MES-System - Abgrenzung von MES zu ERP/APS-System

INHALTVERZEICHNIS

DANKSAGUNG

KURZSUSAMMENFASSUNG

ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

ABBILDUNGSVERZEICHNIS

TABELLENVERZEICHNIS

1. Einleitung
1.1 Motive
1.2 Problemstellung
1.3 Ziel der Arbeit

2. Grundlagen MES und ERP/APS-System
2.1 Manufacturing Execution System
2.1.1 Normen und Richtlinien
2.1.2 Die Empfehlung von Normen im Produktionsbereich
2.1.3 Motive zum Einsatz eines MES
2.1.4 Definition des MES
2.1.5 Die Ziele des MES
2.1.6 Anforderungen an ein MES
2.2 Funktion des MES
2.2.1 Funktionsgruppe Fertigung – Feinplanung
2.2.2 Funktionsgruppe Personal – Ressourcen-Funktion
2.2.3 Funktionsgruppe Qualität
2.3 Die Integrationsschnittstellen des MES
2.4 Fertigungsmanagement mit dem MES
2.5 Wirtschaftlichkeit und Bewertung des MES
2.5.1 Die Reduzierung von Verlustquellen
2.5.2 Die Kosten eines MES
2.6 Enterprise Ressource Planning – ERP-System
2.6.1 Definition des ERP-Systems
2.6.2 Ziele eines ERP-Systems
2.6.3 Die Aufgaben und Funktionen des ERP-Systems
2.7 Advanced Planning and Scheduling – APS-System
2.7.1 Definition und Aufgaben des APS-Systems

3. Durchführung der Abgrenzung MES zu ERP/APS-Systemen
3.1 Die Zusammenarbeit von ERP/PPS und MES
3.2 Integration von ERP-Systemen zu MES
3.2.1 Einordnung und Prozess von ERP und MES
3.2.2 ERP- und MES-Architekturen
3.3 Abgrenzung MES zu ERP-System
3.3.1 Abgrenzung vom Auftrag
3.3.2 Abgrenzung von Ressurcen
3.3.3 Abgrenzung von Material
3.3.4 Schnittstelle MES zu ERP-System
3.3.5 Beispiel der Abgrenzung MES zu ERP-System
3.4 Abgrenzung von ERP- zu SCM- bzw. APS-Systemen
3.4.1 Architekturtypen APS und ERP-Systemen
3.4.2 Beispiel SAP – APO
3.5 Abgrenzung APO/APS zu MES

4. Ergebnisse der Abgrenzung MES zu ERP/APS-Systemen
4.1 Abgrenzungsmatrix MES, ERP/APS-System
4.2 Vorschlag zur Erstellung einer Applikation auf Basis der Abgrenzungsmatrix
4.3 Wirtschaftliche Vorteile durch die Integration von MES – ERP/APS-Systemen

5. Zusammenfassung

LITERATURVERZEICHNIS

ANHANG (1)

ANHANG (2)

DANKSAGUNG

An dieser Stelle möchte ich allen Personen danken, die mich auf dem Weg der Diplomarbeit begleitet und unterstützt haben. Dabei richtet sich mein Dank an meine Frau, meinen Betreuer und Erstgutachter Herrn Prof.Dr.Ing.Wolf-Peter Bresser und meinen Zweitprüfer Herrn Prof.Dr.Dipl.-Ing Holger Beckmann.

KURZSUSAMMENFASSUNG

Die vorliegende Diplomarbeit soll einen Überblick über MES und die Abgrenzung von ERP/APS- Systemen verschaffen. Sie beschäftigt sich mit der Identifikation von Grenzen der Systeme MES und ERP/APS, die hier näher untersucht werden sollen. Es soll aufgezeigt werden, inwieweit das System in seinen eigenen Ebenen oder in anderen Ebenen durch Integration oder Alon- Systeme Aufgaben abdecken kann. Zu diesem Zweck wird auf Basis der Durchführung die Abgrenzung in einer Abgrenzungsmatrix erstellt, um die Ergebnisse zu optimieren. Diese lässt sich dann als Vorschlag zu Applikationen verwenden, um eine Entscheidung bei der Auswahl von IT-Systemen für ein Unternehmen zu vereinfachen.

Introduction:

This thesis focuses on the overview of MES and the delimitation of ERP / APS systems. It concentrates on the identification of boundaries of MES and ERP / APS systems - which will be closely examined. It aims to show how far the system can cover tasks in its own levels or in other levels through integration or stand-alone systems. For this purpose, boundaries in a demarcation matrix in the basis of implemention are created to optimize results. These boundaries can then be used as a proposal to simplify decision-making when selecting IT systems for a company.

ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

ABBILDUNGSVERZEICHNIS

ABBILDUNG 1: DIE REDAKTION INFORMIERTE ÜBER REDER S CHOICE 2010

ABBILDUNG 2: MES-DARSTELLUNG

ABBILDUNG 3: AUFGABENORIENTIERUNG DES MES NACH VDI-5600

ABBILDUNG 4: SCHNELLES ERKENNEN UND ERSCHLIEßEN VON VERBESSRUNGSPOTENZIAL MITHILFE VON MES

ABBILDUNG 5:: FUNKTIONSUMFANG DES MES

ABBILDUNG 6: DIE FUNKTIONSGRUPPEN DES MES

ABBILDUNG 7: DIE BESCHREIBUNG DER PRODUKTIONSUMGEBUNG ALS LOGISCHE STRUKTUR

ABBILDUNG 8: DIE BEEINFLUSSUNG AUF DIE FEINPLANUNG VON AUFGABEN

ABBILDUNG 9: DAS MES-MODUL

ABBILDUNG 10: ERFASSUNG VON ZEIT UND KOSTEN DER ANALYSE

ABBILDUNG 11: DIE AUFGABEN UND FUNKTIONEN DES ERP

ABBILDUNG 12: ANWENDUNGSSYSTEM IM UMFELD DER PRODUKTION

ABBILDUNG 13 VERGLEICH DER LEISTUNGEN VON ERP- UND APS-SYSTEMEN

ABBILDUNG 14: STRUKTUR EINES APS-SYSTEMS (AUFGABEN)

ABBILDUNG 15: FUNKTIONSABDECKUNG IM BEREICH FEINPLANUG UND STEUERUNG

ABBILDUNG 16: ZEITHORIZONTE UND BETRACHTUNGSGEGENSTÄNDE

ABBILDUNG 17: TYPISCHE MODULE DER INTEGRATION VON ERP- UND MES-LÖSUNGEN

ABBILDUNG 18: WICHTIGE ZIELE FÜR DIE INTEGRATION VON ERP UND SHOP FLOOR

ABBILDUNG 19 EINORDNUNG UND PROZESS VON ERP UND MES

ABBILDUNG 20 ARCHITEKTURARTEN DER

ABBILDUNG 21: AUFTRAGSMANAGEMENT IN ERP-SYSTEMEN

ABBILDUNG 22: PLANUNGSHORIZONT ERP, APS UND MES

ABBILDUNG 23: VERBREITUNG VON FUNKTIONALITÄT DER AUFTRAGSABWICKLUNG IN

ABBILDUNG 24: ARBEITSGÄNGE IM MES

ABBILDUNG 25: KOMBINATION DER FEINPLANUNG IM MES

ABBILDUNG 26 ABLAUFORGANISATION ERP-SYSTEM UND MES

ABBILDUNG 27: BEISPIEL-PROGRAMMPLANUNG UND PRODUKTIONSAUFTRAG VON ERP-SYSTEM UND MES

ABBILDUNG 28: INHALT DER SCHNITTSTELLE ZWISCHEN MES UND ERP

ABBILDUNG 29: TRACKING UND TRACING BEI MES

ABBILDUNG 30: ARCHITEKTURTYPEN APS-SYSTEM

ABBILDUNG 31 BEWERTUNG KRITERIEN VON R/3 UND APO

ABBILDUNG 32: DIE PROZESSE DES SCM-SAO-APO

ABBILDUNG 33: ÜBERSICHT VON PP/DS-PROZESS

ABBILDUNG 34: DIE ABLAUF-PROZESSE VON APO-TP/VS

ABBILDUNG 35: SAP APO UND MES –AUFGABENUMFANG UND ABGRENZUNG

ABBILDUNG 36: PRINZIPIELLE LÖSUNGSANSÄTZE ZUR FUNKTIONSGLIEDERUNG ERP <-> MES

ABBILDUNG 37: MES-FUNKTIONEN PRIORISIERT JE NACH ANZAHL DER ZUGEORDNETEN SCHICHTEN

ABBILDUNG 38: BEISPIEL DER APPLIKATIONEN VON MES

ABBILDUNG 39: AUSWAHLBEISPIEL DER ENTSPRECHENDEN ANBIETER

ABBILDUNG 40: MANUFACTURING EXECUTION SYSTEM ALS ZENTRALES ELEMENT DER VERTIKALEN INTEGRATION

TABELLENVERZEICHNIS

TABELLE 1: VERGLEICH DER RICHTLINIEN IM MES

TABELLE 2: VERGLEICH DER EMPFEHLUNGEN DER RICHTLINE IM MES

TABELLE 3: DIE VORTEILE BEIM MES

TABELLE 4: BEWERTUNG DER AKTUELLEN MES-LÖSUNGEN IN BEZUG AUF NICHT FUNKTIONALE ANFORDERUNGEN

TABELLE 5: EIGENE ZUSAMMENFASSUNG VON ABB. 14

TABELLE 6: ABGRENZUNG VON FORDERUNGEN DER PRODUKTION ERP-SYSTEM UND MES

TABELLE 7:ABGRENZUNG AUFTRAGSDATEN ERP UND MES

TABELLE 8: DIE UNTERSCHIED ZWISCHEN ERP-SYSTEM UND SCM BZW. APS-SYSTEM

TABELLE 9: EBENEN-TABELLE

TABELLE 10: VERWENDETE MODULE BEI MES

TABELLE 11: FUNKTIONSMATRIX VON PPS, ERP, APS, SCM UND MES

TABELLE 12:ABGRENZUNGSMATRIX (2)

