Dr. Philipp Louis. Strukturiertes Vorgehen zur Auswahl eines Manufacturing Execution Systems

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Heike Stieber
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1 Dr. Philipp Louis Strukturiertes Vorgehen zur Auswahl eines Manufacturing Execution Systems

2 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

3 Boehringer Ingelheim Boehringer Ingelheim gehört weltweit zu den 20 führenden forschenden Arzneimittelherstellern. Mitarbeiter weltweit: Gegründet: 1885 in Ingelheim am Rhein von Albert Boehringer ( ) mit 28 Mitarbeitern davon Forschung und Entwicklung 16,8 % Produktion 29,9 % Marketing und Vertrieb 39,2 % Administration 12,4 % Durchschnittliche Zahl der Auszubildenden Weltweit 699 1,7 % Deutschland 685 in 28 Ausbildungsberufen Forschung und Entwicklung weltweit an 7 Standorten in 7 Ländern Aufwendungen für Forschung und Entwicklung: Mio. Euro Produktionsstätten in 13 Ländern Gesamterlöse: Mio. Euro Verbundene Unternehmen: 145 Investitionen in Sachanlagen: 519 Mio. Euro 3

39,2 % Administration 12,4 % Durchschnittliche Zahl der Auszubildenden Weltweit 699 1,7 % Deutschland 685 in 28 Ausbildungsberufen Forschung und Entwicklung weltweit an 7

4 Werte schaffen durch Innovation Standort Biberach 4

5 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 Daten über den gesamten

6 Begriffsdefinitionen: MES Ein MES ist ein Anwendungssystem, das - die Steuerung und Kontrolle der Produktion, - die Bereitstellung und Verwendung von Real-Time Daten über 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.

unterstützt sowie die Integration der Produktionsprozesse in die betrieblichen ERP-Systemen durch Anbindung der Automatisierungssysteme

7 Begriffsdefinitionen: MES Framework Der MES-Framework ist eine allgemeine Anwendungssystemarchitektur mit den drei Schichten ERP-Ebene, MES-Ebene und Automatisierungssysteme-Ebene

8 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 Anwendungssysteme notwendig sind.

Funktionen und Funktionsgruppen umfasst, welche zur

9 MES-Ebene - Funktionsgruppen In der MES-Ebene werden vier Teilbereiche unterschieden: Production Maintenance Quality Inventory

10 MES Framework - detaillierte Ansicht

11 Abgrenzung MES Produktionsplanung Planung des Primärbedarfs Kalkulation Produktionssteuerung Auftragsfreigabe Betriebsdatenerfassung Feinterminierung NC-Programmierung Arbeitsplanung/ Prüfplanung Kontrolle (Mengen, Zeiten, Kosten) und Datenanalyse (Fertigungscontrolling) Stücklisten Arbeitspläne Betriebsmittel Kapazitätsabgleich Kapazitätsterminierung Materialwirtschaft Kundenauftragsbearbeitung Transportsteuerung Steuerung von NC-, CNC- Maschinen und Robotern, DNC Werkzeugverwaltung Lagersteuerung Qualitätssteuerung Instandhaltung Produktentwurf Konstruktion Produktanforderg. CAP CAM i.e.s. CAQ Produktrealisierung CAQ CAD CAD Marketing Produktplanung MES (-Ebene) PPS BDE Leitstand

Kapazitätsterminierung Materialwirtschaft Kundenauftragsbearbeitung Transportsteuerung Steuerung von NC-, CNC- Maschinen und Robotern, DNC Werkzeugverwaltung Lagersteuerung

12 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.

zu unterstützenden) Produktionsbereichs.

