Er definiert heute MES neu als Manufacturing Efficiency System, das integriert den Produktionsprozess steuert und die Gesamteffizienz steigert.

Transkript

1 Die besten MES Status Update 2015

2 Fachthema: Lean Management mit MES Über den Autor Der Autor ist spezialisiert in der MES Thematik. Er definiert heute MES neu als Manufacturing Efficiency System, das integriert den Produktionsprozess steuert und die Gesamteffizienz steigert. Der Autor berät Produktionsunternehmen bei der Optimierung ihrer Prozessabläufe und unterstützt sie bei der Auswahl eines geeigneten Produktionssteuerungssystems der neuen Generation (MES/MOM) Artikel vom Autor über folgenden Link mes-consult.de/auf%20dem%20weg%20zur%20perfekten%20fabrik%20mit%20mes.pdf Bücher vom Autor: MES Grundlage der Produktion von Morgen (Koautor;Oldenbourg Verlag) MES Integriertes Produktionsmanagement (Carl Hanser Verlag)

3 Inhaltsverzeichnis Inhaltszusammenfassung 4 Fachthema: Die besten MES Status Update MES Anbieter für Groß-Industrie: camline, GEFASOFT Group 10 MES Anbieter mit 3 Komponenten Konzept: itac Software, InQu Informatics, Industrie Informatik, Felten Group 25 MES Anbieter mit Branchen spezifischen Systemen: Werum Körber Solutions, ADVARIS Informationssysteme 52 Seminare: Seminar 1: MES Marktüberblick Individuelles Anforderungsprofil 32 Anbieter Vorauswahl Lastenheft Seminar 2: MES Schulungskurs 35

4 Inhaltszusammenfassung Die besten MES im deutschsprachigen Raum Status Update 2015 MES-Consult führt alle Jahre eine Überprüfung seiner Beurteilung von MES Anbietern im deutschsprachigen Raum durch aufgrund der laufenden Entwicklungen bei den einzelnen Produkten. Wir beurteilen die Anbieter nach den ISA Kriterien und von MES Consult vorgenommenen Erweiterungen bei den Beurteilungskriterien. Im Vordergrund stehen immer die 3 Hauptkomponenten Manufacturing Flow Design (MFD) D.h. das MES muss in der Lage sein, jeden Prozessablauf mit sämtlichen Ressourcendaten unabhängig von ERP zu modellieren. Dies beinhaltet eine vollständige Ressourcenverwaltung mit angeschlossener Bestandsführung. Manufacturing Flow Planning (MFP) Im MES muss ein APS integriert sein, das entweder selbst entwickelt wurde oder es ist ein Fremdprodukt mit direkten Zugriff auf das selbst entwickelte Produktdatenmodell integriert. Manufacturing Execution (MFE) Der Erfassungs- und Kontrollprozess erfolgt integriert mit sämtlichen Funktionen zu BDE, MDE, Materialverbrauch, Qualitätssicherung (SPC/SQC), Wartung. Zentral ist eine Materialfluss- Steuerung auf Unikats-Ebene wiedergespiegelt in einem Tracking und Tracing System. Dies beinhaltet ein umfassendes in MES integriertes Materialwirtschaftssystem. In diesem Zusammenhang hat MES Consult auch Anbieter eliminiert, die aufgrund ihres Auftretens und des Marketing Konzepts für den deutschsprachigen Raum nicht zu empfehlen sind, auch wenn die Produkte der Qualitätsklasse I zuzuordnen sind. Das betrifft Apriso als Tochter von Dassault Systems und Plex Systems. Hinzugekommen sind Anbieter wie die GEFASOFT Group und Industrie Informatik. Aufgrund der realen Marktgegebenheit teilen wir die MES Anbieter der Qualitätsklasse I in 3 Kategorien ein. MES Anbieter für die Groß-Industrie: camline, GEFASOFT Group MES Anbieter mit einem 3 Komponenten Konzept: itac Software, InQu Informatics, Industrie Informatik, Felten Group MES Anbieter mit Branchen spezifischen Systemen: Werum Körber Solutions, ADVARIS Informationssysteme

