Visionen ins MES-Konzept aufnehmen

image 14
Bild: ©panuwat/stock.adobe.com

Die klassische Beschreibung eines Manufacturing Execution Systems (MES) in der Richtlinie VDI 5600 ist in zehn Aufgabengebiete unterteilt, die vom Auftragsmanagement über die Feinplanung und Steuerung, das Personal-, Betriebsmittel- und Qualitätsmanagement, sowie über die Datenerfassung bis zum Informations- und Energiemanagement reichen. Letztlich geht es bei einem MES-Einsatz um optimierte Abläufe in der Produktion, basierend auf der Feinplanung und Steuerung von Produktionsaufträgen, die Verfügbarkeit der relevanten Ressourcen, eine aktuelle Personaleinsatzplanung gezielt für einzelne Schichten, die Erfassung von Auftrags- und Maschinendaten zur Realtime-Überwachung der Produktion, die Rückverfolgbarkeit von Fertigungslosen oder Einzelteilen und so weiter. Damit stellt ein geeignetes State-of-the-Art-MES die Basis für die Smart Factory dar. Aber für die damit verbundene digitale Transformation sind auch neuere technologische Ansätze zu berücksichtigen und MES in einem erweiterten Zusammenhang zu betrachten. Neben dem Querschnittsthema künstliche Intelligenz (KI) spielen digitale Zwillinge, das Industrial Internet of Things (IIoT) und Augmented Reality eine besondere Rolle.

Startpunkt digitaler Zwilling

Ein digitaler Zwilling (engl. Digital Twin) ist eine digitale Repräsentanz eines materiellen oder immateriellen Objekts aus der realen Welt in der digitalen Welt. In der Industrie kann es sich dabei um ein Produkt, eine Maschine/Anlage oder einen Prozess handeln. Es ist unerheblich, ob das Gegenstück in der realen Welt bereits existiert oder erst geplant ist. Digitale Zwillinge bestehen aus Modellen des repräsentierten Objekts und können darüber hinaus Simulationen, Algorithmen und Services enthalten, die Eigenschaften oder Verhalten des realen Objekts beschreiben oder beeinflussen. Spiegeln digitale Zwillinge den gesamten Lebenszyklus eines realen Objektes wider, können sie Produkte, Maschinen und Anlagen von der Planung über die Entwicklung bis zur Fertigung begleiten und später auch bei Wartungs- sowie Reparaturarbeiten unterstützen. Sollen digitale Zwillinge über Simulationen hinaus für Optimierungen eingesetzt werden, müssen sie einen bidirektionalen Informationsfluss unterstützen und Rückmeldungen verarbeiten. Im Produktionsumfeld geht es dabei um Auftrags-, Maschinen-, Prozess- und Qualitätsdaten aus einem MES, von SPSen, installierten Sensoren, Röntgen- und Kamerasystemen und so weiter. Hier kommt das Industrial IoT ins Spiel.

Im Industrial Internet of Things vernetzt

Der Begriff IIoT wird heute häufig zweifach verwendet: zum einen für IT-Systeme zur Vernetzung von Maschinen, Anlagen und Geräten auf dem Shopfloor. Zum anderen auch für die generelle Vernetzung aller produktionsrelevanten Prozesse mit einer vertikalen, hierarchielosen Kommunikation vom Sensor bis in die Cloud – Stichwort: Auflösung der Automatisierungspyramide. Beide IIoT-Interpretationen eint, das sie sowohl Echtzeit-Aktualisierungen eines virtuellen Modells auf der Grundlage der Ereignisse im realen System ermöglichen als auch umgekehrt Verbesserungen der Realität aufgrund der Optimierungen des virtuellen Objekts.

