nacharbeit und die erneute Messung sichtbar sein. Das ist eine wichtige Eigenschaft einer Fertigungssoftware für die Automobilindustrie. Ein aktueller Status „OK“ darf nicht dazu führen, dass frühere Ereignisse aus der Historie verschwinden.

Ein gutes Beispiel ist die explitia-Implementierung bei einem Hersteller von Schaumstoffkomponenten für Autositze, Sitzbänke und Kopfstützen. Das MES wurde auf vier Produktionslinien eingeführt, verbindet die Planung mit dem aktuellen Produktionsstatus und kommuniziert bidirektional mit der Liniensteuerung. Unter anderem erfasst das System Formbewegungen, Schaumdosierung, Prozessparameter, Stillstände und NOK-Ursachen und übermittelt gleichzeitig Produktionsaufgaben zur Ausführung an die Linie.

Das Projekt begann mit Workshops gemeinsam mit den Planern. Anschließend wurde die Lösung schrittweise auf den einzelnen Linien in Betrieb genommen. Dadurch konnte sie kontinuierlich am realen Produktionsprozess überprüft werden.

Dieses Beispiel zeigt, dass Fertigungssoftware für Automotive reale Einschränkungen von Linien, Ressourcen und Umrüstvorgängen berücksichtigen sollte, statt lediglich die Ausführung von Fertigungsaufträgen zu protokollieren.

In IT-Landschaften der Automobilproduktion sind die Grenzen zwischen Anwendungen nicht immer eindeutig. Derselbe Bericht kann teilweise im MES, im ERP oder in einem BI-System erstellt werden. Prozessinformationen können sowohl im SCADA-System als auch im Fertigungssystem verfügbar sein.

Vor der MES-Einführung sollten Sie deshalb festlegen, welches System die führende Quelle für eine bestimmte Information ist und wer für deren Richtigkeit verantwortlich ist.

Diese Aufteilung kann von Werk zu Werk unterschiedlich aussehen. ISA-95 strukturiert Funktionen und Informationsflüsse zwischen den Unternehmensebenen, schreibt jedoch weder ein bestimmtes System noch eine konkrete Architektur vor.

Prüfen Sie für jedes wichtige Datenfeld, wo die Information entsteht, wo sie gespeichert werden soll und über welche Kennung sie mit dem Produkt verknüpft wird.

So lassen sich spätere Diskussionen über Integrationsgrenzen, Datenverantwortung und Systemzuständigkeiten deutlich reduzieren.

Montage, Zerspanung, Schweißen oder Lackieren stellen jeweils andere Anforderungen an ein MES. Eine allgemeine Checkliste mit Dutzenden Modulen hilft nur begrenzt, wenn die Hälfte davon für Ihre Linie keine praktische Bedeutung hat.

Einige Bereiche sollten Sie dennoch besonders genau prüfen.

Die Einführung eines MES in der Automobilindustrie lässt sich leichter planen, wenn klar ist, was sich konkret verbessern soll.

Das kann beispielsweise die lange Zeit zur Rekonstruktion einer Produkthistorie sein, manuelles Reporting, inkonsistente Qualitätsdaten oder unzureichende Informationen über Ursachen von Stillständen.

Dokumentieren Sie den tatsächlichen Prozessablauf inklusive Ausnahmen. Berücksichtigen Sie Rework, zusätzliche Prüfungen, manuelle Entscheidungen und das Verhalten des Systems bei Kommunikationsausfällen.

Solche Situationen sollten von Anfang an Bestandteil Ihrer Anforderungen sein.

Hilfreich ist außerdem eine Datenlandkarte. Sie muss nicht besonders kompliziert sein. Definieren Sie für jede relevante Information die Quelle, die Art der Datenerfassung, die Aktualisierungshäufigkeit und die Kennung, über die die Information mit dem Produkt verbunden wird.

Erst auf dieser Grundlage lässt sich sinnvoll über Integrationsumfang, Aufwand und Kosten sprechen.

Ein MES ist kein Projekt eines einzelnen Fachbereichs.

Die Produktion kennt den tatsächlichen Ablauf der Prozesse. Die Qualität definiert Anforderungen an Rückverfolgbarkeit und Status. Automatisierungstechniker wissen, welche Daten von Maschinen verfügbar sind. Die IT trägt Verantwortung für Architektur, Cybersecurity und den laufenden Betrieb der Lösung.

