MES-System: Aufgaben nach VDI 5600, Auswahl und Einführung

Das Wichtigste in Kürze

• Ein MES (Manufacturing Execution System) steuert und dokumentiert, was in der Fertigung tatsächlich passiert: Aufträge, Maschinen, Material, Personal und Qualität, nahezu in Echtzeit.
• In Deutschland beschreibt die Richtlinie VDI 5600 die Aufgaben eines MES. Kaum ein Werk braucht alle davon am ersten Tag.
• Den schnellsten Nutzen bringen oft drei Aufgaben: Datenerfassung, Leistungsanalyse (OEE) und Betriebsmittelmanagement mit der Instandhaltung.
• Viele Mittelständler, die ein MES suchen, brauchen zuerst verlässliche Maschinendaten. Feinplanung und lückenlose Rückverfolgung folgen, wenn die Daten stimmen.
• Vor der Auswahl sollten Sie Ihre Engpassmaschine, Ihre OEE und die wichtigsten Stillstandsgründe kennen. Sonst kaufen Sie Funktionen statt Ergebnisse.

Was ist ein MES?

Ein Manufacturing Execution System ist die Softwareschicht zwischen der Unternehmensplanung im ERP und den Maschinen in der Halle. Es übersetzt Aufträge in Arbeit an der Anlage und meldet zurück, was wirklich produziert wurde.

Das ERP weiß, was bis wann gefertigt werden soll. Das MES weiß, wie es gerade läuft: welche Maschine steht, welcher Auftrag hängt, wie viel Ausschuss entsteht.

Im Modell der Norm ISA-95 / IEC 62264 liegt das MES auf Ebene 3, zwischen der Geschäftsplanung (Ebene 4) und der Steuerungsebene mit SPS und Sensorik (Ebenen 0 bis 2).

Die Aufgaben eines MES nach VDI 5600

Die Richtlinie VDI 5600 gliedert ein MES in Aufgaben, nicht in Module. Das hilft bei der Auswahl, weil Sie Anbieter an denselben Begriffen messen können.

Kein Werk startet mit allen zehn Aufgaben. Die Frage ist, welche drei zuerst Geld bringen.

MES, ERP, MDE und Instandhaltungssoftware: wer macht was?

Die Begriffe überschneiden sich, und Anbieter nutzen sie großzügig. Diese Abgrenzung hat sich in der Praxis bewährt:

Die Maschinendatenerfassung ist die Grundlage für fast alles andere. Ohne verlässliche Stillstands- und Stückzahldaten plant auch das beste MES mit falschen Zahlen.

Braucht Ihr Werk ein vollständiges MES?

Ein vollständiges MES ist ein großes Projekt. Es lohnt sich vor allem dort, wo die Anforderungen es erzwingen.

Ein vollständiges MES ist sinnvoll, wenn

• Sie lückenlose Rückverfolgung je Charge oder Seriennummer nachweisen müssen, etwa in Pharma, Medizintechnik oder Automotive.
• Sie täglich viele Aufträge mit komplexen Arbeitsplänen über zahlreiche Arbeitsplätze hinweg umplanen müssen.
• Papierbasierte Fertigungsdokumentation zum Engpass bei Audits und Freigaben geworden ist.

Mit Maschinendaten, OEE und Instandhaltung zu starten ist sinnvoll, wenn

• Niemand genau weiß, wie viel Zeit an den Engpassmaschinen verloren geht und warum.
• Stillstände im Schichtbuch geschätzt werden und Kurzstillstände gar nicht auftauchen.
• Störungen per Zuruf gemeldet werden und die Instandhaltung nicht sieht, welcher Ausfall die meiste Produktion kostet.

Viele mittelständische Fertiger finden sich in der zweiten Liste wieder. Unser Vergleich OEE und MES zeigt, wo die Grenze liegt.

Was ein MES je Branche leisten muss

Die VDI-5600-Aufgaben sind in jeder Branche dieselben. Welche davon zuerst zählen, unterscheidet sich stark.

In der diskreten Fertigung mit vielen Maschinen bringt die Datenerfassung an der Maschine meist den schnellsten Nutzen. In regulierten Branchen treibt dagegen oft die Dokumentationspflicht das Projekt.