TABELLE 13: ABGRENZUNGSMATRIX (3)

TABELLE 14: AUFGABENVERTEILUNG IM MES UND ERP/APS-SYSTEM

1. Einleitung

1.1 Motive

Im Rahmen der Entwicklung von IT-Lösungen bei produzierenden Unternehmen besteht eine hohe Nachfrage seitens Unternehmen, Organisationen oder Instituten..Speziell in den Bereichen Geschäftsprozessebene, Produktionsprozess und Automatisierung sind diese Lösungen bei der Produktion immer gefragt. In der folgenden Abbildung ist das Ergebnis einer Online-Abstimmung des Magazins Open Automation zu sehen, in der die meistgewünschten Themen dargestellt sind.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Die Redaktion informierte über Reder s Choice 2010 ¹

Die Abbildung veranschaulicht, dass die Abstimmung des MES als höchster Wert in dieser Online-Abstimmung bei 41,67% liegt. Nach einer Anwendungsstudie der Trovarit AG RA Group im Jahre 2004 kennen fast 50% der produzierenden Unternehmen den Begriff MES nicht². Die Organisationen und Verbände versuchen den Unternehmen zu zeigen, wie wichtig das MES bei der Produktion in den Unternehmen ist. Dies zu veranschaulichen sowie die Abgrenzung des MES zu ERP/APS-Systemen sind wesentlicher Gegenstand der folgenden Arbeit.

1.2 Problemstellung

Es ist eine Herausforderung bei produzierenden Unternehmen eine korrekte IT-Lösung an der richtigen Stelle oder Position einzusetzen. Bei der Entwicklung von Insellösungen fragt man hier immer nach Fortschritten bei einer Integration bzw. Orientierung in den Unternehmen und ob man bei einem IT-System die Schwachstellen an der gewünschten Position erkennen kann.

Da es keine richtige Abgrenzung des MES zu den ERP/APS-Systemen gibt, stellen sich die Fragen, welche IT-Lösung die beste ist, ob diese die Unternehmensweite abdecken wird oder andere Systeme integriert werden müssen, welche Funktionen und Aufgaben durch das MES durchgeführt und gelöst werden können, wo das MES eingesetzt wird, wie es im Produktionsmanagement hilft, welche Funktionen es übernehmen sollte, wenn ERP eingesetzt wird, ob die Planungsgenauigkeit des ERP-Systems ausreichen wird und wie weit ein MES darauf aufbauen kann, ob ein APS-System bei MES oder bei ERP nötig ist, in welchen Stufen die einzelnen Aufgaben erledigt werden sollen bzw. ob die Aufgaben zwischen den Systemen aufgestellt werden sollen.

1.3 Ziel der Arbeit

Diese Arbeit verfolgt das Ziel einer Untersuchung und Abgrenzung des MES vom ERP/APS- System. Diese Untersuchung ermöglicht es, mehr über MES zu erfahren und die oben genannten Fragen bei der Problemstellung systematisch zu beantworten. Das Ergebnis dieser Untersuchung wird in einer Abgrenzungsmatrix umgewandelt, um einen effizienten IT- Lösungsansatz für die Unternehmen zu liefern.

2. Grundlagen MES und ERP/APS-System

2.1 Manufacturing Execution System

Manufacturing Execution System (MES) wird als neue klassische IT-System-Unterstützung beim Produktionsprozess bezeichnet.³ Das MES ist verantwortlich für das technische Feld bei einem Automatisierungsprozess, Produktionsanlagen, der Überwachung, dem Laborinformationsma- nagement, der Steuerung von Feinplanung, Materialbedarf, Kapazitäten und der Analyse von Dokumentationen in der Leitebene der Betriebswirtschaft. Der ganze Ablauf von Aufträgen wird von dem MES betrachtet. Die ersten Elemente beim Aufbau dieser Konzepte sind nicht die technischen Prozessmodule, sondern der betriebswirtschaftliche und betriebliche Geschäfts- prozess von ERP-Systemen auf Unternehmensebene.⁴ D. h., das MES ist die Leitebene, „Bindeglied“ zwischen zwei Schichten. Es nimmt die Position zwischen dem Enterprise Resource Planning (ERP)-System und der „Shopfloor“-Ebene ein.⁵ Übersetzt wird unter MES ein Produktionsleitsystem verstanden.⁶ Durch umfangreiche Funktionen und Aufgaben bei einem MES als Betriebsleitebene oder Prozessleitebene von Datenmanagement BDE/MDE/DNC, Feinplanung, Aufträgen, Durchführung etc. wird das ganze Produktions- management („Fertigungsmanagement“) voll und ganz unterstützt.⁷ Die drei Schichten als Unternehmensleitebene (ERP als Basis und Produktionsmanagement durch MES) und die Fertigungsdaten als Unternehmensführung werden beim Produktionsmanagement dargestellt.⁸ Im Folgenden werden die Funktionen, die Aufgaben und die Integration etc. von MES durch verschiedene Richtlinien und Organisationen beschrieben, die sich vorrangig mit dem Thema beschäftig haben, z. B. MESA⁹, IS95¹⁰, VDI.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: MES-Darstellung ¹¹

