Strukturiertes Vorgehen zur Auswahleines Manufacturing Execution Systems

Dr. Philipp Louis

Agenda

1. MES - Manufacturing Execution System Begriffsdefinitionen

2. Vorgehensmodell Charaktersierung der Produktionsprozesse Ableitung der Anforderungen an die MES-Ebene Identifikation der bisherigen IT-Unterstützung Szenarioerstellung, -bewertung und Auswahl

Mitarbeiter weltweit: 42.224

davon

Boehringer Ingelheim gehört weltweit zu den 20 führenden forschenden Arzneimittelherstellern.

Boehringer Ingelheim

Forschung und Entwicklung weltweit an 7 Standorten in 7 Ländern

Aufwendungen für Forschung und Entwicklung: 2.453 Mio. Euro

Produktionsstätten in 13 Ländern

Gesamterlöse: 12.586 Mio. Euro

Verbundene Unternehmen: 145

Investitionen in Sachanlagen: 519 Mio. Euro

3

Forschung und Entwicklung 16,8 %

Produktion 29,9 %

Marketing und Vertrieb 39,2 %

Administration 12,4 %

Durchschnittliche Zahl der Auszubildenden Weltweit 699Deutschland 685in 28 Ausbildungsberufen

1,7 %

Gegründet: 1885 in Ingelheim am Rhein von Albert Boehringer (1861–1939) mit 28 Mitarbeitern

Werte schaffen durch InnovationStandort Biberach

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Begriffsdefinitionen

Eine Vielzahl von Definitionsversuchen, z.B. von

Trennung des Funktionsumfanges von der Definition des Anwendungssystems

Manufacturing Execution System (MES)MES Framework MES-Ebene

Begriffsdefinitionen: MES

Ein MES ist ein Anwendungssystem, das

- die Steuerung und Kontrolle der Produktion,- die Bereitstellung und Verwendung von Real-Time Datenüber den gesamten Produktionsprozess und damit

- eine schnelle Reaktionsfähigkeit bei Abweichungen

unterstützt sowie die Integration der Produktionsprozesse in die betrieblichen ERP-Systemen durch Anbindung der Automatisierungssysteme und die direkte Unterstützung der manuellen Produktionsprozesse ermöglicht, indem es eine Teilmenge der Funktionen der MES-Ebene unterstützt.

Begriffsdefinitionen: MES Framework

Der MES-Framework ist eine allgemeine Anwendungssystem-architektur mit den drei Schichten ERP-Ebene, MES-Ebene und Automatisierungssysteme-Ebene

Begriffsdefinitionen: MES Ebene

Die MES-Ebene

stellt die Schicht im MES Framework dar, die die betrieblichen Funktionen und Funktionsgruppen umfasst, welche zur Unterstützung der Produktionsprozesse durch Anwendungs-systeme notwendig sind.

MES-Ebene - Funktionsgruppen

In der MES-Ebene

werden vier Teilbereiche unterschieden:

ProductionMaintenanceQuality Inventory

MES Framework - detaillierte Ansicht

Abgrenzung MES

CA

P

Qualitäts-

steuerung

Instandhaltung

Transport-

steuerung

Lagersteuerung

Werkzeug-

verwaltung

Steuerung von

NC-, CNC-

Maschinen und

Robotern, DNC

Kontrolle

(Mengen, Zeiten,

Kosten)

und

Datenanalyse

(Fertigungs-

controlling)

Arbeitsplanung/

Prüfplanung

Konstruktion

Produktentwurf

Produktanforderg.

Produktionsplanung

Pro

duk

tion

ssteueru

ng

CA

Q

Pro

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CA

D

CA

Q

CA

DM

arke

ting

Stück-

listen

Arbeits-

pläne

Betriebs-

mittel

Kapazitäts-

abgleich

Kapazitäts-

terminierung

Material-

wirtschaft

Planung des

Primärbedarfs

Kundenauftrags-

bearbeitung

Kalkulation

NC-Program-

mierungAuftragsfreigabe

Betriebsdaten-

erfassung

Fein-

terminierung

MES (-Ebene)

PPS

BDE

Leitstand

Kernthese des Vorgehensmodells

Die Anforderungen an die IT-Unterstützung von

Funktionen der MES-Ebene werden determiniert

durch das Produktionssystem des betrachteten

(resp. zu unterstützenden) Produktionsbereichs.

Produktionssystem:

die Produktiveinheiten (Arbeitskräfte und

Betriebsmittel) und die zwischen ihnen bestehenden

Beziehungen, die als Ganzes Produkte schaffen.

