Von Bianca Scholten

Traditionell ist die IT für das ERP (Enterprise Ressource Planning) und Funktionen wie Auftragsabwicklung und Materialbeschaffung zuständig. Im ISA-95-Modell gehören diese Aufgaben größtenteils zur Ebene 4. Die IT-Abteilung denkt und programmiert in Java, .NET und anderen Hochsprachen.

Die Automatisierungstechniker arbeiten in einer völlig anderen Welt – den Ebenen 2, 1 und 0 nach ISA 95. Hier dominieren SPS, SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) und DCS (Distributed Control Systems), die primär in AWL (Anweisungsliste), FUP (Funktionsplan) und SFC (Sequential Function Chart) programmiert werden. Zwischen beiden Welten liegt die Funktionsebene 3 (Manufacturing Operations & Control), die Aufgaben wie das Rezeptur-Management, Betriebs-/Maschinendatenerfassung sowie die Produktionsplanung und -verfolgung betrifft.

In der Vergangenheit haben SCADA- und DCS-Anbieter mehr und mehr Funktionen der Ebene 3 zugeordnet, zum Beispiel Datenarchivierung, Produktions-Statistiken und Rezept-Management. Entsprechend eng sind diese Lösungen mit den Systemen auf Ebene 2 gekoppelt und verlangen umfassende Kenntnisse über den Produktionsprozess und wie er automatisiert ist. Dies lässt den Schluss zu, dass die Automatisierer auch für die MES-Thematik in einem Unternehmen verantwortlich sein sollten.

Aber auch die ERP-Anbieter haben längst Level-3-Funktionen implementiert, jedoch auf Basis der Betriebssysteme, Programmiersprachen und Netzwerk-Protokolle, die für IT-Umgebungen charakteristisch sind. Darüber hinaus taucht mehr und mehr der Begriff Manufacturing-IT auf – ein Indiz für die Zuständigkeit?

Die Teilnehmer der Umfrage

Die insgesamt 15 Teilnehmer (18 wurden angeschrieben) der Umfrage arbeiten für internationale Unternehmen mit Sitz in Europa und den Vereinigten Staaten, davon sind die meisten in den Branchen pharmazeutische und chemische Industrie aktiv, einige in den Industriezweigen Lebensmittel, Tabak, Energie und Biotechnologie. Rund 25 % der Teilnehmer ordnen sich hinsichtlich ihres Aufgabenbereichs der Ebene 4 (IT) zu, knapp 50 % der Ebene 3 (MES) sowie 25 % zur Gruppe Automatisierung/Engineering. Nur rund 60 % der Firmen differenzieren zwischen der Funktionsebene 3 (MES, Manufacturing-IT) und der Ebene 4 (IT).

Hierarchie-Modell nach ISA-95 (ISA ”“ Instrument Society of Amerika): Wer kümmert sich um MES-Funktionen ”“ die IT-Abteilung oder die Automatisierungstechnik?

Bis auf ein Unternehmen, das SAP auf der Ebene 3 für Electronic-Batch-Records nutzt, setzen alle Firmen ein oder mehrere MES-Systeme ein. Bei rund einem Drittel ist die IT-Abteilung für die Umsetzung von MES-Projekten und die Systempflege verantwortlich, bei 20 % das Engineering. Bei 7 % der Unternehmen gibt es keine klare Zuordnung. IT und Automation teilen sich die Aufgaben bei immerhin 40 % der Unternehmen. Dennoch ist Frage der Zuständigkeit oft ein Problem, da sich einige MES-Systeme in einer Grauzone befinden – speziell bei der Anbindung an Level-4-Systeme.

Trotz der Notwendigkeit einer Zusammenarbeit, gaben 20 % der Teilnehmer an, dass es überhaupt keine Zusammenarbeit zwischen IT und Automation gibt. 43 % arbeiten wenigstens bei Projekten zusammen. Lediglich 23 % arbeiten täglich miteinander. 13 % der Teilnehmer konnten sich nicht festlegen, da es in den einzelnen Unternehmensbereichen unterschiedlich gehandhabt wird. Teilweise arbeiten IT und Engineering sogar gegeneinander, obwohl sich die technische Lücke zwischen beiden Disziplinen verringert, wird die Kluft zwischen beiden Bereichen immer größer.