2.1.1 Normen und Richtlinien

Die folgende Tabelle fasst alle Normen und Richtlinien von MES zusammen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1 Vergleich der Richtlinien im MES ¹²

2.1.2 Die Empfehlung von Normen im Produktionsbereich

Diese Tabelle ist eine Ableitung von Tabelle 1. In dieser Tabelle werden nur die Normen empfohlen, die am meisten in Produktionsprozess und Automatisierung verwendet werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten ¹³

Tabelle 2 Vergleich der Empfehlungen der Richtline im MES ¹⁴

Die Organisationen und Verbände in Tabelle 1 und 2 bilden die erste Richtlinie und den ersten Baustein für das MES. Jeder hat sich auf seinen Produktionsbereich und Geschäftsprozess konzentriert. Vor allem die Informationssysteme und die Entwicklung von Technologien gehen gleichzeitig mit den nationalen und internationalen Zielen in alle Richtungen.¹⁵ Dr. Jürgen Kletti sagte 2006/2007 in einem Interview, dass International MESA sich als erster Verband mit MES beschäftigt hätte und der Begriff MES erst seit zehn Jahren bekannt sei. Aber er beschäftige sich seit Ende der 80er Jahre mit Komplexthemen von MES mit MPDF,¹⁶ wo er Geschäftsführer ist. Schließlich ergeben sich von diesen Richtlinien eine Zusammenfassung von Normen und eine Standardisierung von MES, die derzeit in Produktionsprozessen angewendet werden und weiter in Kombination mit anderen Systemen verbunden werden.¹⁷

2.1.3 Motive zum Einsatz eines MES

Das neue MES wird auch mit anderen CIM-Komponenten wie z. B. CAP (Computer Aided Planing), CAM (Computer Aided Manufuctring), CAQ (Computer Aided Quality Aussurance), BDE (Betriebsdatenerfassung), MDE (Maschinendatenerfassung) oder PZE (Personal Zeiterfassung) kombiniert. Aber diese CIM-Komponenten werden nur in einzelnen Bereichen der Unternehmen angewandt. Durch die weitere Entwicklung in Unternehmen bei Integration und Orientierung (extern und intern) der Wertschöpfungskette bei der Produktion wird der Bedarf sehr hoch wachsen, um eine Software-Lösung mit hoher Integrationsfähigkeit beim produzierenden Unternehmen im „Produktionsprozess“ mit Zielen Echtzeitsystemen, Datenmanagement, Feinplanung etc. zu finden. Bei diesem Bedarf gewinnt das MES fertigungstechnisch und für den Prozess eine große Bedeutung.¹⁸ Die Nachfrage von Unternehmen nach Stärke und Flexibilität des IT-Systems steigt, um kurze Lieferzeiten, Kostendruck, geringe Losgrößen und eine höhere Qualität zu erreichen. Verfolgt nach der Leistungsfähigkeit im Fertigungsbereich und in der Steuerung werden die angeforderten Bedürfnisse bei Kunden und interne Produkte mit einer höheren Qualität und geringeren Kosten erfüllt. Das geht nur mit dem Einsatz von MES. Es ermöglicht den Bedarf reibungslos und mit geringen Kosten abzudecken. Dort werden die Fertigungsprozesse angesiedelt.¹⁹ D. h., der Einsatz des MES ergibt in anderen Bereichen potenzielle Vorteile, aber das hängt von der Stärke der Umsetzung ab.²⁰ Anlass für den Einsatz des MES waren häufig auftretende Probleme in Fertigungsunternehmen, wie ungenaue Planung, ungenauer Informationstransfer, Mängel beim Erfassen von Daten, Kapazitätsermittlung etc. Mit dem Einsatz von MES ist das Optimierungspotenzial beim Nutzeffekt angekommen. Die folgenden Punkte erläutern den Nutzen des Einsatzes von einem MES:

- Erhöhung der Termintreue
- Erhöhung des Durchsatzes und Reduzierung der Durchlaufzeit
- Entscheidende Erhöhung der Transparenz der Fertigungsprozesse
- Ermöglichung von Flexibilität in der Fertigung und Effizienz

Die generelle Nutzung ist mit Kostenersparnis verbunden. MES ist eine langfristige Investition für die Unternehmen mit einer hohen Sicherheit für die Zukunft.²¹

