MES - Integriertes Produktionsmanagement

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1 Klaus Thiel MES - Integriertes Produktionsmanagement Leitfaden, Marktübersicht und Anwendungsbeispiele HANSER

2 Vorwort Teil I Anforderungen bestimmen - Entwicklung eines integrierten Produktionsmanagementsystems - Simulationsbeispiele 1 1 Auf dem Weg zur perfekten" Fabrik Forderungen des Marktes Immer schneller Immer besser Immer kostengünstiger Immerumweltgerechter Die fiktive perfekte" Fabrik Standortbestimmung Qualitätsstatus der Produktionsunternehmen Qualitätsstatus der Dienstleister Unternehmensberater Systemintegratoren Softwareanbieter Zusammenfassung Veränderungsprozesse auf dem Weg zur perfekten Fabrik Integration der Managementtechniken Corporate Governance Produktionsprozessmanagement Risikomanagement Normen und Richtlinien Veränderte Organisationsanforderungen Veränderte Wissensbasis Veränderte Arbeitstechniken Veränderungen in der IT-Infrastruktur Lean und Green IT Auslagerungsprozesse: Outsourcing - SaaS - Cloud Computing Serviceorientierte Architektur Auswirkungen auf Produktionssysteme 59 IX

3 1.4.6 Zusammenwachsen und Integration der Systeme Entwicklung der Integration von Produktionssystemen CollaborativeProductionManagement" Grundsätze eines integrierten Produktionsmanagement (IPM) 63 2 Entwicklung eines integrierten Produktionsmanagementsystems (MES) Grundstruktur eines MES Die ISA-Kontrollfunktionen Die drei Kernelemente Konsistentes Datenmodell Firmenstrukturmodell Das Phasenmodell Das Zählsystem Der Arbeitsplan Das Nummernsystem Prozesskettensynchronisation nach dem Pull-Prinzip Bearbeitungsform eines Entwicklungs-MES Steuerungscockpit der Anfragetypen Steuerung einer Produktneuanfrage Tätigkeitsüberblick Strukturierungsprozess der Kundenspezifikationsdaten Bearbeitungsschritte Entwicklungsprozess für ein neues Produkt Bearbeitungsphasen Konzeptionsphase CAE-Phase CAM-CAP-Phase Beispiel: Siemens-Teamcenter-Lösung für die Entwicklung von Produktdaten Produktdatenmodell Grundsätzliche Überlegungen Produktbeschreibungsmanagement Kopfdatei der Produktobjekte Allgemeine Beschreibungsdaten des Produkts Beschreibung der Produkteigenschaften Beschreibung von Produktvarianten Beschreibung der Substanzinhalte eines Produkts Historiendaten Arbeitsplan 105

4 2.4.3 Ressourcenmanagement Materialmanagement Maschinenmanagement Betriebsmittelmanagement Personalmanagement Transportmittelmanagement Instruktionsmanagement Randbedingungen Wichtige Hilfstabellen Allgemeine Systemanforderungen Zusammenfassung Auftragsbearbeitung für bestehende Produkte Terminanfrage Auftragsverwaltung Beschaffungsmanagement Bedarfsrechnung Bestellung Wareneingang Auftragseinplanung Heijunka-Berechnungen E-Kanban-/ConWip-Verfahren Beispiel: SAP - Lean Manufacturing Tool Set Auftragspool/Zeitcontainer Synchronisierte Auftragsterminierung Auftragsänderung/Simulation Planungsauskunft Auftragsdurchführung Auftragsteuerungscockpit Auftragsstart/-ende/-unterbrechung BDE: Rahmen der Leistungserfassung und -kontrolle Materialbereitstellung Betriebsmitteleinsatz Maschinensteuerung Behandlung von Stillständen Wartungssteuerung Materialflusssteuerung Prozess-, Qualitätssteuerung Ausschuss, Nacharbeit Beispiel: Grass GmbH - Rollenfertigung und Rollenverarbeitung Informations-, Entscheidungsmanagement Ereignis-, Eskalationsmanagement Leistungsanalysen Auftragsrückverfolgung - Leistungsnachweis Produktionsdatenmodell 204 XI

5 Auftragsgrunddaten Auftragsplandaten Auftragsdurchführungsdaten Simulation verschiedener Produktionsprozesse Abstraktes Beispiel Definition der Unternehmensstrukturdaten Basisdaten der Prozessablaufmodellierung Ressourcendaten Prozessablaufmodellierung Artikelstruktur Arbeitspläne Terminanfrage Auftragsgenerierung -Auftragseinplanung Auftragsdurchführung Das Auftragscockpit '., Erfassung der Betriebsdaten Kostenkontrolle - Maschinenleistungsübersicht Auftragsrückverfolgung Simulation branchenspezifischer Prozessabläufe Extrusion: Rollenfertigung und Rollenverarbeitung Design der Rollenprodukte Produktionsflussplanung - Nutzenoptimierung Rollenfertigung AutoZulieferindustrie: Motorblockfertigung Produkt Design Auftragsmanagement und Einplanung der Aufträge Motorblockfertigung Kosmetikindustrie: Produktion von Emulsionen Produktdatendesign Operative Planung Durchführung Mischungsprozesse Lebensmittelindustrie: Bierprozess Produktdatendesign Planung von Bierchargen Durchführungsprozesse Zusammenfassung 314 XII

