MES - Manufacturing Execution System (eBook)

Professor Dr.-Ing. 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 ist Dr. Kletti Mitglied in verschiedenen Fachgremien.

Vorwort 5
Inhaltsverzeichnis 6
Über die Autoren 12
Abkürzungsverzeichnis 15
Kapitel-1 18
Die Anforderungen an die moderne Produktion 18
1.1 Häufiger Ausgangszustand: Die alte Fabrik 19
1.1.1 Mangelnde Transparenz in der Produktion 20
1.1.2 Schlechte Maschinenproduktivität und Qualität 21
1.1.3 Hohe Bestände 22
1.1.4 Lange Durchlaufzeiten 23
1.1.5 Schlechte Termintreue 23
1.1.6 Mangelnde Flexibilität und Reaktionsfähigkeit 25
1.1.7 Viele IT-Insellösungen 25
1.1.8 Viel Papierdokumentation 26
1.1.9 Schlechte Abteilungs-Synchronisierung 26
1.1.10 Mangelnde KVP-Kultur in der Produktion 27
1.2 Das Ziel: Die zukunftsfähige Fabrik 28
1.2.1 Schnelle Regelkreise durch Short Interval Technology 29
1.2.2 Schlanke Produktionsprozesse (Lean Production) 31
1.2.3 Schlanke Planungsprozesse (Lean Planning) 32
1.2.4 Kontinuierlicher Verbesserungsprozess (KVP) 33
1.2.5 Weitere Anforderungen gemäß Industrie 4.0 34
Literatur 35
Kapitel-2 36
MES als Werkzeug für die perfekte Produktion 36
2.1 MES als Tool für SIT 36
2.1.1 Entstehung der MES Idee 36
2.1.2 Funktionsgruppen von MES 37
2.1.3 Wirkungsbereich eines MES 40
2.1.4 SIT mit MES 41
2.2 VDI-Modell zu MES 44
Literatur 46
Kapitel-3 47
MES – Informationsmanagement in der Fertigung 47
3.1 Informationsbedarf im Fertigungsunternehmen 49
3.1.1 Anwenderorientierter Informationsbedarf 50
3.1.2 Systembasierter Informationsbedarf 58
3.2 Datenherkunft 61
3.2.1 Anbindung der Enterprise-Systeme 62
3.2.2 Automatische Erfassung in der Produktion 63
3.2.3 Manuelle Erfassung in der Produktion 66
3.3 MES als Datendrehscheibe und Steuerungsinstrument 67
3.3.1 Die Datenbasis MES 69
3.3.2 Datenanalyse und Auswertung 71
3.3.3 Architektur 72
3.4 Anwendungsbeispiele 76
3.4.1 Maschinenstörung/Werkzeugbruch 76
3.4.2 Kurzfristiger Personalausfall 78
3.4.3 Erstellen eines OEE-Report 79
Literatur 81
Kapitel-4 82
MES-Aufgaben 82
4.1 Datenerfassung und MES im Shopfloor 82
4.1.1 Konfigurierbare Erfassungsdialoge 84
4.1.2 Übernahme von Daten aus Maschinen und Anlagen 85
4.1.3 Plausibilität im Erfassungsprozess 87
4.1.4 Informationsbereitstellung im Shopfloor 87
4.1.5 Erfassen und Verarbeiten von Betriebsdaten (BDE) 89
4.1.6 Organisieren und Planen 90
4.1.7 BDE an Maschinen und Arbeitsplätzen 90
4.1.8 Aktuelle Auftragsinformationen 92
4.1.9 BDE-Auswertungen und Statistiken 93
4.2 Erfassen und Verarbeiten von Maschinendaten (MDE) 97
4.2.1 Stammdaten anlegen und verwalten 98
4.2.2 Datenerfassen und übernehmen 99
4.2.3 Maschinen und Anlagen überwachen 99
4.2.4 Maschinendaten auswerten 101
4.3 Tracking & Tracing/Traceability
4.3.1 Chargen- und Losdatenerfassung 105
4.3.2 Chargen- u. Losverfolgung/Produktdokumentation 106
4.4 DNC und Einstelldaten 109
4.4.1 Schnittstellen zu CAD/CAM 109
4.4.2 Verwaltung der NC-Programme und Einstelldaten 109
4.4.3 DNC am BDE-Terminal 110
4.4.4 Maschinenschnittstellen 111
4.4.5 Optimierung und Upload der NC-Programme 112
4.5 Materialmanagement 113
4.5.1 Material- und Bestandsverwaltung 113
4.5.2 Material-Monitoring 114
4.5.3 Selbstregelnder Materialfluss mit eKanban 115
4.6 Feinplanung 118
4.6.1 Individuelle Konfiguration eines Leitstands 119
4.6.2 Feinplanungs- und Belegungsfunktionen 121
4.6.3 Materialverfügbarkeitsprüfungen 123
4.6.4 Optimierung 124
4.6.5 Simulation 125
4.6.6 Planungsinformationen 126
4.7 Prozessdatenverarbeitung 130
4.7.1 Stammdaten zur Prozessdatenverarbeitung 130
4.7.2 Online-Visualisierung der Prozessdaten 132
4.7.3 Analysen und Auswertungen 132
4.8 Werkzeug- und Ressourcenmanagement 135
4.8.1 Stammdaten für Werkzeuge und Ressourcen 136
4.8.2 Der Wartungskalender 137
4.8.3 Aktuelle Informationen zu Ressourcen 138
4.8.4 Analysen, Reports und Archivierung 139
4.8.5 Planungsfunktionen 139
4.9 Energiemanagement (EMG) 141
4.9.1 Die gewachsene Bedeutung des Energiemanagements 141
4.9.2 Energiemanagement mit MES 142
