Qualität 4.0. QM, MES und CAQ in digitalen Geschäftsprozessen der Industrie 4.0. René Kiem

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1 René Kiem Qualität 4.0 QM, MES und CAQ in digitalen Geschäftsprozessen der Industrie 4.0

2 René Kiem Qualität 4.0 Bleiben Sie auf dem Laufenden! Hanser Newsletter informieren Sie regel mäßig über neue Bücher und Termine aus den verschiedenen Bereichen der Technik. Profitieren Sie auch von Gewinnspielen und exklusiven Leseproben. Gleich anmelden unter

3 In der Praxisreihe Qualitätswissen, herausgegeben von Kurt Matyas, sind bereits erschienen: Jörg Brenner Lean Production Praktische Umsetzung zur Erhöhung der Wertschöpfung ISBN Franz J. Brunner Japanische Erfolgskonzepte Kaizen, KVP, Lean Production Management, Total Productive Maintainance, Shopfloor Management, Toyota Production Management, GD 3 Lean Development 3., überarbeitete Auflage ISBN Franz J. Brunner Qualität im Service Wege zur besseren Dienstleistung ISBN Franz J. Brunner, Karl W. Wagner, unter Mitarbeit von Peter H. Osanna, Kurt Matyas, Peter Kuhlang Qualitätsmanagement Leitfaden für Studium und Praxis 6., überarbeitete Auflage ISBN Bernd Klein Kostenoptimiertes Produkt- und Prozessdesign ISBN Wilhelm Kleppmann Versuchsplanung Produkte und Prozesse optimieren 8., überarbeitete Auflage ISBN Veit Kohnhauser, Markus Pollhamer Entwicklungsqualität ISBN Kurt Matyas Instandhaltungslogistik Qualität und Produktivität steigern 6., aktualisierte Auflage ISBN Arno Meyna, Bernhard Pauli Zuverlässigkeitstechnik Quantitative Bewertungsverfahren 2., überarbeitete und erweiterte Auflage ISBN Wilfried Sihn, Alexander Sunk, Tanja Nemeth, Peter Kuhlang, Kurt Matyas Produktion und Qualität Organisation, Management, Prozesse ISBN Stephan Sommer Taschenbuch automatisierte Montageund Prüfsysteme Qualitätstechniken zur fehlerfreien Produktion ISBN Konrad Wälder, Olga Wälder Statistische Methoden der Qualitätssicherung Praktische Anwendung mit MINITAB und JMP ISBN Johann Wappis, Berndt Jung Null-Fehler-Management Umsetzung von Six Sigma 5., überarbeitete Auflage ISBN Karl Koltze, Valeri Souchkov Systematische Innovation TRIZ-Anwendung in der Produkt- und Prozessentwicklung ISBN

4 René Kiem Qualität 4.0 QM, MES und CAQ in digitalen Geschäftsprozessen der Industrie 4.0 Praxisreihe Qualitätswissen Herausgegeben von Kurt Matyas

5 Der Autor: René Kiem ist Inhaber KONTOR GRUPPE und als Unternehmensberater sowie Coach tätig. Er unterstützt zahlreiche Kunden bei der Auswahl und Einführung von Systemen für das industrielle Qualitäts-, Entwicklungs- und Produktions-Management (CAQ-Software, BDE, MDE und MES). Er ist außerdem selbstständiger Dozent, u.a. für die Technische Akademie Wuppertal, TAW und Management Circle AG. Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek: Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über < abrufbar. Print-ISBN E-Book-ISBN Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Alle in diesem Buch enthaltenen Verfahren bzw. Daten wurden nach bestem Wissen dargestellt. Dennoch sind Fehler nicht ganz auszuschließen. Aus diesem Grund sind die in diesem Buch enthaltenen Darstellungen und Daten mit keiner Verpflichtung oder Garantie irgendeiner Art verbunden. Autoren und Verlag übernehmen infolgedessen keine Verantwortung und werden keine daraus folgende oder sonstige Haftung übernehmen, die auf irgendeine Art aus der Benutzung dieser Darstellungen oder Daten oder Teilen davon entsteht. Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, auch die der Übersetzung, des Nachdruckes und der Vervielfältigung des Buches oder Teilen daraus, vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf ohne schriftliche Einwilligung des Verlages in irgendeiner Form (Fotokopie, Mikrofilm oder einem anderen Verfahren), auch nicht für Zwecke der Unterrichtsgestaltung mit Ausnahme der in den 53, 54 URG genannten Sonderfälle, reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden Carl Hanser Verlag München Lektorat: Dipl.-Ing. Volker Herzberg Herstellung: Cornelia Rothenaicher Satz: Kösel Media GmbH, Krugzell Coverrealisierung: Stephan Rönigk Druck und Bindung: Kösel GmbH & Co. KG, Krugzell Printed in Germany

