Mit MES zur Operational Intelligence

Engineers in safety gear discuss automation process using digital tablet in modern factory setting showcasing teamwork technology and industrial innovation
Bild: ©eakgrungenerd/stock.adobe.com

Operational Intelligence (OI) steht für die Erfassung, Auswertung und Analyse von Betriebsdaten in Echtzeit und aus dem gesamten Unternehmen. Ziel ist, Systemzustände jederzeit festzustellen und früh auf Veränderungen reagieren zu können. Ein Manufacturing Execution System (MES) ist dafür der zentrale Datenlieferant. Damit kommt ihm eine entscheidende Rolle im Betrieb zu, denn produzierende Unternehmen bewegen sich in einem zunehmend datengesteuerten Umfeld. An einem robusten MES führt daher in immer mehr Betrieben kein Weg vorbei. Die Marktzahlen bestätigen die Einschätzung: Laut Prognosen von Global Market Insights könnte der MES-Markt von 15 Milliarden US-Dollar im Jahr 2024 auf 39 Milliarden im Jahr 2034 wachsen. Dennoch bedeutet die Einführung eines MES nicht automatisch verbesserte Prozesse. Denn was auf den ersten Blick simpel erscheint, entpuppt sich auf den zweiten Blick als durchaus komplex.

Prozesse unterscheiden sich, MES auch

Mit MES lassen sich der Output erhöhen und Ausschuss sowie Abfall vermeiden. Zudem helfen die Systeme über eine Rückverfolgbarkeit von Serien und Chargen die Compliance sicherzustellen. Und wenn die Kunden des Produzenten neben fehlerfreien Produkten auch noch jederzeit Einblick in den Bestellstatus erhalten, trägt dies zur Kundenzufriedenheit bei. Wer sich jedoch mit den Abläufen in der Industrie genauer befasst, weiß: Jede Branche hat mit ganz besonderen Herausforderungen zu kämpfen. Und diese gilt es mit einem MES präzise zu adressieren.

Wesentliche AnforderungenMES-FunktionalitätenZiele
HalbleiterProzessführung im Nanometerbereich, hochkomplexe mehrstufige Prozessketten, durchgängige Integration von Equipment-, Sensor-, Material- und RezeptdatenStatistische Prozessregelung (SPC), Equipment-Integration, Rezeptverwaltung, Wafer-Genealogie, Echtzeit-Überwachung der ProzesszuständeErhöhte Wafer-Ausbeute, frühzeitige Erkennung von Anomalien, reduzierte Ausschussraten, verbesserte Prozessstabilität
ElektronikHigh-Mix-/Low-Volume-Fertigung, komplexe SMT-Fertigungslinien, häufige Produktwechsel, verteilte FertigungsstandorteLinienorchestrierung, standardisierte Maschinenanbindung, durchgängige Produkt – verfolgung, Echtzeit-Transparenz über LinienzuständeErhöhung der First-Pass-Yield, verkürzte Umrüstzeiten, verbesserte Skalierbarkeit und Auslastung der Fertigung
SolarHohe Wafer-Variabilität, ausgeprägte Anlaufverluste bei neuen Produkten, qualitätskritische ChargenprozesseVirtuelles Wafer-Tracking, SPC-basiertes Yield-Monitoring, automatisierte Erkennung von Anomalien in ProzesskettenHöhere Ausbeute, verkürzte Ramp-up-Phasen, geringeres Risiko qualitätsbedingter Chargenrücknahmen
BatterieKomplexe Material- und Prozess-Genealogie, Hochskalierung auf Gigafactory-Niveau, strenge Anforderungen an lückenlose RückverfolgbarkeitNahtlose Materialverfolgung, detaillierte Prozess-Genealogie, Integration von Prüf-, End-of-Line- und FormierungsdatenReproduzierbare Produktqualität, beschleunigte Ursachenanalysen,
gesicherte Einhaltung regulatorischer Vorgaben
MedizintechnikStrenge regulatorische Vorgaben, revisionssichere Dokumentation von Prozessänderungen, vollständige und lückenlose Produkt-GenealogieElektronische Device History Records (eDHR), prozessbezogene
Rückverfolgbarkeit, integrierte Qualitäts- und Compliance- Überwachung
Audit- und Inspektionssicherheit, nachweisbare regulatorische
Compliance, erhöhter Nachweis der Produktsicherheit

