Die Rolle von MES in der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsfertigung

Intelligente Fabriken sind in der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie zu einem Muss geworden. In einer aktuellen Deloitte-Studie glauben 86 Prozent der Hersteller, dass Smart-Factory-Initiativen innerhalb von fünf Jahren der wichtigste Treiber für die Wettbewerbsfähigkeit sein werden.

Ein wichtiger Teil dieser Bewegung werden Manufacturing Execution Systems (MES) sein, definiert als ein umfassendes, dynamisches Softwaresystem zur Verwaltung und Verfolgung von Daten und Dokumenten während des gesamten Herstellungsprozesses, vom Rohmaterial bis zum Endprodukt. MES ist eine Funktionsschicht zwischen ERP-Software (Enterprise Resource Planning) und einem Prozesssteuerungssystem. Daher sind die gesammelten Daten von entscheidender Bedeutung, um Herstellern dabei zu helfen, effizienter zu werden und die Produktion zu steigern.

Für die meisten Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungshersteller ist MES nichts Neues. Viele verfügen jedoch über separate MES-Systeme in ihren Fabrikhallen, sodass die Daten zur Produktverfolgung, Bestellung und Verwaltung oft nicht miteinander verknüpft sind. Mit einem zentralisierten MES erhalten Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungshersteller Echtzeitinformationen aus ihren gesamten Fabriken, um Managern die Daten zu liefern, die sie für Entscheidungen benötigen, die dazu beitragen können, Kosten zu senken, Effizienz und Qualität zu steigern und neue Fähigkeiten zu ermöglichen.

Luft- und Raumfahrt und Verteidigung 4.0

Im Jahr 2020 führte IFS eine Untersuchung zur Reifekurve von Industrie 4.0 in der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie durch, mit überraschenden Ergebnissen. Die Umfrageergebnisse eines Webinars, an dem Hersteller aus der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie der Verteidigungsindustrie teilnahmen, ergaben, dass nur 12 Prozent der fast 150 Teilnehmer Industrie 4.0 nicht zu einer unternehmensweiten Priorität gemacht hatten, während die Mehrheit der übrigen Fertigungsunternehmen (68 Prozent) immer noch erforschte, wie diese Technologie umgesetzt werden soll Fortschritte könnten dazu beitragen, ihre Ziele der digitalen Transformation zu erreichen.

Während das Interesse an Industrie 4.0-Technologien deutlich zu erkennen war, befand sich der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsmarkt noch am Anfang der Einführungsreise. Die Überbrückung der Kluft zwischen Interesse und Akzeptanz würde von den positiven Ergebnissen der Early Adopters abhängen, die von der Einführung der neuesten Technologie profitieren würden.

Seitdem ist alles in Gang gekommen. Das weitverbreitete Aufkommen von Industrie 4.0-Technologien ist da und jetzt und ihre Implementierung auf flexiblen Unternehmenssoftwareplattformen trägt dazu bei, bisher unzugängliche finanzielle, betriebliche und sicherheitstechnische Vorteile für Hersteller in der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie zu erschließen.

Der Einsatz leistungsstarker MES-Software ist heute eine Voraussetzung für die Nutzung der Vorteile von Industrie 4.0 und hat enorm positive Auswirkungen auf die Produktionsrate und -ausführung, die Qualitätskontrolle und die Gesamtanlageneffektivität (OEE).

MES transformiert Bestands-, Produktions- und Qualitätskontrollaktivitäten, um eine effiziente und konforme Arbeitsausführung zu ermöglichen, indem der End-to-End-Herstellungsprozess digital verfolgt und dokumentiert wird. Diese Systeme erfassen jeden Schritt der Umwandlung von Rohstoffen in Fertigwaren digital, um Compliance, datengesteuerte kontinuierliche Verbesserung und Transparenz der Lieferkette in Echtzeit zu dokumentieren.

MES ist ein wichtiger Bestandteil der „vertikalen Integration“ der Fertigung, indem es sicherstellt, dass Daten vom Fertigungsbereich bis zur obersten Etage zugänglich sind, kontinuierlich in Echtzeit-Dashboards eingespeist werden und eine Kontrolle auf jeder Ebene der Fertigungsorganisation ermöglichen. Vom Fertigungsleiter über den Betriebsleiter bis hin zum Qualitätsmanager und sogar der C-Suite verfügt jeder in der Kette über Echtzeitinformationen für verwertbare Erkenntnisse.