5 Seminare: Seminar 1: MES Marktüberblick Individuelles Anforderungsprofil Anbieter Vorauswahl Lastenheft In diesem eintägigen Seminar erhält der Teilnehmer einen Überblick über das heutige MES Angebot am Markt. Es werden dabei die Stärken und Schwächen der einzelnen Anbieter beleuchtet. Wir stellen die unterschiedlichen Anforderungsprofile einzelner Branchen vor, die Grundlage für eine Vorauswahl von MES Anbietern ist. Abschließend diskutieren wir den Aufbau eines Lastenhefts für eine Ausschreibung. Die Teilnehmer erhalten für eigene Zwecke eine Lastenheft Vorlage. Seminar 2: MES Schulungskurs In diesem zweitägigen Seminar werden in einem Workshop neutral die Inhalte qualifizierter MES vermittelt. Dies geschieht auf der Basis eines MES Simulators, der im Rahmen langjähriger Beratungsprojekte im Produktionsumfeld entstanden ist. Es werden die Grundlagen der Prozessablaufmodellierung nach den Standards der ISA-88 und ISA-95 dargestellt. Darauf aufbauend zeigen wir die Funktionsweise der Feinplanung, speziell ausgerichtet an den Anforderungen einer bedarfsorientierten Produktionsplanung. Auf der Basis der Planungsvorgaben wird gezeigt, wie die Prozesskette im Rahmen eines Workflows abgearbeitet wird und die Leistungsdaten integriert aufgezeichnet und kontrolliert werden. Die Teilnehmer erhalten den MES Simulator kostenfrei für eigene Zwecke mitgeliefert. Zur Installation auf einem PC oder Laptop ist ein Speicherplatz von 120 MB erforderlich.

6 Auf dem Weg zur perfekten Fabrik: Die besten MES im deutschsprachigen Raum Status Update 2015 (siehe dazu die erste Beurteilung Status 2013: Vorbemerkung Wir nehmen jährlich bei den von uns betrachteten 35 MES Anbietern ein Update vor, weil bei den einzelnen Produkten laufend Änderungen und Verbesserungen vorgenommen werden. Wir eliminieren auch Anbieter, die aufgrund ihrer Vertriebsstrategie und Präsenz im deutschsprachigen Raum nicht zu empfehlen sind, auch wenn die Produkte selbst gut sind. Dies betrifft Firmen wie Apriso, die jetzt Teil von Dassault Systems ist und Plex Systems. In das Ranking der MES Anbieter der Qualitätsklasse I haben wir die GEFASOFT Group aufgenommen, weil diese aus der Sichtweise der Groß-Industrie ein sehr gutes Produktspektrum anbietet, und Industrie Informatik aus Linz, ein MES Anbieter mit einem breiten MES Produktspektrum. Wir haben zur Beurteilung der einzelnen Anbieter unseren Kriterienkatalog um eine Reihe von Kriterien erweitert. Unsere grundsätzlichen Überlegungen zu einer Beurteilung kann man in unserem MES Management Brief Auf dem Weg zur perfekten Fabrik mit MES - Entscheidende Auswahlkriterien ( nachlesen. Die zusätzlichen Beurteilungskriterien im Kriterienkatalog sind rot hervorgehoben. Das Verständnis für die Einsatznotwendigkeit von MES ist in den letzten Jahren stark gewachsen und nimmt weiter zu. Die Anforderungen einer global vernetzten Industrie an einen Echtzeit Informations- Austausch erfordert praktisch den Einsatz eines MES. Zuverlässige Terminzusagen, Reduzierung der Durchlaufzeit, Ereignis orientierte Frühwarnsysteme, permanenter Soll-/ Ist-Vergleich, Verlustminimierung, Auftragsfortschritttransparenz, Echtzeit Kostenkontrolle, sind alles Forderungen, denen kein ERP gerecht wird, sondern nur ein qualifiziertes MES. Wenn wir von qualifiziertem MES sprechen meinen wir den Ansatz eines holistischen Systems mit den Kernkomponenten Manufacturing Flow Design Manufacturing Flow Planning Manufacturing Flow Execution.