Mehrere der Befragten gaben an, dass sich das Verhältnis zwischen IT- und Engineering stark verbesserte, nachdem man gezwungen war, eine gemeinsame IT-Architektur zu nutzen. Auch die Definition einer Level-3-Abteilung (IT-Manufacturing) scheint sich positiv auf die Zusammenarbeit auszuwirken. Arbeiten IT und Engineering täglich zusammen, berichten sie in der Regel an den gleichen Vorgesetzen.

Wo liegen die Stärken und Schwächen?

Die Stärken der IT liegen im Bereich Administration von Büro-Netzwerken und Desktops, Datenbanken und Datenmanagement sowie Security und Software-Entwicklung. „Da MES primär eine Anwendung ist, die sich an Schnittstellen und Datenbanken orientiert, sind diese Applikationen kein Teil der Automatisierungstechnik“, so das Statement eines Teilnehmers. Ein anderer meinte: „Ohne zentrale Infrastruktur, die zwangsläufig von der IT bereitgestellt werden muss, kann überhaupt kein MES-Projekt realisiert werden.“

Funktionsmodell der MES-Ebene nach der ISA-95-Spezifikation.

Ein oft erwähntes Argument pro IT als führende Abteilung ist deren zentrale Stellung innerhalb des Unternehmens. Die IT managed bereits die komplette Infrastruktur eines Unternehmens einschließlich der Geschäftsprozesse. Zudem ist die IT für die Wartung und Pflege der PCs zuständig, auf denen die MES-Funktionen zu installieren sind. Aus der zentralen Stellung heraus kann die IT eine einheitliche MES-Strategie entwickeln, unternehmensweit implementieren und in die IT-Strategie integrieren. Das führt zu standardisierten Funktionen und vermeidet doppelte Implementierungen.

Dieses Potenzial hat die Automatisierungstechnik nicht. Historisch gesehen konzentriert sie sich auf lokale Projekte, das heißt auf Maschinen- und Hallenebene. Dieses Manko verdeutlich das reale Beispiel: Eine Engineering-Abteilung hatte eine OEE-Funktion (Overall Equipment Effectiveness) für eine Produktionslinie implementiert, die aus unternehmerischer Sichtweise völlig unnötig war. Der Grund: Die Produktionslinie war sowieso nicht ausgelastet und daher ungeeignet für eine Produktivitätsoptimierung. „Solche unnötigen Maßnahmen sind die Folge, wenn die Investitionen nicht zentral koordiniert werden“, gab einer der Teilnehmer zu Protokoll. Die Meinung, dass die Technik nicht über genügend Informationen verfügt, die richtigen MES-Funktionen an den korrekten Stellen zu implementieren, vertritt auch ein andere Teilnehmer: „Woher soll die Engineering-Abteilung wissen, wie hoch die Kosten und Gewinne der Kopplung von MES und LIMS (Labor-Information-Management-System) sind oder ob die Auftrags- und Materialverfolgung besser durch das Warehouse-Management-System, das ERP-System oder doch durch das MES unterstützt werden?“

Die IT sagt, wo es langgeht

Die Tendenz geht bei den Befragten in Richtung IT als führende Abteilung von IT-Projekten und deren Wartung. Fast jeder räumt aber ein, dass die Automatisierer die Produktionsabläufe besser kennen. Das Know-how über Fertigungsabläufe, Produktspezifikationen und die Grenzen der Produktionsanlagen ist für jedes MES-Projekt notwendig, das praktisch ein Modell des Produktionsprozesses abbildet. Besonders bei Fertigungsprozessen mit einer Mischung aus manuellen Schritten und automatisierten Abläufen muss das MES mit den Automatisierungskomponenten (SPS, SCADA-und DCSSystemen) der Ebene 2 Daten austauschen. Dies sehen viele als Kernaufgabe des Engineering an, denn hier gibt es etliche Systeme mit spezifischen Technologien und Schnittstellen. Da das MES anlagenspezifisch angepasst werden muss, ist es nicht effizient, diese Funktion zu zentralisieren – zumal die IT-Abteilung damit nicht vertraut ist.