6 Vorwort 0Bild 0.1 Unternehmen im digitalen Wandel Größer, schneller, weiter! Wohl selten zuvor war dieser Slogan aktueller als heute. Besonders betroffen davon sind Produktionsbetriebe. Die Fertigung muss heute in einem atemberaubenden Tempo realisiert werden, denn der Wettbewerb schläft nicht und die Kunden erwarten beste Qualität zu erschwinglichen Preisen. Und sie wollen ihre Produkte schnell haben. Sehr schnell. Es war nicht zuletzt der Versandriese Amazon, der für völlig neue Maßstäbe beim Versand von Artikeln gesorgt hat. Und am Ende dieser Entwicklung sind wir noch lange nicht. Alleine die Vorstellung, dass die Zustellung via Drohnen geplant ist bzw. schon umgesetzt wird, zeugt davon, dass die Welt sich weiterhin beschleunigt. Wer nicht auf der Strecke bleiben will bei dieser Beschleunigung, der muss Maßnahmen ergreifen. Die Auswahl ist groß. Abkürzungen wie CAQ, TPS, SPC oder QFD gehören für viele Unternehmen längst zum Alltag. Lean Management oder die

7 VI Vorwort Philosophie des kontinuierlichen Verbesserungsprozesses, kurz KVP, haben ebenfalls Einzug in zahlreiche Unternehmen gefunden. Manufacturing Execution Systeme, kurz MES, sind ein weiterer Baustein der Optimierung von Produktionsprozessen. Doch was genau verbirgt sich hinter MES? Ersetzt es alle anderen Systeme, steht es womöglich in Konkurrenz zu ihnen und ist es wirklich nötig, noch eine Software im Unternehmen einzuführen? Genau diese Fragen will das Buch beantworten. Dabei geht es weniger darum, in jedes einzelne Fachgebiet in der ganzen Breite einzusteigen, vielmehr soll dieses Buch eine Art Basislektüre sein, ein Nachschlagewerk, um sich schnell und effektiv über Begrifflichkeiten und Vorgehensweisen zu informieren. Sie werden feststellen, dass MES ein komplexes Thema ist. Sie werden aber auch feststellen, dass Sie sich mit geringem Zeitaufwand über Grundsätzliches informieren können und so Hilfe bei Ihren Entscheidungen erhalten. Denn ein MES-System kauft man sich nicht von der Stange. Es gibt etliche Anbieter mit zahlreichen MES-Produkten, die Ihnen wahrscheinlich alle sagen werden, dass Sie genau das brauchen, was Ihnen angeboten wird. Doch so einfach ist die Sache nicht. Was Sie brauchen oder nicht brauchen, ist eine Frage der eingehenden Analyse. Die MES-Software muss zu Ihrem Unternehmen passen, zu Ihren Abläufen, Ihren Arbeitsprozessen, Ihren Mitarbeitern. Mit der Lektüre dieses Buches werden Ihnen wichtige Hilfestellungen gegeben, die dazu beitragen sollen, auf Unnützes zu verzichten und Nützliches zu erkennen. Das Buch müssen Sie nicht von der ersten bis zur letzten Seite durchlesen, auch wenn Sie das natürlich machen können. Vielmehr soll es als Handbuch dienen, das Sie immer aufschlagen können, wenn Sie an einem Punkt angekommen sind, an dem Sie Unterstützung brauchen. Für jedes der hier beschriebenen Themen gibt es unzählige Fachbücher, die tief in die jeweiligen Materie einsteigen. Fühlen Sie sich ermuntert, diese Fachbücher zu studieren, wenn Ihnen ein Gebiet ganz besonders am Herzen liegt und Sie Ihr Wissen dort erweitern wollen. Und verstehen Sie dieses Buch als Einstieg, um sich die wichtigen, grundlegenden Informationen anzueignen, die mit der Einführung eines MES-Systems einhergehen. Seien Sie smart, denn die Welt ist es auch, und diese Entwicklung wird weitergehen, ob wir das wollen oder nicht. Nutzen Sie die Vorteile, die sich aus einer immer stärker automatisierten Arbeitswelt ergeben, für sich und Ihr Unternehmen. Eine auf Sie und Ihre Bedürfnisse abgestimmte MES-Software wird Ihnen dabei eine große Hilfe sein. So viel ist sicher.

