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Trends auf dem

MES-Markt

Prof. Dr.-Ing. Jürgen KlettiGeschäftsführer MPDV Mikrolab GmbH, MosbachLeiter des Fachausschusses „MES“ im VDI-GPP

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Klassische Situation Lieferant Klassische Situation Lieferant KundeKunde

kurze Lieferzeit

beste Qualität niedriger Preis

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kurze Lieferzeit

beste Qualität niedriger Preis

Neue Situation Lieferant Neue Situation Lieferant KundeKunde

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3 gegenläufige Ziele ….3 gegenläufige Ziele ….

Wirtschaftlichkeit

FlexibilitätTermintreue

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…. werden einander näher gebracht…. werden einander näher gebracht

Wirtschaftlichkeit

FlexibilitätTermintreue

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Produktion

Soll-Vorgaben

fertiger Artikel

Störungen

ReglerFert.Mgmnt

Menge,Termin,Qualität

Produktion als RegelkreisProduktion als Regelkreis

ERP

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Produktion

Soll-Vorgaben

fertiger Artikel

Störungen

ReglerFert.Mgmnt

Menge,Termin,Qualität

ERP

Produktion als RegelkreisProduktion als Regelkreis

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Produktion

Soll-Vorgaben

fertiger Artikel

Störungen

ReglerFert.Mgmnt

Menge,Termin,Qualität

ERP

Produktion als RegelkreisProduktion als Regelkreis

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Unterstützungbei

Maßnahmen

Erkennung u.Signalisierungv. Störungen

Überwachungder Produktion/

Kennzahlen

Manufacturing Execution System (MES)

Produktion

Soll-Vorgaben

fertiger Artikel

Störungen

ERP ReglerFert.Mgmnt

Produktion als schneller RegelkreisProduktion als schneller Regelkreis

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Ausgangspunkt für MESAusgangspunkt für MES

PZE,ZKS,PEP.....

PersonalLohn

BDEMDELSWRM.....

ERPPPS

SPCPMVWEWACAQ.....

Qualität

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Ausgangspunkt für MESAusgangspunkt für MES

PZE,ZKS,PEP.....

PersonalLohn

BDEMDELSWRM.....

ERPPPS

SPCPMVWEWACAQ.....

Qualität

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Ausgangspunkt für MESAusgangspunkt für MES

PZE,ZKS,PEP.....

PersonalLohn

BDEMDELSWRM.....

ERPPPS

SPCPMVWEWACAQ.....

Qualität

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MESMES

PZE,ZKS,PEP.....

PersonalLohn

BDEMDELSWRM.....

ERPPPS

SPC,PMVWE,WACAQ.....

Qualität

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Manufacturing Execution System (MES)Manufacturing Execution System (MES)

MES-Aufgaben nach VDI

1. Datenerfassung2. Feinplanung - Feinsteuerung 3. Materialmanagement4. Betriebsmittelmanagement5. Qualitätsmanagement6. Personalmanagement7. Leistungsanalyse8. Informationsmanagement

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Betriebsmittel-management

Betriebsmittel-management

Material-management

Material-management

Personal-managementPersonal-

management

DatenerfassungDatenerfassungLeistungs-

analyseLeistungs-

analyse

Qualitäts-managementQualitäts-

management

Feinplanung und-steuerung

Feinplanung und-steuerung

Informations-management

Informations-management

Unternehmens-leitebene

Fertigungs-leitebene

Fertigungs-ebene

ERP

MES

Arbeitsplätze /Maschinen /

Anlagen

Ebenen Systeme

Ebenenmodell nach VDIEbenenmodell nach VDI

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Feinplanung und -steuerung

ProzessProzess

Belegungerzeugen

ProduktionszieleProduktionsziele

Arbeitsvorrat (Last)Arbeitsvorrat (Last)

Ressourcen-InformationenRessourcen-Informationen

Material-Informationen

Material-Informationen

Belegungsplan (*)

(Konflikt-)Lösungenerarbeiten

Konflikte

Beispiel: MESBeispiel: MES--Aufgabe „Feinplanung Aufgabe „Feinplanung –– und Steuerung“und Steuerung“

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- Produkt- Prozess

Qualitätsmanagement

ProzessProzess

Informationen fürandere

MES-Aufgaben

Informationen anandere Systeme(ERP, CAQ…)Qualitätsplanung erstellen

Maßnahmen zur Prozess-beeinflussung generieren

Infos ausMES-QuellenInfos aus

MES-Quellen

Infos aus externenQuellen

Infos aus externenQuellen

Qualitätsvorgaben(MES subset)

