MES, ISA-95, MES-11, cMES, NAMUR - Warum so viele Standards?

MES ist ein belasteter Begriff. Bitten Sie zwei Personen aus der Fertigungsindustrie, ihn zu definieren, und Sie werden wahrscheinlich zwei unterschiedliche Antworten erhalten. Die Definition hängt von der Branche ab, in der sie tätig sind, vom aktuellen Anbieter und von der Art der Produktion, die sie betreiben.

Das liegt daran, dass das Akronym, das für Manufacturing Execution System steht, erst nach dem Aufkommen der zugrunde liegenden Technologie geprägt wurde und schnell zu einem Modewort wurde. Als die Anbieter auf den Zug aufsprangen und ihre unterschiedlichen Lösungen 'MES' nannten, wurde der Begriff verwässert.

In diesem Beitrag gehen wir näher auf die Versuche von Organisationen wie der Manufacturing Enterprise Solution Association (MESA) und der International Society of Automation (ISA) ein, die Definition zu standardisieren, um sie weniger trivial zu machen.

Das Verständnis dieser Modelle und Standards kann Ihnen helfen, die Fertigungsausführungssysteme besser zu verstehen und ihre modernen Alternativen zu bewerten.

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Die am weitesten verbreitete Definition von MES ist vielleicht das MESA-Modell, das MES nach Funktionsbereichen definiert.

MESA wurde in den 1990er Jahren gegründet, um bei der Ausführung von MES zu beraten und die wachsende Komplexität der Systeme zu bewältigen.

1997 definierte MESA den Umfang von MES formell durch 11 Kernfunktionen, das so genannte MESA-11-Modell. Diese Funktionen ergeben sich aus der Sicht einer Anlage und umfassen:

1. Operationen/Detaillierte Sequenzierung
2. Versenden von Produktionseinheiten
3. Produktverfolgung und Genealogie
4. Arbeitsmanagement
5. Qualitätsmanagement
6. Verwaltung der Instandhaltung
7. Ressourcenzuweisung und Status
8. Dokumentenkontrolle
9. Leistungsanalyse
10. Prozess-Management
11. Datenerhebung und -erfassung
    

Im Jahr 2004 wurde der Fokus des Modells auf das operative Geschäft ausgeweitet. Zusätzlich zu den Kerngeschäften umfasste das Modell Schwerpunkte wie Lieferkette Optimierung und Asset-Optimierung. Diese Aktualisierung ist das Collaborative MES, oder C-MES.

Laut MESA konzentriert sich dieses Modell darauf, wie die Kernaktivitäten mit dem Geschäftsbetrieb interagieren. Das Modell berücksichtigt den zunehmenden Wettbewerb, das Outsourcing, die Optimierung von Lieferkette und die Optimierung der Anlagen.

Die C-MES verfügt über Schnittstellen zu anderen Geschäftsbereichen, die in der Nähe liegen. Dazu gehören angebotsorientierte Systeme (Beschaffung SCP), kundenorientierte Systeme wie CRM und Servicemanagement, finanz- und leistungsorientierte Systeme wie ERP und Business Intelligence BI-Software, produktorientierte Systeme wie CAD/CAM und PLM, Logistiksysteme wie TMS und WMS, Steuerungen (SPS, DCS) und Compliance-Systeme (DOO-Management, ISO, EH&S).

Im Jahr 2008 wurde das Modell schließlich zu seiner aktuellen Version erweitert, die sich von der Produktion über den Anlagenbetrieb bis hin zu den Geschäftsabläufen und sogar zu strategischen Initiativen wie lean manufacturing, Qualität und Einhaltung gesetzlicher Vorschriften, Produktlebenszyklusmanagement, Echtzeitunternehmen, Asset Performance Management und anderen erstreckt.

Im Kern ist die MESA-Definition eines MES eine funktionale Definition, die auf den verschiedenen Funktionen basiert, die ein MES erfüllen sollte. Damit ein System ein MES sein kann, muss es alle Funktionsgruppen oder eine sinnvolle Kombination davon aufweisen. Aber die Definition hat sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt. Bei C-MES diente das MES als Vermittler zwischen Automatisierung und Unternehmensmanagement und auch als Daten- und Informationsdrehscheibe. Es ist nicht nur eine Sammlung von Funktionen, sondern auch eine Integrationsdrehscheibe für Informationen im gesamten Unternehmen.

