Wittmann Battenfeld empfiehlt seinen Kunden den Einsatz des MES Hydra von MPDV, um sowohl die Betriebsabläufe als auch die Qualitätssicherung zu optimieren. Foto: MPDV

Unter spezieller Leitung

Industrie 4.0

Manufacturing-Execution-Systeme (MES) bilden das Datenrückgrat der smarten 
Fabrik. Kein Wunder, dass der Kampf um die Anbieter in der Branche entbrannt ist.

Jede Fabrik ist ein Unikat“, sagt Olaf Sauer, stellvertretender Leiter des Fraunhofer-Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB). Kein Werk gleiche in seinen Produktionsbedingungen exakt einem anderen. Für die Systeme, die im Fertigungsumfeld eingesetzt werden, bedeutet das: Auch sie müssen sich an die jeweiligen spezifischen Gegebenheiten anpassen. Das gilt besonders für die Produktionsleitsysteme (MES). Diese seien sehr stark mit dem Geschehen in der Fabrik verbunden, so Sauer, dessen Institut unter anderem Unternehmen beim Thema MES berät.

Die MES-Anbieter gehen auf diesen Umstand ein, indem sie zum einen modulare Systeme entwickeln, die sich an individuelle Anforderungen anpassen lassen. Zum anderen stellen sie branchenspezifische Lösungen bereit. Speziell für die Kunststoffindustrie gibt es solche zum Beispiel von Herstellern wie MPDV, Guardus, Cosmino oder BFA.

Nicht nur Spritzgießmaschinen von Engel lassen sich mit dem MES Authentig von T.I.G. vernetzen. Die Software ist offen für alle anderen Fabrikate. Doch empfehlen Wittmann Battenfeld und Sumitomo (SHI) Demag ihren Kunden das MES nicht mehr explizit, nachdem Engel den österreichischen Softwareanbieter im vergangenen Herbst übernommen hat.
Nicht nur Spritzgießmaschinen von Engel lassen sich mit dem MES Authentig von T.I.G. vernetzen. Die Software ist offen für alle anderen Fabrikate. Doch empfehlen Wittmann Battenfeld und Sumitomo (SHI) Demag ihren Kunden das MES nicht mehr explizit, nachdem Engel den österreichischen Softwareanbieter im vergangenen Herbst übernommen hat.

Gerade die Spritzgießfertigung stellt ganz spezielle Anforderungen. Besonderheiten wie Familienwerkzeuge, defekte Kavitäten, Maschinen unterschiedlicher Leistung und zusätzliche Peripherie wie etwa Temperiergeräte machten eine verlässliche Feinplanung komplex, betont Axel Kinting, Leittechnik-Experte bei Arburg.

Gerade der Umgang mit Mehrfachwerkzeugen sei ein wichtiges Kriterium – sowohl in der Fertigung als auch in der Qualitätsprüfung, ergänzt Professor Jürgen Kletti, geschäftsführender Gesellschafter von MPDV: „Beispielsweise muss das temporäre Schließen einer Kavität im System genauso abbildbar sein wie eine nestbezogene Auswertung von Prüfergebnissen.“ Darüber hinaus müssten branchenspezifische Regeln beim Wechsel von Artikel und Farbe im MES abgebildet werden, um Rüstzeiten und -kosten zu optimieren, so Kletti.

Ein MES-Anbieter, der den Anforderungen der Kunststoffindustrie gerecht werden will, muss die entsprechenden Produktionsbedingungen kennen und die Sprache des Spritzgießers sprechen. Das fängt schon bei einfachen Dingen an – wie etwa der Bezeichnung von Variablen. Ein Anbieter spricht zum Beispiel von „Kavitäten“, ein anderer von „Multiplikatoren“.

Kletti dagegen sieht das etwas anders: „Natürlich hat jede Branche ihre spezifischen Anforderungen – so auch die Kunststoffindustrie. Wenn man allerdings ein branchenübergreifendes MES-System an den richtigen Stellen auf genau solche Anforderungen ausrichtet und entsprechende Möglichkeiten zur Individualisierung einbaut, dann braucht es definitiv kein spezielles MES für die Kunststoffbranche.“ Zudem spreche auch die Auflösung der klassischen Branchen dafür, ein flexibles MES zu nutzen, um auch Prozesse anderer Ausprägung in einem System abbilden zu können.

„Standard-MES berücksichtigen nicht branchenspezifische Anforderungen“, Axel Kinting, Leittechnik-Experte bei Arburg

Die Aussagen sind das Ergebnis unterschiedlicher Perspektiven. Denn mit dem Arburg Leitrechnersystem (ALS) hat der Spritzgießmaschinenbauer aus Loßburg ein eigenes spezialisiertes MES im Angebot. Das System wurde ursprünglich entwickelt, um eine hauseigene vollautomatische Fertigungsanlage aus mehreren verketteten Spritzgießmaschinen zu steuern, die Arburg erstmals auf der K 1986 vorstellte. Seitdem hat das Unternehmen ALS zu einem MES für die Spritzgießfertigung ausgebaut.