Qualitätsvorgaben(MES subset)

Stichprobendatenzum:

Stichprobendatenzum:

Vorschriften, Regeln,Normen

Vorschriften, Regeln,Normen

Qualitätsprüfung durchführenund dokumentieren

Prüfmittel managen

Prüfdokumentation,Prüfzertifikate

Beispiel: MESBeispiel: MES--Aufgabe „Qualitätsmanagement“Aufgabe „Qualitätsmanagement“

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Unternehmens-leitebene

Fertigungs-leitebene

Fertigungs-ebene

Typische Zeithorizonte und Betrachtungsgegenstände

Zeit Fristigkeit Gegenstand

mehrere Tage bzw. Schichten

mehrere Wochen bis Monate

Gesamtheit aller Aufträge

einige Sekunden bis eine Schicht

eine bis mehrere Schichten

ein bis mehrereAufträge

Millisekunden bis Sekunden

Sekunden bis einigeMinuten

einzelne Arbeits-gänge, Schritte

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AG 1:Standardisierung der Schnittstelle zwischen AG 1:Standardisierung der Schnittstelle zwischen Produktionsanlagen und MESProduktionsanlagen und MES--SystemenSystemen

Ausgangssituation: kein Standard zwischen Anlagen und überlagerten IT-Systemen!

Maschinen- und Anlagenhersteller müssen sich immer wieder neu

an jeweiligen ‚Hausstandard‘ ihrer Kunden anpassenResultierende Aufwände für Maschinen- und Anlagenhersteller!Einsparungspotential durch Standard-Schnittstelle

Ziele einer Standardschnittstelle zwischen Anlagen und MESMaschinen- und Anlagenhersteller sowie Betreiber entwickeln gemeinsam universelle SchnittstelleDie Beschreibung der Maschinen/Anlagen erfolgt in möglichst universell verständlicher ‚Sprache‘, z.B. XMLJeder Maschinen-/Anlagenkunde kann Beschreibung lesen, interpretieren und in seine Automatisierungs- und IT-Landschaft einbinden

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Datenbeschreibung jedes TN Datenbeschreibung jedes TN

Datenobjekt Wir

kric

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g (u

p / d

own)

Fei

npla

nung

und

Ste

ueru

ng

Bet

reíe

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ittel

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agem

ent

Mat

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Pers

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man

agem

ent

Info

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ions

man

agem

ent

Dat

ener

fass

ung

Beispieldatenpunkt A up x x xBeispieldatenpunkt B up + down x x

Maschine:Maschinentyp up x x x x x xBetriebsart up x x x x

Betrieb:Bearbeitung Start up + down x xAnforderung Programm Start downStartsignal eingeleitet upBearbeitung Ende (Auch Zählimpuls) up x x x xHalt bei Taktende (Produktion Ende) up + down x xBearbeitung läuft ( Produktion ) up x x x xBearbeitungszeit geplant up + down x x x x x xBearbeitungszeit aktuell up x x x x x xProgrammlauf ohne Werkstück up x x x xProgrammtest up x x x x xProgramm Stop up x x x x xAutomatik Stop (bei Linien) down x x x xReparaturbetrieb up x x x x x x

Sollabstand zwischen Produkten/MaterialAktueller Abstand zwischen Produkten/MaterialAnalog IstAnalog SollAnalog ObergrenzeAnalog UntergrenzeBinär IstBinär SollStückzahl IstStückzahl SollPuffer IstPuffer SollPuffer ObergrenzePuffer UntergrenzeTaktzeit IstTaktzeit SollZustand IstZustand FehlermeldungQualitätssignal IstSchalter IstSchalter SollAktueller Fertigungsprozess (ID/Bezeichnung)Aktueller Fertigungsauftrag (ID/Bezeichnung)Ressourcenfähigkeit/-spezifikationRessourcenstatus (verfügbar/beschäftigt)Ressourcenmaterialbedarf (Eingangsmaterial)Start/Ende Fertigungsprozess (Prozessdauer)

Aufgaben nachVDI 5600 - MES

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Strukturierte GesamtontologieStrukturierte Gesamtontologie

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AG 2:Verfahren zu KostenAG 2:Verfahren zu Kosten--/Nutzenanalyse von MES/Nutzenanalyse von MES

- Darstellung (produktneutraler) Methoden / Verfahren / Modelle zur Evaluierung von ROI‘s beim Einsatz von MES

- Berücksichtigung bestimmter Spezifika solcher Verfahren in Abhängigkeit der Branchen und/oder Fertigungsarten (kont./diskont.)

