BDE oder MDE? Unterschied, Datenquellen und die richtige Reihenfolge

Der BDE-MDE-Unterschied liegt in der Datenquelle: Die Maschinendatenerfassung (MDE) holt Zustände, Zähler und Prozesswerte direkt aus Steuerung oder Sensorik, die Betriebsdatenerfassung (BDE) erfasst Auftrags-, Personal- und Prozessdaten – überwiegend durch Eingaben von Menschen. Welche der beiden Sie brauchen, entscheidet die Kennzahl: Verfügbarkeitsgrad und Leistungsgrad der OEE setzen Maschinensignale voraus, Auftragsfortschritt und Nachkalkulation brauchen den Auftragskontext aus der BDE. Dieser Artikel liefert die Vergleichstabelle, die Zuordnung Kennzahl → Quelle, die Einordnung nach ISA-95 und eine begründete Einführungsreihenfolge.

BDE und MDE in je einem Satz

Die Betriebsdatenerfassung (BDE) ist ein Sammelbegriff für die Erfassung von Istdaten über Zustände und Prozesse in Betrieben. Sie umfasst Auftragsdaten (Zeiten, Mengen, Qualitätsmerkmale), Personaldaten (Anwesenheit, Arbeitszeiten), Maschinendaten und Prozessdaten. Erfasst wird zentral am Bildschirmarbeitsplatz, dezentral am Terminal im Arbeitsbereich oder über eine direkte Maschinenanbindung – in vielen Betrieben nach wie vor per Barcode, teils noch mit Strichliste auf Papier.

Maschinendatenerfassung: Definition

Die Maschinendatenerfassung (MDE) ist die Schnittstelle zwischen den Maschinen der Produktionstechnik und der Informationsverarbeitung. Sie liefert Prozessdaten (Zustände, Leistungsaufnahme) und Produktdaten (Stückzahl, Gewicht, Temperatur) direkt aus der Maschine – online aus der Steuerung über OPC, über Datenlogger oder über nachgerüstete Sensorik. Betriebsdatenerfassung und Maschinendatenerfassung sind also keine Gegensätze: Maschinendaten sind eine Teilmenge der Betriebsdaten, die MDE ist eine Datenquelle der BDE. Genau deshalb ist die Frage ‚BDE oder MDE' schief gestellt – sinnvoll ist die Frage, welche Quelle eine bestimmte Kennzahl braucht.

Der BDE-MDE-Unterschied in einer Tabelle: Datenquelle, Granularität, Kennzahl

Die Tabelle stellt beide Erfassungsarten entlang der Merkmale gegenüber, die im Projekt tatsächlich Unterschiede machen – von der Herkunft der Daten bis zur Kennzahl, die sich daraus ableiten lässt.

Die letzte Zeile ist die wichtigste. Ein Maschinensignal sagt präzise, dass die Anlage um 09:41:12 Uhr stehen geblieben ist – aber nicht, warum und für welchen Auftrag. Eine Terminalbuchung nennt den Werkzeugbruch als Grund – aber ihr Zeitstempel ist der der Eingabe, nicht der des Ereignisses. Brauchbare Kennzahlen entstehen erst, wenn beide Informationen über den Zeitstempel zusammengeführt werden.

Welche Kennzahl braucht welche Quelle?

Jede Produktionskennzahl setzt eine bestimmte Datenquelle voraus – ohne sie ist der Wert eine Schätzung, kein Messwert. Als Katalog eignet sich das VDMA-Einheitsblatt 66412 (Blatt 1, 2009), das 28 Kennzahlen für Fertigungssteuerung und -überwachung vereinheitlicht – darunter OEE, Verfügbarkeit, Nutzgrad, Qualitätsrate und Rüstgrad – und 2010 zur Grundlage der ISO 22400-2 wurde. Die Zuordnung greift die häufigsten heraus.

Welche Daten braucht die OEE?

Die OEE ist das Produkt aus Verfügbarkeitsgrad, Leistungsgrad und Qualitätsrate – und jeder Faktor hat seine eigene Quelle. Die Verfügbarkeit braucht Laufzeit und Stillstand mit Zeitstempel, also ein Maschinensignal. Der Leistungsgrad braucht die Ist-Stückzahl aus der Steuerung gegen die Soll-Taktzeit aus Auftrag oder Arbeitsplan. Die Qualitätsrate braucht Gut- und Ausschussmenge; Ausschuss erkennt die Maschine selten selbst, er wird meist am Terminal gebucht. Wie die drei Faktoren rechnerisch zusammenkommen, zeigt OEE berechnen mit Formel und Rechenbeispiel.

