Trends auf dem MES-Markt

Transkript

1 Trends auf dem MES-Markt Prof. Dr.-Ing. Jürgen Kletti Geschäftsführer MPDV Mikrolab GmbH, Mosbach Leiter des Fachausschusses MES im VDI-GPP

2 Klassische Situation Lieferant Kunde kurze Lieferzeit beste Qualität niedriger Preis

3 Neue Situation Lieferant Kunde kurze Lieferzeit beste Qualität niedriger Preis

4 3 gegenläufige Ziele. Wirtschaftlichkeit Termintreue Flexibilität

5 . werden einander näher gebracht Wirtschaftlichkeit Termintreue Flexibilität

6 Produktion als Regelkreis Soll-Vorgaben Störungen ERP Regler Fert.Mgmnt Produktion fertiger Artikel Menge, Termin, Qualität

9 Produktion als schneller Regelkreis Soll-Vorgaben Störungen ERP Regler Fert.Mgmnt Produktion fertiger Artikel Unterstützung bei Maßnahmen Erkennung u. Signalisierung v. Störungen Überwachung der Produktion/ Kennzahlen Manufacturing Execution System (MES)

10 Ausgangspunkt für MES Personal Lohn ERP PPS Qualität PZE, ZKS, PEP... BDE MDE LS WRM... SPC PMV WE WA CAQ...

13 MES Personal Lohn ERP PPS Qualität PZE, ZKS, PEP... BDE MDE LS WRM... SPC, PMV WE,WA CAQ...

14 Manufacturing Execution System (MES) MES-Aufgaben nach VDI 1. Datenerfassung 2. Feinplanung - Feinsteuerung 3. Materialmanagement 4. Betriebsmittelmanagement 5. Qualitätsmanagement 6. Personalmanagement 7. Leistungsanalyse 8. Informationsmanagement

15 Ebenenmodell nach VDI Ebenen Informationsmanagement Informationsmanagement Unternehmensleitebene Systeme ERP Feinplanung Feinplanung und und -steuerung -steuerung Fertigungsleitebene Qualitätsmanagement Qualitätsmanagement Personalmanagement Personalmanagement Betriebsmittelmanagement Betriebsmittelmanagement MES Leistungsanalyse Leistungsanalyse Datenerfassung Datenerfassung Materialmanagement Materialmanagement Fertigungsebene Arbeitsplätze / Maschinen / Anlagen

16 Beispiel: MES-Aufgabe Feinplanung und Steuerung Produktionsziele Produktionsziele Feinplanung und -steuerung Arbeitsvorrat (Last) Arbeitsvorrat (Last) Belegung erzeugen Belegungsplan (*) Konflikte Prozess Prozess Ressourcen- Ressourcen- Informationen Informationen Material- Material- Informationen Informationen (Konflikt-) Lösungen erarbeiten

17 Beispiel: MES-Aufgabe Qualitätsmanagement Infos Infos aus aus MES-Quellen MES-Quellen Infos Infos aus aus externen externen Quellen Quellen Qualitätsvorgaben Qualitätsvorgaben (MES (MES subset) subset) Vorschriften, Vorschriften, Regeln, Regeln, Normen Normen Stichprobendaten Stichprobendaten zum: zum: Qualitätsmanagement Qualitätsplanung erstellen Prüfmittel managen Qualitätsprüfung durchführen und dokumentieren Maßnahmen zur Prozessbeeinflussung generieren Informationen an andere Systeme (ERP, CAQ ) Informationen für andere MES-Aufgaben Prüfdokumentation, Prüfzertifikate - Produkt - Prozess Prozess Prozess

18 Typische Zeithorizonte und Betrachtungsgegenstände Zeit Fristigkeit Gegenstand Unternehmensleitebene mehrere Tage bzw. Schichten mehrere Wochen bis Monate Gesamtheit aller Aufträge Fertigungsleitebene einige Sekunden bis eine Schicht eine bis mehrere Schichten ein bis mehrere Aufträge Fertigungsebene Millisekunden bis Sekunden Sekunden bis einige Minuten einzelne Arbeitsgänge, Schritte

19 AG 1:Standardisierung der Schnittstelle zwischen Produktionsanlagen und MES-Systemen Systemen Ausgangssituation: kein Standard zwischen Anlagen und überlagerten IT-Systemen! Maschinen- und Anlagenhersteller müssen sich immer wieder neu an jeweiligen Hausstandard ihrer Kunden anpassen Resultierende Aufwände für Maschinen- und Anlagenhersteller! Einsparungspotential durch Standard-Schnittstelle Ziele einer Standardschnittstelle zwischen Anlagen und MES Maschinen- und Anlagenhersteller sowie Betreiber entwickeln gemeinsam universelle Schnittstelle Die Beschreibung der Maschinen/Anlagen erfolgt in möglichst universell verständlicher Sprache, z.b. XML Jeder Maschinen-/Anlagenkunde kann Beschreibung lesen, interpretieren und in seine Automatisierungs- und IT-Landschaft einbinden