Vorgehensmodell

Phase 1:

Charakterisierung

der Produktions-

systeme

Phase 2:

Ableitung der

Anforderungen an

die MES-Ebene

Phase 4:

Szenarioerstellung,

-bewertung und

-auswahl

Phase 3:

Identifikation der

bisherigen IT-

Unterstützung

Typologisierung

Ableitung derAnforderungenaus dertypologischenEinordnung

Selbstaufschreibung, Interview,Dokumenten-analyse

Total Cost ofOwnership

Nutzwert-analyse

Vorgehensmodell: Phase 1

Charakterisierung der Produktionsprozesse

Methode: Typologisierung der Produktionssysteme

Herleitung eines problemadäquaten typologischen Rahmensunter Verwendung der Methode von Große-Oetringhaus

Spezialisierungsgrad der Elementarfaktoren

Hohe Spezialisierung

MittlereSpezialisierung

NiedrigeSpezialisierung

Produktionsanordnung Fließproduktion Gruppenproduktion Werkstattproduktion

Fertigungsart MassenfertigungSorten-

/SerienfertigungEinzelfertigung

Automatisierungsgrad Automatisch Teil-automatisch Manuell

ProduktionsablaufKontinuierliche

ProduktionChargen-

produktionDiskontinuierliche

Produktion

Variabilität der Ablauffolge

Nicht-variabel Variabel

Betriebsmittel- und Prozesssubstituierbarkeit

Nicht-substituierbar Substituierbar

Auftragsart Produktion auf LagerProduktion auf Vordisposition / Rahmenverträge

Produktion für Kundenauftrag

Vorgehensmodell: Phase 2

Ableitung von Anforderungen an die MES-Ebene

Analyse der Interdependenzen zwischen der produktions-typologischen Elementartypenausprägung und den Anforderungen an die MES-Ebene.

Vorgehensmodell: Phase 2 - Beispiel

Spezialisierungsgrad der Elementarfaktoren Hohe Spezialisierung

Produktionsanordnung Fließproduktion

Fertigungsart Massenfertigung

Automatisierungsgrad Automatisch

Produktionsablauf Kontinuierliche Produktion

Variabilität der Ablauffolge Nicht-variabel

Betriebsmittel- und Prozesssubstituierbarkeit

Nicht-substituierbar

Auftragsart Produktion auf Lager

Bsp.: Verbundtyp 1 („Massenfertiger“)

Vorgehensmodell: Phase 2 - Beispiel

Product Definition

Management

ProductionResource

Management

Detail Production Scheduling

Production Dispatching

Production Execution

Management

Production Tracking

Production Data Collection

Production Performance

Analysis

Teilbereich Produktion der MES-Ebene:

Vorgehensmodell: Phase 2 - Beispiel

Definition:

Unter „product definition management“ werden sämtliche Funktionen subsumiert, die benötigt werden, um ein Produkt und dessen Produktionsregeln für die MES-Ebene zu definieren.

- insbesondere Fertigungsvorschriften und BOM

Vorgehensmodell: Phase 2 - Beispiel

Verbundtyp 1:

Geringe Flexibilität in der Produktion keine Substitutionsfähigkeit keine Varianz im Produktionsablauf

Produktdefinition steht ex-ante fest, keine KundenwünscheProduktion auf Lager

Produktdefinition relativ konstant, keine häufigen ÄnderungenMassenfertigung

-> niedrige Anforderungen an diese Funktionsgruppe

Vorgehensmodell: Phase 2

Durch diese Bildung von Verbundtypen konnten fallspezifische Anforderungen an die MES-Ebene abgeleitet werden.

geringe Anforderungen

mittlere Anforderungen

umfassende Anforderungen

Vorgehensmodell: Phase 3

Identifikation der bisherigen IT-Unterstützung

- Welche Funktionsgruppen werden aktuell bereits unterstützt?

- Wie ist die vorhandene Unterstützung zu bewerten?

Vorgehensmodell: Phase 4

Szenariodefinition, -bewertung und –auswahl

Bewertung des Nutzens eines Szenarios mit Hilfe

einer Nutzwertanalyse

Vorgehensmodell: Phase 4

Szenariodefinition, -bewertung und –auswahl

Bewertung der Kosten eines Szenarios mit Hilfe einer Total Cost of Ownership-Analyse

Fazit

Die Auswahl eines MES sollte auf Basis der zu unterstützenden Produktions-Prozesse erfolgen

Ein mathematisch schematisches Vorgehen erscheint aufgrund der komplexen und hoch variablen Problemstellung nicht sinnvoll

…. Drum prüfe wer sich ewig bindet

Weiterführende Literatur

Mehr zur Definition undAuswahl von MES:

Dr. Philipp Louis

Projektleiter InformationssystemeMobile: 0151-15020212philipp.louis@boehringer-ingelheim.com

Vielen Dank!