MES: Erfolgreiche MES Einführung bei einem Unternehmen der metallverarbeitenden Industrie

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1 LogiMAT 2008 Expertenforum: Logistikleistung durch ERP und MES MES: Erfolgreiche MES Einführung bei einem Unternehmen der metallverarbeitenden Industrie Dipl.-Ing. Ralph Schmid -Institut für Produktionstechnik und (IPA) Stuttgart Stuttgart 21. Februar 2008 Bild 1

2 Erfolgreiche MES Einführung - Agenda Begriffsverständnis MES Projektvorgehen Praxisbeispiel Diskussion/Fragen Bild 2

3 MES-Software wozu und warum? Manufacturing Execution Systems (MES) MES-Lösungen (Manufacturing Execution Systems) stellen innerhalb eines Unternehmens das Bindeglied zwischen der kommerziellen Unternehmenssoftware (z. B. ERP-System) und der Ausführungsebene des Produktionsprozesses (Shop Floor) dar. Einsatzbereich Einsatzgründe nde Mehr Transparenz in der Produktion Reduzierung der Datenerfassungs- und Suchaufwände zur Aufnahme und Überwachung des Auftragsfortschritts Höhere Flexibilität bei Störungen (intern und extern) Konsistenz und Aktualität der Daten Standardisierung der Daten Einheitliche Anwendung Bild 3

4 MES: Aufgabenblöcke von MES-Lösungen Informationsmanagement Unternehmensleitebene ERP Leistungsanalyse Fertigungsleitebene Materialmanagement Personalmanagement Feinplanung und -steuerung MES Qualitätsmanagement Datenerfassung Betriebsmittelmanagement Fertigungsebene Produktionsprozess [VDI 5600, Gründruck] Bild 4

5 Erfolgreiche MES Einführung - Agenda Begriffsverständnis MES Projektvorgehen Praxisbeispiel Diskussion/Fragen Bild 5

6 IPA-Projektvorgehen Analyse, Konzeption und Einführung eines Auftragsmanagement-Systems Projektdefinition Logistikstrategie Grobkonzept Phase 1 Projektlogik Feinkonzept/Softwareauswahl Phase 2 Implementierungskonzept Softwareeinführung Phase 3 Projektevaluation a) Projektlogik und Durchführungsphasen b) Projektphasen Bild 6

7 Projektdefinition: Überblick wichtiger Ergebnisse Projektdefinition Logistikstrategie Grobkonzept Feinkonzept/Softwareauswahl inhaltlich Fokus (Fachkonzept, Projektlogik) ist akzeptiert. Projektziele und Projektgegenstand sind abgestimmt. Projektvorgehen, wesentliche Projektinhalte und voraussichtliche Ergebnisse sind vereinbart. Gestaltungsmöglichkeiten und -grenzen des Projektes sind dem IPA-Projektteam bekannt. Implementierungskonzept Softwareeinführung verhaltensbezogen Klarheit im Kernteam, dass Auftragsmanagement- Projekte zugleich Veränderungsprojekte sind. Es existiert ein klares Rollenverständnis im Projekt. Projektevaluation a) Durchführungsphasen b) Ergebnisse Projektdefinition Bild 7

8 Phase 1: Überblick Projektdefinition Logistikstrategie Logistikstrategie Bedeutung der Logistikleistung für Auftraggeber Grobkonzept Feinkonzept/Softwareauswahl Implementierungskonzept Softwareeinführung Projektevaluation Grobkonzept Logistisches Leitbild (fluss- vs. turbulenzorientierter Auftragsstrom) Logistische Bilanzhülle (Verflechtung der Produktionsbereiche) Synchronisationsprinzip (Termin- vs. Mengensteuerung, Auftrags- vs. Kapazitätssteuerung) Bevorratungsstrategie (Kundenentkopplungspunkt, Bedarfszusammenfassung) Turbulenzprofil a) Durchführungsphasen b) Ergebnisse Logistikstrategie und Grobkonzept UL = Unternehmensleitung KT = Projektkernteam Bild 8

9 Phase 2: Überblick Projektdefinition Logistikstrategie Grobkonzept Feinkonzept/Softwareauswahl Implementierungskonzept Softwareeinführung Projektevaluation a) Durchführungsphasen Feinkonzept Detaillierung der Konzepte Klärung offener Konzeptfragen 2 Anwenderbesuche vorbereiten und durchführen (Gegenüberstellung Logistische Rahmenbedingungen) Evtl. PPS-Grobkonzept auf Basis der Erkenntnisse von Anwenderbesuchen und Anbieterpräsentationen nachjustieren Softwareauswahl Anforderungskatalog (funktionale Anforderungen aus Grobkonzept, IT-technische Anforderungen, Aufnahme weiterer Anforderungen) Grobauswahl 2-3 Anbieter durch IPA und Auftraggeber Anbieterpräsentationen bei Auftraggeber Auswahl der aussichtsreichsten Anbieter für Testszenarien Entscheidungsvorlage für UL erarbeiten b) Ergebnisse Feinkonzept und Softwareauswahl UL = Unternehmensleitung KT = Projektkernteam Bild 9