Augmented Reality noch am Anfang

Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) gelten vielen noch teils als Zukunftsmusik, werden aber längst industriell genutzt, auch wenn das Potenzial in den Technologien bei weitem noch nicht ausgereizt ist. Zunächst soll kurz der Unterschied erläutert werden. Augmented Reality erweitert die Sicht des Benutzers, indem einer durch eine Kamera erfassten Live-Ansicht digitale Elemente hinzugefügt werden. Virtual Reality ersetzt eine reale Umgebung vollständig durch eine simulierte Umgebung. Beide Technologien adressieren verschiedene Anwendungsfälle. Im MES-Kontext spielt Augmented Reality die eindeutig wichtigere Rolle. MES hat die unmittelbar sichtbare Realität für Planer und Steuerer, Werker und Produktionsführungskräfte schon immer um zusätzliche, nahezu Real-time-Informationen erweitert, sei es mit Auftragsprioritäten, Arbeitsanweisungen, Maschinen- und Personal-Kapazitäten, Verfügbarkeiten von Komponenten und Fertigungshilfsmitteln, erforderlichen Qualitätsmerkmalen und Maschinen-/Anlagenzuständen. Aber mit AR kann ein MES die relevanten Informationen in anwenderfreundlicher, visueller Overlay-Form liefern. Dies kann für die Mitarbeiter stressfrei ohne Unterbrechungen geschehen, während sie ihre Arbeit ausführen. Dabei sind die Anwendungsfälle für AR nur durch die Vorstellungskraft begrenzt. Einige Denkanstöße sind: Welche Prozesse und Rollen auf dem Shop Floor sollten welche Informationen AR-gestützt erhalten? Welche Informationen des digitalen Zwillings helfen Fertigung, Montage, Reparatur und Wartung, bei der innerbetrieblichen Logistik, bei Schichtübergaben und Produktionsbesprechungen? Alles, was im MES selbst oder über eine Verbindung zum MES via IIoT verfügbar ist, kann mit einer Live-Kameraaufnahme des realen Produkts, einer Maschine oder eines Anlagenbereichs im AR-Device überlagert werden. Bei dem AR-Device kann es sich dabei um mobile Handheld-Geräte wie Smartphones und Tablets oder um Wearables wie intelligente Brillen handeln, die ein kleines Display enthalten, das nur der Träger des Geräts sieht. Richtet der Benutzer seinen Blick und somit das Device auf ein Objekt, lässt sich das vom Kameraobjektiv erzeugte Live-Bild mit AR-Informationen überlagern.

MES-Konzepte für Visionen öffnen

Das Szenario zeigt, dass ein MES für die Smart Factory zwar notwendig ist, alleine jedoch nicht ausreicht. Auch wenn Use-Cases teils noch Visionen darstellen, sollten sie bereits in MES-Konzepte, -Auswahl- und -Einführungsprojekte einfließen. Reichen Kapazität und Fachwissen im Unternehmen dafür nicht aus, können spezialisierte Beratungsunternehmen weiterhelfen.

Autor:

Dr.-Ing. Harald Hoff ist Geschäftsführer der HIR GmbH



  • SAP investiert in KI-Unternehmen n8n

    SAP investiert in KI-Unternehmen n8n

    SAP investiert in die KI-Automatisierungsplattform n8n, wodurch sich die Bewertung des in Berlin ansässigen Startups auf 5,2Mrd.US$ erhöht und somit mehr als verdoppelt.

    mehr lesen: SAP investiert in KI-Unternehmen n8n

  • BSI veröffentlicht G7-Richtlinie zu SBOM for AI

    BSI veröffentlicht G7-Richtlinie zu SBOM for AI

    Unter der Federführung des BSI und der italienischen Cybersicherheitsbehörde ACN haben die Cybersicherheitsbehörden der G7-Staaten unter Mitwirkung der EU Kommission eine Richtlinie zur Software Bill of Materials (SBOM) for AI…

    mehr lesen: BSI veröffentlicht G7-Richtlinie zu SBOM for AI

  • Was passiert mit dem Menschen, wenn die Roboter kommen?

    Was passiert mit dem Menschen, wenn die Roboter kommen?

    Künstliche Intelligenz automatisiert längst digitale Prozesse. Jetzt übernehmen Roboter auch physische Routinen. Was das für die Menschen bedeutet, beleuchtet Sören Michl, Vice President AI Adoption bei IFS.

    mehr lesen: Was passiert mit dem Menschen, wenn die Roboter kommen?

  • Ein Schritt auf dem Weg zum Quanteninternet?

