Veröffentlicht am 29.11.2018

Unternehmen stehen heute vor einer Vielzahl an Herausforderungen. Neue und wachsende Märkte, mit immer neuen Konkurrenten, resultieren in einem hohen, stetig zunehmenden Wettbewerbsdruck. Kunden und Gesetzgeber stellen immer höhere Anforderungen - z. B. hinsichtlich Rückverfolgbarkeit, Qualität, Termintreue oder aufwendiger Logistikkonzepte wie Just-in-Time oder Just-in-Sequence (JIT/JIS). Hinzu kommt die wachsende Komplexität in der Fertigung, die sich aus einer höheren Variantenvielfalt bzw. der zunehmenden Individualisierung der Produkte und immer kürzeren Lebenszyklen ergibt. Zentrale Bedeutung hat vor diesem Hintergrund die Steuerung und Überwachung der Produktion - das Schaffen von Visibilität und Transparenz in den Prozessen der Fertigung. Denn je früher Fehlentwicklungen und Störgrößen im Hinblick auf Produkt- oder Prozessqualität erkannt werden, umso eher kann auf sie reagiert und damit können Kosten und Zeit gespart werden. In der modernen Fabrik kommt somit der schnellen Reaktionsfähigkeit eine enorme Bedeutung zu. Entscheidende Voraussetzung für diese Reaktionsfähigkeit ist die Transparenz und Visibilität in der Fertigung, die nur durch die Verfügbarkeit von zeitaktuellen Informationen erreicht werden kann. Diese können nur durch den Einsatz von IT in der Fertigung zur Verfügung gestellt werden. Der Einsatz von Computern und Methoden der Datenverarbeitung in der Fertigung blickt auf eine lange Geschichte zurück und ist Gegenstand einer ständigen Wandlung und Weiterentwicklung. Getrieben durch den Einzug von Datenverarbeitung und Computern im Zuge der CIM-Welle in den 90er Jahren entstanden zahlreiche spezialisierte Systeme für das Produktionsumfeld, die jeweils ein spezifisches Aufgabengebiet eines Unternehmens IT-gestützt abbildeten. Beispiele dafür sind Systeme für die Betriebsdatenerfassung (BDE), Maschinendatenerfassung (MDE), aber auch Leitstände zur Planung der Produktion und Systeme zur Erfassung von Qualitäts- und Prüfdaten. Jedes dieser Systeme deckte mit seinen Funktionen auf der Basis eines eigenen Datenbestandes die Anforderungen der Anwender für diesen spezialisierten Bereich ab. Die Folge war eine Ansammlung von Insellösungen, die jeweils über speziell zu implementierende Schnittstellen miteinander Daten austauschten oder vielfach auch nicht. Diese Art von System kann man als erste Generation der Fertigungs-IT bezeichnen. Der nächste Evolutionsschritt der Fertigungs-IT ist das Manufacturing Execution System MES. Der Begriff MES wurde erstmals 1992 durch ARM Research (heute ein Teil von Gartner) geprägt und durch die Gründung der Manufacturing Enterprise Solutions Association (MESA) im gleichen Jahr aufgegriffen. Dennoch dauerte es noch bis zur Jahrtausendwende bis der Begriff eine breitere Bekanntheit erlangte. Zusammen mit der Ausbreitung des Begriffs MES verbreitete sich die Vorstellung von einem Fertigungsmanagementsystem, welches ausgewählte Aspekte des Fertigungsmanagements in einem System mit einer gemeinsamen Datenbasis abdeckte. Infolge dessen verschmolzen Funktionen und Anwendungen von Einzelsystemen zu einem System unter dem Begriff MES. Diese Systemgeneration zeichnet sich durch einen teils stark variierenden Funktionsumfang aus. So bezeichneten sich Systeme, die Betriebs- und Maschinendatenerfassung kombinierten genauso als MES wie Systeme, deren Aufgabe die Aufzeichnung von Auftrags- und Personaldaten ist. Diese Systeme können als zweite Generation der Fertigungs-IT bezeichnet werden. Die Standardisierung des MES-Begriffs mit der Vorstellung der VDI-Richtlinie 5600/1 im Jahr 2006 führte zu einer Konkretisierung des Aufbaus und der Aufgaben, die ein MES-System, gemäß VDI, in einem Fertigungsbetrieb wahrnehmen soll. Diese Definition der wahrzunehmenden Aufgaben führte zur Einordnung von MES-Systemen in die Landschaft der Fertigungs-IT als eine Art Integrator zwischen der Ebene der Automatisierung und dem Unternehmensmanagement. Parallel entwickelte sich die horizontale Integration von weiteren Aufgaben im Bereich des Fertigungsmanagements, wie dem Qualitätsmanagement und der Feinplanung und -steuerung, weiter fort. Diese Fertigungs-IT der dritten Generation grenzt sich gegenüber der zweiten Generation durch ihren einheitlich definierten Funktionsumfang und ihre Aufgabe der horizontalen und vertikalen Integration ab. Unabhängig von dieser Entwicklung - der Standardisierung des MES-Begriffs - stellt sich die heutige Situation in den meisten Fertigungsunternehmen als eine Kombination von MES und spezialisierten Insellösungen dar, die jeweils auf einer eigenen Datenhaltung basieren und mit unterschiedlicher Intensität Daten untereinander austauschen. Somit umfasst die dritte Generation der Fertigungs-IT zwei Herausforderungen: 1. Die Systeme am Markt weisen unterschiedliche Stärken und Schwächen auf, da die Abbildung der MES-Aufgaben von jedem Systemhersteller unterschiedlich gelöst wurde. Daher entscheiden Unternehmen sich dafür, zwei oder mehr Systeme für unterschiedliche Aufgaben einzusetzen und dabei jeweils die Vorteile der Systeme optimal zu nutzen. 