MES-Systeme

Der Schlüssel zur papierlosen Fabrik?

In vielen Unternehmen dominiert in der Produktion noch immer das Papier. Laufkarten, Arbeitsanweisungen, technische Zeichnungen oder Prüfnachweise werden häufig analog geführt. Diese Form der Informationsverarbeitung wirkt auf den ersten Blick einfach, schnell und erfordert wenig Schulungsaufwand. In der Praxis zeigt sich jedoch ein anderes Bild: Dokumente gehen verloren, Informationen sind nicht aktuell, Mitarbeiter müssen Rückfragen stellen oder Wege durch die Produktion zurücklegen, um den Status eines Auftrags zu klären. Zusammenhänge zwischen Fehlern, Stillständen und Qualitätsproblemen bleiben oft verborgen. [1]

Gleichzeitig steigt der Druck auf produzierende Unternehmen kontinuierlich. Märkte werden schneller, Produkte individueller, Losgrößen kleiner und Innovationszyklen kürzer. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, welche technischen Lösungen Unternehmen dabei unterstützen können, Transparenz zu schaffen und die Produktion effizienter zu gestalten. [2]

Eine zentrale Antwort darauf sind Manufacturing Execution Systeme (MES). Bereits in der Industrie-3.0-Phase wurden MES-Systeme entwickelt, um die Lücke zwischen Produktionsplanung und Fertigung zu schließen. Während diese Systeme früher oft starr und schwer anpassbar waren, sind moderne MES-Lösungen heute modular, skalierbar und stark individualisierbar.[3]

 

Was sind MES-Systeme?

Ein Manufacturing Execution System (MES) ist eine spezialisierte Softwarelösung zur informationstechnischen Erfassung, Steuerung, Überwachung und Dokumentation von Produktionsprozessen. Es verbindet die operative Ebene der Fertigung – Maschinen, Anlagen und Mitarbeiter – mit der Planungsebene, beispielsweise ERP-Systemen, und bildet damit ein digitales Abbild der realen Produktion. [4]

MES-Systeme schaffen Transparenz über Abläufe, erhöhen die Prozesssicherheit und ermöglichen datenbasierte Entscheidungen zur Steigerung von Effizienz, Qualität und Produktivität. Die funktionale Struktur von MES-Systemen ist nach VDI/VDE-Norm 5600 definiert, die vom Verein Deutscher Ingenieure (VDI) gemeinsam mit dem Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (VDE) herausgegeben wird. Diese Norm beschreibt MES nicht als monolithisches System, sondern als Zusammenspiel mehrerer Funktionsbereiche. [5]

Zentrale Funktionsbereiche eines MES

Ein MES umfasst verschiedene Funktionsbereiche, die gemeinsam eine ganzheitliche Produktionssteuerung ermöglichen. MES-Systeme unterscheiden sich von anderen IT-Systemen vor allem durch ihre operative Nähe zur Produktion. Während ERP-Systeme primär planungs- und transaktionsorientiert arbeiten und Business- Intelligence-Lösungen (BI) vergangenheitsbezogene Analysen liefern, erfasst und steuert ein MES das aktuelle Produktionsgeschehen echtzeitnah und ausführungsorientiert direkt auf dem Shopfloor. Im Gegensatz zu isolierten Insellösungen schafft das MES zudem eine durchgängige, abteilungsübergreifende Transparenz und fungiert als verbindende Schicht sowohl horizontal als auch vertikal. [4] Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich auf die nach VDI5600 gegebenen Funktionsbereiche eines MES-Systems. [5]

Die Betriebsdatenerfassung (BDE) bildet die Grundlage für eine datenbasierte Steuerung der Produktion. Sie erfasst auftrags- und arbeitsplatzbezogene Daten wie Start- und Endzeiten von Arbeitsgängen, gefertigte Mengen oder Ausschuss. Dadurch entsteht ein aktuelles Bild des Produktionsfortschritts, das für Auswertungen, Nachkalkulationen und Leistungsanalysen genutzt werden kann.

Ergänzend dazu erfasst die Maschinendatenerfassung (MDE) automatisch technische Zustände und Prozessdaten direkt aus Maschinen und Anlagen. Laufzeiten, Stillstände, Störmeldungen und Prozessparameter liefern ein objektives Bild der Anlagenperformance und ermöglichen die Identifikation von Engpässen sowie die Berechnung der Gesamtanlageneffektivität (Overall Equipment Effectiveness, OEE).

Die Personalzeiterfassung (PZE) dokumentiert Anwesenheits-, Arbeits- und Pausenzeiten von Mitarbeitern und kann mit Produktionsaufträgen verknüpft werden. Sie unterstützt die Personaleinsatzplanung und schafft Transparenz über produktive und unproduktive Zeiten.

Ein weiterer zentraler Bereich ist das Qualitätsmanagement (Computer-aided quality, CAQ). Hier werden Qualitätsprüfungen geplant, durchgeführt und dokumentiert. Prüfmerkmale, Messergebnisse und Abweichungen werden digital erfasst, ausgewertet und archiviert, sodass Qualitätsprobleme frühzeitig erkannt und systematisch behoben werden können.

