Standpunkt. Manufacturing und Supply Chain Operation Management

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1 1 Standpunkt Manufacturing und Supply Chain Operation Management Umfassende Steuerung von industriellen Lieferketten mittels Informationstechnik in dynamischen Märkten 2. Version Copyright: Dr. Heinrich Kehl Geesthacht 2009

2 Umfassende Steuerung von industriellen Lieferketten mittels Informationstechnik in dynamischen Umfeld 2 Inhalt 1 Prolog Einleitung Begriffe Gegenstand und Erwartungen für die Optimierung Betriebswirtschaftliche Ansätze Anwendung von Industriestandards und Vorteile Elemente und Aspekte der Leittechnik für Liefernetzwerke Überblick ISA 95 und SCOR-Modell Natürliche Interdependenzen zwischen den Funktionskategorien Vertikale Systemgrenzen Reaktive Planungs-und Steuerungsfunktion Praxisorientiertes Material- und Bestandsmanagement Einordnung und Bedeutung von RFID Nachteile ausufernder Patchwork-Systeme Zusammenfassung Kapitel Ansatz für ein Werkleitsystem Erweiterung zum Lieferkettenleitsystem Technische Kriterien Betriebswirtschaftlicher Nutzen Epilog Literaturverzeichnis... 82

3 Umfassende Steuerung von industriellen Lieferketten mittels Informationstechnik in dynamischen Umfeld 3 Bitte beachten Sie die Copyright-Bestimmungen! Die Benutzung dieses Dokumentes ist ausschließlich mit Quellenangabe und für Ihre persönliche Verwendung kostenlos erlaubt. Das Dokument ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte vorbehalten. Jede Weiterleitung, digitale oder andere Verbreitung, auch auszugsweise ohne unsere ausdrückliche, schriftliche Zustimmung, ist untersagt. 2009, Dr. Heinrich Kehl 1. Version Version überarbeitet und ergänzt

4 Umfassende Steuerung von industriellen Lieferketten mittels Informationstechnik in dynamischen Umfeld 4 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1 Abbildung 2 Abbildung 3 Abbildung 4 Abbildung 5 Abbildung 6 Abbildung 7 Abbildung 8 Abbildung 9 Abbildung 10 Abbildung 11 Abbildung 12 Abbildung 13 Abbildung 14 Abbildung 15 Abbildung 16 Abbildung 17 Abbildung 18 Abbildung 19 Abbildung 20 Abbildung 21 Abbildung 22 Abbildung 23 Abbildung 24 Abbildung 25 Abbildung 26 Abbildung 27 Abbildung 28 Abbildung 29 Abbildung 30 Abbildung 31 Abbildung 32 Abbildung 33 Abbildung 34 Abbildung 35 Abbildung 36 Abbildung 37 Abbildung 38 Abbildung 39 Abbildung 40 Abbildung 41 Abbildung 42 Abbildung 43 Abbildung 44 Abbildung 45 Abbildung 46 Abbildung 47 Paradigmen der Informationssysteme... 6 Bereichsübergreifender Geschäftsprozess Funktionshierarchie im SCOR-Modell Die Wertkette eines Unternehmens nach Porter Wertkette und Geschäftsprozesse Überblick Logistiksystem eines Unternehmens [7] Wertschöpfungsketten Unternehmensübergreifende Geschäftsprozesse Integrationscluster in der Wertkette Aufgabenfelder der Logistik Funktionsbereich Manufacturing und interne Logistik in der Wertkette Architekturmöglichkeit für Unternehmenssoftware Aufbau eines APS mit ERP-System nach Schwindt und Trautmann Funktionsdefizite Falsche MES-Definition Fälschliche Darstellung von ME-Systemen [14] Verfügbarkeit von echten ME-Systemen Regelkreis der Lieferkette nach Zäpfel Operationen im Leistungssystem eines Fertigungsunternehmens Globale Liefernetzwerke SCOR-Basismodell MES als reine Produktionslösung Ebenendefinition gemäß ISA Generisches Funktionsmodell der Aufgabenkategorien Ebene Funktionsübersicht Level Darstellung von Systemarchitekturen SCOR Matrix SCOR-Prozesse der zweiten Ebene Metabolisches System Integriertes Rechnungswesen Integriertes Logistiksystem Einzelsysteme der 3.Ebene Materialflusskette Brauerei Abstraktes Auftragsmodell als Modell der Logistikkette nach Vahrenkamp Zusammenhang Produktions- und Prüfvorschrift Integrierter Systemansatz Produktion und Labor Geplante und nicht geplante Instandhaltung Interdependenzen der Instandhaltung Integrierter Zusammenhang Produktion und Instandhaltung Interdependenzen zwischen den Funktionsbereichen [Part 4] Funktionale Grenzen zwischen MOS und ERP-System Planung und Steuerung für Produktion und Intralogistik Übersicht der reaktiven Planungsprozesse (rot) Produktionshalle mit Bearbeitungsmaschinen und Lagerplätzen Systemarchitektur Fertigungsleitsystem mit Simulationskomponente Key-Performance-Indikator (KPI) Umfassendes Planungssystem für die Supply Chain... 54