Fragen Sie jeden Anbieter nach Referenzen aus Ihrer Branche und mit vergleichbarem Maschinenpark. Ein MES für Pharma-Chargen taugt nicht automatisch für ein Presswerk.

Rechenbeispiel: was ein MES-Projekt bringen muss

Der Nutzen eines MES entsteht fast immer an der Engpassanlage. Jede zusätzliche Stunde dort ist eine zusätzliche Stunde Ausstoß für das ganze Werk.

Nehmen wir eine Linie an, die im Zweischichtbetrieb an 230 Tagen im Jahr läuft. Nach Abzug der Pausen beträgt die geplante Produktionszeit 15 Stunden pro Tag, also 3.450 Stunden im Jahr.

• Die heutige OEE liegt bei 60 %. Das entspricht 0,60 × 3.450 = 2.070 Stunden voll produktiver Zeit.
• Steigt die OEE durch weniger Stillstände und Kurzstillstände auf 66 %, sind es 0,66 × 3.450 = 2.277 Stunden.
• Der Unterschied beträgt 207 Stunden zusätzliche Kapazität im Jahr, ohne neue Maschine und ohne Zusatzschicht.

Multiplizieren Sie diese Stunden mit dem Deckungsbeitrag pro Stunde an dieser Linie, wenn Sie jedes Teil verkaufen können. Können Sie das nicht, bewerten Sie die vermiedenen Überstunden und Fremdvergaben.

Diese Rechnung zeigt auch, womit Sie anfangen sollten. Die ersten Prozentpunkte OEE kommen meist aus der Datenerfassung und der schnelleren Reaktion auf Störungen, nicht aus der Feinplanung.

Die Kennzahlen, die ein MES liefern muss

Ein MES ist nur so gut wie die Zahlen, die es jeden Morgen auf den Tisch legt. Diese Kennzahlen sollte jedes System im Standard berechnen, mit einer klaren und dokumentierten Formel.

Achten Sie darauf, wie Pausen und geplante Nichtproduktionszeit behandelt werden. Werden sie nicht sauber aus der geplanten Produktionszeit herausgerechnet, ist die Verfügbarkeit zweier Werke nicht vergleichbar.

Wie die OEE im Detail berechnet wird und welche Stolperfallen es gibt, zeigt unsere Anleitung zur OEE-Berechnung.

Cloud oder Server im Werk?

Früher lief fast jedes MES auf einem Server im Werk. Heute bieten viele Anbieter Cloud-Betrieb an, oft mit einem kleinen Gerät an der Maschine, das die Daten sammelt.

Die entscheidende Frage ist nicht Cloud oder Werk, sondern ob das Gerät an der Maschine nur liest. Ein System, das nicht in die Steuerung schreibt, ist für die OT-Sicherheit deutlich leichter freizugeben.

MES-System auswählen: zehn Fragen an jeden Anbieter

MES-Demos zeigen gern Leitstände und Gantt-Diagramme. Diese Fragen klären, ob das System in Ihrem Werk funktioniert:

1. Wie wird Ihre älteste Maschine angebunden? SPS, OPC UA, nachgerüsteter Sensor oder Kamera? „Das klären wir im Projekt“ ist keine Antwort.
2. Welche VDI-5600-Aufgaben deckt das System wirklich ab? Lassen Sie sich jede zugesagte Aufgabe im Standard zeigen, nicht als Individualentwicklung im Projekt.
3. Wie werden Stillstandsgründe erfasst? Kurze Auswahllisten je Maschinentyp, Alarmcodes aus der Steuerung oder nur Freitext?
4. Ab welcher Dauer zählt ein Stillstand? Die Schwelle für Kurzstillstände muss einstellbar sein, sonst bleibt ein oft erheblicher Verlust unsichtbar.
5. Wie werden Aufträge und Rückmeldungen mit dem ERP ausgetauscht? Standardschnittstelle, API oder Dateiexport, und in welche Richtung?
6. Was passiert nach einem Stillstand? Gibt es einen direkten Weg vom wiederkehrenden Stopp zum Instandhaltungsauftrag an derselben Maschine?
7. Wie lange dauert es bis zu den ersten verlässlichen Zahlen? Fragen Sie nach dem Zeitpunkt, ab dem die erste Linie eine OEE liefert, nicht nach dem Projektende.
8. Wer pflegt das System danach? Braucht jede Änderung einen Berater, oder kann Ihr Team Maschinen, Gründe und Schichten selbst anlegen?
9. Wo liegen die Daten? Cloud, Server im Werk oder beides, mit welchen Zertifizierungen und welchem Vertrag zur Auftragsverarbeitung?
10. In welchen Sprachen arbeiten Bediener und Instandhalter? Ein Hallenbildschirm, den die Schicht nicht versteht, wird ignoriert.