Die Feinplanung beziehungsweise der Leitstand ermöglicht eine kurzfristige, ressourcenorientierte Planung der Produktion. Maschinen, Material und Personal werden optimal eingeplant, Aufträge priorisiert und bei Störungen flexibel angepasst. Der Leitstand stellt diese Informationen übersichtlich dar und unterstützt die Produktionssteuerung in Echtzeit.

Im Bereich Materialmanagement und Traceability sorgt das MES für die lückenlose Rückverfolgbarkeit von Materialien, Chargen und Produkten. Der Materialverbrauch wird dokumentiert und einzelnen Aufträgen zugeordnet, was insbesondere für Qualitätsnachweise und Rückrufprozesse essenziell ist.

Die Funktionen zur Wartung und Instandhaltung (Total Productive Maintenance, TPM) unterstützen präventive und zustandsbasierte Wartungsstrategien. Wartungsintervalle, Störungen und Reparaturen werden dokumentiert, um ungeplante Stillstände zu reduzieren und die Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen.

Abgerundet wird das MES durch Kennzahlen-, OEE- und Reporting-Funktionen. Produktionsdaten werden verdichtet, visualisiert und in Dashboards oder Berichten bereitgestellt. Diese Kennzahlen bilden die Basis für fundierte Entscheidungen und kontinuierliche Verbesserungsprozesse.

Der eigentliche Mehrwert eines MES entsteht weniger durch einzelne Funktionsmodule als durch deren Integration, etwa wenn BDE-, MDE- und Qualitätsdaten gemeinsam ausgewertet werden, um Ursachen für Abweichungen systematisch zu identifizieren.

 

Herausforderungen, Trends und Handlungsbedarfe im MES-Umfeld

Beim Vergleich bestehender Systeme auf dem Markt zeigt sich, dass trotz normativer Leitplanken der Funktionsumfang von MES-Systemen in der Praxis sehr unterschiedlich interpretiert wird. Diese Uneinheitlichkeit ist weniger ein theoretisches Problem als vielmehr Ausdruck historisch gewachsener IT- und Produktionsstrukturen. Während einige Unternehmen Funktionen wie Lager-Ein- und -Ausgangsbuchungen im MES verorten, sehen andere diese klar im ERP-System oder in separaten Lagerverwaltungslösungen. Gleichzeitig sind viele MES-Systeme stark von ihrem ursprünglichen Einsatzgebiet geprägt, etwa mit Schwerpunkten auf Werkerführung, Qualität oder Instandhaltung.

Diese Heterogenität hat direkte Auswirkungen auf heutige MES-Einführungen. Standardisierte Lösungen stoßen schnell an Grenzen, da sie bestehende Prozesse, Organisationsstrukturen und Nutzerbedürfnisse nicht ausreichend berücksichtigen. Insbesondere auf dem Shopfloor entscheidet die Ausgestaltung der Mensch-System-Interaktion darüber, ob ein MES als produktive Unterstützung oder als zusätzliche Belastung wahrgenommen wird. Vor diesem Hintergrund stellt sich eine zentrale strategische Frage: „Reicht ein Standard-MES aus oder benötigen Unternehmen individualisierte Lösungen?“ (vgl. [6])

Viele MES-Anbieter verfolgen heute modulare Konzepte, die eine schrittweise Einführung ermöglichen. Statt eines monolithischen Systems werden gezielt Funktionsbausteine implementiert und schrittweise erweitert. Die Orientierung an der VDI/VDE-5600-Norm dient dabei als strukturierender Rahmen, ohne die notwendige Flexibilität einzuschränken. [6]

Dennoch bleibt die Herausforderung bestehen, dass Produktionsprozesse, insbesondere in kleinen und mittleren Unternehmen, häufig historisch gewachsen, hochgradig spezialisiert und eng mit implizitem Erfahrungswissen der Mitarbeitenden verknüpft sind. Ein System „von der Stange“ kann diese Besonderheiten oft nur begrenzt abbilden. [7]

Fehlt die Passung zwischen Software, Arbeitsaufgabe und organisatorischem Kontext, entstehen typische Symptome: zusätzliche Dokumentationsaufwände, Medienbrüche, Workarounds oder eine sinkende Akzeptanz auf dem Shopfloor. In solchen Fällen wird das MES nicht als Enabler wahrgenommen, sondern als administrativer Mehraufwand und reduzieren den Nutzen der Systeme erheblich. [8]

Vor diesem Hintergrund ist die MES-Einführung zunehmend als organisatorisches Transformationsprojekt zu verstehen. Sie erfordert ein methodisches Vorgehen, das technische Aspekte mit Prozessdesign, Rollenklärung und Change-Management verbindet. Ein MES ist damit kein isoliertes IT-System, sondern Teil einer übergreifenden Digitalisierungsstrategie in der Produktion. [9]