10 Phase 3: Überblick Projektdefinition Logistikstrategie Grobkonzept Feinkonzept/Softwareauswahl Implementierungskonzept Softwareeinführung Projektevaluation a) Durchführungsphasen Implementierungskonzept Kommunikation mit der IT-Abteilung Know-How Transfer von -IPA an die IT-Abteilung Durchführung der Tests Mitarbeiterqualifizierung Abnahme der Systeme Projektcontrolling Softwareeinführung Coaching-Maßnahmen Mitarbeiterschulung Anlaufschwierigkeiten erkennen und geeignete Maßnahmen zu deren Behebung einleiten. Projektevaluation Messen der Projektergebnisse b) Ergebnisse Implementierungskonzept und Softwareeinführung UL = Unternehmensleitung KT = Projektkernteam Bild 10

11 Erfolgreiche MES Einführung - Agenda Begriffsverständnis MES Projektvorgehen Praxisbeispiel Diskussion/Fragen Bild 11

12 Sachziele und Rahmenbedingungen des Projektes Projektdefinition Umsatz Logistikstrategie Aktuelle Leistungsmerkmale Stufe 3: Logistik als Hebel zur Kostensenkung Stufe 4: Logistik als strategischer und operativer Wettbewerbsfaktor Grobkonzept Vision Anspruchsvoll Zuverlässig Schnell Wahrnehmungsschwelle Logistik- Leistung Feinkonzept/Softwareauswahl Implementierungskonzept Projektziele interne Durchlaufzeiten verkürzen höhere Transparenz im Auftragsdurchlauf Engpässe vorausschauend erkennen Kapazitäten vorausschauend anpassen Kunden vorausschauend informieren Softwareeinführung Projektevaluation a) Logistikziele Nichtziel externe Liefertreue verbessern Investition in Maschinen, um Durchlaufzeiten zu verkürzen b) Projektziele und Logistikstrategie Bild 12

13 Grob- /Feinkonzept und Software-Auswahl Projektdefinition Logistikstrategie Grobkonzept Bedarfsgerecht Kapazitäten regeln anstatt einzelne Aufträge durchsteuern Ressourcensicht Entscheider Planer Gruppenleiter Auftragserzeugung Auftragsfreigabe Kapazitätssteuerung Disposition Feinkonzept/Softwareauswahl Auftragssicht Unklarheit über Zusammenhänge > offene AVOs Reihenfolgebildung Implementierungskonzept Softwareeinführung 70 SAP- Arbeitsplätze Faktor 200!! Normalaufträge Aufgabenbedeutung hoch gering % Produktion σ Projektevaluation a) Durchführungsphasen μ Durchlaufzeit Bild 13

14 Grobkonzept: Turbulenzprofil heterogene Liefertoleranzen Auftragsterminänderungen heterogene Liefermengenanforderungen konjunktur. Bedarfsschwankungen Turbulenzkeime Steuerung ungepl. Mehrarbeit Ausschuss 2 0 Losgrößenbildung Mixschwankungen Turbulenzkeime Planung Abweichungen Materialqualität schwankende Beschaffungsmengen unzuverlässige Lieferanten (Vormaterial) heterog. Wiederbeschaffungszeiten/-mengen Mittelwert Steuerung 4,9 6,0 Mittelwert Planung [H-H. Wiendahl] Bild 14

15 Grobkonzept: Durchlaufdiagramm 3500 [STD] 2500 Kennzahlen Arbeitsplatz 1 Anzahl Arbeitsplätze 2 Mittlere Leistung [Std/BKT]: 17,71 Mittlerer Bestand [Std]: 126,26 abgearbeitete Aufträge 150 Auswertezeitraum BKT Arbeitsinhalt mittlere Leistung Zugangsverlauf Abgangsverlauf Zeit [BKT] Bild 15

16 Grobkonzept: Produktionskennlinie [Std/BKT] 16 Leistung [BKT] mittlere Leistung aktueller Betriebspunkt Reichweite ungewichtete Durchlaufzeit Kennzahlen Arbeitsplatz 1 ideal. Mindestbestand [Std] 67,58 mittl. Ist-Bestand [Std] 126,26 mittl. Ist-Leistung [Std/BKT] 17,71 max. Leistung [Std/BKT] 18,46 Auswertezeitraum BKT Reichweite / Durchlaufzeit BI min [Std] 600 mittlerer Bestand Bild 16