20 Datenbeschreibung jedes TN Datenobjekt Beispieldatenpunkt A up x x x Beispieldatenpunkt B up + down x x Wirkrichtung (up / down) Feinplanung und Steuerung Betreíebsmittelmanagement Materialmanagement Qualitätsmanagement Leistungsanalyse Personalmanagement Informationsmanagement Datenerfassung Maschine: Maschinentyp up x Sollabstand x zwischen Produkten/Material x x x x Betriebsart up Aktueller Abstand zwischen Produkten/Material x x x x Betrieb: Analog Ist Analog Soll Bearbeitung Start up + down Analog Obergrenze x x Anforderung Programm Start down Analog Untergrenze Startsignal eingeleitet up Binär Ist Bearbeitung Ende (Auch Zählimpuls) up Binär Soll x x x x Halt bei Taktende (Produktion Ende) up + down Stückzahl Ist x x Bearbeitung läuft ( Produktion ) up Stückzahl x Soll x x x Bearbeitungszeit geplant up + down x Puffer Ist x x x x x Bearbeitungszeit aktuell up x Puffer Soll x x x x x Programmlauf ohne Werkstück up x x x x Puffer Obergrenze Programmtest up x x x x x Puffer Untergrenze Programm Stop up x x x x x Taktzeit Ist Automatik Stop (bei Linien) down x x x x Taktzeit Soll Reparaturbetrieb up x x x x x x Zustand Ist Zustand Fehlermeldung Qualitätssignal Ist Schalter Ist Schalter Soll Aktueller Fertigungsprozess (ID/Bezeichnung) Aktueller Fertigungsauftrag (ID/Bezeichnung) Aufgaben nach Ressourcenfähigkeit/-spezifikation Ressourcenstatus (verfügbar/beschäftigt) VDI MES Ressourcenmaterialbedarf (Eingangsmaterial) Start/Ende Fertigungsprozess (Prozessdauer)

21 Strukturierte Gesamtontologie

22 AG 2:Verfahren zu Kosten-/Nutzenanalyse von MES - Darstellung (produktneutraler) Methoden / Verfahren / Modelle zur Evaluierung von ROI s beim Einsatz von MES - Berücksichtigung bestimmter Spezifika solcher Verfahren in Abhängigkeit der Branchen und/oder Fertigungsarten (kont./diskont.) - Erläuterung der Methoden / Verfahren / Modelle anhand von (praxisgerechten) Beispielen

23 Kosten MES-Einführung Einführung und -Betrieb

24 Quantifizierbare Nutzen

25 Nicht quantifizierbare Nutzen

26 AG 3 Unterstützung von Unternehmen/Produktionsstrategien durch MES MES-Funktionen für verschiedene Branchen/F-Typen Nutzenpotenziale bei verschiedenen Fertigungstypen Neue Optimierungsansätze mit MES Produktionsstrategien MES in diskreter vs. Prozessindustrie Wie kann MES zur Transparenz der Energiebilanz beitragen? Aufzeigen neuer (kombinierter) Kenngrößen

27 Strategic Initiatives for top managers 6 Strategic Initiatives Lean Manufacturing Quality and Regulatory Compliance Product Lifecycle Management Real-Time Enterprise Asset Performance Management 8 MES functions + tracking&genealogy + resource allocation + performance analysis + process mgmt + data collection + quality mgmt + labor mgmt + dispatching material Integration PLC/transp. MESA International - October

28 Strategic Initiatives in Detail Are ONGOING programs for manufacturing executives Are management processes above IT systems Are a framework for continuous improvement MESA published guidebooks for each

29 Sustainable Manufacturing Less energy consumption Electricity Heat Less emissions CO2 carbon dioxide increase since industrialization Other toxic output Preparation for a Post-Carbon Manufacturing

30 Asset Performance Management First Set of 5 Guidebooks 30 Lean Manufacturing PLM Quality & Compliance Real-time Enterprise MESA International - February 2008

31 RTE Guidebook

32 ISA, NAMUR ISA Unternehmensmanagement Theoretisch orientiert Datenmodellierung Wenige Handlungsempfehkungen Manufacturing Operation System (MOS) Manufacturing Execution System (MES) Batch Kontinuierlich Diskret NAMUR t An ISA orientierte Empfehlung für die Prozessindustrie

33 Sichtweisen auf MES VDI MyMES ISA MESA

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35 Beispiele Kennzahlen Rüstgrad Mengentreue Nutzgrad Durchsatz Verfügbarkeit Prozesswirkungsgrad Ausschussquote Belegnutzgrad Beleggrad Ausschussgrad Techn. Wirkungsgrad Termintreue Leistung

36 Rollen des Fertigungs - Managements Langfristige Org. Verbesserungen Entscheidungen Kurzfristige Detail Verbesserungen Fertigungs - Management Kennzahlen Ereignisse, Pläne Detail-Kennzahlen, Process Control Indicator Vergangenheit jetzt Zukunft