13 Vorgehensmodell Phase 1: Charakterisierung der Produktionssysteme Phase 2: Ableitung der Anforderungen an die MES-Ebene Phase 3: Identifikation der bisherigen IT- Unterstützung Phase 4: Szenarioerstellung, -bewertung und -auswahl Typologisierung Ableitung der Anforderungen aus der typologischen Einordnung Selbstaufschrei bung, Interview, Dokumentenanalyse Total Cost of Ownership Nutzwertanalyse

Szenarioerstellung, -bewertung und -auswahl Typologisierung Ableitung der Anforderungen aus der

14 Vorgehensmodell: Phase 1 Charakterisierung der Produktionsprozesse Spezialisierungsgrad der Elementarfaktoren Hohe Spezialisierung Mittlere Spezialisierung Methode: Typologisierung der Produktionssysteme Niedrige Spezialisierung Produktionsanordnung Fließproduktion Gruppenproduktion Werkstattproduktion Herleitung Fertigungsart eines problemadäquaten Massenfertigung typologischen Einzelfertigung /Serienfertigung Rahmens unter Verwendung der Methode von Große-Oetringhaus Automatisierungsgrad Automatisch Teil-automatisch Manuell Produktionsablauf Variabilität der Ablauffolge Betriebsmittel- und Prozesssubstituierbarkeit Auftragsart Kontinuierliche Produktion Nicht-variabel Nicht-substituierbar Produktion auf Lager Sorten- Chargenproduktion Produktion auf Vordisposition / Rahmenverträge Diskontinuierliche Produktion Variabel Substituierbar Produktion für Kundenauftrag

Einzelfertigung /Serienfertigung Rahmens unter Verwendung der Methode von Große-Oetringhaus Automatisierungsgrad Automatisch Teil-automatisch Manuell Produktionsablauf Variabilität der Ablauffolge

15 Vorgehensmodell: Phase 2 Ableitung von Anforderungen an die MES-Ebene Analyse der Interdependenzen zwischen der produktionstypologischen Elementartypenausprägung und den Anforderungen an die MES-Ebene.

16 Vorgehensmodell: Phase 2 - Beispiel Bsp.: Verbundtyp 1 ( Massenfertiger ) Spezialisierungsgrad der Elementarfaktoren Produktionsanordnung Fertigungsart Automatisierungsgrad Produktionsablauf Variabilität der Ablauffolge Betriebsmittel- und Prozesssubstituierbarkeit Auftragsart Hohe Spezialisierung Fließproduktion Massenfertigung Automatisch Kontinuierliche Produktion Nicht-variabel Nicht-substituierbar Produktion auf Lager

Fertigungsart Automatisierungsgrad Produktionsablauf Variabilität der Ablauffolge Betriebsmittel- und

17 Vorgehensmodell: Phase 2 - Beispiel Teilbereich Produktion der MES-Ebene: Production Resource Management Product Definition Management Detail Production Scheduling Production Dispatching Production Execution Management Production Tracking Production Data Collection Production Performance Analysis

Production Scheduling Production Dispatching Production Execution

18 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

benötigt werden, um ein Produkt und dessen Produktionsregeln für

19 Vorgehensmodell: Phase 2 - Beispiel Verbundtyp 1: Geringe Flexibilität in der Produktion keine Substitutionsfähigkeit keine Varianz im Produktionsablauf Produktdefinition steht ex-ante fest, keine Kundenwünsche Produktion auf Lager Produktdefinition relativ konstant, keine häufigen Änderungen Massenfertigung -> niedrige Anforderungen an diese Funktionsgruppe

ex-ante fest, keine Kundenwünsche Produktion auf Lager Produktdefinition relativ

20 Vorgehensmodell: Phase 2 Durch diese Bildung von Verbundtypen konnten fallspezifische Anforderungen an die MES-Ebene abgeleitet werden. geringe Anforderungen mittlere Anforderungen umfassende Anforderungen

21 Vorgehensmodell: Phase 3 Identifikation der bisherigen IT-Unterstützung - Welche Funktionsgruppen werden aktuell bereits unterstützt? - Wie ist die vorhandene Unterstützung zu bewerten?

22 Vorgehensmodell: Phase 4 Szenariodefinition, -bewertung und auswahl Bewertung des Nutzens eines Szenarios mit Hilfe einer Nutzwertanalyse

23 Vorgehensmodell: Phase 4 Szenariodefinition, -bewertung und auswahl Bewertung der Kosten eines Szenarios mit Hilfe einer Total Cost of Ownership-Analyse

24 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

25 Weiterführende Literatur Mehr zur Definition und Auswahl von MES: Dr. Philipp Louis Projektleiter Informationssysteme Mobile:

26 Vielen Dank!

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