17 Grobkonzept: Abschätzung des DLZ-Potentials durch Bestandsoptimierung Arbeitsplatznr. Kurzbezeichnung relativer Bestand IST-Werte ZUE m Plan n ZDL m ZDL m * n Ziel-Werte Anteil 1) ZDL an ZDL m Ziel ZDL Ziel * n m Nr. [%] [BKT] [BKT] [BKT] Arbeitsplatz 1 210% , ,0% Arbeitsplatz % , ,0% Arbeitsplatz 3 176% , ,1% Arbeitsplatz 4 202% , ,5% Arbeitsplatz 5-0, , ,0% Arbeitsplatz 6 321% , ,7% Arbeitsplatz 7 256% , ,2% Arbeitsplatz 8 409% , ,2% Arbeitsplatz 9 145% , ,9% Arbeitsplatz % , ,5% Arbeitsplatz % , ,3% Arbeitsplatz % , ,3% Arbeitsplatz % , ,2% Arbeitsplatz % , ,2% Arbeitsplatz % , ,1% Arbeitsplatz % , ,0% Arbeitsplatz % , ,9% Arbeitsplatz % , ,6% Arbeitsplatz % , ,6% Arbeitsplatz % , ,5% Arbeitsplatz % , ,4% Arbeitsplatz % , ,4% Arbeitsplatz % , ,2% Arbeitsplatz % , ,1% Arbeitsplatz % , ,1% Arbeitsplatz % , ,0% Arbeitsplatz 27 91% , ,9% Arbeitsplatz % , ,9% Arbeitsplatz % , ,8% Arbeitsplatz % , ,8% Arbeitsplatz % , ,6% % 78% 1) abgeschätzt mit Gruppenleiter oder durch Zielpositionierung relativer Bestand 300% Bild 17

18 Feinkonzept: Planbarkeit der Arbeitsplätze (Abweichung Ist- zu Planvorgabezeiten) Arbeitsplatz: 1 Arbeitsplatz: [min] > Toleranzgrenze +30% in Toleranzfeld +/-30% [min] > Toleranzgrenze +30% in Toleranzfeld +/-30% Istzeit Plan = Ist Istzeit Plan = Ist 100 < Toleranzgrenze -30% 500 < Toleranzgrenze -30% [min] 500 Planvorgabezeit Mittelwert Planvorgabezeit = 2,78 h Mittelwert Istzeit = 4,25 h 80,0% der AVOs außerhalb Toleranzfeld [min] Planvorgabezeit Mittelwert Planvorgabezeit = 17,5 h Mittelwert Istzeit = 18,3 h 23,8% der AVOs außerhalb Toleranzfeld Bild 18

19 Feinkonzept: Kapazitätsdisposition Fremd Arbeitsplätze Arbeitsplatz 10 Arbeitsplatz 3 Arbeitsplatz Arbeitsplatz 1 Arbeitsplatz 5 Arbeitsplatz 9 Arbeitsplatz 16 Arbeitsplatz 11 Arbeitsplatz 8 Arbeitsplatz 12 Arbeitsplatz 15 Arbeitsplatz 7 Arbeitsplatz 2 Arbeitsplatz 4 Arbeitsplatz 20 Arbeitsplatz 6 Arbeitsplatz 13 Arbeitsplatz 17 Arbeitsplatz 19 Arbeitsplatz 18 Arbeitsplatz 21 Arbeitsplatz 23 Arbeitsplatz % Übergangsbereich Kapazitätsdisposition Fremd >20% kritischer Bereich Kapazitätsdisposition Fremd [%] 50 Anteil Bild 19

20 Feinkonzept: Schlussfolgerungen (Überblick) Ein Wechsel im Denkansatz ist erforderlich Regeln von Ressourcenkapazitäten anstatt Durchsteuern von Aufträgen klassische Werkstattfertigung starke Schwankungen von Bedarfsmengen und Auftragsmix (heterogene Lieferzeitanforderungen) komplexe Materialflüsse Durchlaufzeiten >> Planungsfrequenz (technische Prozessunsicherheiten) (Forecaständerungen) stark schwankende Umlaufbestände hohe mittlere Umlaufbestände viele Reihenfolgevertauschungen gegebene Materialverfügbarkeit ( ) Schlussfolgerungen Feinkonzept Kapazitäten sind kurzfristig veränderbar zielgerichtete Kapazitätsanpassung verbessert die Logistikleistung softwaregestützte Planung & Steuerung Planung & Steuerung eng verknüpfen tägliche Neuplanung tagesaktuelle Bedarfs- und Kapazitätspflege bestandsregelnde Auftragsfreigabe Plan-Durchlaufzeiten einhalten Reihenfolgeregel vorgeben Materialverfügbarkeitsprüfungen Bild 20