Konventionelle Fertigung versus Halbleiterproduktion

In vielen Produktionsbetrieben dreht es sich primär um makroskopische Optimierung. Ihre Herausforderungen liegen typischerweise in variablen Zykluszeiten, Personalplanung und Batch-Wechseln. Diese lassen sich durch Factory-Scheduling-Module, Produktionssteuerung, Echtzeit-Dashboards und ERP-Schnittstellen bewältigen. Toleranzen von einem Millimeter und Produktionszyklen von Stunden bis Tagen sind hier nicht ungewöhnlich.

Im Gegensatz dazu hängen die Resultate der Halbleiter- und High-Tech-Industrie von mikroskopischer Präzision ab. Hier geht es um Inline-SPC (Statistical Process Control) für Schichtdicken von 0,5 Nanometern, Yield-Raten pro Wafer über 99,5 Prozent und Ansätze, die physische Tests minimieren. Produktionszyklen dauern Sekunden, Toleranzen liegen im Nanometerbereich. Fertigungs-MES von der Stange stoßen hier mit ihren Reaktionszeiten an Grenzen, da ihnen spezialisierte SPC-Engines und Sub-Nanometer-Traceability fehlen.

Gleichzeitig bietet diese Präzision enormes Potenzial – etwa für Automobilzulieferer oder Medizintechnikhersteller. Wer seine Produktqualität minutiös trackt und verbessert, reduziert Ausschuss und damit Kosten.

Von Daten zu vernetztem Wissen

Als Reaktion auf die aktuellen Herausforderungen in der Fertigung sollte MES mit KI-gestützter Operational Intelligence heute breiter gedacht werden. Mehrere Datenquellen – von der Lieferkette über den Shopfloor bis hin zum Lager – lassen sich einbeziehen und so Datensilos auflösen. Die entstehende Transparenz in den Betriebsabläufen kann dann eine frühe Erkennung von Anomalien, die Optimierung von Prozessen und schnelle Reaktionen auf Veränderungen ermöglichen.

CamLine00228 Danny Yeoh portrait
Bild: Elisa Industriq Germany GmbH

Rückgrat der Operational Intelligence

Ein MES fungiert als Gehirn des Shopfloors, indem es Echtzeitdaten von Maschinen sowie Prozessen erfasst und zugänglich macht. Das funktioniert umso besser, je passgenauer das MES die Prozesse im Unternehmen abbilden kann. Und das ist keine reine Technologiefrage, sondern erfordert tiefes Branchen-Knowhow. Ein Verständnis von Gemeinsamkeiten und Unterschieden erlaubt den Transfer bewährter Ansätze, ohne das Rad neu erfinden zu müssen. So lässt sich ein in der Halbleiterindustrie etabliertes System für Recipe Management auf die Kunststoff- und Kautschukverarbeitung übertragen. Dort gibt es ebenfalls einen Bedarf an Standardisierung von komplexen, stark parameterabhängigen Prozessen mit vielen Material- und Produktvarianten. Ein zentrales Rezeptmanagement hilft, die Vielzahl an Ausprägungen fehlerfrei zu meistern und reproduzierbare Qualität über Linien sowie Werke hinweg zu sichern. In Verbindung mit vor- und nachgelagerten Prozessen wie Demand Management oder Lagerverwaltung entwickelt sich das klassische MES weiter – vom Ausführungs- und Rückmeldesystem zum Rückgrat der Operational Intelligence und damit einer kontinuierlichen Verbesserung.



  • Avanade ernennt Annika Grosse zum Data & AI Lead

    Avanade ernennt Annika Grosse zum Data & AI Lead

    Annika Grosse soll bei Avanade als Data & AI Lead für Europa die Angebotsentwicklung für Azure-KI leiten.

    mehr lesen: Avanade ernennt Annika Grosse zum Data & AI Lead

  • Autobauer blicken bescheidener in die Zukunft

    Autobauer blicken bescheidener in die Zukunft

    Nach aktuellen Zahlen des Ifo Instituts beurteilen die deutschen Autobauer ihre Geschäftslage derzeit so gut wie seit August 2018 nicht mehr. Bei den Erwartungen zeigen sich die Unternehmen jedoch verhaltener.

