Skalierbarer Leitrechner zur prozessnahen Produktionssteuerung und Rückverfolgbarkeit

Ein Leitrechner ist eine zentrale Softwarelösung, die einzelne Maschinen oder eine komplette Produktionslinie in Echtzeit steuert und überwacht. Als Bindeglied zwischen der Maschinensteuerung und dem übergeordnetem IT-System stellt er eine effiziente, transparente und rückverfolgbare Fertigung sicher. Begriffe wie Leitsystem, Prozessleitsystem oder Produktionsleitsystem werden häufig synonym verwendet.

In einem Leitrechner laufen alle relevanten Maschinendaten sowie Prozesswerte von Sensoren und Aktoren zusammen. Diese Echtzeitdaten werden zur aktiven Steuerung der Produktionsprozesse und zur übersichtlichen Visualisierung aller Abläufe genutzt. Dadurch erkennen Sie frühzeitig Engpässe oder Fehler und können sofort reagieren.

Besonders in Branchen mit hohen Anforderungen an Qualität und Prozesssicherheit – wie der Automobilindustrie, Elektronikfertigung, Halbleiterproduktion oder Pharmaindustrie – entfalten Leitrechner ihr volles Potenzial. Sie unterstützen auch bei der sicheren Einhaltung regulatorischer Anforderungen, etwa durch lückenlose Rückverfolgbarkeit mittels Track & Trace.

Ein Leitrechner steuert und überwacht einzelne Maschinen oder eine verkettete Produktionslinie. Ein MES hingegen steuert und überwacht die gesamte Produktion eines Unternehmens – bereichs- und prozessübergreifend. Grundsätzlich bieten beide Softwarelösungen ähnliche Kernfunktionen. Der Unterschied liegt im Fokus: Ein Leitrechner agiert nah am jeweiligen Produktionsabschnitt, während ein MES eine unternehmensweite Perspektive einnimmt.

Wollen Sie eine spezifische Produktionslinie digitalisieren, überwachen und optimieren, bietet sich ein Leitrechner als besonders schnelle und flexible Lösung an. Wenn Sie dagegen umfassende Transparenz und Kontrolle über sämtliche Produktionsprozesse anstreben – inklusive abteilungsübergreifender Planung und Kennzahlenanalyse – ist ein MES wie FabEagle®MES  die passende Wahl.

In großen komplexen Produktionen ergänzen sich Leitrechner und MES auch sinnvoll. Der Leitrechner liefert präzise Echtzeitdaten aus den einzelnen Produktionsbereichen, während das MES diese Daten für übergeordnete Managementaufgaben und die Materialwirtschaft nutzt.

Wenn Sie mehr über die Unterschiede und Vorteile in Bezug auf Skalierbarkeit, Flexibilität, Einführungsdauer und Bedienkomplexität erfahren möchten, lesen Sie unseren Fachartikel: Kleiner, schneller, leichter: Wie Leitrechner den MES-Lösungen Konkurrenz machen.

Ein Leitrechner übernimmt zahlreiche Aufgaben, damit Ihre Fertigung effizient, stabil und transparent abläuft. Dazu gehören u.a.:

• Verwaltung von Produktionsvorgaben, Arbeitsplänen, Aufträgen und Rezepten
• Visualisierung der Linie und Prozesse
• Werkerführung, Reporting und Alarmstatistik
• Lückenlose Material- und Produktrückverfolgbarkeit
• Echtzeiterfassung von Maschinendaten und Prozessdaten
• Produktdatenarchivierung

Konkret fungiert ein Leitrechner als zentraler Knotenpunkt, der permanent Daten von Maschinen, Sensoren und Aktoren erfasst. Diese Prozessdaten werden erfasst und bilden die Datenquelle zur Ermittlung von Produktionskennzahlen und Engpässen. Darüber hinaus visualisiert er Kennzahlen und Produktionsstatistiken übersichtlich und verständlich, sodass Sie jederzeit den aktuellen Status im Blick behalten.