„Es ermöglicht eine vollständige vertikale Integration von der Maschine bis zur Disposition“, erklärt Kinting. ALS könne alle relevanten Produktions- und Qualitätsdaten erfassen sowie archivieren und ermögliche eine durchgängige Rückverfolgbarkeit von Aufträgen und Chargen.

MPDV dagegen hat viele verschiedene Branchen im Blick. Zwar finde das hauseigene MES Hydra guten Anklang bei den Kunststoffverarbeitern. „Trotzdem ist die Kunststoffindustrie nur eines von vielen Standbeinen der MPDV – allerdings ein recht stabiles“, sagt Kletti.

Die Hersteller von Spritzgießmaschinen suchen jedoch die Nähe zu den MES-Anbietern. So können sie ihren Kunden Produktionsleitsysteme anbieten oder empfehlen, die gut zu ihren eigenen Maschinen sowie zu den besonderen Anforderungen der Branche passen.

Seit Kurzem arbeitet zum Beispiel Wittmann Battenfeld mit MPDV zusammen. Der österreichische Maschinenbauer empfiehlt seinen Kunden den Einsatz von Hydra, um „durch mehr Transparenz der Prozesse sowohl die Betriebsabläufe als auch die Qualitätssicherung zu optimieren“, wie es offiziell heißt. Konkret bedeutet die Kooperation laut Wittmann Battenfeld, dass sich die Anwender Informationen aus dem MES auf dem jeweiligen B8-Bildschirm der Spritzgießmaschinen anzeigen lassen können. Je nach Ausrüstungsumfang werden zum Beispiel Fertigungsmonitoring, die Auswertung der Overall Equipment Effectiveness (OEE) oder Instandhaltungsmanagement visualisiert.

In der Vergangenheit hatte Wittmann Battenfeld mit dem österreichischen MES-Anbieter T.I.G. zusammengearbeitet, der mehr als 20 Jahre Erfahrung in der Kunststoffbranche vorweisen kann. Diese Partnerschaft zerbrach allerdings, weil T.I.G. im vergangenen Jahr von Spritzgießmaschinenprimus Engel übernommen wurde. „Dies war ein defensiver Kauf“, erklärte Engel-CEO Stefan Engleder kürzlich auf dem K-Gespräch der K-ZEITUNG. „T.I.G. war unser langjähriger MES-Partner und ist Marktführer in unserer Branche. Als es dort 2016 zu Änderungen in der Gesellschafterstruktur kam, wollten wir verhindern, dass das Unternehmen in die Hände branchenfremder Softwareanbieter oder in asiatische Hand gerät.“

T.I.G. war Engels erste Übernahme in der Unternehmensgeschichte
Wolfgang Frohner, Geschäftsführer T.I.G. Foto: T.I.G.
Wolfgang Frohner, Geschäftsführer T.I.G. Foto: T.I.G.

„Manufacturing-Execution-Systeme spielen in der Fabrik der Zukunft eine Schlüsselrolle.“

Bemerkenswert ist dabei, dass dies die erste Firmenübernahme in der Unternehmensgeschichte von Engel war. Dies zeigt, welchen Stellenwert MES in der Strategie von Engel spielt, Für Engleder ist die T.I.G.-Software Authentig elementarer Bestandteil für die smarte Produktion im Industrie-4.0-Zeitalter.

Authentig zeichnet sich laut T.I.G.-Geschäftsführer Wolfgang Frohner unter anderem durch eine besonders tiefe vertikale Integration bis auf die Ebene einzelner Kavitäten aus. „Dies stellt sicher, dass die Produktionsdaten jedes einzelnen Spritzgussteils lückenlos zurückverfolgt werden können“, so Frohner.

Er nennt noch ein weiteres Thema, mit dem sich seiner Meinung nach besonders Kunststoffverarbeiter sehr intensiv beschäftigen: die Energieeffizienz. „Mit dem Modul Energy macht Authentig die Energieverbräuche der einzelnen Abnehmer im Spritzgießbetrieb transparent“, sagt Frohner. „Für eine vollständige Energiebilanz über den gesamten Betrieb lassen sich Maschinen unterschiedlicher Marken einbinden, außerdem können nicht ins MES integrierte Verbraucher manuell erfasst werden.“ Im Frühjahr dieses Jahres hat Engel den Vertrieb seines eigenen MES E-Factory eingestellt und setzt mit Authentig jetzt noch stärker auf eine unabhängige, schnittstellenneutrale Lösung. Authentig soll nach Aussagen von Engel-CEO Engleder herstellerunabhängig bleiben, damit auch Spritzgießmaschinen anderer Hersteller daran angebunden werden können. Da E-Factory von Beginn an auf Authentig von T.I.G. basierte, ändert sich für die Anwender von E-Factory nur der Produktname, nicht aber die Funktionalitäten und die Bedienlogik.

