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Trends auf dem
MES-Markt
Prof. Dr.-Ing. Jürgen KlettiGeschäftsführer MPDV Mikrolab GmbH, MosbachLeiter des Fachausschusses „MES“ im VDI-GPP
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Klassische Situation Lieferant Klassische Situation Lieferant KundeKunde
kurze Lieferzeit
beste Qualität niedriger Preis
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kurze Lieferzeit
beste Qualität niedriger Preis
Neue Situation Lieferant Neue Situation Lieferant KundeKunde
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3 gegenläufige Ziele ….3 gegenläufige Ziele ….
Wirtschaftlichkeit
FlexibilitätTermintreue
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…. werden einander näher gebracht…. werden einander näher gebracht
Wirtschaftlichkeit
FlexibilitätTermintreue
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Produktion
Soll-Vorgaben
fertiger Artikel
Störungen
ReglerFert.Mgmnt
Menge,Termin,Qualität
Produktion als RegelkreisProduktion als Regelkreis
ERP
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Produktion
Soll-Vorgaben
fertiger Artikel
Störungen
ReglerFert.Mgmnt
Menge,Termin,Qualität
ERP
Produktion als RegelkreisProduktion als Regelkreis
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Produktion
Soll-Vorgaben
fertiger Artikel
Störungen
ReglerFert.Mgmnt
Menge,Termin,Qualität
ERP
Produktion als RegelkreisProduktion als Regelkreis
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Unterstützungbei
Maßnahmen
Erkennung u.Signalisierungv. Störungen
Überwachungder Produktion/
Kennzahlen
Manufacturing Execution System (MES)
Produktion
Soll-Vorgaben
fertiger Artikel
Störungen
ERP ReglerFert.Mgmnt
Produktion als schneller RegelkreisProduktion als schneller Regelkreis
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Ausgangspunkt für MESAusgangspunkt für MES
PZE,ZKS,PEP.....
PersonalLohn
BDEMDELSWRM.....
ERPPPS
SPCPMVWEWACAQ.....
Qualität
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Ausgangspunkt für MESAusgangspunkt für MES
PZE,ZKS,PEP.....
PersonalLohn
BDEMDELSWRM.....
ERPPPS
SPCPMVWEWACAQ.....
Qualität
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Ausgangspunkt für MESAusgangspunkt für MES
PZE,ZKS,PEP.....
PersonalLohn
BDEMDELSWRM.....
ERPPPS
SPCPMVWEWACAQ.....
Qualität
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MESMES
PZE,ZKS,PEP.....
PersonalLohn
BDEMDELSWRM.....
ERPPPS
SPC,PMVWE,WACAQ.....
Qualität
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Manufacturing Execution System (MES)Manufacturing Execution System (MES)
MES-Aufgaben nach VDI
1. Datenerfassung2. Feinplanung - Feinsteuerung 3. Materialmanagement4. Betriebsmittelmanagement5. Qualitätsmanagement6. Personalmanagement7. Leistungsanalyse8. Informationsmanagement
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Betriebsmittel-management
Betriebsmittel-management
Material-management
Material-management
Personal-managementPersonal-
management
DatenerfassungDatenerfassungLeistungs-
analyseLeistungs-
analyse
Qualitäts-managementQualitäts-
management
Feinplanung und-steuerung
Feinplanung und-steuerung
Informations-management
Informations-management
Unternehmens-leitebene
Fertigungs-leitebene
Fertigungs-ebene
ERP
MES
Arbeitsplätze /Maschinen /
Anlagen
Ebenen Systeme
Ebenenmodell nach VDIEbenenmodell nach VDI
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Feinplanung und -steuerung
ProzessProzess
Belegungerzeugen
ProduktionszieleProduktionsziele
Arbeitsvorrat (Last)Arbeitsvorrat (Last)
Ressourcen-InformationenRessourcen-Informationen
Material-Informationen
Material-Informationen
Belegungsplan (*)
(Konflikt-)Lösungenerarbeiten
Konflikte
Beispiel: MESBeispiel: MES--Aufgabe „Feinplanung Aufgabe „Feinplanung –– und Steuerung“und Steuerung“
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- Produkt- Prozess
Qualitätsmanagement
ProzessProzess
Informationen fürandere
MES-Aufgaben
Informationen anandere Systeme(ERP, CAQ…)Qualitätsplanung erstellen
Maßnahmen zur Prozess-beeinflussung generieren
Infos ausMES-QuellenInfos aus
MES-Quellen
Infos aus externenQuellen
Infos aus externenQuellen
Qualitätsvorgaben(MES subset)
Qualitätsvorgaben(MES subset)
Stichprobendatenzum:
Stichprobendatenzum:
Vorschriften, Regeln,Normen
Vorschriften, Regeln,Normen
Qualitätsprüfung durchführenund dokumentieren
Prüfmittel managen
Prüfdokumentation,Prüfzertifikate
Beispiel: MESBeispiel: MES--Aufgabe „Qualitätsmanagement“Aufgabe „Qualitätsmanagement“
