Trends auf dem MES-Markt Prof. Dr.-Ing. Jürgen Kletti Geschäftsführer MPDV Mikrolab GmbH, Mosbach Leiter des Fachausschusses MES im VDI-GPP
Klassische Situation Lieferant Kunde kurze Lieferzeit beste Qualität niedriger Preis
Neue Situation Lieferant Kunde kurze Lieferzeit beste Qualität niedriger Preis
3 gegenläufige Ziele. Wirtschaftlichkeit Termintreue Flexibilität
. werden einander näher gebracht Wirtschaftlichkeit Termintreue Flexibilität
Produktion als Regelkreis Soll-Vorgaben Störungen ERP Regler Fert.Mgmnt Produktion fertiger Artikel Menge, Termin, Qualität
Produktion als Regelkreis Soll-Vorgaben Störungen ERP Regler Fert.Mgmnt Produktion fertiger Artikel Menge, Termin, Qualität
Produktion als Regelkreis Soll-Vorgaben Störungen ERP Regler Fert.Mgmnt Produktion fertiger Artikel Menge, Termin, Qualität
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)
Ausgangspunkt für MES Personal Lohn ERP PPS Qualität PZE, ZKS, PEP... BDE MDE LS WRM... SPC PMV WE WA CAQ...
Ausgangspunkt für MES Personal Lohn ERP PPS Qualität PZE, ZKS, PEP... BDE MDE LS WRM... SPC PMV WE WA CAQ...
Ausgangspunkt für MES Personal Lohn ERP PPS Qualität PZE, ZKS, PEP... BDE MDE LS WRM... SPC PMV WE WA CAQ...
MES Personal Lohn ERP PPS Qualität PZE, ZKS, PEP... BDE MDE LS WRM... SPC, PMV WE,WA CAQ...
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
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
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
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
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
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
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 5600 - MES Ressourcenmaterialbedarf (Eingangsmaterial) Start/Ende Fertigungsprozess (Prozessdauer)
Strukturierte Gesamtontologie
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
Kosten MES-Einführung Einführung und -Betrieb
Quantifizierbare Nutzen
Nicht quantifizierbare Nutzen
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
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 2009 27
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
Sustainable Manufacturing Less energy consumption Electricity Heat Less emissions CO2 carbon dioxide increase since industrialization Other toxic output Preparation for a Post-Carbon Manufacturing
Asset Performance Management First Set of 5 Guidebooks 30 Lean Manufacturing PLM Quality & Compliance Real-time Enterprise MESA International - February 2008
RTE Guidebook
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
Sichtweisen auf MES VDI MyMES ISA MESA
Beispiele Kennzahlen Rüstgrad Mengentreue Nutzgrad Durchsatz Verfügbarkeit Prozesswirkungsgrad Ausschussquote Belegnutzgrad Beleggrad Ausschussgrad Techn. Wirkungsgrad Termintreue Leistung
Rollen des Fertigungs - Managements Langfristige Org. Verbesserungen Entscheidungen Kurzfristige Detail Verbesserungen Fertigungs - Management Kennzahlen Ereignisse, Pläne Detail-Kennzahlen, Process Control Indicator Vergangenheit jetzt Zukunft
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
Neuer Sollwert, Veränderung in der Fertigungs- Landschaft
Zeitnahe Aktion gefordert Neuer Fertigungsplan Alternative Kapazität
Ohne MES ist die Reaktion zu langsam Der betroffene Auftrag wird kaum mit Einem guten Ergebnis abzuschliessen Sein.
Beispiele PCI Reduzierung der Umlaufbestände (Dezentrale) Feinplanung mit Ziel Bestandsreduzierung Reichweitenprognose Beschleunigen und Bremsen von Prozessen, um Materialanhäufungen zu vermeiden
Beispiele PCI Reduzierung der Durchlaufzeit (Dezentrale) Feinplanung zur Reduzierung der Warte- und Liegezeiten Analyse und Reduzierung der Stillstände an den Maschinen/Arbeitsplätzen
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
Beispiele PCI Fertigungsbegleitende QS Reduzierung der Bearbeitung fehlerhafter Teile Effizienz Reduzierung der Durchlaufzeiten und Nacharbeiten
Beispiele PCI Personaleinsatzplanung Wer ist wann mit welcher Qualifikation verfügbar? Für effizientere und qualifiziertere Bearbeitung von Aufträgen
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!
Workflow-gestütztes Eskalationsmanagement
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
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.
MES ist modular ( VDI 5600 ) MES
Horizontale Abhängigkeiten Personal, Qualität Qualität, Ressource, Artikel Tracking Tracing Qualität, Ressource, Artikell
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
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
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
Ziele mit MES Universität Stuttgart
MES Markt 2000 2010
MES Markt 2003-2013 Wert aus der Studie von 2004
MES in der diskreten Fertigung 2000-2010 2010
MES in der diskreten Fertigung Wert aus der Studie von 2004
Dualität MES MES kurzfristige Hilfestellung bei Steuerung Qualitätsmanagement Disposition Mittel- und längerfristig technisch detaillierte Kennzahlen für Verbesserung Ressourceneinsatz Qualitätsmanagement Verbesserung der Logistik.