MES-Systeme sind komplexe EDV-Systeme, die der prozessnahen Steuerung und Analyse eines vielschichtigen Fertigungsmanagements dienen. Sie ermöglichen die Planung, Lenkung und Kontrolle des Produktionsprozesses in Echtzeit. Was bei ihrer Einführung zu beachten ist, lesen Sie hier.
MES-Systeme sind komplex. Sie setzen sich aus verschiedenen Aktionsebenen zusammen, die sich von der Automatisierungs-(Maschinen-)Ebene über die Prozess-(Linien-)Ebene bis hin zur Betriebs- und Unternehmensebene erstrecken. Daraus ergeben sich wesentliche Merkmale eines MES-Systems:
- Es handelt sich um individuell verschiedene Systeme. Kein MES gleicht dem anderen, wenn dies auch bei oberflächlicher Betrachtung anzunehmen wäre. Zur individuellen Ausgestaltung sind hochqualifizierte Fachleute nötig.
- In punkto Einzelbausteine und Schnitt- stellen gilt der Grundsatz: so viel Standard wie möglich, so viel Individualität wie nötig.
- Aus Kosten- und Anpassungsgründen (z. B. mithilfe der Scrum-Methodik) empfiehlt sich eine schrittweise Einführung.
Im Folgenden sollen diese drei Merkmale am Beispiel des GQM MES bei der Einführung im Bereich Produktion, Logistik und Produktionsplanung praxisgerecht dargelegt werden. Dabei kommt man gerade im Mittelstand nicht ohne praktische Erfahrungswerte und erprobte Basiskonzeptionen aus. Ein weiterer wichtiger Bereich ist die Qualitätssicherung und die Produktentwicklung, die in einem weiteren Artikel separat beschrieben werden sollen.
Auswahl des Systems
Zunächst gilt es ein branchenspezifisches MES, das alle relevanten und branchenspezifischen Basisprozesse enthält, auszuwählen. Diese Prozesse sind im Überblick in Bild 1 für das GQM MES abgebildet. Alle diese Prozesse sind in ihren Grundstrukturen als Daten- und Funktionsmodelle angelegt. Die einzelnen Funktionsbereiche werden häufig auch als Module bezeichnet. Jeder Basisprozess enthält eine Vielzahl von Einzelprozessen, die das Datenmodell nutzen und in Ihrem branchenspezifischen Umfang den Rahmen dieser kurzen Abhandlung sprengen würden. Die Einzelprozesse werden bei der Nutzung des Systems innerhalb der betriebsspezifischen Arbeitsprozesse kombiniert. Der rot eingezeichnete, spezifische Arbeitsprozess kann als Beispiel zur Verdeutlichung dienen: Im Bereich Produktentwicklung werden neue (oder auch modifizierte) Produkte generiert [1] und dann mit einer exakten Spezifikation versehen [2]. Die dazugehörenden Abläufe werden genau dokumentiert und zur Produktion freigegeben [3]. Zur Produktion dieser Produkte erfolgt eine entsprechende Produktions- bzw. Produktionsfeinplanung [4], eventuell mit Bestellwesen. Nach dem geprüften Wareneingang [5] wird unter Verwendung der Produktionsrezepturen [6] produziert [8] und verpackt und ins Lager überstellt [7] [9] [11]. Qualitätsprüfungen [10] begleiten den gesamten Prozess ebenso wie ein zeitnahes Produktionscontrolling [12]. Dies, wie erwähnt, ist nur ein Beispiel für einen betriebs- oder unternehmensübergreifenden Ablauf, der aus einer Vielzahl von Einzelfunktionen besteht, die im Übrigen vielfältig kombinierbar sind.
Beschreibung im Pflichtenheft
Das branchenspezifische Funktionen- und Datenmodell ist zu Projektbeginn hinreichend genau und unternehmensspezifisch im Pflichtenheft zu beschreiben. Dazu dienen umfangreiche, mehrstufig gegliederte Funktionslisten mit Funktionsbeschreibungen. Die grafische Darstellung in Form von Prozessablaufdiagrammen verdeutlicht komplexe Zusammenhänge. Diese Funktionsbeschreibungen sind die Grundlage für das daraus abgeleitete Datenmodell. Wichtig ist es auch entsprechende Schnittstellen zu angrenzenden Systemen mit einzubeziehen.
Am Beispiel des Arbeitsprozesses Produktionsplanung, Produktion, Logistik innerhalb des GQM MES soll die Einführung des integrierten, branchenspezifischen Softwaresystems verdeutlicht werden. In Bild 2 ist das Ergebnis der Umsetzung der zuvor beschriebenen Analyse der Funktionen und Datenstrukturen des Arbeitsprozesses Produktionsplanung, Produktion, Logistik im GQM MES dargestellt. Mithilfe der in der Abbildung gezeigten Touchscreens werden im Wesentlichen folgende Funktionen bedient:
- Gantt-Diagramm zur Feinplanung der Produktionsaufträge auf den einzelnen Linien
- Anzeige und Visualisierung des aktuellen Status der laufenden Produktionsaufträge (Planmenge, Planzeit, Istmenge, Aktuelle Istzeit, voraussichtliche Endzeit)
- geplante Anlagenbelegungszeiten, Schichtzeiten
- Rezepturvorgaben zu den geplanten Aufträgen, Alternativrezepte
- Produktionschargen zu den Produktionsaufträgen mit Produktionsmenge und Chargenzeit, Stör- und Stillstandzeiten
- Maschinen- und Prozessdaten zu den Aufträgen
- Qualitätsdaten, QS-Prüfungen, Messwerte
- Ist-Materialeinsatz zu den Produktionschargen und Produktionsaufträgen, Materialbuchungen, Materialverluste
Weiterhin informiert die Touchscreens auf dem Produktionsterminal über Materialbestände an den Anlagen bzw. Bereitstellungsplätzen, über Silo- und Tankbestände, über Chargenangaben zum Materialbestand sowie über den Personaleinsatz.
Vorgegebene Datenstrukturen
Die Darstellung der Informationen basiert auf vorgegebenen Datenstrukturen, die individuell gestaltet bzw. verändert werden. Dabei werden auch entsprechende Hardwareanforderungen (Bildschirmgrößen, Bedieneroberflächen, mobile Gerätevarianten etc.) berücksichtigt. Der auf dem Bildschirm bedienbare Funktionsumfang wird arbeitsplatzspezifisch festgelegt und stellt eine betriebsindividuelle Auswahl aus dem vom System angebotenen Standardfunktionsumfang dar.
Es wird deutlich, dass in der Realität eine Vielzahl von Einzelfunktionen, Einzeldaten und Zusammenhänge in einem integrierten Gesamtmodell der Produktion, und damit in einem praxisorientierten MES-System analysiert und entsprechend branchenspezifisch umgesetzt werden müssen. Dies ist der Grundgedanke des GQM MES. Daneben sollte ausreichend Zeit zur Verfügung stehen, ein adäquater Aufwand eingeplant werden und entsprechendes Branchenwissen für die Einführung vorhanden sein. Nur so können Kosten bei der Einführung gesenkt und Qualitätsziele erreicht werden.
prozesstechnik-online.de/dei0313429
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