- Erläuterung der Methoden / Verfahren / Modelle anhand von (praxisgerechten) Beispielen

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Kosten MESKosten MES--Einführung und Einführung und --BetriebBetrieb

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Quantifizierbare NutzenQuantifizierbare Nutzen

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Nicht quantifizierbare NutzenNicht quantifizierbare Nutzen

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AG 3 Unterstützung von Unternehmen/Produktionsstrategien durch AG 3 Unterstützung von Unternehmen/Produktionsstrategien durch MESMES

MES-Funktionen für verschiedene Branchen/F-TypenNutzenpotenziale bei verschiedenen FertigungstypenNeue Optimierungsansätze mit MESProduktionsstrategienMES in diskreter vs. ProzessindustrieWie kann MES zur Transparenz der Energiebilanz beitragen?Aufzeigen neuer (kombinierter) Kenngrößen

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Strategic Initiatives for top managersStrategic Initiatives for top managers

MESA International - October 2009 27

6 Strategic Initiatives– Lean Manufacturing – Quality and

Regulatory Compliance

– Product Lifecycle Management

– Real-Time Enterprise – Asset Performance

Management

8 MES functions+ tracking&genealogy+ resource allocation+ performance analysis+ process mgmt+ data collection+ quality mgmt+ labor mgmt+ dispatching materialIntegration PLC/transp.

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StrategicStrategic Initiatives in Detail Initiatives in Detail

Are ONGOING programs for manufacturing executivesAre management processes „above“ IT systemsAre a framework for „continuous improvement“

MESA published „guidebooks“ for each

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SustainableSustainable ManufacturingManufacturing

Less energy consumptionElectricityHeat

Less emissionsCO2 carbon dioxide increase

since industrializationOther toxic output

Preparation for a „Post-Carbon Manufacturing“

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Asset

Performance

Management

First Set of 5 GuidebooksFirst Set of 5 Guidebooks

Lean

Manufacturing

PLM

Quality &

Compliance

Real-time

Enterprise

30MESA International - February 2008

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RTE RTE GuidebookGuidebook

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ISA, NAMURISA, NAMUR

ISA

Theoretisch orientiertDatenmodellierungWenige Handlungsempfehkungen

Unternehmensmanagement

Manufacturing Operation System (MOS)Manufacturing Execution System (MES)

Batch Konti-nuierlich

Diskret

t

NAMUR

An ISA orientierte Empfehlung für die Prozessindustrie

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Sichtweisen auf MESSichtweisen auf MES

VDIVDI

ISAISA MESAMESA

MyMESMyMES

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Beispiele KennzahlenBeispiele Kennzahlen

Rüstgrad

Nutzgrad

Prozesswirkungsgrad

Beleggrad

Termintreue

Durchsatz

Mengentreue

Ausschussquote

Ausschussgrad

Verfügbarkeit

Leistung

Belegnutzgrad

Techn. Wirkungsgrad

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Kennzahlen

jetzt

Fertigungs - Management

Rollen des Rollen des FertigungsFertigungs -- ManagementsManagements

LangfristigeOrg. Verbesserungen

Detail-Kennzahlen,Process ControlIndicator

Vergangenheit

KurzfristigeDetail Verbesserungen

Zukunft

Entscheidungen

Ereignisse, Pläne

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ERP-System

Regelkreisbild für KennzahlenforumRegelkreisbild für Kennzahlenforum

Fertigungs-steuerung Produktion

MES-SystemDatenerfassung

in Echtzeit

Rückmeldungen Kurzfristige Entscheidungen

Vorgaben Fertigwaren

KVPKVP

PCI

PCI Process Control Indicators

Kennzahlen

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Neuer Sollwert,Veränderung in der Fertigungs-Landschaft……

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Zeitnahe Aktion gefordertNeuer FertigungsplanAlternative Kapazität……

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Ohne MES ist die Reaktion zu langsamDer betroffene Auftrag wird kaum mitEinem guten Ergebnis abzuschliessenSein.

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Reduzierung der Umlaufbestände

(Dezentrale) Feinplanungmit Ziel Bestandsreduzierung

Reichweitenprognose

Beschleunigen und Bremsen von Prozessen, um Materialanhäufungen zu vermeiden

Beispiele PCIBeispiele PCI

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Reduzierung der Durchlaufzeit

(Dezentrale) Feinplanung zur Reduzierung der Warte- und Liegezeiten

Analyse und Reduzierung der Stillständean den Maschinen/Arbeitsplätzen

Beispiele PCIBeispiele PCI

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Verbesserung der Maschinen- und Anlagenproduktivität

Kaizen / KVPAnalyse und Reduzierung der Stillstände an den Maschinen/Arbeitsplätzen

Beispiele PCIBeispiele PCI

Dynamische, vorbeugende Instandhaltungvon Maschinen und Werkzeugen

Rüstwechseloptimierungen

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Fertigungsbegleitende QS

Reduzierung der Bearbeitung fehlerhafterTeile Effizienz

Reduzierung der Durchlaufzeiten und Nacharbeiten

Beispiele PCIBeispiele PCI

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Personaleinsatzplanung

Wer ist wann mit welcher Qualifikation verfügbar ?