6 Teil II Verfahrenstechniken zur Realisierung eines integrierten Produktionsmanagements Lean Manufacturing Grundzüge von Lean Manufacturing in der Produktion Lean, Six Sigma, Kaizen in der Verwaltung Lean Manufacturing mit MES Aufbau eines Zielmanagementsystem Ziele der Produktion Produktivitätssteigerung - Kostensenkung Imageverbesserung Maßnahmen zur Zielerreichung Datensystem des Zielmanagements Grafische Prozessflussmodellierung EPK-Notation (Ereignisgesteuerte Prozessmodellierung) BPMN-Notation (Business Process Management Notation) IPM-Notation (Integrierte Produktionsmanagementnotation) Verfahren zur Verbesserung der Qualität DMAIC-DMADV-Methode Definition des Problems Messdatenmanagement (Measure) Analyse der Messdaten (Analyse) Verbesserungsmaßnahmen (Improve) Maßnahmenkontrolle 345 XIII

7 4.2 APQP-Methode Phasen des APQP-Modells Beispiel eines IT-gestützten APQP Six Sigma - SPC/SQC Ziele von Six Sigma Nutzen von Six Sigma Grundprinzipien von Six Sigma Grundstruktur eines IT-gestützten Six-Sigma-Systems Arbeitsgangbezogener Prüfplan Kontrolle des Prüfauftrags Das statistische Regelwerk Die Umsetzung des Regelwerks mit Qualis TopGrafik Prozessablaufoptimierung mittels Mustererkennung Grundsätzliche Verfahren der Mustererkennung Syntaktische Mustererkennung Statistische Mustererkennung Strukturelle Mustererkennung Teilschritte der Mustererkennung Ähnlichkeitsmustersuche auf der Basis von angefragten Eigenschaftsmustern Ähnlichkeitsmustersuche in der Anfragephase eines Entwicklungs-MES Selbsterklärende Regelmuster zur Optimierung von Prozessen Erkennung von Regelmustern im Lebenszyklus von Produkten Das Intercim-Modell zur Regelmustererkennung Vision Bedeutung der Planung in einem integrierten Produktionsmanagement Generelle Aspekte der Produktionsplanung Verschiedene Planungssichten Normative Planung Strategische Planung Operative Planung 378 XIV

8 6.3 Verschiedene Planungskonzepte Material Requirements Planning (MRPI) MRP II und ERP Netzplanterminierung Advanced Planning and Scheduling (APS) - das Planungswerkzeug der Zukunft? Operatives Zielsystem und operative Planung Der Arbeitsplan als Basis der operativen Planung Beispiel: Planung nach dem Pull-Prinzip Anbieter operativer Planungswerkzeuge Planungswerkzeug Preactor Produktionskostenmanagement Kostenrechnungssysteme : Standardkostenrechnung Plankostenrechnung Prozesskostenrechnung Gemeinkostenverteilung mit einem zeitgesteuerten Activity Based Costing" (ABC) Kostenaktivitäten der einzelnen Abteilungen Beispiel einer Prozesskostenrechnung mit MES Aufbau einer Prozesskostenrechnung innerhalb von MES Materialflusssteuerung: Kernstück eines flussorientierten MES Tracking und Tracing: zentraler Bestandteil eines MES ^Gründe für ein Tracking-und-Tracing-System Der Tracking-Prozess Der Tracing-Prozess Produktidentifikation in der Materialflusssteuerung Verschiedene Barcodes - EAN 128 Barcode D-/4-D-Datamatrix-Verfahren RFID-Verfahren Allgemeines zu RFID Anwendungsfelder in der Produktion 428 XV

9 Technische Eigenschaften Beispiele aus der Produktion Ein allgemeines RFID-Modell für die Produktion Vorteile - Einsparpotenziale von RFID Kosten von RFID Lagermanagement Rohmateriallager Produktionslager Endproduktlager Plant Asset Management innerhalb eines MES Begriffsdefinitionen Funktionen eines Plant Asset Management Beschaffungs-, Ersatzteilmanagement Verwaltung der Betriebsmittel Wartungsmanagement Wartungseinplanung und Wartungsausführung Betriebsmittelleistungsindikatoren Performance Management in der Produktion Begriffe des Performance Management Entwicklung und Trends Aufbau und Inhalt eines Manufacturing Intelligence Systems Anbieter von Bl/Ml-Werkzeugen 468 XVI