8 Inhalt 1 Unternehmen im digitalen Wandel Der digitale Wandel wird auch Ihre Branche erfassen Das Internet der Dinge Die deutsche Antwort: Industrie Die aktuelle Situation in der betrieblichen Wert schöpfung Problemstellung Lösungsansatz MES MES als IT für das Qualitätsmanagement MES und die Grundprinzipien des Qualitätsmanagements Qualität als oberstes Unternehmensziel der Kundenorientierung der Kunde steht auch bei der Software im Mittelpunkt des Denkens und Handelns Oft zu kurz gedacht: Termintreue Reklamationen: Wenn Kunden oder Lieferanten unzufrieden sind Durchgängiger Daten- und Informationsfluss für die Kunden Qualität im Produktentstehungsprozess durch Software (von der Idee, über Entwicklung, Fertigung bis zum Kunden) Reengineering: Erste Schritte bei der Softwareplanung Analyse der Zielsetzung Die Mitarbeiter ins Boot holen System und Lösung in der Gegenüberstellung Die Einführung des MES-Systems: Schritt für Schritt Das MES im Betrieb APQP/Projektmanagement: Die passende Software APQP-Techniken Das MES als sinnvolle Ergänzung... 23

9 VIII Inhalt Von den Kundenanforderungen zum perfekten Produkt über die Quality Function Deployment, QFD-Methodik Was will der Kunde? Wer ist der Kunde? Die QFD-Matrix Unentbehrlich: Das Lasten- und Pflichtenheft FMEA-Methodik und Wissensmanagement durch Softwareeinsatz Reklamationsmanagement und ständige Verbesserung von Prozessen und Produkten Acht Disziplinen zur Reklamation Statistische Prozessregelung (SPC) Grenzen der statistischen Prozessregelung Qualitätsmanagement und MES Mit oder ohne Hilfe den passenden Softwareanbieter finden Step by Step zur richtigen Software Aufgaben interner Natur Möge die Auswahl beginnen! Interne Kommunikation Beispiel IKEA Facebook bei IKEA? Soziale Medien während der Arbeitszeit das funktioniert? Analog versus digital: IKEA vereint beides miteinander Stärke durch Zusammenhalt MES: Die helfende Hand für KVP Analyse qualitätsbedingter Verluste Analyse in 12 Schritten Unterstützung von KVP durch MES Blind- und Fehlleistungen vermeiden Kontinuierliche Verbesserungsprozesse (KVP) Einbeziehung der Mitarbeiter Vertrauen und Einbeziehung von Mitarbeitern Teamgeist und positiven Umgang fördern Arbeitsbedingungen: Wohlfühlfaktor für die Mitarbeiter Lean Production Manage ment durch MES Lean Production Management durch MES Vermeidung von Verschwendung... 55

10 Inhalt IX 5.3 Führungskultur Kennzahlen und Lean Company Change Management Sagen Sie es richtig! Gemeinsam zur Veränderung Ein wenig Geschichte in Sachen Change Management Change Management in wenigen Sätzen Die sieben Phasen der Veränderung Die drei Phasen nach Lewin Widerstand bremst Veränderungen aus Richtig handeln mit Visionen Was Visionen im Wege steht Change Management und Menschen TPM Total Productive Maintenance und MES TPM Total Productive Maintenance und MES Autonome Instandhaltung Erhöhung der Gesamtanlageneffizienz Organisation von TPM Die Machbarkeitsstudie Planung sowie Vorbereitung der Installation Pilotinstallation Globale Installation Rüstzeitminimierung Ein Praxisbeispiel: Toyota Produktions-System TPS Grundlagen Die Säulen von TPS Just in Time: reibungslose, kontinuier liche und optimierte Abläufe KANBAN Heijunka: Produktnivellierung One-Piece-Flow-Zellen und Pull-System Wertstromanalyse JIDOKA Autonome Qualitätssicherung mit Null-Fehler... 95

11 X Inhalt 8.9 Das TPS-Haus Unternehmensethik Unternehmensprozesse mit MES digital abbilden und steuern MES: Begriffsdefinition Von Produkten und Prozessen Produktionsoptimierung in Echtzeit MES in wenigen Worten MES: Geschichte und Zukunft Wie alles begann Wohin die Reise geht Produktion bedeutet Information Nutzenpotenziale Unternehmensprozesse und MES (gemäß MES VDI 5600) Feinsteuerung und Feinplanung Einzelkapazitäten Gruppenkapazität Maschinenkapazität mit 2. Dimension Von Plänen und Zielkonflikten Betriebsmittelmanagement Materialmanagement Personalmanagement Datenerfassung Leistungsanalyse Informationsmanagement Prozesse Produktionsprozess Transportprozess Materialwirtschaftsprozess Qualitätssicherungsprozess Personalwirtschaftsprozess Rückverfolgungsprozess Instandhaltungsprozess Kontinuierlicher Verbesserungsprozess (KVP) Controllingprozess Herausforderungen in der Fertigung Termine