ISA-95 wurdegemeinsam von der International Society of Automation (ISA), früher bekannt als Instrumentation, Systems, and Automation Society, und dem American National Standards Institute (ANSI) entwickelt. Die Entwicklung des ISA-95-Standards begann 1995, als Computer in die Informations- und Kontrollsysteme der Industrie einzudringen begannen.

Im Gegensatz zum MESA-Modell, das sich auf Geschäftsprozesse konzentrierte, konzentriert sich das ISA-95-Modell auf die Informationsarchitektur. Das ISA-95 Modell unterteilt Produktionssysteme in 5 Ebenen, basierend auf dem Purdue Enterprise Reference Architecture (PERA) Modell.

Auf diese Weise hilft der ISA-95 Standard, die Grenzen zwischen Systemen zu definieren. Intelligente Geräte, wie z.B. Sensoren, gehören zu Level 1. Steuersysteme wie PLCs, DCS, OCS gehören zu Level 2. MES, gehören zu Level 3. ERP zu Level 4.

Indem MES auf Ebene 3 angesiedelt wird, impliziert ISA-95, dass MES die Produktion mit den Unternehmenssystemen verbindet, die Arbeitsabläufe zur Herstellung von Endprodukten verwaltet, Aufzeichnungen über die Produktion führt und den Produktionsprozess optimiert.

Ziel war es, einen Standard zu entwickeln, der eine effiziente Schnittstelle und Integration zwischen einem ERP System und einem MES System ermöglicht. Dies würde die effektive Kommunikation zwischen den Beteiligten erleichtern, die Gesamtbetriebskosten senken und eine fehlerfreie Integration ermöglichen.

Wie wir gesehen haben, definiert MESA MES über die Funktion und ISA-95 definiert sie über die Informationsarchitektur. Da jedoch jede Branche und jede Art von Fertigungsbetrieb andere Anforderungen an die Fertigung, die Qualität, die Geschäftsprozesse und das gesetzliche Umfeld stellt, variiert MES je nach Branche und Art des Fertigungsbetriebs.

Es gibt branchenspezifische Versuche, die Definitionen von MES zu standardisieren. Die NAMUR zum Beispiel ist eine Gruppe von Endanwendern, die vor allem in der Prozessindustrie tätig sind (vor allem in der Chemie- und Pharmabranche). Ihre Empfehlungen basieren auf der ISA-95, aber die Gruppe macht konkretere Definitionen für die Bedürfnisse ihrer Branche.

Auf einer breiteren Ebene können wir zwischen Prozess- und diskreten Industriezweigen unterscheiden. Natürlich hat jede Branche andere Anforderungen, so dass sich ein MES für jede Branche in wichtigen Punkten unterscheiden wird.

Die Prozessindustrie betrachtet MES daher als Maschinen- und Anlagensteuerungssystem. Während die diskreten Industrien MES eher als Online-Informationssystem, Feedback- und Kontrollsystem für die Produktion betrachten.

Zusätzlich zu den Standards, die wir bisher behandelt haben, gibt es weitere Standards wie den VDI-Standard. Der VDI-Standard wurde 2004 vom Verein Deutsche Ingenieure auf der Grundlage der oben erwähnten Standards entwickelt. Wie bei allen Standards bestand das Ziel von VDI darin, MES eine feste Bedeutung zu geben, um zu verhindern, dass Anbieter den Begriff zu Marketingzwecken trivialisieren.

In letzter Zeit haben Analysten beobachtet, dass MES sich in Richtung eines Modells von Anwendungen und Mikrodiensten bewegen. Dies hat zur Folge, MES beginnen die Anbieter, sich von ihrer Position als allumfassende Lösungen zu entfernen. Stattdessen experimentieren sie damit, modularisierte Funktionen zu verkaufen. Mit dem Aufkommen von IIoThaben viele sogar begonnen zu hinterfragen, ob MES im digitalen Zeitalter noch relevant ist. Im Moment ist der Markt noch in der Entwicklung begriffen. Aber es wird interessant sein, zu beobachten, in welche Richtung er sich in den nächsten fünf Jahren entwickelt. IIoT Anwendungen? Traditionelle MES? Oder beides?

Wie Sie sehen können, gab es mehrere Versuche, die Definition von MES zu standardisieren. Für den Fachmann mögen diese Standards und Modelle nützlich sein. Für den normalen Endbenutzer von MES können sie jedoch eher verwirrend als erhellend sein. Vielleicht ist es besser, Manufacturing Execution Systems anhand der gemeinsamen Merkmale zu definieren, die sie in der Regel in 5 Hauptbereichen aufweisen: Produktionsfunktionen, Qualität, Personalwesen, Datenerfassung und Systemintegration.

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