Zwei Zeilen verdienen einen Hinweis. Die technische Verfügbarkeit nach VDI 3423 (Ausgabe 2011-08) hat eine andere Zeitbasis als die OEE-Verfügbarkeit und ist ausdrücklich als Arbeitsgrundlage für Vertragsverhandlungen zwischen Anwender und Maschinenlieferant gedacht – warum eine Maschine deshalb zwei Verfügbarkeiten hat, erklärt Anlagenverfügbarkeit nach VDI 3423, MTBF und MTTR. Und die Durchlaufzeit braucht als einzige Kennzahl ausschließlich Betriebsdaten, weil Liege- und Transportzeiten zwischen den Maschinen entstehen.

Einordnung in das Ebenenmodell nach ISA-95

Nach ISA-95 – international als IEC 62264 geführt – ist die Produktion in fünf Ebenen gegliedert, und BDE wie MDE lassen sich diesen Ebenen eindeutig zuordnen. Die Standardreihe der International Society of Automation beschreibt auf Basis des Purdue-Modells ein abstraktes Modell für den Informationsaustausch zwischen Steuerungs- und Unternehmensfunktionen; ihr Ziel ist ein robuster, sicherer und kostengünstiger Datenaustausch zwischen den Ebenen.

BDE, MDE, MES: drei Begriffe, zwei Ebenen

Die MDE greift auf Level 1 und 2 ab und liefert nach oben; die BDE ist eine Funktion von Level 3 und meldet nach Level 4 zurück. Die deutsche MES-Richtlinie VDI 5600 Blatt 1 (Ausgabe 2016-10, 78 Seiten, deutsch und englisch) beschreibt Fertigungsmanagementsysteme aufgabenorientiert. Zu den zehn Aufgaben zählen Feinplanung und Feinsteuerung, Betriebsmittel-, Material- und Personalmanagement, Datenerfassung, Leistungsanalyse sowie Qualitäts-, Informations-, Energie- und Auftragsmanagement. Datenerfassung ist damit eine MES-Aufgabe von zehn – nicht das MES selbst.

Daraus folgt: Wer ‚BDE oder MDE' fragt, fragt eigentlich, ob er auf Level 2 (Signal) oder Level 3 (Kontext) beginnt. Beide Ebenen brauchen einander, haben aber unterschiedliche Datenhoheit, unterschiedliche Verantwortliche – Automatisierung hier, Arbeitsvorbereitung dort – und unterschiedliche Fehlerbilder. Deshalb liegen MDE-Daten oft beim Automatisierungsteam und BDE-Daten im ERP, nie zusammengeführt.

Die Reihenfolge: erst Maschinensignal, dann Auftragskontext

Beginnen Sie mit dem Maschinensignal, nicht mit dem Terminal. Drei Gründe sprechen dafür. Erstens ist das Signal objektiv: Läuft/Steht, Stückzähler und Betriebsart lassen sich weder vergessen noch schönen. Zweitens kostet es in der Schicht keinen zusätzlichen Handgriff. Drittens lässt es sich sofort plausibilisieren: Ein Meister sieht in der Laufzeitkurve der letzten Schicht innerhalb von Minuten, ob die Definition von ‚Stillstand' stimmt.

Umgekehrt zu starten hat ein bekanntes Muster. Ein fiktives Beispiel: Eine Terminal-BDE verlangt für jeden Stillstand einen Grund. In der Frühschicht wird sorgfältig gebucht, in der Nachtschicht landet alles unter ‚Sonstiges', kurze Stillstände fehlen ganz. Die Verfügbarkeit der Nachtschicht sieht dann besser aus – nicht, weil die Anlage besser lief, sondern weil weniger gebucht wurde. Sobald die Halle das erkennt, gilt jede Kennzahl aus dem System als ‚Zahl vom Büro'. Dieses Vertrauen zurückzugewinnen dauert länger als jede technische Anbindung.

1. 01

   Kennzahl festlegen

   Benennen Sie die eine Kennzahl, die eine konkrete Entscheidung verändern soll – meist Verfügbarkeit oder OEE einer Engpassanlage. Tab. 02 sagt, welche Quelle sie braucht.

2. 02

   Signal prüfen

   Klären Sie mit der Automatisierung, ob die Steuerung Betriebsart, Läuft/Steht und Stückzähler liefert – über OPC UA, das S7-Protokoll oder einen Digitalausgang. Falls nein: Retrofit, siehe unten.

3. 03

   Signal einige Wochen mitschreiben

   Speichern Sie die Signale mit Zeitstempel und zeigen Sie die Laufzeitkurve dem Schichtpersonal. Korrigieren Sie die Stillstandsdefinition, bis Kurve und Erinnerung übereinstimmen.