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Unternehmens-leitebene
Fertigungs-leitebene
Fertigungs-ebene
Typische Zeithorizonte und Betrachtungsgegenstände
Zeit Fristigkeit Gegenstand
mehrere Tage bzw. Schichten
mehrere Wochen bis Monate
Gesamtheit aller Aufträge
einige Sekunden bis eine Schicht
eine bis mehrere Schichten
ein bis mehrereAufträge
Millisekunden bis Sekunden
Sekunden bis einigeMinuten
einzelne Arbeits-gänge, Schritte
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AG 1:Standardisierung der Schnittstelle zwischen AG 1:Standardisierung der Schnittstelle zwischen Produktionsanlagen und MESProduktionsanlagen und MES--SystemenSystemen
Ausgangssituation: kein Standard zwischen Anlagen und überlagerten IT-Systemen!
Maschinen- und Anlagenhersteller müssen sich immer wieder neu
an jeweiligen ‚Hausstandard‘ ihrer Kunden anpassenResultierende Aufwände für Maschinen- und Anlagenhersteller!Einsparungspotential durch Standard-Schnittstelle
Ziele einer Standardschnittstelle zwischen Anlagen und MESMaschinen- und Anlagenhersteller sowie Betreiber entwickeln gemeinsam universelle SchnittstelleDie Beschreibung der Maschinen/Anlagen erfolgt in möglichst universell verständlicher ‚Sprache‘, z.B. XMLJeder Maschinen-/Anlagenkunde kann Beschreibung lesen, interpretieren und in seine Automatisierungs- und IT-Landschaft einbinden
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Datenbeschreibung jedes TN Datenbeschreibung jedes TN
Datenobjekt Wir
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Bet
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agem
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Pers
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man
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Dat
ener
fass
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Beispieldatenpunkt A up x x xBeispieldatenpunkt B up + down x x
Maschine:Maschinentyp up x x x x x xBetriebsart up x x x x
Betrieb:Bearbeitung Start up + down x xAnforderung Programm Start downStartsignal eingeleitet upBearbeitung Ende (Auch Zählimpuls) up x x x xHalt bei Taktende (Produktion Ende) up + down x xBearbeitung läuft ( Produktion ) up x x x xBearbeitungszeit geplant up + down x x x x x xBearbeitungszeit aktuell up x x x x x xProgrammlauf ohne Werkstück up x x x xProgrammtest up x x x x xProgramm Stop up x x x x xAutomatik Stop (bei Linien) down x x x xReparaturbetrieb up x x x x x x
Sollabstand zwischen Produkten/MaterialAktueller Abstand zwischen Produkten/MaterialAnalog IstAnalog SollAnalog ObergrenzeAnalog UntergrenzeBinär IstBinär SollStückzahl IstStückzahl SollPuffer IstPuffer SollPuffer ObergrenzePuffer UntergrenzeTaktzeit IstTaktzeit SollZustand IstZustand FehlermeldungQualitätssignal IstSchalter IstSchalter SollAktueller Fertigungsprozess (ID/Bezeichnung)Aktueller Fertigungsauftrag (ID/Bezeichnung)Ressourcenfähigkeit/-spezifikationRessourcenstatus (verfügbar/beschäftigt)Ressourcenmaterialbedarf (Eingangsmaterial)Start/Ende Fertigungsprozess (Prozessdauer)
Aufgaben nachVDI 5600 - MES
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Strukturierte GesamtontologieStrukturierte Gesamtontologie
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AG 2:Verfahren zu KostenAG 2:Verfahren zu Kosten--/Nutzenanalyse von MES/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
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Kosten MESKosten MES--Einführung und Einführung und --BetriebBetrieb
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Quantifizierbare NutzenQuantifizierbare Nutzen
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Nicht quantifizierbare NutzenNicht quantifizierbare Nutzen
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AG 3 Unterstützung von Unternehmen/Produktionsstrategien durch AG 3 Unterstützung von Unternehmen/Produktionsstrategien durch MESMES
MES-Funktionen für verschiedene Branchen/F-TypenNutzenpotenziale bei verschiedenen FertigungstypenNeue Optimierungsansätze mit MESProduktionsstrategienMES in diskreter vs. ProzessindustrieWie kann MES zur Transparenz der Energiebilanz beitragen?Aufzeigen neuer (kombinierter) Kenngrößen
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Strategic Initiatives for top managersStrategic Initiatives for top managers
MESA International - October 2009 27
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 materialIntegration PLC/transp.