2.1.4 Definition des MES

Der Begriff des MES kam erst durch der Beschäftigung von BDE/MDE/CAQ und CAD, und es ist eine fortschrittliche Entwicklung von Teilaufgaben des PPS-Systems und der Anlagensteuerungs-Funktionen mit eigenen Disziplinen, die nicht nur als Unterstützer das klassische ERP-System, sondern als eigene Strategie. Alles ergibt einen stärkeren Arbeitsablauf, um das Tagesgeschäft beschleunigen und zu beeinflussen. Dies ist eine Vorteil von Stärke, um im Wettbewerb zu betehen.²² Die IT-Dienstleistung hat sich in den letzten Jahren sehr schnell besonders im Bereich Produktionssysteme entwickelt. Die Definitionen sind entweder durch Organisationen, Institutenforschung oder Firmen festgelegt, deswegen gibt es keine bestimmte Definitionen für die (MES) Manufacturing Execution Systems.²³ Es war notwendig eine Abgrenzung der Definition gegenüber einsetzenden Anwendungssystemen im Produktionsmanagement durchzuführen. Man hat das MES als Betriebsdatenerfassung oder Produktionsfeinplanung bezeichnet.²⁴ In den folgenden Punkten werden unterschiedliche Definitionen, die von verschiedenen Firmen und Organisationen definiert wurden, vorgestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten ^{25 26 27}

Die VDI-5600 hat das MES durch acht Aufgaben und wesentliche Merkmalen als Ebene der Fertigung definiert, die dann als Abgrenzung von ERP-System-Aufgaben in den Unternehmensebenen und auf der Automationsebene gedacht ist. Durch die gemeinsamen Aufgaben im MES/ERP-System resultierte endlich eine Definition als VDI-5600-Richtlinie im Jahre 2004.²⁸

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten ²⁹

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Aufgabenorientierung des MES nach VDI-5600 ³⁰

Aus der Abbildung und den Definitionen ergibt sich die allgemeine Bedeutung der Aufgaben des MES. Das MES schließt die Lücke zwischen der ERP-Unternehmensebene und der Fertigungsebene (Automatisierung – Produktionsprozess).³¹

2.1.5 Die Ziele des MES

Die Ziele von MES sind nur Teilziele des Produktionsprozesses in Industrieunternehmen. Das MES kann nicht alle Fertigungen und Produktionsprozesse transparent unterstützen, aber es kann Teile davon durch die Transferinformation Daten nach (VDI-5600)³² gewährleisten. ³³ Man soll einen Überblick auf die zu erwartenden Ziele des Prozesses sehen, damit man weiß, wonach zu suchen ist. Man wird in folgenden Prozessmerkalen (die Dimension eines Prozesses von 150 bis max. 200 Maschinen, Produktionskapazität bis zu 2 Mio.. St./Tag, täglich Aufträge bis zu 1.000 Stück hergestellt und verpackt, in derselben Zeit bis 3.500 Aufträge im System mit einem großen Umfang von 100…. n Millionen Stück und letztendlich betragen die Reaktionszeiten n Stunden oder Minuten am Tag) mindestens die zu erwartenden Ziele bei dem MES erkennen. Daraus lassen sich die Ziele ableiten.³⁴

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 3: Die Vorteile beim MES ³⁵

Das resultierende Ergebnis, die Ziele des MES, sind in folgenden Punkten zusammengefasst:

- Erhöhung der Produktionskapazität und Einsparung von verwendetet Ressourcen³⁶
- Die kurzfristige Feinplanung und Steuerung der Fertigungsabläufe
- Verwaltung aller Ressourcen bezüglich Fertigung und der Aufträge + Überwachung
- Dokumentation und Qualitätsmanagement
- Erhöhung der Flexibilität bei der Instandhaltung
- Informationsmanagement von Datenerfassung und Kontrolle, Rückmeldungen und Breitstellung von Daten
- Rückverfolgung, Material, Auftrag und Chargenverfolgung³⁷

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Schnelles Erkennen und Erschließen von Verbessrungspotenzial mithilfe von MES ³⁸

Die Abbildung zeigt, wie das Verbesserungspotenzial bei MES sehr schnell geschlossen wird. Das MES bringt eine Veränderung in Prozent bei den Potenzialen im Fertigungsbereich.

2.1.6 Anforderungen an ein MES

Das MES entwickelt sich zu einem strategischen Instrument der Flexibilität und vernetzt Produktionen. Es ist nicht nur ein Ersatzteil von Software im Unternehmen und in der Produktionsabteilung, sondern eine integrierte Plattform, die sich mit allen Aufgaben von Produktionsmanagement in der Leitfertigung und im Produktionsprozess befasst, und das System erlaubt auch die Arbeit als einzelne Funktion.

Alle diese Aufgaben benötigen ein Datenmodell oder eine Bindung zu einem PLM-System. Alle Daten werden für andere IT-Systeme zur Verfügung gestellt, z. B. zur Verwaltung eines produzierten Artikels und zur Weiterleitung an Kunden und Verkaufsabteilungen. Für eine MES- Einführung sind erst Anforderungen und Bausteine zu erfüllen, um alle gewünschten Ziele und Verbesserungen des Problems erreichen zu können. In folgenden Stichpunkten werden alle Anforderung von MES zusammengefasst.