5 Umfassende Steuerung von industriellen Lieferketten mittels Informationstechnik in dynamischen Umfeld 5 Abbildung 48 Prinzip der Verteilung der Bestandsführung Abbildung 49 Chargenorientierte Bestandsdarstellung mit Chargenrückverfolgung Abbildung 50 Strukturierte Objektinformationskarte Abbildung 51 Aufbau eines RFID-Systems Abbildung 52 Identifikationsmethoden in der Supply Chain Abbildung 53 Anwendungsbeispiel von RFID Abbildung 54 Abgleich-DV und Datendurchgriff Abbildung 55 Kostenvergleich nach Sasko[35] Abbildung 56 Enterprise Service Bus Abbildung 57 Planungskreislauf Abbildung 58 Vereinigung von SCOR und ISA 95 auf Execution-Ebene Abbildung 59 Ausführungssysteme in der Supply Chain Abbildung 60 Logische Vereinigung der Aufgabenbereiche Abbildung 61 Integration der Vorgangsbereiche über den Operation Manager Abbildung 62 Planungssystem für alle Operationen Abbildung 63 Stammdatenmodul Abbildung 64 Stördatenauswertung mit OLAP-Funktionalität Abbildung 65 Dokumentations- und Auswertungssystem Abbildung 66 Referenzmodell für ME- oder Werkleitsystem Abbildung 67 Operation Management im SCM Abbildung 68 Referenzmodell Lieferketten-Leitsystem Abbildung 69 Module eines Lieferketten-Leitsystems (SCOS) Abbildung 70 Prinzip der System- und Kommunikationsarchitektur...78 Abbildung 71 Gedicht Walter Flex...81

6 Umfassende Steuerung von industriellen Lieferketten mittels Informationstechnik in dynamischen Umfeld 6 1 Prolog Was hat Platon mit der Informationstechnik zu tun? Wie allgemein bekannt, ist das Kernstück der Philosophie Platons die Ideenlehre. Die Ideenlehre besagt vereinfacht, dass alle Dinge, die durch Sinneswahrnehmung erkannt werden, ein Abbild eines geistigen Urbildes sind, welches nur durch Vernunfterkenntnis zugänglich ist. D.h. für alle realen Dinge, so auch für ein Informationssystem, gibt es ein geistiges Musterbeispiel (Paradigma), die ideale Anlage, die es anzustreben gilt. Ein Ideal anstreben kann man natürlich nur für Dinge, deren Aussehen, Aufbau und Eigenschaften vom Menschen aktiv beeinflusst werden können. Bei allen technischen Anlagen, und ein Informationssystem ist eine technische Anlage, ist dies der Fall! Abbildung 1 Paradigmen der Informationssysteme Der Ingenieur ist deshalb angehalten, sich bei jeder Auslegung einer Anlage zu fragen, was richtig ist, welches Urbild, welches Paradigma angestrebt werden muss. Dies kann im einfachsten Fall der Wunsch des Kunden sein. Wenn dieser unscharf ist oder gar fehlt, muss eine Vorlage, z. B. eine Vision oder ein Referenzmodell, helfen. Manchmal müssen auch Kundenwünsche kanalisiert bzw. auf ihren wahren Grund zurückgeführt werden. Wenn ich die Menschen gefragt hätte, was sie wollen, hätten sie schnellere Pferde gesagt (Henry Ford, amerik. Industrieller). Über 20 Jahre war das Urbild, das Paradigma für Informationssysteme in Industriebetrieben, die Realisierung aller benötigten Funktionen in einem System und einer Datenbank ohne Datenredundanzen. Dies war das Urbild der betrieblichen Informationssysteme und wir haben versucht dieses Idealbild anzustreben. Heute wissen wir, dass dieser Ansatz gescheitert ist. Nachweislich. Es entstehen IT-Monster, die kaum zu handhaben sind und die im praktischen Einsatz die Geschäftsprozesse nicht optimal unterstützen können, weil sich die Funktionen u.a. gegenseitig stören und weil es schwierig ist, integrierte Softwaresysteme so anzupassen, dass sie geänderte Geschäftsprozesse wieder unterstützen. Die Fexibilität ist gavierend eingeschränkt.

7 Umfassende Steuerung von industriellen Lieferketten mittels Informationstechnik in dynamischen Umfeld 7 Das Paradigma heißt heute SOA serviceorientierte Architekturen. Der Weg ist nach unserer Einschätzung zunächst richtig, aber auch hier ist Vorsicht geboten. Ein Gesamtsystem, welches aus ausschließlich aus dem Internet herunter geladenen Webservices besteht, ist nicht realistisch vorstellbar. Es kann nicht das Paradigma sein. Wahrscheinlich liegt die Wahrheit in der Mitte. Wenige, sinnvolle Integrationscluster prozessorientiert, lose gekoppelt, auf der Basis eines logischen Datenbankmodelles. Das ist nach unseren Erkenntnissen das neue Paradigma. Ob es richtig ist? Wir werden es erleben! Vorsicht ist geboten. Wer hohe Türme bauen will, muss lange beim Fundament verweilen (Anton Bruckner, dt. Komponist)