37 Regelkreisbild für Kennzahlenforum Vorgaben ERP-System Fertigungssteuerung Produktion Fertigwaren Rückmeldungen Kurzfristige Entscheidungen PCI Kennzahlen MES-System Datenerfassung in Echtzeit KVP KVP PCI Process Control Indicators

38 Neuer Sollwert, Veränderung in der Fertigungs- Landschaft

39 Zeitnahe Aktion gefordert Neuer Fertigungsplan Alternative Kapazität

40 Ohne MES ist die Reaktion zu langsam Der betroffene Auftrag wird kaum mit Einem guten Ergebnis abzuschliessen Sein.

41 Beispiele PCI Reduzierung der Umlaufbestände (Dezentrale) Feinplanung mit Ziel Bestandsreduzierung Reichweitenprognose Beschleunigen und Bremsen von Prozessen, um Materialanhäufungen zu vermeiden

42 Beispiele PCI Reduzierung der Durchlaufzeit (Dezentrale) Feinplanung zur Reduzierung der Warte- und Liegezeiten Analyse und Reduzierung der Stillstände an den Maschinen/Arbeitsplätzen

43 Beispiele PCI Verbesserung der Maschinen- und Anlagenproduktivität Kaizen / KVP Analyse und Reduzierung der Stillstände an den Maschinen/Arbeitsplätzen Rüstwechseloptimierungen Dynamische, vorbeugende Instandhaltung von Maschinen und Werkzeugen

44 Beispiele PCI Fertigungsbegleitende QS Reduzierung der Bearbeitung fehlerhafter Teile Effizienz Reduzierung der Durchlaufzeiten und Nacharbeiten

45 Beispiele PCI Personaleinsatzplanung Wer ist wann mit welcher Qualifikation verfügbar? Für effizientere und qualifiziertere Bearbeitung von Aufträgen

46 Beispiele PCI Verbesserung der Termintreue Laufende Pflege der Plandaten im ERP-System Bessere Planung: - Planung auf Basis der aktuellen Situation (online-erfassung des Auftragsfortschritts) - Erkennung und Beseitigung von Terminkonflikten - Abbau von Auftragsrückständen --> Nur machbare Aufträge freigeben!

47 Workflow-gestütztes Eskalationsmanagement

48 Vertikale Integration Transparenz in Echtzeit Fert. Aufträge Dokumente NC Programme SCM ERP, APS MES Rückmeldungen Qualitätsdaten Prozessdaten Regelkreise / Rückmeldungen Aktuelle Kapazitäten (Maschinen, Werkzeuge, Material und Personal) Aktuelle Ist-Zustände Auftragsfortschritt Restlaufzeiten Rückstände Taktungen/Zyklen Reservierungen Belastungshorizont Konflikterkennung (Termine, Werkzeug, Material, etc.) Kennzahlen

49 Horizontale Integration Abdeckung des Gesamtprozesses SCM ERP, APS MES Integration Betriebsdatenerfassung Maschinendaten Personalzeit Qualität Leitstand Bestände Prozessdaten DNC Daten Keine Insellösungen Aufträge, Maschinen, Material, Personal, Qualität, etc.

50 MES ist modular ( VDI 5600 ) MES

51 Horizontale Abhängigkeiten Personal, Qualität Qualität, Ressource, Artikel Tracking Tracing Qualität, Ressource, Artikell

52 MES als Basis für prozessorientierte Kennzahlen Zentrale Datenbasis Material- und Lagerdaten Produktions - Datenbank Personalzeiten Zutrittsdaten Lohndaten Chargen Lose Maschinendaten Qualitätsdaten SPC Prozessdaten NC-Daten Werkzeugdaten BDE Auftragsdaten

53 MES als Basis für prozessorientierte Kennzahlen Dezentrale Datennutzung Werker Meister GF/Controlling Werkzeugbau QS AV Personalbüro Schnittstellen zu ERP, TQM, Lager Produktions - Datenbank Schnittstellen zu Lohn- und Gehalt

54 Mehr Effizienz mit jedem MES - Modul Effizienz weniger Ausschuss, Ausschuss früher erkennen optimale Lose, optimaler Materialeinsatz besserer Personaleinsatz optimale Reihenfolgen, weniger Rüsten mehr Transparenz, bessere Zeiten höherer Nutzungsgrad MDE ADE HLS PZE MPL CAQ

55 Ziele mit MES Universität Stuttgart

56 MES Markt

57 MES Markt Wert aus der Studie von 2004

58 MES in der diskreten Fertigung

59 MES in der diskreten Fertigung Wert aus der Studie von 2004

60 Dualität MES MES kurzfristige Hilfestellung bei Steuerung Qualitätsmanagement Disposition Mittel- und längerfristig technisch detaillierte Kennzahlen für Verbesserung Ressourceneinsatz Qualitätsmanagement Verbesserung der Logistik.