Bei vielen der Befragten, scheint die Zuordnung der MES-Thematik zu den Abteilungen mehr organisch gewachsen zu sein, als bewusst strukturiert. Selbst bei den bewusst gewählten Strukturen, gibt es keine klare Linie bei den Unternehmen. Zum Teil ist die IT verantwortlich und arbeitet auf Projektbasis mit dem Engineering zusammen. Eine Option ist der Aufbau einer dedizierten Abteilung – Manufacturing-IT. Aber läuft diese Abteilung nicht Gefahr, zwischen IT und Automation aufgerieben zu werden? Eine Alternative wäre, IT und Automation unter eine gemeinsame Führung zu stellen.

Zu diesen verschiedenen Szenarien haben die Befragten sehr unterschiedliche Meinungen:

MES ist eine typische IT-Schicht und sollte daher auch in der Verantwortung der IT liegen. Bis zu einem gewissen Grad kann das Engineering den Betrieb unterstützen, hat aber keine Verantwortung über die Infrastruktur. Letztere wird – wie Änderungen am System auch – immer in der Verantwortung der IT bleiben. Der Engineering-Abteilung fällt die Rolle des Vermittlers zwischen der Produktion und der IT-Abteilung zu.

Einige der Befragten aus dem IT-Umfeld äußerten sich kritisch zur Produktreife von MES-Software. Anders als im ERP-Umfeld fehlen Standard-Funktionen, die zuerst konfiguriert werden müssen. Allerdings muss diese Meinung an der Arbeitsweise gespiegelt werden: Üblicherweise werden bei ERP-Projekten die Geschäftsprozesse analysiert und dem ERP-System angepasst. Bei einem MES-Projekt funktioniert das nicht, da ein Umbau der Produktion nicht in Frage kommt. Aus diesem Grund sind bei der Implementierung einer MES-Lösung meist umfangreiche Anpassungen notwendig. Das erweckt aus IT-Sicht den Anschein von Unausgereiftheit. Da jede Produktion anders und meist auf Basis von Papier und Office-Anwendungen wie Excel und Word organisiert ist, geht daran kein Weg vorbei. Deshalb sind 30 bis 50 % des Budgets eines MES-Projektes allein für die Datenanalyse, Schnittstellenanpassungen und den Aufbau von einheitlichen Berichten zu veranschlagen. Etwa 30 bis 60 % der zu realisierenden Aufgaben können mit den Standard-Funktionen der MES-Systeme abgebildet werden. Der Rest – immerhin noch 20 bis 40 % müssen individuell erstellt werden. Aufgabe der MES-Anbieter wird sein, diesen Anteil weiter zu verringern, beispielsweise mit Best-Practise-Lösungen. Ein Problem, das viele IT-Organisationen nicht beachten, sind die Lebenszyklen eines MES: Innerhalb von drei Jahren müssen zwischen 30 und 50 % der Funktionen angepasst werden. Die Ursache liegt in der Produktion, welche lebt und ständig erweitert wird – zum Beispiel durch neue Maschinen, oder die Einführung eines kontinuierlichen Verbesserungsprozesses. Wer das nicht berücksichtigt, kann schlussfolgern, MES-Lösungen seien nicht ausgereift.

Die ideale Konstellation

Ideale Voraussetzungen für eine MES-Implementierung sind gegeben, wenn das Unternehmen die strategische Entscheidung getroffen hat, wer für das MES-Projekt und dessen Pflege verantwortlich ist: die IT, das Engineering oder beide gemeinsam. Die gewählte MES-Lösung sollte mit ihren Standard-Funktionen bereits möglichst viele Anforderungen erfüllen und dennoch über genügend Flexibilität zur Anpassung an die Besonderheiten der Produktionsabläufe verfügen. Fehlt nur noch ein auf die MESLösung spezialisierter Systemintegrator, der das Know-how von IT und Engineering kombiniert und das MES-Projekt realisiert.

Autor

Bianca Scholten leitet das ISA-95/MESCompetence Center bei Ordina in Rosmalen (NL).