Ein weiteres System einzuführen ist nur dann sinnvoll, wenn es den Informationsfluss zwischen den bestehenden Lösungen strukturiert.

Wenn dadurch lediglich eine weitere isolierte Datenbank entsteht, wird das ursprüngliche Problem möglicherweise nur an eine andere Stelle verschoben.

Wenn Sie verschiedene Lösungen vergleichen, sollten Sie am Ende wieder zu konkreten Szenarien zurückkehren. Die folgenden Fragen helfen Ihnen, Bereiche zu identifizieren, die genauer analysiert werden sollten:

Fragen Sie außerdem, welche Funktionen zum Standardprodukt gehören, was konfiguriert werden kann und was eine kundenspezifische Entwicklung erfordert.

Funktionen, die speziell für Ihren Prozess entwickelt werden, können durchaus sinnvoll sein. Sie sollten jedoch genau wissen, welchen Umfang sie haben, wie Updates durchgeführt werden und wer später für die Wartung verantwortlich ist.

Die Einführung des Systems auf weiteren Stationen sagt für sich allein wenig über den Erfolg des Projekts aus. Definieren Sie deshalb noch vor der Implementierung eine Kennzahl, die direkt mit dem Problem verknüpft ist, das Sie lösen möchten.

Wenn Traceability Priorität hat, können Sie messen, wie lange die Rekonstruktion einer Produkthistorie dauert und wie vollständig die erhaltenen Informationen sind. Bei der Automatisierung von Reports können Sie prüfen, wie viel manueller Aufwand zuvor für deren Erstellung erforderlich war. Geht es dagegen um eine bessere Analyse von Stillständen, sind Qualität und Vollständigkeit der Daten zu den Ursachen der Ereignisse entscheidend.

Bevor Sie Modulkataloge verschiedener Anbieter vergleichen, wählen Sie ein repräsentatives Produkt und verfolgen Sie seinen Weg durch Ihr Werk. Prüfen Sie, wie schnell Sie Materialien, Prozessschritte, Prozessparameter, Prüfergebnisse und Abweichungen finden können.

Wenn Sie dafür mehrere Anwendungen, Tabellenkalkulationen und die Unterstützung verschiedener Abteilungen benötigen, haben Sie bereits einen sehr guten Ausgangspunkt für ein MES-Projekt. Der nächste sinnvolle Schritt kann ein gemeinsamer Workshop mit Produktion, Qualität, Automatisierung und IT sein, gefolgt von der Erstellung einer Prozess- und Datenlandkarte.

Ein gutes MES-System für Automotive sollte Ihnen schnell zeigen können, was mit einem konkreten Bauteil passiert ist und welche weiteren Produkte möglicherweise von demselben Problem betroffen sind.

Nein. IATF 16949 definiert Anforderungen an das Qualitätsmanagementsystem, darunter auch Anforderungen im Zusammenhang mit Identifikation und Rückverfolgbarkeit. Die Norm schreibt jedoch nicht die Nutzung eines bestimmten MES-Produkts vor.

Ein MES kann die Umsetzung dieser Anforderungen unterstützen, wenn es zu den Prozessen und Kundenanforderungen des Unternehmens passt.

ERP unterstützt in erster Linie betriebswirtschaftliche und planerische Prozesse, während ein MES näher an der tatsächlichen Produktionsausführung arbeitet.

Das MES verbindet den Fertigungsauftrag mit dem konkreten Ablauf der Prozessschritte und den Informationen, die auf dem Shopfloor entstehen.

Ja, sofern die erforderlichen Daten direkt aus der Maschine oder über eine zusätzliche Integrationsschicht gewonnen werden können.

Der konkrete Aufwand hängt von der eingesetzten SPS, den verfügbaren Kommunikationsprotokollen und der Architektur der jeweiligen Produktionslinie ab.

Nein. Ein MES-Projekt kann schrittweise umgesetzt werden, sofern zuvor ein Zielmodell für Daten und Integrationen definiert wurde.

Die erste Phase kann dann in einem Bereich durchgeführt werden, in dem sich der erzielte Nutzen besonders einfach bewerten lässt.