8 Umfassende Steuerung von industriellen Lieferketten mittels Informationstechnik in dynamischen Umfeld 8 2 Einleitung Ein effizientes Leistungssystem ist, wie allgemein bekannt, eine wesentliche Voraussetzung für die Sicherung des wirtschaftlichen Erfolges eines jeden produzierenden Unternehmens. Dieses durch einen ständigen Verbesserungsprozess und optimale Managementwerkzeuge zu optimieren, ist eine der zentralen Aufgaben der unternehmerischen Bemühungen. Zeit, Kosten und Qualität sind dabei die bekannten Erfolgsfaktoren. Treiber für diesen ständigen Prozess sind z.zt. u.a. - die sich ständig ändernden Kundenbedürfnisse, - der allgegenwärtige, immerwährende und mittlerweile globale Wettbewerb, - die weiter wachsende Zahl von behördlichen Auflagen, die sich aus dem immer weitergehenden Kunden- und Verbraucherschutz (z.b. die EU-Verordnung 178/2002 zur Festlegung der allgemeinen Grundsätze und Anforderungen des Lebensmittelrechts, zur Errichtung der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit und zur Festlegung von Verfahren zur Lebensmittelsicherheit in der Lebens- und Futtermittelindustrie oder die 21 CFR Part 11 in der Pharmaindustrie) ergeben - die Anforderungen, die sich durch die Rationalisierungsmaßnahmen im sog. Supply Chain Management (Lieferkettenmanagement zwischen Unternehmen) des Handels bei der Automatisierung von Warenhandlingsprozessen (z.b. elektronischer Datenaustausch und elektronisch lesbare Warenkennzeichnung) entstehen. Diese Treiber, die sich ständig ändern - alte Treiber sind nicht mehr relevant und neue Treiber entstehen - zwingen weiterhin dazu, Unternehmensprozesse (Operationen) sinnvoll zu automatisieren, die Bearbeitungszeiten zu verkürzen, die Qualität der Prozesse selbst und ihrer Produkte abzusichern und letztlich vor allem Kosten zu sparen. So oder so ähnlich beginnen viele Bücher, Aufsätze, Diplom- und Doktorarbeiten, IT-Fachartikel, Produktvorstellungen auf Webseiten oder sonstige Abhandlungen über Informationssysteme für Industrieunternehmen. Sie sollen den Leser gleich darauf hinweisen, dass es für das Unternehmen neue Umweltbedingungen gibt, auf die sofort reagiert werden muss. Alles was nachfolgend kommt, ist für das Überleben ihres Unternehmens von höchster Bedeutung und die vorgeschlagenen Maßnahmen müssen unausweichlich durchgeführt werden. Wir wissen nicht, ob die Autoren mit solchen Aussagen mehrheitlich Recht oder Unrecht haben oder ob sie tatsächlich von Ihren Worten überzeugt sind, aber in der überwiegenden Anzahl der Fälle kann ein reißerischer Marketinghintergrund nicht verleugnet werden und es ist zu bezweifeln, dass eine tatsächliche Bedrohung für die Unternehmen vorliegt. Außerdem ist zu bemerken, dass sich die Formulierungen seit Jahrzehnten nicht geändert haben! Aber, und das ist nicht abzustreiten, solange die Marktwirtschaft mit all ihren Facetten vorherrscht, herrscht auch Wettbewerb. Wettbewerb ist Kampf ums Überleben, Unternehmen ist Abenteuer! Der Autor bezweifelt, dass der Wettbewerb kurz nach dem 2.Weltkrieg barmherziger war als heute, da die Märkte global geworden sind, aber er ist hart und unerbittlich. Richtig ist und bleibt im Sinne von Porter [1], dass derjenige, der eine entscheidende Wertaktivität seines Unternehmens besser, d.h. kostengünstiger, kundenorientierter, innovativer usw., machen kann als seine Wettbewerber, sich einen Wettbewerbsvorteil verschafft!