Ein weiterer wichtiger Aufgabenbereich ist die lückenlose Rückverfolgbarkeit – auch bekannt als Traceability bzw. Track & Trace. Der Leitrechner dokumentiert und speichert sämtliche Fertigungsschritte und Materialbewegungen. Diese Daten stehen dann für Chargenreport, Qualitätskontrollen sowie Audits zur Verfügung. Gerade in stark regulierten Branchen wie der Automobilindustrie, Elektronikfertigung, Halbleiterproduktion oder Pharmaindustrie ist diese Funktion von besonderer Bedeutung, um hohe Qualitätsstandards sicher zu erfüllen.

Ein Leitrechner sorgt dafür, dass Ihre Produktionsprozesse und Produktdaten jederzeit vollständig dokumentiert und nachvollziehbar sind. Durch die Echtzeit-Erfassung sämtlicher relevanter Informationen – von Maschinenzuständen und Prozessparametern bis hin zu Materialbewegungen – ermöglicht er eine zuverlässige und lückenlose Rückverfolgbarkeit (Track & Trace) in Ihrer Fertigung.

Jedes Produkt und jede Komponente erhält eindeutige Kennzeichnungen, mit denen der Leitrechner den gesamten Fertigungsweg protokolliert. Das umfasst Informationen darüber, wann und auf welcher Maschine das Produkt bearbeitet wurde, welche Materialien verbaut und welche Prozessparameter dabei angewendet wurden. Diese Daten werden zentral gespeichert und nach Bedarf zusätzlich archiviert.

Durch die gezielte Nutzung dieser detaillierten Daten erkennen Sie bei Qualitätsproblemen schnell die Ursache, begrenzen den Ausschuss und können im Ernstfall gezielt Rückrufe organisieren. Zudem profitieren Sie bei Audits von der hohen Transparenz und Nachweisbarkeit Ihrer Prozesse.

Gerade in Branchen wie der Automobilindustrie, Elektronikfertigung, Halbleiterproduktion oder Pharmaindustrie, in denen Qualitätssicherung und Compliance entscheidend sind, bietet Ihnen ein Leitrechner somit höchste Sicherheit bezüglich der Erfüllung regulatorischen Anforderungen und maximale Kontrolle über Ihre Produktionsabläufe.

Ein Leitrechner bringt Transparenz, Kontrolle und Effizienz in die Fertigung. Er unterstützt Sie bei der prozessnahen Produktionssteuerung, der zuverlässigen Rückverfolgbarkeit von Material- und Produktdaten und bei der Erfassung von Echtzeitdaten für ein umfassendes Reporting. Das Ergebnis: weniger Fehler, mehr Qualität und eine stabilere Produktion.

1. Qualität sicherstellen: Durch die kontinuierliche Erfassung und Überwachung aller Prozess- und Maschinendaten werden alle Vorgaben präzise eingehalten und dokumentiert.
2. Fehlproduktion vermeiden: Der Leitrechner kontrolliert Prozesswerte und meldet Abweichungen von Rezeptvorgaben umgehend. Das reduziert den Ausschuss und verhindert, dass ganze Chargen fehlerhaft produziert oder zurückgerufen werden.
3. Rückverfolgbarkeit (Track & Trace) umsetzen: Jeder Produktionsschritt, jedes Material und jede Komponente werden lückenlos dokumentiert. So wissen Sie jederzeit, was, wann, wo und wie produziert wurde – eine wichtige Grundlage für Audits und regulatorische Anforderungen.
4. Produktionskosten senken: Mit der vollständigen Transparenz über Maschinenzustände, Materialchargen und Produktionsdaten lassen sich Prozesse gezielt analysieren und optimieren. Dadurch reduzieren Sie Stillstandszeiten, steigern Ihre Effizienz und senken langfristig Ihre Produktionskosten.

