Konzeption und Einführung von MES-Systemen (eBook)

Dr. Jürgen Kletti, Jahrgang 1948, studierte Elektrotechnik mit dem Spezialfach "Technische Datenverarbeitung" an der Universität Karlsruhe. Nach seiner Promotion gründete er die Firma MPDV Mikrolab GmbH, deren Gesellschafter und Geschäftsführer er heute noch ist. Daneben hält Dr. Kletti Vorlesungen zur Unternehmensführung und ist Mitglied in verschiedenen Fachgremien. Im VDI leitet er den Arbeitskreis "Manufacturing Execution Systeme". Mittlerweile wurde Dr. Kletti in den Vorstand der internationalen MES-Dachorganisation MESA berufen.

Vorwort 6
Inhaltsverzeichnis 8
1 Die Anforderungen an die moderne Fertigung 13
1.1 Eigenschaften von Prozessen 14
1.2 Von der Planung zur Regelung 16
1.3 Funktionsebenen 18
1.4 Vertikale und horizontale Integration 20
1.5 Das „Werkzeug“ MES 22
Literatur 24
2 Häufige Schwachstellen in der Fertigung 25
2.1 Schwachstellen im Überblick 25
2.2 Durchlaufzeiten 26
2.2.1 Durchlaufzeit und Wirtschaftlichkeit 26
2.2.2 Schwachstellen der Durchlaufzeit 27
2.2.3 Kennzahlen der Durchlaufzeit 28
2.2.4 Durchlaufzeiten und Lieferantenbeurteilung 29
2.3 Termintreue 30
2.3.1 Unsichere Planvorgaben 31
2.3.2 Zu späte Rückmeldungen 32
2.3.3 Keine vorausschauende Kapazitätsplanung 32
2.3.4 Falsche Steuerungsprioritäten 33
2.3.5 Deterministische Fertigungssteuerung 34
2.3.6 Feinsteuerung 35
2.4 Anlagenproduktivität 36
2.4.1 Die Maschinenauslastung 36
2.4.2 Prozesssicherheit 36
2.4.3 Falsche Berechnung der Maschinenstundensätze 37
2.4.4 Maßnahmen zur Maschinenauslastung 38
2.4.5 Konflikte zwischen Kosten- und Prozesszielen 39
2.5 Läger und Bestände 42
2.5.1 Umlaufbestände (Work in progress) 42
2.5.2 Lagerbestände 43
2.5.3 Sicherheitsbestände 44
2.5.4 Losgrößen 44
2.5.5 Bestände und Lieferfähigkeit 44
2.6 Flexibilität 45
2.6.1 Schnittstellen ohne Wertschöpfung 45
2.6.2 Liegezeiten 48
2.6.3 Rückstände 49
2.6.4 Chefaufträge 50
2.7 Transparenz 51
2.8 Planungsqualität 53
2.8.1 Die Planungsfalle 53
2.8.2 Die Beschäftigungsplanung 54
2.8.3 Terminplanung 54
2.8.4 Personalplanung 54
2.8.5 Wird Planung benötigt? 55
2.9 Personalproduktivität 55
2.9.1 Wie gut ist ein Mitarbeiter? 55
2.9.2 Mitarbeiterführung 56
2.9.3 Taylorismus 56
2.9.4 Stellenbeschreibungen 56
2.9.5 Vom Arbeiter zum Mitarbeiter 56
2.9.6 Typische Schwachstellen der Mitarbeitsführung 57
2.9.7 Entlohnungsformen 58
2.10 Produktqualität 59
2.10.1 Qualitätsorganisation 59
2.10.2 Qualitätsregelkreise 60
2.10.3 Qualitätsprüfungen 61
2.10.4 Qualitätsdokumentation 61
2.10.5 Prozesslenkung 62
2.10.6 Weitere Anforderungen der ISO 9001 62
2.11 Externe Anforderungen 63
2.12 Fehlende Kennzahlen 64
2.12.1 In was will das Unternehmen gut sein? 64
2.12.2 Kennzahlen in der Praxis 64
2.12.3 Abhängigkeit der Maßnahmen von Kennzahlen 66
2.13 Ressourcenlenkung 66
2.13.1 Die schwarzen Löcher in der Fertigung 66
2.13.2 Die Stückkostenfalle 67
Literatur 68
3 MES: IT-Lösung zur Prozessoptimierung 69
3.1 MES-Struktur 71
3.2 Softwarearchitektur 74
3.3 Fertigungsmanagement mit MES 76
3.3.1 Reaktive Feinplanung 79
3.3.2 Datenerfassung 84
3.4 Qualitätsmanagement im Unternehmen 88
3.4.1 Geplante Qualität 89
3.4.2 Integrierte Qualität 93
3.4.3 Dokumentation 96
3.4.4 Analyse und Bewertung 97
3.5 Personalmanagement im Unternehmen 99
3.5.1 Personalzeitwirtschaft 99
3.5.2 Personaleinsatzplanung 102
3.6 MES als Produktionscockpit 107
Literatur 109
4 myMES: Zielorientierte Modulauswahl eines MES 111
4.1 Definition der Ziele 112
4.2 Definition von Maßnahmen zur Zielerreichung 113
4.2.1 Reduzierung der Auftragsdurchlaufzeit 114
4.2.2 Verbesserung der Maschinenproduktivität 116
4.2.3 Verbesserung der Personalproduktivität 118
4.2.4 Verbesserung der Termintreue 119