- Product Management System (PMS) – Verwaltung von Produktionsressourcen in Feinplanung und Steuerung von Aufträgen
- Planungsfunktion – Material und Ressourcen-Management
- Echtzeitdatenmanagement ,,Frühwarnsystem“, damit man eine schnelle Entscheidung treffen kann
- Informationsmanagement auf Basis von ( KPIs)³⁹
- Complianc Management als Antwort auf schnell wachsende Richtlinien und Vorschriften

Durch diese Anforderungen wird das MES als eine zentrale Funktion in Unternehmen und Produktionsbereichen bezeichnet.⁴⁰

2.2 Funktion des MES

Die Funktionen von MES sind die Bausteine der Leitebene von Produktionsprozessen. MES enthält die Hauptfunktionen und Tools dieser Funktionen. Die folgende Abbildung zeigt uns den Funktionsumfang des MES nach HIR – VDI.5600 – MESA – S95. ⁴¹

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5:: Funktionsumfang des MES ⁴²

Die Abbildung veranschaulicht verschiedene Funktionen des MES von unterschiedlichen Organisationen in einer Darstellung. Die Funktionen werden durch Integration und Zusammenarbeit zeitnah im Fertigungsprozess sein. Letztendlich handelt es sich um die Echtzeit für die Steuerung von Fertigungsebenen, d. h. eine Veränderung der Fertigung durch schnelleren Zeitablauf, um effiziente und schelle Entscheidungen für die Veränderung in der Planung treffen zu können. ⁴³ Die Definition 4 von Richtlinie VDI-5600 wird am häufigsten in Deutschland angewandt. Die MES-Aufgaben sind unterschiedlich beschrieben. Aber man wird diesen Funktionen nicht nach einer bestimmten Rechtlinie oder Norm betrachten. Abbildung 6 stellt die Funktionen von MES nach Funktionsgruppen dar. Jede Funktionsgruppe besteht aus Aufgaben, die beim Fertigungsmanagement und Fertigungsprozess durchgeführt werden.⁴⁴

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6: Die Funktionsgruppen des MES ⁴⁵

Manufacturing Execution System (MES) hat in der allgemeinen Sicht im Fertigungsbereich mehrere verschiedene Wurzeln. Die Abbildung veranschaulicht die drei Funktionsgruppen des MES. Die erste Gruppe wurde immer als Quelle beim Feinplanungssystem (BDE, MDE, DNC- System, CAQ) betrachtet. Die zweite Gruppe stellt die Anwendungsnähe beim Personal (Planen, Einsetzen, Kapazitäten, Personalerfassung) in der Fertigung dar.⁴⁶ Durch diese Funktionsgruppen wird die Funktionalität im Unternehmen beurteilt. Sie gelten für die Industrie als Führungsstrategie bei der Produktion und Fertigung. Ein Eskalationsmanagement (EKM) wird hier zusätzlich gebraucht, um die drei Funktionsgruppen verbinden zu können.⁴⁷

2.2.1 Funktionsgruppe Fertigung – Feinplanung

Die Funktionsgruppe von Fertigung – Feinplanung bezieht sich auf Module im MES. Die Module sind:

BDE – Betriebsdatenerfassung

In diesem Modell werden alle Daten der Aufträge (Zeit, Menge, Termine) und Personen zusammengefasst. Die BDE erfasst den Eingang oder die Nutzung von Verbrauchsmaterial, Betriebsstoffen oder Hilfsstoffen. In diesen Modulen werden die Daten in Tag-Schichten oder Wochen zugeordnet, die dann an die Unternehmensebene bzw. das ERP-System mit einer Datendarstellung vorbereitet und weitergeleitet werden.⁴⁸ Diese Insellösung wird häufig vom ERP-System angewandt und als Aufgabe auf der Unternehmensebene genutzt.⁴⁹

MDE – Maschinendatenerfassung

Beim MDE-Modul wird die Erfassung von Maschinen oder sonstigen Ressourcen verwaltet, die dann manuell oder automatisch in eine umfangreich Systematik eingefügt werden. Als Quelle für diese Daten dient ein Terminal oder auch ein Bussystem sowie eine automatische Erfassung durch Zähler, Waagen, Mengen, die bereits geliefert sind. Durch die MDE werden im Fertigungsprozess die Daten bereitgestellt und an das ERP-System weitergeleitet.

Leitstand Plantafel

Das ERP-System und das APS-System bieten diese Funktion in der Planung innerhalb einer Schicht an, aber mit dem MES werden technische Pläne sehr fokussiert, die sich auf aktuelle Situationen von Daten beziehen und dann etablierte und genau Pläne erstellen müssen. Alles wird mithilfe von Simulationen der Aufgaben von Feinplanung optimiert und vereinfacht.