21 Grobauswahl Software: Vorgehensweise 1. Feinkonzeption 1) Feinkonzeption Festlegung Eckpunkte Feinkonzept Ableitung resultierender Anforderungen an PPS-Software anbieterunabhängiger Anforderungskatalog 2a Evaluation Softwarewerkzeuge 3. Testszenarien mit ausgewählten SW-Werkzeugen Meilenstein 2b Vorauswahl MES- Software 2a) Evaluation vorhandener Softwaresysteme Vergleichskriterien z.b. Dispositionsaufwand Gegenüberstellung der logistischen Konzepte Bewertung der vorhandenen Software durch Projektteam und Fachexperten 2b) Vorauswahl MES-Software Auf Basis Anforderungskatalog und IPA-Expertenwissen Meilenstein: Auswahl Software für Testszenarien 3) Testszenarien Softwaretests mit aktuellen Daten des Projektpartners Meilenstein: Softwareempfehlung Bild 21

22 Ergebnis Software-Grobauswahl Bewertungsportfolio Lizenzkosten + Wartungskosten + Consulting (abgeschätzt) ,00 Anbieter 7 Funktionalität + Logistikkompetenz 2,00 3,00 4,00 Anbieter 4 Anbieter 5 Anbieter 6 Anbieter 2 Anbieter 10 Anbieter 9 klassischer Leitstand Andere spezifische Lösungen APS-Lösung Anbieter 1 Investitionssicherheit & Kundennähe, Branchenfit, IT-Erfüllungsgrad 5,00 Bild 22

23 Projektvorgehen Phase III: Projektdefinition Logistikstrategie Grobkonzept Feinkonzept/Softwareauswahl Implementierungskonzept Softwareeinführung HPM neu Ziel Akzeptanz der Mitarbeiter Inhalte Projektziele, -inhalte, -vorgehen, -status Methoden Mitarbeiter aller Hierarchieebenen weitgehend mit einbeziehen Information in regelmäßigen Abständen Logistikschulung Projektinformation Softwareschulung Projektinformation Logistikschulung Software- Schulung Ziel Kenntnis und Bedienung der Software Inhalte Planungsstrategie, Funktionalitäten Methoden Intensive rollenspezifische Schulung an Echtdaten Ziel Logistisches Grundverständnis vermitteln Inhalte Produktionslogistische Grundlagen Methoden interaktive Schulungsbausteine mit Unterricht, Planspielen und Diskussionen Projektevaluation a) Durchführungsphasen b) Eckpunkte Sofwareeinführung Bild 23

24 Aufbau des Schulungskonzepts Rollenbasiertes Qualifizierungskonzept Planspielbasiertes, modularisiertes Logistiktraining Integrierte Betrachtung von Mensch und Software Logistik-Teil Name Logistische Grundlagen Baustein Produktionslogistik Flussorientierte Strategie I Flussorientierte Strategie II Projektinfo Lernziele Software-Teil Zielkonflikt der PPS kennen Einfluss der Größe Umlaufbestand kennen Statische und dynamische Engpässe unterscheiden Durchlaufdiagramm kennen und verstehen Regelgrößen Bestand und Rückstand kennen Engpassanalyse mit dem Durchlaufdiagramm Prinzip der flussorientierten Strategie verstehen Bestands- und Rückstandssteuerung kennen Erfolgsfaktoren im Verhalten kennen Flussorientierung in der Werkstattfertigung erkennen Materialflussanalyse (vernetzte Entscheid.) verstehen Sonderfälle kennen Bild 24

25 Resultierende Softwareanforderungen (I): Gleichmäßiger Auftragsstrom heißt Bestandsreichweite regeln Ausgangssituation Klassische Werkstattverhältnisse erschweren die Engpasssteuerung: schwankende Kapazitätsbedarfe komplexe Materialflüsse mit Rückflüssen technisch unsichere Prozesse hohe Terminunsicherheit im Auftragsdurchlauf Schritt 1 Regeln des Bestands auf einer definierten Höhe tagesaktuelle Bedarfsund Kapazitätspflege AVO-Termine nicht fixieren Quelle: GTT, FASTpro Bild 25

26 Resultierende Softwareanforderungen (II): Resultierende Anforderungen an zu beachtende Wechselwirkungen Ausgangssituation Klassische Werkstattverhältnisse erschweren die Engpassbeseitigung: schwankende Kapazitätsbedarfe komplexe Materialflüsse mit Rückflüssen technisch unsichere Prozesse resultierende SW-Anforderungen (= Analyse von Wechselwirkungen) Materialflussabhängigkeiten Abhängigkeiten von Kapazitätsund Terminengpässen Auswirkungen auf die Einhaltung von Eck- und Lieferterminen. Bestand Rückstand Vorleistung Quelle: GTT, FASTpro Bild 26

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Bild 27