12 Inhalt XI Durchlaufzeiten Lagerbestände Personalpolitik Das können Sie von einem geeigneten MES erwarten Was muss mein MES können? Welche technischen Voraussetzungen brauche ich? Welche Module brauche ich? Das MES der Zukunft MES und Betriebsdatenerfassung: Gutes Zusammenspiel MES in den Wolken Das Zusammenspiel von MES, ERP/PPS und PLM Wird MES gesetzliche Pflicht? MES und Informationssicherheit (IT-)Sicherheit geht vor ISO 27001: Zertifizierte Sicherheit Anforderungen an die Zertifizierung Butter bei die Fische und ein Beispiel Voraussetzungen für die Einführung Fazit zur Norm MES-Software VDI-Richtlinie 5600 für MES-Lösungen VDMA-Einheitsblatt CAQ im Verbund mit MES Was ist CAQ? Geht MES ohne CAQ? Was Sie von einem guten CAQ erwarten können APQP/Projektmanagement QFD FMEA und Risikomanagement Produktionslenkungsplan Prüfplanung Prüfmittelmanagement SPC Reklamationsmanagement Auditmanagement Erstbemusterung

13 XII Inhalt Wareneingangs- und Warenausgangsprüfung Maßnahmenmanagement Reporting- und Informationsmanagement Projektphasen: Auswahl und Einführung von MES-Lösungen Die 1. Phase: Anforderungsermittlung Drei Formen der Wertschöpfung Die sieben Formen der Verschwendung Wertstrom und Wertstromanalyse Analyse der Unternehmensprozesse Aufnahme der Anforderungen (inkl. Priorisierung) Übertrag ins Lastenheft Auswahl der Anbieter anhand der Gesamtauswertung Welche Prozesse werden durch ein MES-System unterstützt? Softwareanbieterinformationen MES-Kernfunktionen: Welche Module und Funktionen werden durch das System prinzipiell abgedeckt? Erweiterte MES-Funktionen: Welche erweiterten MES- Funktionen werden durch das System prinzipiell abgedeckt? Anforderungen im Aufgabenbereich APQP/Advanced Product Quality Planning Anforderungen an das Auditmanagement Anforderungen zum Thema FMEA Anforderungen an das Modul Control Plan/ Produktionslenkungsplan Anforderungen an das Modul Wareneingang Anforderungen an die Prüfdatenerfassung Anforderungen an das Prüfmittelmanagement Anforderungen zum Thema Prüfmittelfähigkeit und Messsystemanalyse (MSA) Anforderungen zum Thema Reklamationsmanagement Anforderungen an das Maßnahmenmanagement Anforderungen an das Lieferantenmanagement/ Lieferantenbewertung Anforderungen im Bereich Traceability/Rückverfolgbarkeit Umgang mit Betriebsdaten und Betriebsdatenerfassung Anforderungen an den Bereich Maschinendaten/MDE Anforderungen an das Management von Dokumenten ERP-Systeme: Für welche Systeme gibt es fertige Schnittstellen mit Referenzen?

14 Inhalt XIII Schnittstellenstandards: Wie sind die Schnittstellen des MES realisiert? Standardschnittstellen: Welche Standardschnittstellen sind vorhanden? Branchen: In welchen Branchen wird das MES bevorzugt eingesetzt? Mehrsprachigkeit: In welchen Sprachen ist das MES verfügbar? Datenbank: Auf welcher Datenbank ist das MES lauffähig? Server-Betriebssystem: Unter welchem Betriebssystem ist das MES lauffähig? Welche Normen und Richtlinien werden vom System unterstützt? Datensicherheit Welche Leistungen können durch einen Wartungsvertrag abgedeckt werden? Investübersicht: Darstellung aller projektrelevanten Kosten Verweis auf Dokumente (Anlagen) Die 2. Phase: System- und Anbieterauswahlprozess Marktrecherche Anbieterpräsentationen mit Abgleich der System funktionalitäten mit dem Lastenheft Szenariodefintion/Definition von Business Cases Workshop(s) mit ausgewählten Softwareanbietern mit Proof of concept (PoC) Szenario Entscheidung für System und Anbieter nach PoC-Szenario (Proof of concept) Changemanagement und Kommunikation Die 3. Phase: Verhandlungen/Umsetzung Vertragsverhandlung, Pflichtenheft und Implementierung Roll-out-Planung/Einführung/Projektmanagement Ausblick Literaturverzeichnis Stichwortverzeichnis