7 Bei unseren laufenden Recherchen haben wir aber erkannt, dass es verschiedene Sichtweisen auf MES gibt. Dabei gibt es drei Kategorien von MES. Dies sind auf der einen Seite die Groß-Unternehmen mit einer über Jahre gewachsenen Produktions-IT Infrastruktur, nach der sich weitgehend der Einsatz eines MES richtet, dann die KMU, für die MES im Regelfall noch Neuland ist und bei denen nur vereinzelte Insellösungen (BDE, CAQ) im Einsatz sind und als dritte Kategorie MES Anbieter, deren Focus nur eine bestimmte Branche ist. Quelle: MES-Consult

8 Die erste Kategorie von Unternehmen ist geprägt von einer weitgehend durch SAP vorgegebenen IT Struktur, man kann sagen das Leitungsmanagement und speziell die IT sind indoktriniert durch die Denk- bzw. Verkaufsmodelle von SAP. Dies ist besonders problematisch, wenn es um die Belange der Produktion geht. SAP hat seit seiner Gründung die Produktion als Fremdkörper in seinem Produktspektrum betrachtet. Um es einfach auszudrücken, Weltklasse Produkte im Produktionsumfeld sind nicht entstanden. In einem solchen Umfeld haben sich die einzelnen für die Produktion zuständigen Abteilungen eigene Lösungen speziell für den Shop Floor geschaffen bzw. sie haben an kompetente Softwareunternehmen Aufträge erteilt, vorgedachte Lösungsansätze zu programmieren. Im Einzelfall kennen wir Unternehmen mit mehr als 500 an solchen Insellösungen. Diese Teilsysteme sind weitgehend im klassischen Monitoring Bereich mit seinen Erfassungs- und Kontrollfunktionen angesiedelt. Es gibt dabei jene Unternehmen der Groß-Industrie, die in dieser Situation mit teilweisen Legacy Systemen zufrieden leben und die Augen vor Veränderungen verschließen, auf der anderen Seite sind es verstärkt Unternehmen, die schon länger eine Bereinigung vornehmen und vorhandene Lösungen durch umfassendere, integrierte Systeme ersetzen. Diese Unternehmen sind an die SAP Strukturen gebunden mit der ERP Dominanz im Stammdaten- und Planungs-Bereich, die Produktion nutzt dabei aber seine Freiräume im Execution Bereich, um zu einer integrierten Betrachtung der Produktionsleistung zu kommen. Die zweite Kategorie von MES Anbietern bieten ein Gesamt Paket aus den drei oben genannten Kernfunktionen an. Dabei haben der Prozessablauf Design und die darauf aufbauende APS Feinplanung inzwischen eine zunehmende Bedeutung. Diese beiden Kernelemente sind aus der Sichtweise der Groß-Industrie im Regelfall bei ERP angesiedelt. Die Ausprägungen der einzelnen Kriterien bei jedem der Spitzenanbieter der Kategorie 2 sind zum Teil sehr unterschiedlich. Bei der Gesamtpunktezahl liegen sie aber nahe beieinander. Bei der Auswahl des geeigneten MES wird der Anwender sich an seinen individuellen Prioritäten ausrichten. Die dritte Kategorie an MES Anbietern sind jene, die sich in vollem Umfang einer Branche verschrieben haben und damit in dieser Branche eine absolute Führungsposition einnehmen. MES Anbieter, die insgesamt über eine Punktzahl > 150 kommen, werden nach den Kriterien von MES- Consult der Qualitätsklasse I zugeordnet.