4.2.5 Reduzierung der Umlaufbestände 121
4.2.6 Verbesserung der Produktqualität 123
4.2.7 Erhöhung der Flexibilität 127
4.2.8 Erfüllung sonstiger interner und externer Anforderungen 129
4.2.9 Die Maßnahmen im Überblick 136
4.3 Unterstützung der Maßnahmen mit MES 141
4.3.1 Durchlaufzeitreduzierung mit MES 143
4.3.2 Verbesserung der Maschinenproduktivität mit MES 145
4.3.3 Verbesserung der Personalproduktivität mit MES 152
4.3.4 Verbesserung der Termintreue mit MES 155
4.3.5 Reduzierung der Umlaufbestände mit MES 158
4.3.6 Verbesserung der Produktqualität mit MES 161
4.3.7 Erhöhung der Flexibilität mit MES 164
4.3.8 Erfüllung sonstiger interner und externer Anforderungen mit MES 167
4.4 Hinweise zur Modulauswahl 180
4.4.1 Bewertung der Zielgrößen durch Paarvergleich 181
4.4.2 Bewertung der MES-Module 181
4.5 Beispielkonzepte für verschiedene Fertigungstypen 183
4.5.1 Beispielkonzept für Einzelfertiger 183
4.5.2 Beispielkonzept für Serienfertiger 184
4.5.3 Beispielkonzept für Massenfertiger 185
Literatur 187
5 Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen und ROI – Analyse 189
5.1 Quantifizierung des Nutzens 190
5.1.1 Produktionsfaktor Information 192
5.1.2 Vorgehen bei der Ermittlung der Potenziale 194
5.1.3 Operationalisierung der Potenziale 195
5.2 Quantifizierung der Kosten 197
5.2.1 Das Total Cost of Ownership Konzept 197
5.2.2 Prozesskostenrechnung 198
5.2.3 Einführungskosten bei MES 199
5.2.4 Laufende Betriebskosten eines MES 201
5.3. Bewertung von MES-Investitionen 202
5.3.1. Methoden der Investitionsbewertung 202
5.3.2. Bewertung der MES-Einführung auf Basis der Initialkosten 204
5.3.3. Bewertung der MES-Einführung nach TCO 206
5.4 Softwaregestützte Potenzialanalyse 207
5.4.1 Abgrenzung des Untersuchungsbereichs 208
5.4.2 Erhebung der Potenziale 209
5.4.3 Unternehmensindividuelle Anpassung 214
5.4.4 Ergebnisse 215
5.4.5 Erfassung von Einführungs- und Betriebskosten 217
5.4.6. Bewertung der Wirtschaftlichkeit 218
Literatur 219
6 Einführung eines MES im Unternehmen 221
6.1 Konzepterstellung 222
6.1.1 Phasen der Konzepterstellung 222
6.1.2 Beispiele 227
6.2 Auswahl eines MES 234
6.2.1 Auswahl eines MES Partners 235
6.2.2 Systemauswahl 240
6.3 Projektmanagement und Systemeinführung 244
6.3.1 Vorbereitung 244
6.3.2 Auftragserteilung und Projektstart 246
6.3.3 Teambildung zur Systemeinführung 250
6.3.4 Projektregeln 254
6.3.5 Definition eines Templates und Competence Teams 256
6.3.6 Schnittstellen zum MES 257
6.3.7 Erstellung des Projektplans 258
6.3.8 Kostenkontrolle im Projekt 260
6.3.9 Änderungsmanagement 261
6.3.10 Schulung und Einführungsberatung 262
6.3.11 Infrastruktur schaffen 264
6.3.12 GoLive-Strategien 267
6.3.13 Abschluss des Projektes 271
Literatur 272
7 Fallbeispiel Firma Legrand-BTicino GmbH 273
7.1 Vorstellung des Unternehmens 273
7.2 Ausgangssituation 273
7.2.1 Kunststoffverarbeitung – Spritzerei 273
7.2.2 Kunststoffverarbeitung – Werkzeugbau 274
7.2.3 Endmontage 275
7.2.4 Projekt Flow Production 276
7.3 MES-Einführung im Unternehmen 277
7.4 Projektablauf 277
7.4.1 MES-Einführung 277
7.4.2 Einführung eines Kennzahlensystems 279
7.5 Bisher erzielte Ergebnisse 282
7.6 Zusammenfassung 287
8 Fallbeispiel Firma Swiss Caps AG 289
8.1 Vorstellung des Unternehmens 289
8.2 Ausgangssituation 290
8.3 MES Einführung im Unternehmen 290
8.4 Projektablauf 293
8.4.1 Evaluation 294
8.4.2 Projektorganisation 294
8.4.3 Konzeption / Pflichtenheft 295
8.4.4 Implementierung / Umsetzung des Pflichtenhefts 295
8.4.5 Integrationstest 296
8.4.6 Parallellauf 296
8.4.7 Go Live 296
8.4.8 Validierung 296
8.4.9 Roll-Out auf andere Standorte 297
8.4.10 Weitere Hinweise 299
8.5 Bisher erzielte Ergebnisse 300
Autorenverzeichnis 301
Sachverzeichnis 305