Mit wachsender Individualisierung steigt jedoch auch die Bedeutung der technischen Integrationsfähigkeit. Individualisierung darf nicht zur Entstehung neuer Insellösungen führen. Da bestehende IT- und Automatisierungslandschaften selten vollständig abgelöst werden, müssen MES-Lösungen offen, anpassbar und erweiterbar sein. Die Bereitstellung von Produktionsdaten über standardisierte Modelle, als ein modernes Konzept kann hier auf die Thematik der „Verwaltungsschale“ (Asset Administration Shell, AAS) als Standardisierungsansatz verwiesen werden, ermöglicht deren Weiterverwendung im Kontext des Digitalen Zwillings und unterstützt eine nachhaltige Digitalisierung. [10]

 

Ausblick

MES-Systeme entwickeln sich zunehmend von reinen Datensammlern zu zentralen Orchestratoren der digitalen Fabrik. In Zukunft werden sie noch stärker mit Cloud-Plattformen, KI-gestützten Analysen und digitalen Zwillingen verknüpft sein. Predictive-Ansätze, etwa zur vorausschauenden Wartung oder Qualitätsprognose, gewinnen an Bedeutung. Gleichzeitig wird die Benutzerfreundlichkeit weiter steigen, um Mitarbeiter auf dem Shopfloor aktiv zu unterstützen, statt zu belasten.

Die papierlose Fabrik ist dabei weniger ein einzelnes Ziel als vielmehr ein kontinuierlicher Transformationsprozess. MES-Systeme bilden das Rückgrat dieser Entwicklung, indem sie Daten verfügbar machen, Prozesse transparent gestalten und Unternehmen befähigen, schneller, flexibler und resilienter zu produzieren.

 

Literaturverzeichnis:

[1]          Bitkom e. V., „Digitalisierte Unternehmen ziehen im Wettbewerb davon | Presseinformation | Bitkom e. V.“ Zugegriffen: 17. Februar 2026. [Online]. Verfügbar unter: https://www.bitkom.org/Presse/Presseinformation/Digitalisierte-Unternehmen-ziehen-im-Wettbewerb-davon

[2]          Bundesnetzagentur, „Bundesnetzagentur – Kennzahlen“. Zugegriffen: 13. Februar 2026. [Online]. Verfügbar unter: https://www.bundesnetzagentur.de/868312

[3]          International Society of Automation, „ISA-95 Standard: Enterprise-Control System Integration“, isa.org. Zugegriffen: 13. Februar 2026. [Online]. Verfügbar unter: https://www.isa.org/standards-and-publications/isa-standards/isa-95-standard

[4]          Jürgen Kletti, „MES – Manufacturing Execution System | springerprofessional.de“. Zugegriffen: 13. Februar 2026. [Online]. Verfügbar unter: https://www.springerprofessional.de/mes-manufacturing-execution-system/6957512

[5]          Fertigungsmanagementsysteme, Norm VDI 5600, Oktober 2016.

[6]          B. Zwolińska, A. A. Tubis, N. Chamier-Gliszczyński, und M. Kostrzewski, „Personalization of the MES System to the Needs of Highly Variable Production“, Sensors, Bd. 20, Nr. 22, Nov. 2020, doi: 10.3390/s20226484.

[7]          techconsult GmbH, „Status Quo: Einsatz von Individualsoftware in deutschen Unternehmen“. 2021. [Online]. Verfügbar unter: https://www.epgmbh.de/epresearch/        epresearch | Dr. Eckhardt + Partner GmbH      Studie Individualsoftware 2021 in deutschen Unternehmen

[8]          Caroline Gomesa, Eduarda Busanelloa, Bruno Padilhaa, Laura Visintainer Lermana, Verônica Maurer Tabima, „(PDF) Exploring Key Factors for Implementing Manufacturing Execution Systems (MES) within the Framework of Industry 4.0 for Small and Medium-Sized Enterprises (SMEs) in the Manufacturing Sector“, ResearchGate, Aug. 2025, Zugegriffen: 13. Februar 2026. [Online]. Verfügbar unter: https://www.researchgate.net/publication/383197960_Exploring_Key_Factors_for_Implementing_Manufacturing_Execution_Systems_MES_within_the_Framework_of_Industry_40_for_Small_and_Medium-Sized_Enterprises_SMEs_in_the_Manufacturing_Sector

[9]          Elbert, T.; Gries, J.; Eichenwald, M. et al. (in Print), „Dualer Ansatz für die Entwicklung interaktiver digitaler Systeme“, in VDI Mechatroniktagung, 2026.

[10]       R. Alt, Service-oriented architecture for automated commissioning of fluid power systems: = Serviceorientierte Architektur für die automatisierte Inbetriebnahme fluidtechnischer Systeme. in Reihe Fluidtechnik, no. Band 114. Düren: Shaker Verlag, 2023.

Autor

Daniel Lelle und Tobias Elbert

ZeMA gGmbH