9 MES Anbieter der Qualitätsklasse I in der ersten Kategorie: Bei Betrachtung der Kategorie 1 von MES, einer MES Betrachtungsweise, in der das integrierte Erfassen der Leistungsdaten und deren Kontrolle im Mittelpunkt steht, sind zwei MES Anbieter hervorzuheben, die ihr Geschäftsmodell in vollem Umfang darauf abgestimmt haben. Aus dieser Sichtweise sind beide Anbieter der Qualitätsklasse I zuzuordnen. Dies ist der MES Anbieter camline aus Petershausen und die GEFASOFT Group aus München. Nachfolgend werden wir die besonderen Attribute dieser einzelnen Produktportfolien darstellen, die unsere Beurteilung untermauern sollen. MES Anbieter der Qualitätsklasse I in der zweiten Kategorie: Die Anbieter in dieser Kategorie haben ihr Produktportfolio weitgehend auf die Anforderungen bei KMU ausgerichtet, d.h. mit einem weitgehend ganzheitlichen Ansatz aus den drei Kernkomponenten, wobei jeder dieser Anbieter seine individuellen Ausprägungen und Spezialitäten hat. Es sind dies die Anbieter itac Software, InQu Informatics, Industrie Informatik für die diskrete Fertigung und die Felten Group für die Prozess Industrie. MES Anbieter der Qualitätsklasse I in der zweiten Kategorie: Es handelt sich hier um die Anbieter Werum Software in der Prozess Industrie, eine Firma, die sich voll auf die Pharma und Bio Chemische Industrie spezialisiert hat, und die Firma ADVARIS Informationssysteme, die ihr Produktspektrum voll auf die Kabel und Draht Industrie ausgerichtet hat.

10 MES Produkt Portfolio von InQu Informatics

11 Vorbemerkung InQu Informatics ist einer der wenigen MES Anbieter, die ein ganzheitliches MES Produktportfolio mit den 3 Kernkomponenten eines qualifizierten MES bieten. Von den MES Anbieter der Kategorie 2 hat InQu sicherlich das beste Qualitätssicherungssystem. Besonders zu erwähnen ist das selbst entwickelte Planungssystem InQU.APS Es gibt heute fast keinen MES Anbieter, der ein selbst entwickeltes qualifiziertes APS Planungs-Tool einsetzen kann. Mit der TU Dresden hat InQu Informatics in den letzten zwei Jahren das Tool durch ein neues Rechenmodell weiter verbessert und insbesondere beschleunigt. Wir wollen die Aufgabenstellung und die Ergebnisse darstellen. Von allen MES Anbietern zeichnet InQu Informatics immer schon eine sehr intuitiv gestaltete Oberfläche aus. Als neueste Entwicklung bietet InQu Informatics das Tool InQu.3D-Plan, mit dem das operativemanagement sehr schnell auf Ereignisse in der Produktion reagieren kann wie z.b. Durchführung eines Realtime Re-Scheduling etc. Wir gehen nachfolgend darauf ein. Quelle: InQu Informatics