Die Übernahme von T.I.G. durch Engel im vergangenen Jahr überraschte viele in der Branche. Auch bei Sumitomo (SHI) Demag stand T.I.G. in der Vergangenheit auf der Empfehlungsliste weit oben. Auf der Fakuma 2017 zeigt der Spritzgießmaschinenbauer nun eine Lösung mit dem Schweizer MES-Anbieter BFA für die Produktrückverfolgung, bei der ein Kunststoffbauteil mit einem Datamatrix-Code versehen wird. Alle wesentlichen Prozessdaten werden dabei in das MES von BFA übertragen – mit fester Zuordnung zu dem Code. Dadurch lässt sich auch rückwirkend der gesamte Herstellungsprozess nachvollziehen. Ob die Kooperation mit BFA die Abkehr von T.I.G. bedeutet, wollte Sumitomo (SHI) Demag nicht bestätigen.

Systemoffenheit ist das Gebot der Stunde für alle Player

Ein wichtiges Kriterium für eine MES-Lösung in der Branche sind die Schnittstellen Euromap 63, OPC UA sowie der kommende Standard Euromap 77. Wer als Anbieter in der Branche erfolgreich sein will, muss die Spezifikationen unterstützen. Vor allem Euromap 77 wird künftig eine wichtige Rolle spielen. Der auf OPC UA basierende Standard soll den reibungslosen Datenaustausch zwischen Spritzgießmaschine und MES gewährleisten – und ist somit auch ein Baustein in einem Industrie-4.0-Konzept.

„Die wachsende Komplexität in den Fabriken braucht ein unterstützendes, synchronisierendes und ordnendes System“, Professor Jürgen Kletti, geschäftsführender Gesellschafter MPDV

Für die MES-Anbieter wird es sowieso keine Industrie 4.0 ohne ihre Systeme geben. „Manufacturing-Execution-Systeme spielen in der Fabrik der Zukunft eine Schlüsselrolle“, sagt Frohner von T.I.G. „Das MES vernetzt Maschinen und Produktionssysteme, ganze Maschinenparks und gegebenenfalls auch weltweite Fertigungscluster und ermöglicht so den zentralen Zugriff auf alle relevanten Zustands- und Prozessdaten sowie die Korrelation mit Qualitätskennzahlen und betriebswirtschaftlichen Zielen.“

Wittmann Battenfeld empfiehlt seinen Kunden den Einsatz des MES Hydra von MPDV, um sowohl die Betriebsabläufe als auch die Qualitätssicherung zu optimieren. Foto: MPDV
Wittmann Battenfeld empfiehlt seinen Kunden den Einsatz des MES Hydra von MPDV, um sowohl die Betriebsabläufe als auch die Qualitätssicherung zu optimieren. Foto: MPDV

Kletti stößt ins gleiche Horn: „Industrie 4.0 wird nur mit einem flexiblen MES umsetzbar sein. Die wachsende Komplexität in den Fabriken braucht ein unterstützendes, synchronisierendes und ordnendes System.“

Wohin die Zukunft die Produktionsleitsysteme selbst führen wird, ist jedoch noch unklar. Häufig wird darüber spekuliert, dass MES-Funktionen langfristig von ERP-Lösungen auf der übergeordneten Ebene sowie von Systemen auf dem Shopfloor-Level wie etwa der Betriebsdatenerfassung übernommen werden. Sauer vom Fraunhofer IOSB glaubt indes nicht, dass ERP-Software die MES schlucken wird. „Dafür sind die betriebswirtschaftlichen Systeme nicht ausgelegt“, so Sauer, „ich kann mir nicht vorstellen, dass sich SAP mit den Rohdaten aus einer Maschinensteuerung herumplagt.“

Die Funktionen auf dem Maschinenlevel in den eingebetteten Systemen abzulegen hält er auch nicht für wahrscheinlich. „Dafür reicht deren Rechenpower nicht aus.“ Der Wissenschaftler geht stattdessen davon aus, dass MES-Funktionen künftig in einzelne Mikroservices zerlegt werden. Als solche könnten sie dann auf großen IoT-Plattformen (Internet der Dinge) zur Verfügung gestellt werden. Dort könnte sich dann ein Unternehmen die Funktionen zusammensuchen, die es für die speziellen Anforderungen in seiner einzigartigen Fabrik benötigt.

Markus Strehlitz, Journalist in Mannheim

Aufmacherbild: MPDV