9 Umfassende Steuerung von industriellen Lieferketten mittels Informationstechnik in dynamischen Umfeld 9 Die Steigerung der Effizienz des Unternehmens in allen Bereichen muss deshalb eine immerwährende Aufgabe des Managements sein. Insbesondere in der Logistik. Es muss die tiefe Einsicht herrschen, dass man alles immer noch effizienter machen kann. Unternehmen müssen deshalb ständig nach neuen Konzepten und Techniken suchen, um die Effizienz ihres Unternehmens zu steigern. Insofern hat auch jeder neue Ansatz seine Berechtigung. Informationssysteme, das ist trotz aller Projektkatastrophen und Enttäuschungen nicht abzustreiten, sind Management- und Automatisierungswerkzeuge, die in der Lage sein können, dieses zu bewerkstelligen. Aber nicht a priori! IT-Systeme z.b. im Fertigungsbereich, die nur Daten erzeugen, wie auch häufig gefordert und angeboten wird, und deren Daten nicht direkt zur Steuerung von Geschäftsprozessen benötigt werden, sind meist purer Luxus. Ihre Existenzberechtigung ist fragwürdig. Der Einsatz von RFID-Technik in der Logistik kann zu mehr Effizienz führen. Aber es ist zu prüfen, wie und ob der gewünschte Effekt auch tatsächlich eintrifft. Von einem Selbstgänger sprechen in der Regel nur die, die mit RFID-Technik direkt oder indirekt Geld verdienen wollen. Was man Ihnen aber auch nicht verübeln darf. Der nachfolgende Beitrag beschäftigt sich mit dem Management der logistischen Prozesse von Fertigungsunternehmen bzw. von Fertigungsnetzwerken mittels IT-Technik in einem dynamischen Umfeld und beschreibt das vom Autor aus der Praxis heraus entwickelte Architekturkonzept für das Management der Supply Chain eines Fertigungsunternehmens. Dieses Konzept entstand aus den Erfahrungen von über Hundert IT-Projekten im administrativen und produktionslogistischen Bereich von Unternehmen und der theoretischen Basis seiner Dissertation von Informationssysteme für die Unternehmenslogistik haben die Aufgabe, die Informationen zu verarbeiten, die vom physischen Materialfluss in Beschaffung, Produktion, Distribution und Entsorgung verursacht werden und die zu dessen Planung und Steuerung notwendig sind. Dabei stehen in Bezug auf den Entscheidungshorizont die operativen und taktischen Aufgaben im Vordergrund. Strategische Entscheidungen der Logistik, beispielsweise die Fabriklayoutplanung betreffend, werden von den hier nachfolgenden Informationssystemen in der Regel als gegeben vorausgesetzt. Zur durchgängigen Unterstützung der Geschäftsprozesse müssen die Informationssysteme der Unternehmenslogistik mit den sonstigen Informationssystemen des Unternehmens zusammenarbeiten, wodurch eine Integration der Informationssysteme erforderlich ist. Damit das Konzept vollständig wird, wird es aus der Identifizierung der Geschäftsprozesse in der Lieferkette (Supply Chain) eines produzierenden Unternehmens bzw. Netzwerkes abgeleitet. Ziel des Konzeptpapieres ist es, ein System, ein Integrationscluster, zu beschreiben, mit dem Unternehmen im Bereich ihrer Materialfluss- und Transformationskette (Lieferkette, Supply Chain) effizient betrieben werden können. Es ist ein Vorschlag für die Praxis! Die Abhandlung soll kein Ansatz für ein Lehrbuch oder ein Skript für Studenten sein, sondern ein Konzept bzw. einen Denkansatz möglichst verständlich und umfassend vorstellen.

10 Umfassende Steuerung von industriellen Lieferketten mittels Informationstechnik in dynamischen Umfeld 10 3 Begriffe Bevor wir zum eigentlichen Konzept bzw. Vorschlag kommen, sollen ein paar Begriffe näher beleuchtet werden, da die in Zusammenhang mit Informationssystemen für die Logistik vorkommenden Begriffe, wie Logistik selber, Geschäftsprozesse, Supply Chain Management, Manufacturing Operation Management, Lieferkette, Wertkette, Wertschöpfungskette, Leistungssystem, Manufacturing Execution System usw. in der Literatur oder der öffentlichen Diskussion widersprüchlich, synonym oder unscharf ausgelegt werden. Außerdem gibt es, wie im Falle des Supply Chain Managements, der Begriff wurde erstmals im Jahre 1992 von Oliver und Webber [2] benutzt, ohne dass er definiert wurde, bis heute keine einheitliche bzw. allgemein gültige Begriffsbestimmung [3]. Auch können die Auffassungen, was unter einem Begriff zu verstehen ist, wie z.b. beim Begriff MES, ganz extrem auseinandergehen. Leider entstehen jede Woche, getriggert durch einfallsreiche Marketingabteilungen, neue Begriffe und Buzz-Words, die zu immer mehr Verwirrung führen, weil diese Begriffe ohne wirklich neue inhaltliche Substanz sind. Die nachfolgenden Begriffserläuterungen erheben, um es gleich zu sagen, deshalb keinen Anspruch auf Vollständigkeit und Widerspruchsfreiheit. Sie sind nur dazu da, zu manifestieren, was der Autor mit seinen benutzten Begriffen meint. Autor und Leser brauchen eine gemeinsame Basis, damit der geneigte Leser versteht, welcher Auffassung der Autor ist. Der Autor stellt sein Konzept und seinen Standpunkt vor und kommuniziert von welcher Begriffsbasis er ausgeht. Dem Autor ist auch klar, dass es an anderen Literaturstellen Darstellungen und Meinungen gibt, die nicht mit denen des Autors übereinstimmen. Es muss aber, um Missverständnisse zu vermeiden, klar sein, was vom Autor in diesem Kontext gemeint ist. Dies ist keine Ignoranz gegenüber anderen Meinungen, aber ein akademischer Streit über die richtige Auslegung von Begriffen und ihren Beziehungen zueinander ist hier nicht angebracht und hat für die Praxis auch nur bedingt eine Relevanz. Denn was ist schon absolut Richtig? Deshalb nachfolgend die Auslegungen der relevanten Begriffe im Sinne des Autors.

11 Umfassende Steuerung von industriellen Lieferketten mittels Informationstechnik in dynamischen Umfeld 11 Geschäftsprozesse Ein Geschäftsprozess besteht aus einer zusammenhängenden, abgeschlossenen Folge von Einzeltätigkeiten, die zur Erfüllung einer betrieblichen oder auch überbetrieblichen Aufgabe notwendig sind. Die Tätigkeiten werden von Aufgabenträgern in organisatorischen Einheiten unter Nutzung der benötigten Produktionsfaktoren geleistet. Abbildung 2 bereichsübergreifender Geschäftsprozess Im Gegensatz zum Projekt wird der Prozess permanent durchlaufen. Ein Geschäftsprozess kann Teil eines anderen Geschäftsprozesses sein oder andere Geschäftsprozesse enthalten bzw. diese anstoßen. Ein Beispiel für eine Systematik für Einzelfunktionen in einem bestimmten Kontext ist das Supply Chain Operation Referenzmodel (SCOR) des Supply Chain Council [4]. Hierbei werden die Einzelaktivitäten (Operation) in einer hierarchischen Ordnung zusammengefasst. Abbildung 3 Funktionshierarchie im SCOR-Modell Die Summe aller Einzelfunktionen in einem Unternehmen führen zur Wertkette.