WRM.DNC Werkzeug und Ressourcenmanagement und Einstelldaten übertragen

Dieses Modul ist von den besonderen Aufgaben des MES gegenüber dem ERP-System und dem APS-System durch die Verwaltung von Werkzeugen und Fertigungshilfsmitteln sowie technische Orientierung in der Fertigung gekennzeichnet. Es betrachtet die technische Datenerfassung der Maschinen und die Bauteile. Dadurch ergibt sich die präventive Wartung, d. h. eine Reduzierung bei Stillstand.⁵⁰

MLP – Material und Produktionslogistik

Alles, was mit Aufgaben von Lager und Zwischenlager in Fertigung zu tun hat, wird von MES gesteuert Der Fokus liegt hier auf dem Transportweg mit einer hohen Termintreue. Aber bei dem MES geht es ausschließlich um WIP (Work in Progress), d. h., die Materialien, die außerhalb der klassischen Lager sind.⁵¹ Am Produktionsstandort benötigt man Material, das dann verwaltet werden muss. Die Verwaltung identifiziert hier das Material durch Bezeichnung oder Nummer, Mengeneinheit und Lieferschein innerhalb des Unternehmens. Alle diese Aufgaben in der Fertigung lassen sich nur mit der Unterstützung von MES durchführen. Von daher bezieht sich diese Anwendung auf die Industriebranche, z. B. Lebensmittel, Pharmazie, Automobilindustrie etc., denn mit diesen Merkmalen wird das Material mit entsprechende Vorschriften und Methoden nach Qualitätsnormen wie ISO 9000, 9001 verwaltet.⁵² Für die Verwaltung von entsprechenden Chargen wird aus diesem Grund die Traceability-Lösung eingesetzt.⁵³

Die Feinplanung ist eine der Hauptaufgaben und Funktionen der wichtigsten Normen und Richtlinien von MES. Sie betrachtet die Aktivitäten von Detail-Produktionsplanungen, um eine zeitliche Reihenfolge zu optimieren. Wo alle lokalen Ressourcen im jeweiligen Managementbereich angewandt werden,⁵⁴ wird auch das ERP-System als Grobplanung und das MES als detaillierte Planung gesehen.⁵⁵ Dies funktioniert genau wie die logistische Kette bei Kundeterminen und Kapazität. Die Frage bei der Feinplanung ist die Zuordnung auf Basis von Stammdaten der Ressourcen, der Maschinen und des Personals. Man fragt sich, welche Artikel mit welchen Ressourcen in welchen Zeit zu welchen Kosten produziert werden können. Die Berechnung von Rüstkosten für die einzelne Maschinen und Anlagen erfolgt durch detaillierte Produktionsattribute wie z.B. schwarz – weiß oder groß – klein. Der Planer kann das modulieren, um die Ist- und Soll-Punkte zu erkennen, die dann in das letzte Ergebnis entweder als Grafikdarstellung oder als Visulisierung erfasst werden.⁵⁶ Eine Feinplanung ist vergleichbar mit einer Detail Scheduling und führt zu mehrstufigen Aufträgen, die von Grobplanung/ERP- System kommen. Feinplaung sorgt für realistische Berechnungen von Kapazität, Materialbedarf, Personal sowie Ausführung und Steuerung der Fertigung.⁵⁷ Sie befasst sich mit Ressourcenplanung, Abgleichung von Grobplanung und der Kontrolle des Auftragsablaufs.⁵⁸

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 7: Die Beschreibung der Produktionsumgebung als logische Struktur ⁵⁹

Die Abbildung 7 beschreibt die logistische Struktur⁶⁰ von Produktion im Fertigungsbereich. Diese Hierarchie kennzeichnet die Elemente, für Einplanung. Als grundlegende Objekte der Produktion gelten Maschinen, Anlagen und Arbeitsplätze. Diese Struktur beschreibt die Eigenschaften aus verschiedenen Perspektiven. Sie erfasst die Basisdaten der Produktion wie Name, Beschreibung, Hersteller, Seriennummer, Kostenstelle und Darstellung als Bild. Man beschreibt die Daten in Produktionseigenschaften wie Kapazität der Maschinen, Durchlaufzeit oder Rüstzeit. All dies führt zur Instandhaltung der Produktion wie Energieverbrauch, Wartung, Gewährleistungsfrist etc. Eine Voraussetzung für die Feinplanung sind die Transportstrecken oder Produktionslager: Hier wird die Zeit für Transport oder Zwischenlager berechnet, in der die Artikel in einer betimmten Reihenfolge vearbeitet werden. Im Terminal wird die Referenz vor Ort an den Maschinen als IP-Adressen verzeichnet. Diese kann für einen Datenaustausch von Daten warhaus bei der Produktion hilfreich sein. Die Zeitmodule sind für die Schichten, Tage, Wochen, Produktionszeiten und produktionsfreie Zeiten mit Aufgabe von Abweichung oder Verschieben der Planungszeit im Produktionsprozess zuständig. Dieses Modell ermöglicht durch die Erfassung eines Zeitmodells der Arbeitswelt Flexibilität bei, Maschinen, Fertigung und Ressourcen, welche die Arbeitsaufträge beeinflussen.⁶¹

[...]