4.9.3 Erfassung von Energiedaten 142
4.9.4 Stammdaten zum Energiemanagement 142
4.9.5 Aktuelle Übersichten zu den Energiedaten 143
4.9.6 Auswertungen und Analysen zum Energieverbrauch 144
4.10 Personalmanagement mit MES 146
4.10.1 Überblick 146
4.10.2 Stammdaten 147
4.10.3 Personalzeiterfassung (PZE) 148
4.10.4 Personalzeitwirtschaft 149
4.10.5 Personaleinsatzplanung (PEP) 155
4.10.6 Motivation durch leistungsbezogene Entlohnung 159
4.10.7 Sicherheit im Fertigungsunternehmen 162
4.11 Qualitätsmanagement mit MES 165
4.11.1 Vorteile durch Integration im MES 165
4.11.2 Anwendungsbereiche eines modernen QS-Systems 166
4.11.3 Übergreifende QS-Funktionen 166
4.11.4 Präventive Fehlervermeidung mit FMEA 177
4.11.5 Wareneingangsprüfung 178
4.11.6 Erstmusterprüfung 179
4.11.7 Fertigungsbegleitende Prüfung 179
4.11.8 Transparentes Reklamationsmanagement 183
4.11.9 Prüfungen im Warenausgang 186
4.11.10 Lieferantenbewertung und Bewertungsmanagement 186
Literatur 187
Kapitel-5 188
Moderne Instrumente des Informationsmanagements 188
5.1 Manufacturing Cockpit auf dem Weg zur Manufacturing Excellence 188
5.2 Eskalations- und Workflowmanagement 197
5.3 Smarte MES-Anwendungen auf mobilen Endgeräten 201
5.3.1 Technischer Rahmen 204
5.3.2 Beispielanwendungen für die Fertigung 204
5.3.3 Beispielanwendungen für das Qualitätsmanagement 206
5.3.4 Beispielanwendungen für das Personalwesen 208
5.3.5 Übergreifende Anwendungsbeispiele 209
5.3.6 Fazit und Ausblick 211
Literatur 212
Kapitel-6 213
IT-Struktur und MES 213
6.1 Software-Design und Softwarearchitektur 214
6.1.1 Serviceorientierung als Designkonzept 216
6.1.2 Individualisierung 220
6.1.3 Modularisierung 226
6.1.4 Skalierbarkeit 227
6.1.5 Online-Fähigkeit 229
6.1.6 Usability und Ergonomie 230
6.2 Unterstützen der IT-Standards des Unternehmens 236
6.2.1 IT-Standards 236
6.2.2 Topologie 239
6.3 Integration des MES in die IT-Systemlandschaft 243
6.3.1 Unternehmenssysteme 245
6.3.2 Shopfloor-Integration 247
6.3.3 Integration von Systemen auf gleicher Ebene 251
6.3.4 Betrachtung ausgewählter Standards 252
6.4 Anwendungsbeispiele 254
6.4.1 Maschinenstörung/Werkzeugbruch 254
6.4.2 Kurzfristiger Personalausfall 257
6.4.3 Erstellen eines OEE-Report 259
Literatur 261
Kapitel-7 262
Paradigma: Branchenlösung vs.Standard-MES 262
7.1 Auflösung des Branchengedanken 262
7.2 Branchenspezifika oder Standardlösungen 264
7.3 Konfiguration, Customizing & Co.
7.4 Beispiele 266
7.4.1 Metallverarbeitung 267
7.4.2 Kunststoffverarbeitung 268
7.4.3 Elektronikfertigung 270
7.4.4 Pharma & Medizintechnik
Literatur 271
Kapitel-8 272
Nutzen- und ROI-Betrachtung 272
8.1 Ermittlung des MES-Nutzens 272
8.1.1 Steigerung der Maschinenproduktivität 273
8.1.2 Steigerung der Qualität 274
8.1.3 Reduzierung der Durchlaufzeit 275
8.1.4 Reduzierung von Beständen 276
8.1.5 Steigerung der Personalproduktivität 276
8.1.6 Reduzierung von Energiekosten 277
8.2 Monetäre Bewertung des MES-Nutzens 277
8.2.1 Potenziale im Bereich Maschinenproduktivität 277
8.2.2 Potenziale im Bereich Qualität 277
8.2.3 Potenziale im Bereich Durchlaufzeit/Bestände 278
8.2.4 Potenziale im Bereich Personalproduktivität 278
8.3 ROI-Betrachtung 278
8.3.1 Einmalige Kosten 279
8.3.2 Laufende Kosten 279
8.3.3 Return on Investment (ROI) 279
Literatur 280
Kapitel-9 281
Das MES für die Zukunft 281
9.1 Zukunftsszenario Industrie 4.0 – Smart Factory 281
9.1.1 Resultierende Herausforderungen 283
9.1.2 MES als Grundstein zur Lösung neuer Anforderungen 283
9.2 Zentrale Informations- und Datendrehscheibe 286
9.2.1 Praxisnahe Lösungsansätze und erste Umsetzungen 287
9.3 Fazit: Nutzen der neuen Flexibilität für die Industrie 288
9.4 Ausblick: Was bleibt zu tun? 289
Literatur 289
Kapitel-10 290
Checkliste 290
10.1 Vorbemerkung für den Bearbeiter 290
10.2 Allgemeine Kriterien 291
10.2.1 Systemkonzept 291
10.2.2 Fertigung 292
10.2.3 Qualität 292
10.2.4 Personal 292
10.2.5 Datenerfassung 293
10.2.6 MES im SAP – Umfeld 293
10.2.7 Aktualisierungen 294
Sachverzeichnis 295