12 Umfassende Steuerung von industriellen Lieferketten mittels Informationstechnik in dynamischen Umfeld 12 Wertkette Die Wertkette (Value Chain) ist nach Porter [1] die Ansammlung von Tätigkeiten (Geschäftsprozessen) in einem Unternehmen, durch die sein Produkt entworfen, hergestellt, vertrieben, ausgeliefert und unterstützt wird. All diese Tätigkeiten lassen sich nach Tätigkeitsbereichen geordnet in einer Wertkette darstellen. Abbildung 4 Die Wertkette eines Unternehmens nach Porter Geschäftsprozesse in Unternehmen sind aber, wie wir bereits gesehen haben, nicht auf Tätigkeitsbereiche beschränkt, sondern sind in der Regel bereichsübergreifend und z.b. im Rahmen eines Supply Chain Managements auch betriebsübergreifend (siehe SCM). Wir können deshalb alle Einzelfunktionen geordnet nach Tätigkeitsbereichen zur Wertkette des Unternehmens zusammenfassen und die Prozesse dann beschreiben. Abbildung 5 Wertkette und Geschäftsprozesse Porter s Wertkette ist ein Werkzeug, um Unternehmen zu organisieren, zu analysieren und um Wettbewerbsvorteile herauszuarbeiten.

13 Umfassende Steuerung von industriellen Lieferketten mittels Informationstechnik in dynamischen Umfeld 13 Logistik Logistik ist der allübergreifende Oberbegriff für alles das, was mit der kundenorientierten Beschaffung, Lagerung, Transformation (Produktion), Verteilung und Entsorgung von Material und Waren zu tun hat. Logistik ist, vom wissenschaftlichen Standpunkt aus, die Lehre der ganzheitlichen Planung, Bereitstellung, Durchführung und Optimierung von Prozessen der Ortsveränderung von Gütern, Daten, Energie und Personen sowie der notwendigen Transportmittel selbst im Sinne der kundenbezogenen Wertschöpfung. Dies gilt für Unternehmen im Einzelnen und für Wertschöpfungsnetze (Supply Chain Network). Ein Unternehmen der Fertigungsindustrie hat ein innerbetriebliches Logistiksystem und kann z.b. zugleich als Lieferant Teil einer oder mehrerer übergreifender Logistiksysteme sein, die in der Regel heute Supply Chain genannt werden. Ebenso kann die Wertschöpfungskette dieses Unternehmens im Sinne eines Supply Chain Managements betrieben sein. D.h. mehrere Unternehmen sind an der Erstellung eines Produktes oder einer Dienstleistung beteiligt. Wir schließen uns nicht der Meinung [5] an, dass Supply Chain Mangement (SCM) der Oberbegriff zur Logistik ist. SCM ist eine Managementphilosophie für ganz bestimmte Logistiksysteme, die von mehreren Firmen/Partnern betrieben werden. Eine mit Supply Chain Management betriebene Wertschöpfungskette ist deshalb ein auf eine bestimmte Art betriebenes Logistiksystem. Dieselbe Wertschöpfungskette (Supply Chain) kann auch ohne SCM i.e.s. betrieben werden! Jedes Fertigungsunternehmen hat eine Supply Chain, betreibt aber nicht zwingend Supply Chain Management i.e.s.! Nach Wildemann [6] ist der besondere Grundgedanke des Supply Chain Managements, dass Firmen, wie bei der 4x100m-Staffel, bei der die fliegende Übergabe zu besseren Durchschnittszeiten als bei Einzelstarts führt, durch den übergreifenden Kooperationsgedanken mehrerer Unternehmen an einer Wertschöpfungskette zu besseren Ergebnissen gelangen können, als wenn Sie getrennt agieren würden. Abbildung 6 Überblick Logistiksystem eines Unternehmens [7] Das Logistiksystem eines Fertigungsunternehmens i. e. S. ist deshalb auch das Leistungssystem des Unternehmens.

14 Umfassende Steuerung von industriellen Lieferketten mittels Informationstechnik in dynamischen Umfeld 14 Wertschöpfungskette Die Wertschöpfungskette eines Unternehmens ist die Summe aller produkt- und kundenbezogenen Supply Chains (Lieferketten). In der Summe bilden sie das Gesamtlogistiksystem von Unternehmensnetzwerken. Abbildung 7 Wertschöpfungsketten Betrachten wir Abbildung 7 so erkennen wir, dass der Begriff Wertschöpfungsnetzwerk vielleicht eher passend wäre und deshalb auch synonym verwendet wird. Supply Chain Management Supply Chain Management wird, wie bereits angedeutet, als eine Organisations- und Managementphilosophie verstanden, die durch eine Prozess optimierende Integration der Aktivitäten der am Wertschöpfungssystem beteiligten Unternehmen auf eine unternehmensübergreifende Koordination und Synchronisierung der Informations- und Materialflüsse zur Kosten-, Zeit- und Qualitätsoptimierung zielt. Entscheidend ist dabei, dass die Geschäftsprozesse einer bestimmten Lieferkette (Supply Chain) bzw. Wertschöpfungskette durch mehrere Firmen realisiert werden. Abbildung 8 Unternehmensübergreifende Geschäftsprozesse