Für Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungshersteller steckt der Teufel im Detail, und MES muss in der Lage sein, die richtigen Daten bereitzustellen. Im Gegensatz zur herkömmlichen Einzelfertigung von Teilen und Baugruppen unterliegen Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsgeräte einem höheren Standard an Genauigkeit und Sicherheit. Die technischen Toleranzen für Flugzeuge können bis zu Tausendstel Zoll betragen, und das kann auch nur an einer Außenverkleidung der Fall sein! Leitungsgremien wie die Federal Aviation Administration haben Vorschriften und Standards festgelegt, die Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsprodukte erfüllen müssen. Die Nichteinhaltung dieser Vorschriften könnte schwerwiegende Folgen haben, einschließlich finanzieller Strafen oder, was noch wichtiger ist, die Sicherheit von Piloten, Besatzung und Passagieren. Trotz der Hilfe, die MES den Herstellern bei der Einhaltung dieser engen Toleranzen und Vorschriften bieten kann, haben nur 30 Prozent der Hersteller mit der Umsetzung von Smart-Factory-Initiativen begonnen.

Die Fallstricke der Integration von MES-Daten

Der Einsatz von MES-Software als Teil eines zentralen Fertigungssystems bietet erhebliche Vorteile. Der Betrieb separater MES-Systeme ist jedoch nicht dazu geeignet, das in einer modernen Fertigungsumgebung erforderliche Maß an vertikaler Berichterstattung bereitzustellen. Hersteller verfügen häufig über mehrere MES-Systeme, da die vorhandenen Systeme nicht den Grad an Granularität und Spezifität bieten können, der für den Betrieb im Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsfertigungssektor erforderlich ist.

Dies führt dazu, dass Hersteller am Ende stark angepasste Software für bestimmte Anwendungen erhalten. Die Verwaltung dieser unterschiedlichen Systeme ist zeitaufwändig und birgt die Gefahr, dass Daten isoliert werden, die sonst für die Verwaltung der gesamten Produktion und Qualität von entscheidender Bedeutung wären.

Es ist das MES, das den täglichen Betrieb Ihrer Werkstatt überwacht. Software mit integrierter MES-Funktionalität bildet das wesentliche digitale Rückgrat zwischen der Verbreitung intelligenter Geräte und Maschinen und der zentralen Fertigungsplanungssoftware und integriert diese Technologie nahtlos in die übergeordnete Software zur Produktionsplanung. Auf diese Weise ermöglichen offene interoperable MES-Systeme eine vollständige Rückverfolgbarkeit von Teilen, Komponenten und Projekten – vom Design bis zur Produktion.

Als Voraussetzung sollte eine MES-Software eine CAD-Integration ermöglichen; robuste Datenerfassung in Echtzeit; und anspruchsvollere Integrationen durch IoT und sogenannte „RESTful APIs“, um nur einige Beispiele zu nennen. Eine RESTful API ist eine Schnittstelle, die zwei Computersysteme nutzen, um Informationen sicher über das Internet auszutauschen. Die meisten Geschäftsanwendungen müssen mit anderen internen Anwendungen und Anwendungen von Drittanbietern kommunizieren, um verschiedene Aufgaben auszuführen. Um beispielsweise monatliche Gehaltsabrechnungen zu erstellen, muss ein internes Buchhaltungssystem Daten mit dem Bankensystem des Unternehmens teilen, um die Rechnungsstellung zu automatisieren und mit einer internen Arbeitszeittabellenanwendung zu kommunizieren. RESTful APIs unterstützen diesen Informationsaustausch, da sie sicheren, zuverlässigen und effizienten Softwarekommunikationsstandards folgen.

Ein MES-System muss auch den Versand und den Betrieb in der Werkstatt unterstützen; verbessertes Produktionsmanagement und -verfolgung; und Qualitätsmanagementprozesse. Dann besteht die Notwendigkeit, Maschinenüberwachung und Berichterstattung über wichtige Leistungsindikatoren zu ermöglichen.

Anstatt für jeden Fertigungsbetrieb ein anderes MES zu implementieren und diese dann alle mit anderer Fertigungssoftware zu verknüpfen, sollte ein MES Teil eines übergreifenden Softwarepakets sein, das sofort vollständig integriert und verbunden ist.