12 InQu.Forschungsprojekt SmartPlan Etablierte Planungsinstrumente stoßen gerade bei komplexen Fertigungsabläufen mit wechselnden Zielstellungen (bspw. Verkürzung von Durchlaufzeiten, frühzeitige Identifizierung von Engpässen, Erhöhung der Auslastungen) an ihre Grenzen. Oft sind traditionelle mathematische Modelle und zur Verfügung stehende Rechenleistungen mit den in der Praxis üblichen Anzahlen von Losen und Maschinen überfordert. Die Erweiterung und Neuentwicklung von Planungsinstrumenten ist deshalb ein gemeinsames Ziel von Wissenschaft, Forschung und MES-Anbietern. In Zusammenarbeit mit der TU Dresden wurde von InQu Informatics eine vielversprechende Lösung dieser Problematik entwickelt. Ziel der Forschungskooperation unter dem Titel SmartPlan war die Entwicklung von neuen Methoden für eine flexible, zielabhängige Planung von Fertigungsabläufen in besonders komplexen Systemen. Herausforderungen in der Ablaufplanung Ein kurzer Exkurs in die Theorie soll helfen, den innovativen Charakter von SmartPlan heraus zustellen, denn in der Ablaufplanung konkurrieren verschiedene Grundansätze. Diese lassen sich durch Vor- und Nachteile voneinander abgrenzen: Die sogenannte regelbasierte Planung (Dispatching) beruht ausschließlich auf Daten aus dem vergangenen Fertigungsablauf, eine Vorausschau ist nur durch Simulation möglich. Die Methode ist schnell, eignet sich daher für die Prozesssteuerung, allerdings weniger für die Optimierung. Beim Scheduling wird der Fertigungsablauf dagegen in seiner Gesamtheit geplant, d.h. es werden sowohl Daten aus der Vergangenheit als auch aus der Zukunft einbezogen (Ressourcen, anstehende Fertigungsaufträge, Rüst- und Wartungszeiten etc.). Der Zeit- und Rechenaufwand steigt jedoch mit der Komplexität der Prozessketten enorm. Durch eine vorgelagerte Kapazitätsplanung lassen sich jedoch die Freiheitsgrade im System (Alternativen eines Arbeitsganges) derart einschränken, dass Scheduling-Methoden, sei es auf Basis mathematischer Algorithmen oder durch Simulation, auch für die Ablaufsteuerung effektiv eingesetzt werden können. Eine Optimierung hinsichtlich verschiedener Zielstellungen ist vergleichsweise schnell und flexibel möglich. Darüber hinaus können dem Anwender verschiedene Lösungen bereitgestellt werden, zwischen denen dann eine Entscheidung möglich ist.

13 Die meisten etablierten Systeme versorgen den Nutzer zwar mit einem Planungsergebnis, geben aber wenig oder gar keine Auskunft über mögliche Optionen. Der SmartPlan-Ansatz kombiniert die Vorteile beider Vorgehensweisen zu einem neuen Verfahren und soll dem Nutzer verschiedene Lösungen für ein Ziel bereitstellen. Bisher gibt es keine Planungssoftware, bei der die Kapazitätsplanung und Scheduling-Methoden auf diese Weise sinnvoll kombiniert werden. Gezielte Analyse senkt Rechenaufwand Im Rahmen des gemeinsamen Projektes wurden simulationsgestützte Planungsmethoden mit modernen, mathematischen Verfahren, die sich vor allem auf die Engpässe eines Systems konzentrieren, verbunden. Ein wichtiger Ansatz der neuen Methode ist die Zerlegung des Gesamtsystems in kleinere, beherrschbare Einheiten, so genannte disjunkte Maschinengruppen. Der Rechenaufwand wird reduziert, indem nur Teilsysteme betrachtet werden, deren Auswirkungen auf das Gesamtergebnis relevant sind. So können Freiheitsgrade der Simulation auf sinnvolle Weise eingeschränkt und die Modellierung komplizierter, zeitintensiver Regeln vermieden bzw. in ihrer Komplexität reduziert werden. Die Simulationszeit kann dadurch deutlich gesenkt werden. Die TU Dresden (Abteilung IAVT) entwickelte die Methodik und begleitete das Projekt wissenschaftlich. InQu Informatics stellte das konzeptionelle Modell für die Planungsproblematik sowie die Testumgebung zur Überprüfung der neuen Methoden zur Verfügung und realisierte alle erforderlichen Datenschnittstellen. Die Auswertung erster Benchmarks wurde bereits abgeschlossen. Im Fokus stand zunächst die Optimierung der Zykluszeit (Zeit, in der ein gesamtes Produktionsprogramm einer Anlage einmal durchgelaufen ist) in Abhängigkeit u.a. der Produkt- und Maschinenanzahl. Die Ergebnisse bestätigen die Annahmen des SmartPlan-Ansatzes: Die neue Methode führt zu einer errechneten Verbesserung der Zykluszeit um 15%. Es wurden weit über 3200 Benchmarks durchgeführt und im Durchschnitt konnte eine Verbesserung um 7,5% in der Praxis nachgewiesen werden. Weiterhin wurde das Optimierungspotential von produktabhängigen Rüstvorgängen untersucht. Neben der Reduzierung der Zykluszeit ergeben sich hier auch erhebliche Personal- und Materialeinsparungen. Die Tests erfolgten zunächst im Rahmen von Offline-Analysen an realen Kundendaten. Nachdem das Optimierungspotential ermittelt wurde, fließen die Erkenntnisse des Forschungsprojektes in die Weiterentwicklung der InQu.MES Suite ein.