15 Umfassende Steuerung von industriellen Lieferketten mittels Informationstechnik in dynamischen Umfeld 15 Hintergrund ist das optimale Ausnutzen von Kernkompetenzen der jeweiligen Partner. Anzumerken ist an dieser Stelle, dass der Begriff Demand Chain Management eigentlich die richtigere Bezeichnung wäre, da die Ausrichtung aller Aktivitäten im SCM auf die Nachfrage-Seite, also den Kunden, ausgerichtet ist! Da sich aber der Begriff SCM bereits durchgesetzt hat, schließen wir uns dem an. Integrierte Datenverarbeitung Das Wort Integration beinhaltet nach Mertens [8] die Wiederherstellung eines Ganzen. Teilsysteme entstehen aus unterschiedlichen Gründen, lassen sich in der Regel aber nicht vermeiden. Ziel der Planung eines IT-Systems muss es natürlich sein, alle Aufgaben oder Prozesse eines Unternehmens mit möglichst einem System unterstützen zu können. Dies ist in der Regel aber nur Theorie. Es existieren n-teilsysteme (n>1), wobei n möglichst klein bleiben soll. Es ist die Kunst der Integration eine möglichst kleine Anzahl von Integrationsclustern zu bilden und diese dann auf Basis eines logischen Modells datentechnisch zu verbinden [9]. Nach unserer Erfahrung ist für mittelständische Unternehmen eine Anzahl von ca. 10 Teilsystemen eine beherrschbare Obergrenze. Die Vollintegration bleibt zunächst das Urbild, das Paradigma für IT-Systeme. Dieses Prinzip findet seine Grenze in der praktischen Anwendung und im Ökonomischen, d.h. Integration muss/kann solange vorangetrieben werden, solange sie praktisch sinnvoll und kostenrechnerisch vertretbar ist. Gemeint ist, dass es keinen Sinn macht Prozesse durch Systeme zu unterstützen, die in einigen Bereichen (z.b. Rechnungswesen und Vertrieb) zwar gut und sinnvoll sind, aber im Bereich der Fertigung zu mangelhaften und teuren Lösungen führen. Dann lieber ein System mehr, dass den Prozess optimal unterstützt und Kosten spart. Abbildung 9 Integrationscluster in der Wertkette Betrachtet man den heutigen Softwaremarkt so muss man feststellen, dass ein Paradigmenwechsel stattgefunden hat, denn es werden munter Einzelfunktionen, die dann über Integrationstools zusammengeschraubt werden, entwickelt. Paradigma ist jetzt die Service-orientierte Architektur (SOA). Hierunter versteht man den Aufbau von Softwaresystemen auf der Basis von lose gekoppelten Funktionsbausteinen (Web-Services) mit klar umrissenen Aufgaben, die in Geschäftsprozesssequenzen zusammen gesetzt werden. Services können interne und externe, z.b. über das Internet zur Verfügung gestellte, Funktionsbausteine bzw. Programme sein. SOA hat sich entwickelt, weil das Paradigma, alles aus einer normalisierten Datenbank, Monolithisches System, gescheitert ist. Und auch nachgewiesen nicht funktioniert!

16 Umfassende Steuerung von industriellen Lieferketten mittels Informationstechnik in dynamischen Umfeld 16 Nach unserer Ansicht wird aber in der Diskussion um SOA leider wieder mehr Marketing betrieben als ein Konzept zu Ende gedacht. Die Wahrheit liegt wahrscheinlich in der Mitte, denn ein funktionierendes Gesamtsystem nur aus dem Internet geholten, lose gekoppelten Webservices ist schwer vorstellbar. Wir glauben deshalb, dass ein Gesamtsystem auf wenigen integrierten Integrationsclustern mit ergänzenden Einzelfunktionen aufgebaut werden sollte. Eine gute technische Erläuterung einer SOA findet sich bei Horn [ Manufacturing Der häufig benutzte Begriff Manufacturing hat als direkte Übersetzung Fertigung oder Produktion. Leider werden die Begriffe Fertigung und Produktion oft gleichgesetzt oder synonym verwendet. Im Zusammenhang mit Fertigungs- oder Betriebsleitsystemen muss aber zwischen Fertigung und Produktion unterschieden werden. Hintergrund dafür sind auch die Definitionen der Standardisierungsorganisationen (ANSI/ISA, DIN) für ein Manufacturing Operation System (s.u.). In allen Definitionen ist die Produktion Teil der Fertigung (Manufacturing). Fertigung wird als Sammelbegriff für alle Prozesse der Produktion, des Transportes, der Lagerung, der Entsorgung, der Qualitätssicherung und der Instandhaltung verwendet. Die Prozesse der Fertigung sind das gesamte physische, intern und extern beeinflussbare Logistiksystem des Fertigungsunternehmens incl. Qualitätssicherung und Instandhaltung (siehe insbesondere ANSI/ISA 95 Part 3 [10]). Vergleichen wir diese Funktionen mit Definitionen der Logistik, wie in Abb. 10 dargestellt [11], so müssen wir feststellen, dass diese deckungsgleich sind! Abbildung 10 Aufgabenfelder der Logistik Suchen wir dann nach diesen Funktionsbereichen in der porterschen Wertkette, so werden wir auch hier sofort fündig!