Besseres Vertragsmanagement

Ein weiterer Problempunkt insbesondere für Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungshersteller ist die Arbeit im strengen regulatorischen Ökosystem, das mit der Lieferkette des US-Verteidigungsministeriums verbunden ist. Die strengen Berichtsanforderungen des Verteidigungsministeriums sind manuell nur schwer zu bewältigen.

Alle in den USA für den internen und externen Gebrauch gebauten Verteidigungsgüter, Ausrüstungen und Dienstleistungen, bis hin zu einzelnen Teilen für eine F-35, unterliegen einer strengen Überwachung der Lieferantenklassifizierung, Berichtsstandards und Compliance. Aktuelle Umfrageergebnisse eines IFS- und Aviation Week-Webinars unterstrichen die größten Druckpunkte für Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungshersteller. Mehr als ein Drittel der Befragten (37 Prozent) gaben an, dass die Komplexität der Branche auf Compliance-Herausforderungen wie strenge Import-, Export- und Sicherheitsvorschriften zurückzuführen sei.

Hier sind die Vorteile eines ganzheitlichen MES- und ERP-Systems enorm. Ein Versandauftrag würde beispielsweise automatisch zurück an das ERP und dann an das Verteidigungsvertragsverwaltungsmodul zur Berichterstattung und Zahlung weitergeleitet. Job erledigt!

Im Verteidigungsvertragsmanagement bedeutet dieser optimierte Ansatz zwischen verschiedenen operativen Bereichen des Unternehmens, dass Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungshersteller automatisierte Berichte schneller und genauer erstellen können – und letztendlich schnellere Zahlungen erhalten.

Humankapitalgewinne

Die Luft- und Raumfahrtindustrie sowie die Verteidigungsindustrie leiden, wie viele andere Branchen auch, unter einem Fachkräftemangel. Laut der Nachrichten-Website Future Aviation Aerospace Workforce wird die Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie allein bis 2026 3,5 Millionen Arbeitskräfte benötigen. Ein vernetztes MES-ERP-System kann Vorteile für das Humankapital bringen.

Durch verbesserte Prozesse mit besserem Feedback zu MES-Daten können Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungshersteller ihre Mitarbeiter für höherstufige Arbeiten weiterbilden, während die Fabrik automatisiert wird. Aus Sicht des Änderungsmanagements ist es eine Win-Win-Situation, da es einfacher ist, eine Prozessverbesserung zu verkaufen, als eine Armee von Robotern in der Fabrikhalle einzuführen.

Dieser Upskilling-Ansatz spiegelt sich in einer McKinsey-Studie wider, die hervorhebt: „Während sich die Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie weiterentwickelt, wird die Umschulung von zentraler Bedeutung sein, um die Arbeitskräfte so zu positionieren, dass sie dieser Entwicklung gerecht werden können.“ Die Befragten gaben an, dass die drei wichtigsten Investitionsbereiche für Umschulungen Führung (55 Prozent), technische Fähigkeiten (45 Prozent) und Cybersicherheit (42 Prozent) sind.“

Der Weg zur Luft- und Raumfahrt und Verteidigung 4.0

Das richtige MES ist ein entscheidender Bestandteil der Luft- und Raumfahrt und Verteidigung 4.0 – insbesondere angesichts der besonderen Anforderungen der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie. MES gibt es schon seit einiger Zeit, aber seine Fähigkeiten sind gewachsen und haben sich weiterentwickelt. Es musste mit neuen und aufkommenden Trends Schritt halten, genau wie der Rest des Software-Stacks für die Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsfertigung, und dazu gehört die Verbindung zu untergeordneter Ausrüstung und die Möglichkeit, Daten zur Analyse und Entscheidungsfindung zu exportieren.

Damit MES Produktion, Qualität und KPIs verbessern kann, darf es nicht isoliert von anderen Fertigungssystemen eingesetzt werden. MES muss ein eingebetteter Teil eines umfassenderen Systems sein, damit Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungshersteller die Vorteile von Industrie 4.0 und der vertikalen Integration der Fertigung nutzen können.

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Weitere Informationen zur MES-Software finden Sie unter www.assemblymag.com, wo Sie die folgenden Artikel lesen können:

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Globaler Industriedirektor für Luft- und Raumfahrt und VerteidigungIFSBlue Ridge, GA