Einführung: Betriebsrat, IT und die ersten 90 Tage

Ein MES erfasst Daten, die sich oft über Anmeldung, Schicht oder Arbeitsplatz einzelnen Beschäftigten zuordnen lassen. Der Betriebsrat hat dann nach § 87 Abs. 1 Nr. 6 BetrVG mitzubestimmen, denn es genügt, dass die Technik zur Überwachung von Verhalten oder Leistung geeignet ist.

Klären Sie Zweck, Auswertungsebene und Zugriffe vorab in einer Betriebsvereinbarung. Unser Leitfaden zur Abstimmung mit dem Betriebsrat zeigt die typischen Punkte.

Ein Einstieg in drei Phasen hat sich bewährt:

1. Tage 1 bis 30: Engpassmaschine anbinden, Zustandsmodell und eine kurze Liste von Stillstandsgründen festlegen, Ausgangswert der OEE messen.
2. Tage 31 bis 60: Tägliche Runde zu den Stillständen des Vortags einführen, die größten Verluste mit Instandhaltungsaufträgen hinterlegen.
3. Tage 61 bis 90: Weitere Linien anbinden, ERP-Schnittstelle für Aufträge und ideale Taktzeiten nutzen, erste Verbesserung gegen den Ausgangswert belegen.

Typische Fehler bei MES-Projekten

• Mit der Feinplanung beginnen. Ohne gemessene Stillstände und echte Taktzeiten plant das System mit Wunschzahlen.
• Alle Werke und Linien gleichzeitig starten. Ein sichtbarer Erfolg an einer Linie überzeugt mehr als ein großer Rollout-Plan.
• Ideale Taktzeiten schätzen. Ist die Soll-Taktzeit zu großzügig angesetzt, sieht die Leistung gut aus und Geschwindigkeitsverluste bleiben unsichtbar.
• Die Instandhaltung außen vor lassen. Ein erkannter Stillstand ohne Auftrag an die Instandhaltung bleibt ein Diagramm.
• MES als IT-Projekt führen. Über den Erfolg entscheidet die tägliche Runde in der Produktion, nicht die Schnittstelle.

Mehr zu den Ursachen gescheiterter Projekte lesen Sie in unserem Beitrag Warum MES-Einführungen scheitern.

So arbeitet Fabrico

Fabrico ist kein vollständiges MES, sondern deckt die MES-Aufgaben Datenerfassung und Leistungsanalyse sowie die Instandhaltung aus dem Betriebsmittelmanagement in einem System ab. Maschinendaten kommen über die SPS-Anbindung, über IoT-Sensoren für ältere Anlagen oder über Kameras mit Bildverarbeitung.

Daraus entstehen OEE in Echtzeit, Stillstandsprotokolle und die Erkennung von Kurzstillständen. Weil Fabrico zugleich eine vollständige Instandhaltungssoftware ist, legt das Team den Instandhaltungsauftrag direkt für die betroffene Maschine an.

Auftragsdaten wie Produkt und ideale Taktzeit können aus dem ERP übernommen werden, damit jeder Lauf am richtigen Soll gemessen wird. Die Oberfläche ist auf Deutsch verfügbar, und Fabrico ist nach ISO 27001 zertifiziert.

Sehen Sie, welche MES-Aufgaben Ihr Werk zuerst braucht. Vereinbaren Sie eine Demo mit einem Fabrico-Berater, 30 Minuten und unverbindlich.

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