17 Umfassende Steuerung von industriellen Lieferketten mittels Informationstechnik in dynamischen Umfeld 17 Abbildung 11 Funktionsbereich Manufacturing und interne Logistik in der Wertkette Wir gehen deshalb davon aus, dass es sich bei dem Begriff Manufacturing um die Funktionen und Operationen der betrieblichen Logistik handelt und die können auch standort- und unternehmensübergreifend sein. ERP Enterprise Resource Planning Enterprise-Resource-Planning (ERP) - Systeme als Marketingbegriff für Unternehmenssoftware (Kernanwendungssystem) umfassen je nach Anbieter alle Softwareanwendungen, das reicht von der Materialwirtschaft über die Fertigung, Finanz- und Rechnungswesen, Personalwirtschaft, Verkauf bis zu Forschung und Entwicklung. Diese Kernanwendungs-Systeme (Enterprise Core Applikation System) bilden alle Unternehmensvorgänge auf der Basis der Geldströme ab, die sich letztlich in der Bilanz und GuV des Unternehmens wiederfinden. Jede Transaktion wird in der jeweiligen Hauswährung bewertet. Der Wareneingang eines Materials ist z. B der in Währung bewertete Zugang zum Umlaufvermögen. Aufgrund dieses Sachverhaltes spricht man auch von betriebs- oder finanzwirtschaftlicher Software, engl. Financial Software oder Financial System. Unternehmen mit ruhigem, wenig oder ohne Eil- und Änderungsaufträge, und einfachem, wenige Produkte und wenige berechenbare Kunden, Geschäftsverhalten (laminare Bedingungen) kommen oftmals mit dem angebotenen Funktionsumfang aus. Bei Unternehmen mit einem hektischen, viele Eil- und Änderungsaufträge, und kompliziertem Geschäftsverhalten (turbulente Bedingungen), viele Produkte und Varianten sowie viele und unberechenbare Kunden, führt das Abbilden von Produktions- und Materialflussprozessen incl. der Planungsprozesse in der betriebswirtschaftlichen Software nach unserer Auffassung zu den bekannten Schwerfälligkeiten, da jeder Vorgang der Materialbewegung auch zu einer bewerteten Geldstrombewegung führt. Bei solchen Realtime-Anforderungen für die internen Geschäftsprozesse, insbesondere für die Materialflusssteuerung, erscheint deshalb eine Trennung der Finanz- und Materialströme innerhalb der Unternehmenssoftware als sinnvoll. Dies kann auch für die Funktionen des Lieferanten (SRM)- und Kundenmanagements (CRM) gelten. Allgemein kann man auch von logistischen Vorgängen sprechen (Abb. 12)

18 Umfassende Steuerung von industriellen Lieferketten mittels Informationstechnik in dynamischen Umfeld 18 Abbildung 12 Architekturmöglichkeit für Unternehmenssoftware In der Praxis muss je Unternehmen entschieden werden, welche Funktion wo implementiert wird (vgl. Kapitel 7.5). Wir verwenden im Folgenden den Begriff ERP-System, der sich in der Praxis als Marketingbegriff durchgesetzt hat, trotzdem als Bezeichung für die betriebswirtschaftlichen Funktionen mit Geldstromtransaktion. Die Bezeichnung kaufmännisches System ist synonym. Als empfehlenswert erscheint uns der Begriff Core Applikation System. APS Klassische PPS-Systeme, wie sie in den ERP-Systemen abgebildet sind, werden den Anforderungen unter turbulenten Bedingungen nach reaktiver kapazitäts- und constrain - orientierter Planung nicht gerecht. Reaktive kapazitäts- und constrain-orientierte Planung ist notwendig geworden, da Unternehmen, deren Geschäft von vielen Effizienzfaktoren, kurzen Planungshorizonten, häufigen Änderungen in der Auftragssituation, Qualität und Haltbarkeit der Produkte, Variantenreichtum der Produkte, u.v.a. mehr, abhängt, mehr oder minder einem ständigen Änderungsprozess, d.h. Änderung des Primärbedarfes, neuer Sekundärbedarf, neue Anlagenbelegung usw., unterworfen sind. In diesem turbulenten Umfeld Aufträge und Bestände effizient zu steuern ist keine triviale Aufgabe, da in der Regel Optimierungsalgorithmik zur Ermittlung der notwendigen Änderungen notwendig ist. ERP- Systeme bieten hier wenig Unterstützungsfunktionalität und sind als integrierte Transaktionssysteme für Geldströme zumeist nicht in der Lage diesen ständigen Änderungsprozess durchzuführen. Es entstanden seit Mitte der 90er Jahre des letzten Jahrhunderts die sog. APS-Systeme. Der Begriff APS ist leider nicht eindeutig, da die Varianten Advanced Planning System oder Advanced Planning and Scheduling System existieren. Über die Funktionalität solcher Systeme, ebenfalls Integrationscluster, die auf ERP-Systeme aufgesetzt werden und von den Geldströmen entkoppelt sind, herrscht ebenfalls keine Einigkeit. Wir schließen uns hier Schwindt und Trautmann [12] an.