2 Häufige Schwachstellen in der Fertigung (S. 13)

2.1 Schwachstellen im Überblick
Der Focus der modernen Fertigung im globalen Umfeld verschiebt sich weg vom Produkt und seiner Herkunft (Fertigungstiefe) hin zur Wahrnehmung des Anbieters (OEM). Dieser Wandel hat entscheidende Folgen für den unternehmerischen Alltag: Verbesserungen der Wirtschaftlichkeit und damit der Marktpositionen, die in der Vergangenheit über eine Verbesserung der Bearbeitung und der dazu eingesetzten Fertigungstechnologie versucht wurden, müssen in der Zukunft über völlig andere Leistungsparameter gelöst werden.

Der Kunde entscheidet sich zunehmend weniger für die Produkte – diese werden im globalen Markt von vielen Herstellern in vergleichbarer Qualität angeboten – als für den Anbieter. Damit muss jeder Anbieter versuchen, im gesamten Wertschöpfungsprozess auf diese Anforderungen hin zu reagieren. Die Schwachstellen in vielen Unternehmen entstehen durch das Abkoppeln der internen Produktionsziele von den Kunden- und Marktanforderungen. Das zeigt sich drastisch in der Durchlaufzeit.

Eine Aufteilung der Durchlaufzeit in 5 Prozent Bearbeitungs- und damit Werterhöhungszeit, die vom Kunden bezahlt werden gegenüber 95 Prozent Warte- und Liegezeiten, die von Kunden nicht vergütet werden, signalisiert betriebliches Chaos. Läger entstehen durch den Unterschied zwischen Lieferlosen und Fertigungslosen. Läger sind erhebliche Ertragsfresser, die aber in die Berechnung der Kosten kaum eingehen.

Bestände (Work in Process) sind Missmanagement. Sie entstehen durch eine nicht synchronisierte Fertigung, also Bearbeitungsschritten mit unterschiedlichen Taktzeiten, durch die Staus im Materialfluss entstehen. Die Termintreue wird erheblich durch interne Kostenziele wie Maschinenauslastungen und optimale Fertigungslose beeinträchtigt. In vielen Unternehmen ist die dominante Zielgröße die Anlagenproduktivität.

Aus der Sicht des Kunden aber ist nichts so teuer, wie eine hohe Maschinenauslastung – auch hier stoßen Kundenforderungen und interne Kostenanforderungen aufeinander. Flexibilität bedeutet, schnell auf Kundenwünsche wie Lieferfähigkeit und Termine reagieren zu können. Dem stehen in den Unternehmen aber die oben genannten internen Ziele wie Anlagennutzung, und daraus resultierende Bestände sowie der unproduktiven Liege- und Wartezeiten gegenüber.

Transparenz gibt es im traditionellen Unternehmen nicht. Die internen Abläufe werden überwiegend manuell durch Aufschreibungen und Berichte erfasst. Die internen Abläufe werden damit entweder gar nicht, oder zu spät oder verfälscht dargestellt. Die Planungsqualität ist eine Funktion des Planungshorizontes. Bei Lieferzeiten im Wochen- und Monatsbereich ist keine Planung mehr möglich. Planung ersetzt dann Zufall durch Irrtum. Das führt dann im betriebli- chen Alltag dazu, dass die Arbeit der Fertigungssteuerung eine permanente Baustellenarbeit ist.

Mitarbeiterproduktivität ist eine gefühlte Größe. Mitarbeiter wissen – im Gegensatz zum Sportler – nicht, wie gut sie sind, und was sie tun können, um sich und das Unternehmen zu verbessern. Produktqualität ist im heutigen Fertigungs- und Marktumfeld keine Zielgröße, sondern eine Voraussetzung, um weiter mitspielen zu können. Qualität ist damit eine Eigenschaft des operativen Geschäftes. Trotzdem führt die Qualitätssicherung in den Unternehmen zu einer aufwändigen Parallelbürokratie.

Ressourcenlenkung im Sinne einer Ausrichtung der immer knappen Ressourcen am Prozessergebnis spielt in den Unternehmen keine Rolle. Durchgängig wird die Wirtschaftlichkeit an den Zahlen des betrieblichen Rechnungswesens mit der Zielgröße Stückkosten ausgerichtet. Dazu unterstellt die Kostenrechnung eine verursachungsgerechte Zuordnung der Verbräuche auf den Kostenträger. Im heutigen Fertigungsumfeld haben die Unternehmen ca. 80 Prozent Gemeinkosten (ohne Material), damit lassen sich 80 Prozent aller Kosten nicht auf den Kostenträger verursachungsgerecht zuordnen. Die Ausrichtung der Wirtschaftlichkeit an den Stückkosten führt zu riesigen Verschwendungen.