10 Teil III Marktübersicht der Dienstleister Unternehmensberater Systemintegratoren ATOS Origin ATS International Logica CMG advenco Consulting Trebing + Himstedt SALT Solutions IGZ Logistics + IT Softwareanbieter Überblick Beurteilungskriterien Beurteilungsübersicht Anbieter der Qualitätsklasse I und II Apriso, Kalifornien, USA Aspen Tech, Massachusetts, USA Broner Metals Solutions LTD, Watford, UK 'Camline GmbH, Petershausen, Deutschland Fauser AG, Gilching, Deutschland Feiten GmbH, Serrig, Deutschland Freudenberg IT KG, Weinheim, Deutschland GE Intelligent Platforms, Connecticut, USA Gefasoft AG, München, Deutschland Grass GmbH, Bad Kreuznach, Deutschland Honeywell, New Jersey, USA IBS AG, Höhr-Grenzhausen, Deutschland Industrie Informatik GmbH, Linz, Österreich 574 XVII

11 InQu Informatics GmbH, Dresden, Deutschland Intercim LLC, Minnesota, USA Kratzer Automation AG, Unterschleißheim, Deutschland Lighthouse Systems Limited, Crawley, UK Plex Systems, Ine, Michigan, USA PSIPENTA Software Systems GmbH, Berlin, Deutschland SAP AG, Walldorf, Deutschland Siemens AG, Nürnberg, Deutschland Werum Software & Systems GmbH, Lüneburg, Deutschland Wonderware GmbH, München, Deutschland Sonstige Anbieter ABB, Zürich, Schweiz Camstar, North Carolina, USA Coscom Computer GmbH, Ebersberg, Deutschland DE Software & control GmbH, Dingolfing, Deutschland Eyelit Inc., Ontario, Kanada FORCAM GmbH, Friedrichshafen, Deutschland gbo datacomp GmbH, Rimbach, Deutschland GFOS GmbH, Essen, Deutschland GUARDUS Solutions AG, Ulm, Deutschland Highjump, MN, USA ibaset, Kalifornien, USA Infor Global Solutions Deutschland GmbH, Friedrichsthal, Deutschland Invistics, Georgia, USA itac Software AG, Dernbach, Deutschland mpdv Microlab GmbH, Moosbach, Deutschland Performix, Texas, USA ProLeit AG, Herzogenaurach, Deutschland Rockwell Automation, Texas, USA : 647 Teil IV Basisanforderungen 65i 1. Corporate Social Responsibilty in der Produktion Inhalte von CSR CSR und globale Verantwortung Unternehmensspezifische CSR 656 XVIII

12 1.3.1 Gewinnerzielung und CSR CSR in Großunternehmen CSRinKMU Nachhaltigkeitsmanagement Nachhaltigkeitsbewertung Wichtige Normen und Richtlinien DIN ISO 9000 ff Geschichte der DIN ISO Aufbau und Entwicklung Qualitätskreis nach DIN ISO 9000: Neue Forderungen an das QM-System Verschärfungen gegenüber bisherigen Forderungen Präzisere Forderungen an das QM-System Wichtige sonstige DIN ISO Normen, ISO Derivate EFQM EU 178/2002 Verordnung IEC (International Electrotechnical Commission) FDA Anweisungen Geschichte der FDA Wichtige Richtlinien für die Produktion FDA 21 CFRPart820Anweisungenßrdas Qualitätssystem FDA 21 CFR Part 211 cgmp für pharmazeutische Produkte FDA 21 CFR Part 11 Elektronische Signaturen / FDA/ISO Derivat IFSA Empfehlungen BAN GS1-128 Empfehlung OSHA Arbeitsschutzrichtlinien ITIL (IT Infrastructure Library) Standards für die Produktion ISA ISA XIX

13 3. Nutzen/Kosten eines MES Nutzen von MES Gründe für die Einführung Produkthaftungsgesetz DIN ISO 9000ff Nachhaltigkeitsnachweise Rückverfolgbarkeit Preisdruck-Echtzeitkostenkontrolle Einzelnutzen Durchlaufzeitenreduzierung Weitgehend papierlose Abläufe Leistungssteigerung des Maschinenpersonals Verbesserung der Produktqualität Maschinenleistungsstatus in Echtzeit Zuverlässige Informationen für den Kunden Schnelle Anpassung der Planung Echtzeitkostenkontrolle Nutzenmessung im Vorfeld einer MES-Einführung Kosten von MES-Systemen Messung der Unternehmensqualität Managementqualität Qualität: Zielsystem Qualität: Verwaltung Qualität: Qualitätsmanagement Qualität: Planung Qualität: Produkt Qualität: Maschinenleistungsgrad Qualität: Kostenkontrolle Qualität: Datendokumentation 687 XX

14 4.10 Qualität: Datenmodell Qualität: Strategische Initiativen Qualität: CSR und Nachhaltigkeitsmanagement 688 Anhang 689 Glossar 691 Service: Managementbriefe 715 Anmeldung unter Service: Audiovisuelle Simulation 717 Literaturverzeichnis 719 Stichwortverzeichnis 721 XXI