Ein Leitrechner wird flexibel und individuell an die bestehende Schnittstellenlandschaft von IT-Systemen und Maschinen angepasst. Unterstützt werden sowohl standardisierte Industrieprotokolle und Maschinenschnittstellen wie OPC UA, MQTT, TCP/IP und SECS/GEM, als auch Anbindungen an Datenbanken, übergeordnete ERP- oder MES-Lösungen sowie prozessspezifische Traceability-Systeme wie Barcode- und QR-Code-Leser.

Eine Produktionssteuerung umfasst alle Maßnahmen, mit denen Produktionsprozesse geplant, überwacht und in Echtzeit gesteuert werden – vom ersten Materialeinsatz bis zum fertigen Produkt. Ziel ist es, die Fertigung effizient, termingerecht und in hoher Qualität zu organisieren.

In der Praxis heißt das: Aufträge werden geplant, Maschinen und Anlagen mit Rezeptvorgaben angesteuert, Materialien bedarfsgerecht angefordert und Prozessparameter entsprechend den Rezepten überwacht. So entsteht ein stabiler Ablauf, der flexibel auf Störungen, Auftragswechsel oder Rezeptänderungen reagieren kann.

Moderne Produktionssteuerungen setzen auf Softwarelösungen wie Leitrechner oder MES, um alle relevanten Daten zentral zu erfassen, auszuwerten und gezielt für die Prozesssteuerung zu nutzen. Dadurch werden Durchlaufzeiten verkürzt, Stillstände minimiert und die Transparenz im gesamten Fertigungsprozess deutlich erhöht.

Die Produktionssteuerung übernimmt alle operativen Aufgaben, die notwendig sind, um Fertigungsprozesse effizient, termingerecht und in gleichbleibender Qualität umzusetzen. Sie stellt sicher, dass alle Elemente eines Produktionssystems optimal zusammenspielen, z.B. indem der richtige Auftrag zur richtigen Zeit mit den passenden Rezeptparametern bearbeitet wird – und das möglichst störungsfrei und transparent.

• Zu den zentralen Aufgaben zählen:
• Auftragsverwaltung
• Arbeitsplanverwaltung
• Rezeptverwaltung
• Nutzerverwaltung
• Schichtplanfestlegung
• Liniensteuerung
• Linien- und Prozessvisualisierung
• Alarmstatistik und Reporting
• Werkerführung
• Materialverfolgung
• Maschinendatenerfassung und Prozessdatenerfassung
• Archivierung

Ein Leitrechner kann Sie bei wirkungsvoll unterstützen, indem er diese Aufgaben automatisiert, visualisiert und in Echtzeit steuert.

Die Produktionsplanung berechnet die optimale Abarbeitung von Produktionsaufträgen unter Berücksichtigung von Rüstzeiten, Werkzeugverfügbarkeit, Anlagenkonfiguration und -belegung. Während die Produktionsplanung im Vorfeld die idealen Abläufe berechnet, sorgt die Produktionssteuerung dafür, dass diese in der Praxis effizient ausgeführt werden.

Produktionsplanung: Legt fest, was, wann und wo produziert werden soll. Dabei fließen Faktoren wie Kapazitäten, Materialverfügbarkeit, Liefertermine und wirtschaftliche Ziele ein. Komplexe Lösungen zur Produktionsplanung werden auch als Feinplanung bezeichnet.

Produktionssteuerung: Setzt die Produktionsaufträge entsprechend der Ressourcen- und Zeitplanung konkret um. Sie überwacht die laufenden Prozesse, gleicht Soll- und Ist-Daten ab und reagiert auf Abweichungen.

Beide Lösungen arbeiten zusammen und sind für eine effiziente und flexible Fertigung unerlässlich – gerade, wenn es darum geht, schnell auf Veränderungen in der Produktion oder der Auftragslage zu reagieren.