19 Umfassende Steuerung von industriellen Lieferketten mittels Informationstechnik in dynamischen Umfeld 19 Abbildung 13 Aufbau eines APS mit ERP-System nach Schwindt und Trautmann Auf der obersten Planungsebene findet im Rahmen der Netzwerkgestaltung das Design des Wertschöpfungsnetzwerks statt. Für ein gegebenes Netzwerk wird mittelfristig eine funktionsübergreifende Netzwerkplanung für Endprodukte und Hauptkomponenten durchgeführt. Die Ergebnisse der Netzwerkplanung dienen auf der kurzfristigen Planungsebene als Vorgaben für die Beschaffungsplanung, die operative Produktionsplanung sowie die operative Distributionsplanung. Die operative Produktionsplanung besteht aus der Stücklistenauflösung und Losgrößenplanung sowie der Produktionsablaufplanung. Bei der operativen Distributionsplanung unterscheiden wir die Distributionsplanung, bei der die zu verteilenden Mengen bestimmt werden, und die Transportplanung, deren Aufgabe die Bestimmung des zeitlichen Ablaufs der Transporte ist. Die Abarbeitung, der aus dem gesamten Planungsprozess zur Ausführung anstehenden Produktions- und Logistikaufträge erfolgt in unterlagerten Prozess-, Lagerleit- und Transportsystemen, sog. Execution - Systemen. APS und Execution - Systeme bilden dann das IT- gestützte Logistiksystem! Die Netzwerkgestaltung, die Netzwerkplanung und die Distributionsplanung basieren auf Nachfrageprognosen, die im Rahmen der Absatzplanung erstellt werden. Für eintreffende Kundenanfragen wird auf Grundlage der von der Netzwerkplanung und der operativen Distributionsplanung disponierten Bestände in der Supply Chain eine globale Verfügbarkeitsprüfung durchgeführt. APS werden in der Regel nicht als Stand-Alone-Systeme betrieben, sondern sind an transaktionsorientierte ERP-Systeme angebunden, die die Verwaltung der Stamm- und Bewegungsdaten übernehmen. Im Gegenzug werden die Planungsergebnisse des APS den betroffenen ERP-Systemen zurückgemeldet und dort weiterverarbeitet. Das Modul Nachfrageprognose kann dann häufig auf historische Nachfragedaten aus einem Data Warehouse zurückgreifen, in dem Vergangenheitsdaten aus einem ERP-System gespeichert werden. Leider werden in diesem Planungsmodell die Planung der Prozesse der Instandhaltung und der Qualitätssicherung nicht berücksichtigt! Sie sind aber für den Materialfluss in Produktion und Logistik von entscheidender Wichtigkeit und dürfen in der Planungs- und Steuerungsalgorithmik nicht ignoriert werden!

20 Umfassende Steuerung von industriellen Lieferketten mittels Informationstechnik in dynamischen Umfeld 20 MES-System Ein MES-System, hier beginnt das ganz große Rätselraten. Ein MES System oder richtiger ein ME- (Manufacturing Execution) System soll in Anlehnung an Mertens [8] zuerst einmal ein sog. Integrationscluster sein. Unter einem Integrationscluster versteht man Prozess- und Funktionsbereichs übergreifende integrierte Programmkomplexe, die sich aufgrund von natürlichen Interdependenzen der Bereiche und Prozesse bilden. Wir werden den Begriff natürliche Interdependenzen in Abschnitt 7.2 anhand von Beispielen aus der Praxis noch näher erläutern. ME-Systeme haben sich historisch aus der Tatsache entwickelt, dass nach Einführung der sog. kaufmännischen bzw. ERP-Systeme und der Automatisierung von Produktions-und Logistikprozessen mit Standard-IT eine strategische Lücke entstand. Abbildung 14 Funktionsdefizite D. h. es entstand eine Funktions- und Informationslücke. Geschäftsprozesse konnten nicht durchgängig unterstützt werden und es entstanden informationstechnische Medienbrüche. Ein ME-System soll aufgrund des Clustering, wenn man es richtig macht, das Informationssystem sein, welches im Fertigungsbereich den durchgängigen und ungehinderten horizontalen und (!) vertikalen Informationsfluss realisiert. Es soll den Informationsfluss dadurch realisieren, dass es zu allererst und auch nur dann vollständig, wenn es alle operativ notwendigen Funktionen für das Betreiben der betrieblichen Aktivitäten (Operationen), wie das übergreifende Planungs-, Instandhaltungs-, Labor- und Qualitätssicherungs-, Produktentwicklungs-, das Lager-, das Transport-, Entsorgungs- und natürlich auch das Produktionssystem selbst zur Verfügung stellt! Managementinformationssysteme setzen Dispositions- bzw. Ausführungssysteme vorraus. In den letzten Jahren hat sich aus der Praxis heraus auch gezeigt, daß es sinnvoll ist, die Bedarfsplanung und Materialdisposition als auch die Prozesse der Forschung und Entwicklung mit in ein Fertigungsmanagementsystem einzubinden (siehe Kapitel 7.1). Aus dieser Definition heraus, halten wir auch den Begriff Manufacturing Operation System (MOS) oder, noch besser, Supply Chain Operation System (SCOS), da die relvanten Fertigungsprozesse in der Regel auch unternehmensübergreifend sind, für wissenschaftlich richtiger und für die Praxis