    Ein Schritt auf dem Weg zum Quanteninternet?

    Seit mehr als 60 Jahren gilt das ‚Bellsche Theorem‘ als Goldstandard, um zu zeigen, dass die Quantenmechanik den Regeln der klassischen Physik widerspricht.

    mehr lesen: Ein Schritt auf dem Weg zum Quanteninternet?

  • Der VDI feiert 170-jähriges Bestehen

    Der VDI feiert 170-jähriges Bestehen

    Vor 170 Jahren, am 12. Mai 1856, wurde der VDI in Alexisbad gegründet. Aus diesem Anlass blickt der Verein zurück und gibt zugleich die Gründung eines neuen Gremiums bekannt.

    mehr lesen: Der VDI feiert 170-jähriges Bestehen

  • Cobot vs. stationär: Wie Roboter in der Fabrik eingesetzt werden

    Cobot vs. stationär: Wie Roboter in der Fabrik eingesetzt werden

    Eine aktuelle Robotik-Studie von Reichelt Elektronik, durchgeführt durch das unabhängige Institut OnePoll, untersucht, welche Arten von Robotern in deutschen Produktionsstätten eingesetzt werden und welche Arbeiten sie übernehmen.

    mehr lesen: Cobot vs. stationär: Wie Roboter in der Fabrik eingesetzt werden

  • Welches Potenzial in Werkerassistenzsystemen steckt

    Welches Potenzial in Werkerassistenzsystemen steckt

    Wie Werkerassistenzsysteme bislang verborgene Effizienzpotenziale aufdecken und warum sie sich oft schon nach wenigen Monaten amortisieren, erklärt Michael Kunze, Geschäftsführer von MKey Solution, einem Spezialisten für Messtechnik und Bildverarbeitung.

    mehr lesen: Welches Potenzial in Werkerassistenzsystemen steckt

  • IoT-Plattformen im Anwendercheck

    IoT-Plattformen im Anwendercheck

    IoT-Plattformen sind maßgeblich für digitale Geschäftsmodelle. Eine Studie analysiert Kundenzufriedenheit und Optimierungspotenziale.

    mehr lesen: IoT-Plattformen im Anwendercheck

  • 43. Motek: Komplette Prozesskette im Zusammenspiel

    43. Motek: Komplette Prozesskette im Zusammenspiel

    Zur 43. Motek, internationale Fachmesse für Produktions- und Montageautomatisierung, und zur 18. Bondexpo, internationale Fachmesse für Klebtechnologie, sind Anbieter und Anwender von Produktionstechnologien eingeladen.

    mehr lesen: 43. Motek: Komplette Prozesskette im Zusammenspiel

  • Maschinenbau-Auftragseingang legt im März zu

    Maschinenbau-Auftragseingang legt im März zu

    Nach zwei schwachen Monaten zu Jahresbeginn ist der Auftragseingang im Maschinenbau in Deutschland im März unerwartet stark angestiegen. Verantwortlich hierfür waren insbesondere Bestellungen für Großanlagen und andere großvolumige Aufträge.

    mehr lesen: Maschinenbau-Auftragseingang legt im März zu

  • CIM Aachen wird Teil der T&O Group

    CIM Aachen wird Teil der T&O Group

    T&O Group erweitert Portfolio mit CIM Aachen für Digitalisierung und KI im Shopfloor. Seit 1. Mai 2026 vertieft die Unternehmensberatung ihre Kompetenzen in der digitalen Exzellenz. Ziel: Systematik mit System…

    mehr lesen: CIM Aachen wird Teil der T&O Group

  • Digitale Souveränität ist wichtig, wird aber oft nicht aktiv angegangen

    Digitale Souveränität ist wichtig, wird aber oft nicht aktiv angegangen

    Laut einer Studie des Open-Source-Spezialisten Suse räumen 98% der befragten Unternehmen digitaler Souveränität Priorität ein, aber nur etwas mehr als die Hälfte (52%) ergreift aktiv Maßnahmen zu ihrer Verwirklichung.

    mehr lesen: Digitale Souveränität ist wichtig, wird aber oft nicht aktiv angegangen