4. 04

   Auftragskontext ergänzen

   Erst jetzt kommen Auftrag, Soll-Taktzeit und Stillstandsgrund dazu – per ERP-Rückmeldung oder mit einem Terminal, das nur abfragt, was das Signal nicht weiß.

5. 05

   Kennzahl mit beiden Quellen rechnen

   Verfügbarkeit und Leistung aus dem Signal, Qualität und Auftragsbezug aus den Betriebsdaten. Weicht das Ergebnis vom Bauchgefühl ab, ist jetzt der Zeitpunkt für die Diskussion – nicht vorher.

Was tun, wenn die Maschine nichts herausgibt?

Wenn die Steuerung keine Schnittstelle bietet, bleibt das Maschinensignal trotzdem der erste Schritt – nur der Weg dorthin ändert sich. Das Mittelstand-Digital Zentrum Chemnitz beschreibt Retrofit als Auf- oder Nachrüstung vorhandener Maschinen für die Einbindung in übergeordnete Systeme: Nachgerüstete Sensoren für Schwingung, Temperatur oder Drehzahl erlauben Rückschlüsse auf den Betriebszustand, und über Protokolle wie MQTT oder OPC UA gehen diese Informationen an übergeordnete Systeme, sodass sich Kennzahlen wie die OEE berechnen lassen.

• —Steuerung direkt auslesen – wenn SPS oder CNC ein Protokoll spricht, das nur freigeschaltet oder parametriert werden muss.
• —Signalabgriff – ein vorhandenes Digitalsignal (Betriebsart, Störmeldeleuchte, Zählimpuls) wird parallel auf ein Erfassungsgerät geführt.
• —Nachgerüstete Sensorik – Stromwandler, Schwingungs- oder Lichttaster liefern ein Läuft/Steht-Signal, ohne die Steuerung anzufassen.
• —Terminal als Rückfallebene – nur wo kein Signal wirtschaftlich zu bekommen ist, und im Wissen, dass die Zeiten ungenau bleiben.

Welcher Weg wann trägt und welche Kosten- und Gewährleistungsfragen dranhängen, steht in Maschinendaten nachrüsten: vier Wege für Anlagen ohne Schnittstelle. Für diesen Artikel zählt ein Punkt: Retrofit-Daten reichen für die Kennzahlbildung. Ein Läuft/Steht-Signal mit Zeitstempel und ein Stückzähler genügen für Verfügbarkeit und Leistungsgrad – ohne MES.

Brauchen Sie dafür ein MES?

Für BDE und MDE als solche brauchen Sie kein MES. Ein Zeitreihenspeicher für die Maschinensignale, ein schlanker Auftragsbezug aus dem ERP und ein Dashboard für die Halle decken Verfügbarkeit, Leistungsgrad und OEE je Anlage ab. Wie aus dem Signal ein Dashboard wird, das die Schicht tatsächlich nutzt, beschreibt Produktionsdaten visualisieren: vom Maschinensignal zum Shopfloor-Dashboard.

Ein MES wird gebraucht, wenn die anderen Aufgaben der VDI 5600 zum Engpass werden: Feinplanung über viele Arbeitsplätze, Materialverfolgung bis zur Charge, Qualitätsmanagement mit Prüfplänen und Freigaben, lückenlose Rückverfolgbarkeit. Das sind Prozessfragen, keine Erfassungsfragen. Wer ein MES einführt, um ‚endlich Kennzahlen zu haben', kauft zehn Aufgabenbereiche und nutzt einen.

Treffen mehrere Punkte zu, ist ein MES die richtige Ebene – und die vorher aufgebaute Erfassung wird darin zur Datenquelle. Trifft keiner zu, bringt schlanke Erfassung mehr Glaubwürdigkeit als ein System, das die Halle nicht pflegt.

Fazit

BDE und MDE unterscheiden sich in der Datenquelle, nicht im Zweck: Die Maschinendatenerfassung liefert das objektive Signal mit Zeitstempel, die Betriebsdatenerfassung den Auftrags- und Personalkontext, den keine Steuerung kennt. Welche zuerst kommt, entscheidet die Kennzahl – und für die Kennzahlen, mit denen die meisten Betriebe anfangen, ist es das Maschinensignal.

Der erste Schritt ist überschaubar: eine Engpassanlage, Läuft/Steht und Stückzähler aus der Steuerung oder per Retrofit, einige Wochen mitschreiben, die Kurve der Schicht zeigen. Wie aus solchen Signalen belastbare Dashboards für Produktion und Instandhaltung werden, zeigt ralwo unter Datenvisualisierung für die Produktion.