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¹ (Openautomation, 2010/2011)

² Vgl. (VDI Verlag GmbH., 2004) S.15

³ Vgl. (Institute of Information Management – Universtiy of St. Gallen, 2009) S. 13

⁴ Vgl. (Karl Friedrich Früh, 2009) S. 34

⁵ Vgl. (Louis, 2009) S. 8

⁶ Vgl. (Kropik, 2009) S. 72

⁷ Vgl. (Kletti, 2006) S. 123

⁸ Vgl. (Institute of Information Management – Universtiy of St. Gallen, 2009) S. 13

⁹ Manufacturing Enterprise Solutions Association haben sich als Erste mit MES beschäftigt

¹⁰ ISA-95 is the international standard for the integration of enterprise and control systems.

¹¹ (HIR Hoff Industrie Rationalisierung GmbH, 2006/2007) S. 8

¹² Vgl.(Klaus Thiel, 2010) S.(33-40) web. (VDI, 2007) (FAD, 2011)

¹³ Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie

¹⁴ Vgl. (Jürgen, 2006) S. 25-30 (Klaus Thiel, 2010) S. 41-43 (ZVEI, 2011) S. 8 Eigene Zusammenfassung

¹⁵ Vgl. (Klaus Thiel, 2010) S. 33-40

¹⁶ MPDF-GmbH – Anbieter und Hersteller von MES und Integration, Lösungen bei der Fertigung

¹⁷ Vgl. (Jürgen, 2006) Interview

¹⁸ Vgl. (ZVEI, 2010) S. 6

¹⁹ Vgl. (Kletti, 2006) S. 101

²⁰ Vgl. (Helth Care Industriy Partners , 2011) S.5

²¹ Vgl. (VDI Verlag GmbH., 2004) S.85- 86

²² Vgl. (Klaus Thiel, 2010) S.5-6

²³ Vgl. (Klaus Thiel, 2010) S.8

²⁴ Vgl. (Louis, 2009) S. 35

²⁵ (MPDV Mikrolab GmbH, 2007) S. 1

²⁶ Vgl. (K.Kurbel, 2005) S. 264

²⁷ Vgl. (HIR Hoff Industrie Rationalisierung GmbH, 2006/2007) S. 7

²⁸ Vgl. (MPDV Mikrolab GmbH, 2007) S. 1

²⁹ Vgl. (MPDV Mikrolab GmbH, 2007) S. 1

³⁰ (HIR Hoff Industrie Rationalisierung GmbH, 2006 / 2007) S.8

³¹ Vgl. (Gronau, 2010) S.245

³² VDI-5600 ist für die Fertigungsmanagement (MES) Unterstützung von Produktionssysteme durch MES-System .

³³ Vgl.(Pawellek, 2007) S.107

³⁴ Vgl. (VDI Verlag GmbH., 2004) S. 87

³⁵ (RPR Allgemeine Papier-Rundschau , 2009)

³⁶ Vgl. (PAS (Process and Automation Software))

³⁷ Vgl. (K. Kurbel, 2005) S. 264

³⁸ (Kletti, 2006) S.43

³⁹ (KPIs) Key Performance Indicators. Es dient für allgemeine Kennzahlen. Z. B. Leistung, Auslastung oder Erfolg in jedem Tag oder in jeder Schicht. Es bezeichnet auch das Controlling für die Abteilung.

⁴⁰ Vgl. (Klaus Thiel, 2010) S. 16-26, Stichpunkte zusammengefasst.

⁴¹ MESA: Manufacturing Execution Systems Association

S. 95: Internationaler Standard der Instrumentation, Systems and Automation Society (ISA)

⁴² (HIR Hoff Industrie Rationalisierung GmbH, 2006/2007) S. 9

⁴³ Vgl. (HIR Hoff Industrie Rationalisierung GmbH, 2006/2007) S. 9

⁴⁴ Vgl. (Kletti, 2006) S. 60

⁴⁵ (Kletti, 2006) S. 60

⁴⁶ Vgl. (ITP Verlag, 2010)

⁴⁷ Vgl. (Kletti, 2006) S.60

⁴⁸ Vgl. (Kletti, 2006) S.31

⁴⁹ Vgl.(Kletti, 2007) S.59

⁵⁰ Vgl. ((Hrsg.), 2006) S. 60

⁵¹ Vgl. (Kletti, 2006) S. 59

⁵² Vgl. (Klaus Thiel, 2010) S. 77-78

⁵³ Vgl. (MPDV Mikrolab GmbH, 2007) S. 2

⁵⁴ Vgl. (ZVEI, 2011) S. 14

⁵⁵ Vgl. (Gronau, 2010) S. 136

⁵⁶ Vgl. (Gronau, 2004) S. 285-286

⁵⁷ Vgl. ((Hrsg.), 2006) S. 146

⁵⁸ Vgl. (Kletti, 2007) S. 69

⁵⁹ (Klaus Thiel, 2010) S. 71

⁶⁰ Die logische Struktur der Fertigung ist von ISA definiert als ,,Equipment hierachy“

⁶¹ Vgl. (Klaus Thiel, 2010) S. 71-74