Produktionskennzahlen (KPIs) liefern einen klaren, datengestützten Überblick über die Fertigung. Sie zeigen, wo effizient produziert wird und wo Optimierungspotenzial besteht. Als besonders wichtig gelten OEE (Overall Equipment Effectiveness), Taktzeit (Cycle Time) und Ertrag (Yield). Sie unterstützen nicht nur beim Monitoring, sondern bilden die Grundlage für fundierte Entscheidungen und gezielte Verbesserungen.

1. OEE: Die Gesamtanlageneffektivität kombiniert Verfügbarkeit, Leistung und Qualität in einem Wert. Sie zeigt, wie effizient Anlagen tatsächlich arbeiten.
2. Taktzeit: Gibt an, wie viel Zeit vom Prozessschrittstart bis zur Fertigstellung vergeht. Die Taktzeit ist für die Verkettung von Produktionsmaschinen und dem daraus resultierenden Produktionsfluss sehr wichtig.
3. Ertrag: Zeigt als bereinigter Durchsatz den Anteil fehlerfreier Produkte im Verhältnis zum Gesamtdurchsatz. Diese KPI ist ein direkter Indikator für den Anteil der Nacharbeiten.

Mehr zu diesen drei Produktionskennzahlen und deren Berechnung erfahren Sie in unserem Blogbeitrag KPIs in der Produktion: Ihr Wegweiser zur Optimierung und Effizienzsteigerung.
 

Eine effiziente Produktionssteuerung ist ein zentraler Hebel, um die Gesamtanlageneffektivität (OEE) gezielt zu erhöhen. Die OEE ist eine sehr umfassende Kennzahl, die in erster Linie als Zielvorgabe verwendet wird. Sinkt die OEE, können Mitarbeitende aktiv werden und die Ursachen in den folgenden drei Faktoren genauer analysieren.

• Verfügbarkeit: Die Produktionssteuerung erfasst Störungen und Stillstandszeiten sofort und informiert die Anlagenbediener*innen. Die Verfügbarkeit gibt an, wie lange Maschinen für die Produktion zur Verfügung stehen.
• Leistung: Durch die gezielte Steuerung von Produktionsaufträgen, Schichten und Ressourcen wird Ihre Anlagenauslastung optimiert. Engpässe lassen sich vermindern und Umrüstzeiten reduzieren – das steigert den tatsächlichen Output im Verhältnis zur geplanten Leistung.
• Qualität: Integrierte Prüfmechanismen, Werkerführung und lückenlose Rückverfolgbarkeit helfen, Qualitätsmängel frühzeitig zu erkennen und auszuschließen. So sinkt die Ausschussquote und mehr Produkte verlassen die Linie in einwandfreiem Zustand.

Eine Produktionssteuerung mittels Leitrechner liefert die nötige Datengrundlage und Steuerungsintelligenz, um Ihre OEE messbar zu verbessern.

Die Echtzeiterfassung von Prozess- und Produktionsdaten erfolgt automatisiert über Schnittstellen zu Maschinen, Sensoren, Aktoren und Steuerungen. Der Leitrechner sammelt diese Daten kontinuierlich direkt an der Produktionslinie und stellt sie zur Steuerung, Analyse und Dokumentation bereit.

• Maschinendatenerfassung (MDE): Beim Leitrechner laufen Maschinendaten wie Prozesswerte, Zustände, Stückzahlen, Taktzeiten und Stillstände automatisch über standardisierte Schnittstellen wie OPC UA, MQTT oder SPS-Schnittstellen zusammen.
• Prozessdatenerfassung: Erfassung aller qualitätsrelevanter Parameter wie Temperatur, Druck oder Drehmoment. Diese Daten sind entscheidend für eine lückenlose Prozessüberwachung und spätere Rückverfolgbarkeit.

Alle gesammelten Daten stehen im Leitrechner unmittelbar für Visualisierungen, Dashboards, Prüfungen oder Reports zur Verfügung – und ermöglichen so ein sofortiges Eingreifen bei Abweichungen.