2. Aufgrund der historischen Entwicklung der Fertigungs-IT im Allgemeinen und der Historie einzelner Systeme im jeweiligen Unternehmen verursacht der Wechsel von einer oder mehreren Insellösungen in ein einheitliches MES einen monetären Aufwand, der sich u. a. aus Anschaffungs-, Datenmigrations-, Beratungs-, Prozessanpassungs-, Umstellungs- und Schulungskosten ergibt. Abbildung 1‑1: Die Evolution der Fertigungs-IT © MPDV Diese Gegebenheiten zwingen die Unternehmen, sich entweder fest für einen Systemhersteller zu entscheiden oder dauerhaft mit Insellösungen und den ggf. resultierenden asynchronen Datenbeständen, den einzeln zu implementierenden Schnittstellen und dem Mangel an Interoperabilität zu leben. In der vierten Generation der Fertigungs-IT ändern sich die grundlegenden Anforderungen an die Fertigungs-IT. Unter anderem fordert die wachsende Komplexität der Fertigung in immer höherem Maße eine Spezialisierung von Lösungen, die gleichzeitig effizient zusammenarbeiten können. Das MES der dritten Generation, mit seinem Anspruch als universelle Lösung für die Fertigung und der Integration aller Lösungskomponenten in einem System, wurde weitestgehend vom jeweiligen Systemhersteller angeboten und weiterentwickelt. Die heutige komplexe und spezialisierte Fertigung bedarf aber spezialisierter Lösungen, die aus dem Experten-Know-how unterschiedlicher Hersteller entwickelt werden. Diese Lösungen lassen sich als Manufacturing Apps, kurz mApps bezeichnen und können aus individuellen mApps oder einer zusammenwir- Abbildung 1‑1: Die Evolution der Fertigungs-IT © MPDV 1.1 - Die Evolution der Fertigungs-IT kenden Sammlung an mApps bestehen. Sie entstehen aus dem Bedarf für eine individuelle, spezialisierte Lösung zu einer Aufgabe in der Fertigung und sind maßgeschneidert für diese. In ihrem Funktionsumfang orientieren sie sich daher ebenso wie die Systeme der dritten Generation an dem in der VDI 5600/1 beschriebenen Aufgaben. Aufgrund ihres spezialisierten Charakters liegt ihre Entwicklung nicht mehr nur in den Händen von IT-Experten und Fertigungs- IT Anbietern, sondern oft stammt die Lösung so wie der Bedarf aus den Unternehmen selbst. Damit diese maßgeschneiderten mApps aus unterschiedlichen Quellen reibungslos interagieren können, muss sichergestellt sein, dass nicht jeder Entwickler eine oder mehrere Schnittstellen zu anderen mApps definieren und implementieren muss. Daraus resultiert der erste essentielle Anspruch der Interoperabilität an Fertigungs-IT-Systeme der vierten Generation. Neben der Interoperabilität der Lösungen muss eine gemeinsame, einheitliche und integrierende Informationsinfrastruktur existieren, die den mApps das Wissen über den aktuellen Zustand der Fertigung bereitstellt und die Kommunikation über dieses Wissen einfach gestaltet. Hieraus ergibt sich der zweite essentielle Anspruch der Integration über offengelegte, einfach zu bedienende Schnittstellen an die Fertigungs-IT der vierten Generation. Auf diese beiden Ansprüchen - der Interoperabilität der Systeme und der integrierenden Informationsinfrastruktur - baut die Manufacturing Integration Platform (MIP) auf. Die MIP schafft durch die virtuelle Abbildung der Fertigung und die Offenlegung der Datenstruktur und Zugriffsmechanismen eine einheitliche Informationsinfrastruktur und Datenbasis. Diese erlaubt es unterschiedlichen Entwicklern von mApps, ihre Lösungen nahtlos in die Fertigungs-IT Landschaft eines Unternehmens zu integrieren. Die so mögliche Integration aller spezialisierten Lösungen und deren Interoperabilität bilden den namensgebenden Leitgedanken der Manufacturing Integration Platform. Die Offenheit der Plattform und ihre virtuelle Abbildung der Fertigung mittels semantisch beschriebener Objekte erlauben es, die bisherigen Systemgrenzen aufzulösen und Anwendungsfunktionalitäten über eine gemeinsame und konsistente Datenbasis zu vereinen. mApps sowie andere IT-Systeme des Unternehmens können somit die Plattform nutzen, um auf ein einheitliches Abbild der Fertigung zuzugreifen. Somit können bestehende Insellösungen eliminiert und die schnittstellenlose Umsetzung der digitalen Smart Factory ermöglicht werden. DeckblattDas Fachbuch "MIP - Manufacturing Integration Platform: Aufbruch zu neuen Horizonten in der Fertigungs-IT" ist in deutscher und englischer Sprache erhältlich