14 3D-Plot der erreichten Ergebnissen in Abhängigkeit von der Maschinenanzahl m und der Produktanzahl n. Das Ergebnis zeigt, dass sich die Zykluszeit tendenziell mit steigender Produkt- und Maschinenanzahl verbessert. Jedoch hat sich bei den Benchmarks gezeigt, dass eine große Maschinenanzahl (m=20), gepaart mit einer kleinen Produktanzahl (n=10), ebenfalls ein großes Optimierungspotential besitzt. Verbesserungspotenzial für Produktionsabläufe Das Forschungsvorhaben SmartPlan leistet einen wichtigen Beitrag zur Anpassung der Fertigungsplanung an Produktionsabläufe, die zunehmend komplexer werden. Durch die Verringerung von Stillstandszeiten und eine verbesserte Maschinenanlaufstrategie kann die Produktivität gesteigert und Energie eingespart werden. Eine verbesserte Termineinhaltung wirkt sich unmittelbar auf die logistische Planung aus, reduziert Transportkosten und stärkt das Kundenvertrauen. Nicht zuletzt trägt eine exakte Ablaufplanung dazu bei, unnötige Umrüstungen von Maschinen und Anlagen oder das Halten von zeitweise nicht benötigten Anlagen im Standby-Betrieb zu vermeiden.

15 InQu.3D-Plan Der InQu.MES.Suite wurde mit dem InQu.3D-Plan eine neue interaktive Anwendungsumgebung hinzugefügt. Hiermit ist es möglich, Informationen aus den verschiedenen InQu Anwendungsmodulen auf einem grafischen 3D Hallen-Layout Maschinen Objekt bezogen zusammenzuführen, in Echtzeit zu analysieren und Entscheidungen zu treffen. Das Modul verknüpft die Produktionsdaten mit einem intuitiv bedienbaren, digitalen 3D-Plan des echten Fertigungsumfeldes. Dadurch ermöglicht die Anwendung eine schnellere Reaktionsfähigkeit: Abweichungen können zeitnah erkannt und behoben werden. Quelle: InQU Informatics Es werden kritische Zustände im Sinne eines Frühwarnsystems angezeigt. Z.B. kann der Produktions- Planer beim Ausfall einer Maschine sich alternative Maschinen mit ihren Auslastungsgrad anzeigen lassen, interaktiv auf eine infrage kommende Maschine verschiebe, ein Re-Scheduling vornehmen und nach verschiedenen Zielkriterien ein neues Dispatching festzulegen.

16 Die Service Abteilung ausgestattet mit einem Tablett und dem aktuellen grafischen Zustands-plan kann beschleunigt Wartungsaufgaben mit Aufzeichnung der Daten vornehmen und bei Ausstattung der Maschinen mit RFID Tags für die Wartungsarbeit historischen Daten abrufen. Quelle :InQu Informatics Zusammenfassung In der Kategorie 3 der MES Anbieter nimmt InQu Informatics eine absolute Spitzenstellung ein. Hervorstechen dabei das selbst entwickelte APS, das in den letzten zwei Jahren zusammen mit der TU Dresden entscheidend in Effizienz und Geschwindigkeit erweitert wurde. Speziell in der Qualitätssicherung ist InQu Informatics unter den MES Anbietern der Kategorie 2 die Nummer 1. Bei der Benutzerfreundlichkeit steht nach Meinung von MES Consult InQu Informatics auch an vorderster Stelle. Dies zeigt sich wieder an dem neuen Modul InQu.3D-Plan, mit dem eine integrierte Analyse sämtlicher InQu Modul Daten in Echtzeit erfolgt und interaktiv Maßnahmen eingeleitet werden.

17 InQu Informatics Gesamtbild Quelle: MES-Consult