Für effizientere und qualifiziertere Bearbeitung von Aufträgen

Beispiele PCIBeispiele PCI

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Verbesserung der Termintreue

Laufende Pflege der Plandaten im ERP-System

Bessere Planung:- Planung auf Basis der aktuellen Situation

(online-Erfassung des Auftragsfortschritts) - Erkennung und Beseitigung von Terminkonflikten- Abbau von Auftragsrückständen--> Nur machbare Aufträge freigeben!

Beispiele PCIBeispiele PCI

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WorkflowWorkflow--gestütztesgestütztes EskalationsmanagementEskalationsmanagement

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MES

SCMERP, APS

RückmeldungenQualitätsdatenProzessdaten

Fert. AufträgeDokumente

NC Programme

MES

Transparenz in EchtzeitRegelkreise / Rückmeldungen

Aktuelle Kapazitäten(Maschinen, Werkzeuge, Material und Personal)Aktuelle Ist-ZuständeAuftragsfortschrittRestlaufzeitenRückständeTaktungen/ZyklenReservierungenBelastungshorizontKonflikterkennung (Termine, Werkzeug, Material, etc.)Kennzahlen

Vertikale IntegrationVertikale Integration

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SCMERP, APS

Aufträge, Maschinen, Material, Personal, Qualität, etc.

MES

Abdeckung des GesamtprozessesIntegration • Betriebsdatenerfassung• Maschinendaten• Personalzeit• Qualität• Leitstand• Bestände• Prozessdaten• DNC Daten

Keine Insellösungen

Horizontale IntegrationHorizontale Integration

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MES ist modular ( VDI 5600 )MES ist modular ( VDI 5600 )

MES

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Horizontale AbhängigkeitenHorizontale Abhängigkeiten

Personal, Qualität

Qualität, Ressource, Artikel

Tracking Tracing Qualität, Ressource, Artikell

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ProduktionsProduktions --DatenbankDatenbank

Material- undLagerdaten

ChargenLose

QualitätsdatenSPC Prozessdaten

NC-DatenWerkzeugdaten

BDEAuftragsdaten

Maschinendaten

PersonalzeitenZutrittsdatenLohndaten

MES als Basis für prozessorientierte KennzahlenMES als Basis für prozessorientierte KennzahlenZentrale DatenbasisZentrale Datenbasis

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ProduktionsProduktions --DatenbankDatenbank

Personalbüro

Werker

AV

GF/ControllingMeisterQS

Schnittstellenzu Lohn- und

Gehalt

Schnittstellenzu ERP, TQM,

Lager

Werkzeugbau

MES als Basis für prozessorientierte KennzahlenMES als Basis für prozessorientierte KennzahlenDezentrale DatennutzungDezentrale Datennutzung

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weniger Ausschuss, Ausschuss früher erkennen

EffizienzMD

E

ADE

HLS

PZE

MPL

CAQ

Mehr Effizienz mit jedem MES Mehr Effizienz mit jedem MES -- ModulModul

optimale Lose, optimaler Materialeinsatz

besserer Personaleinsatz

optimale Reihenfolgen, weniger Rüsten

mehr Transparenz, bessere Zeiten

höherer Nutzungsgrad

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Universität Stuttgart

Ziele mit MES Ziele mit MES

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MES MES –– Markt 2000 Markt 2000 –– 2010 2010

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MES MES –– Markt 2003 Markt 2003 -- 20132013

Wert aus der Studie von 2004

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MES MES –– in der diskreten Fertigung 2000in der diskreten Fertigung 2000--20102010

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MES MES –– in der diskreten Fertigung in der diskreten Fertigung

Wert aus der Studie von 2004

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DualitätDualität MESMES

MESkurzfristige Hilfestellung bei

•Steuerung•Qualitätsmanagement•Disposition•……

Mittel- und längerfristigtechnisch detaillierteKennzahlen für

•Verbesserung Ressourceneinsatz•Qualitätsmanagement•Verbesserung der Logistik•…….