    mehr lesen: Autobauer blicken bescheidener in die Zukunft

  • Auftragseingang im Maschinen- und Anlagenbau wächst erneut

    Auftragseingang im Maschinen- und Anlagenbau wächst erneut

    Die Maschinen- und Anlagenbauer konnten im Mai ihre Auftragsbücher erneut füllen. Insgesamt verbuchte die Branche einen Zuwachs der Bestellungen von real 47 Prozent zum – vergleichsweise schwachen – Vorjahr.

    mehr lesen: Auftragseingang im Maschinen- und Anlagenbau wächst erneut

  • Security-Check für Unternehmen

    Security-Check für Unternehmen

    Produzierende Unternehmen, die ihre Maschinen und Anlagen vernetzen, sind durch Sicherheitslücken und Angriffe auf ihre IT-Infrastruktur oftmals gefährdet. Wissenschaftler möchten nun in einem AiF-geförderten Forschungsprojekt gemeinsam mit kleinen und mittleren…

    mehr lesen: Security-Check für Unternehmen

  • 6G-Forschung für die Zukunft

    6G-Forschung für die Zukunft

    Unter Koordinierung des DFKI forschen im Projekt Open6GHub 17 Projektpartner bereits an der nächsten Mobilfunkgeneration 6G.

    mehr lesen: 6G-Forschung für die Zukunft

  • China steigert Industrieroboter-Absatz

    China steigert Industrieroboter-Absatz

    Weltweit waren die Roboterinstallationen im vergangenen Jahr rückläufig, in China stieg jedoch die Zahl der verkauften Industrieroboter. Für Europa und Nordamerika erwartet die International Federation of Robotics ein starkes Wachstum…

    mehr lesen: China steigert Industrieroboter-Absatz

  • Partnerschaft zwischen AWS und Salesforce

    Partnerschaft zwischen AWS und Salesforce

    Salesforce und AWS wollen ihre jeweiligen Lösungen im Rahmen einer Partnerschaft neu integrieren, so dass Anwender die Lösungen in Kombination nutzen können.

    mehr lesen: Partnerschaft zwischen AWS und Salesforce

  • Paul Repmann wird Manager Sales & Marketing in Chicago

    Paul Repmann wird Manager Sales & Marketing in Chicago

    MPDV will mit Paul Repmann als Manager für Sales & Marketing die Präsenz in Nordamerika stärken.

    mehr lesen: Paul Repmann wird Manager Sales & Marketing in Chicago

  • Positive Aussichten für den Arbeitsmarkt

    Positive Aussichten für den Arbeitsmarkt

    Das IAB-Arbeitsmarktbarometer hat im Juni gegenüber dem Vormonat um 2,7 Punkte auf 107,4 Punkte zugelegt. Der Frühindikator des Instituts für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung erreicht damit den höchsten Stand seit Beginn…

    mehr lesen: Positive Aussichten für den Arbeitsmarkt

  • Exporterwartungen legen zu

    Exporterwartungen legen zu

    Die Exporterwartungen des Ifo Instituts sind im Juni gestiegen, auf den höchsten Wert seit Januar 2011. Nahezu alle Branchen rechnen in der aktuellen Erhebung mit steigenden Exporten.

    mehr lesen: Exporterwartungen legen zu

  • Preisgestaltung oftmals nicht transparent genug

    Preisgestaltung oftmals nicht transparent genug

    Cloud-Produkte sind in den meisten Unternehmen und Branchen etabliert. Details liefert diesbezüglich eine Umfrage der Deutschsprachigen SAP-Anwendergruppe e.V. (DSAG). Zu den Ergebnissen zählt unter anderem, dass die Transparenz der Preisgestaltung…

    mehr lesen: Preisgestaltung oftmals nicht transparent genug

  • Partnerschaft zwischen Photocentric und CoreTechnologie

    Partnerschaft zwischen Photocentric und CoreTechnologie

    Im Rahmen einer Partnerschaft wollen der Softwareanbieter CoreTechnologie und der Druckmaschinenhersteller Photocentric gemeinsame Lösungen anbieten.

    mehr lesen: Partnerschaft zwischen Photocentric und CoreTechnologie