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StrategicStrategic Initiatives in Detail Initiatives in Detail
Are ONGOING programs for manufacturing executivesAre management processes „above“ IT systemsAre a framework for „continuous improvement“
MESA published „guidebooks“ for each
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SustainableSustainable ManufacturingManufacturing
Less energy consumptionElectricityHeat
Less emissionsCO2 carbon dioxide increase
since industrializationOther toxic output
Preparation for a „Post-Carbon Manufacturing“
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Asset
Performance
Management
First Set of 5 GuidebooksFirst Set of 5 Guidebooks
Lean
Manufacturing
PLM
Quality &
Compliance
Real-time
Enterprise
30MESA International - February 2008
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RTE RTE GuidebookGuidebook
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ISA, NAMURISA, NAMUR
ISA
Theoretisch orientiertDatenmodellierungWenige Handlungsempfehkungen
Unternehmensmanagement
Manufacturing Operation System (MOS)Manufacturing Execution System (MES)
Batch Konti-nuierlich
Diskret
t
NAMUR
An ISA orientierte Empfehlung für die Prozessindustrie
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Sichtweisen auf MESSichtweisen auf MES
VDIVDI
ISAISA MESAMESA
MyMESMyMES
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Beispiele KennzahlenBeispiele Kennzahlen
Rüstgrad
Nutzgrad
Prozesswirkungsgrad
Beleggrad
Termintreue
Durchsatz
Mengentreue
Ausschussquote
Ausschussgrad
Verfügbarkeit
Leistung
Belegnutzgrad
Techn. Wirkungsgrad
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Kennzahlen
jetzt
Fertigungs - Management
Rollen des Rollen des FertigungsFertigungs -- ManagementsManagements
LangfristigeOrg. Verbesserungen
Detail-Kennzahlen,Process ControlIndicator
Vergangenheit
KurzfristigeDetail Verbesserungen
Zukunft
Entscheidungen
Ereignisse, Pläne
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ERP-System
Regelkreisbild für KennzahlenforumRegelkreisbild für Kennzahlenforum
Fertigungs-steuerung Produktion
MES-SystemDatenerfassung
in Echtzeit
Rückmeldungen Kurzfristige Entscheidungen
Vorgaben Fertigwaren
KVPKVP
PCI
PCI Process Control Indicators
Kennzahlen
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Neuer Sollwert,Veränderung in der Fertigungs-Landschaft……
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Zeitnahe Aktion gefordertNeuer FertigungsplanAlternative Kapazität……
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Ohne MES ist die Reaktion zu langsamDer betroffene Auftrag wird kaum mitEinem guten Ergebnis abzuschliessenSein.
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Reduzierung der Umlaufbestände
(Dezentrale) Feinplanungmit Ziel Bestandsreduzierung
Reichweitenprognose
Beschleunigen und Bremsen von Prozessen, um Materialanhäufungen zu vermeiden
Beispiele PCIBeispiele PCI
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Reduzierung der Durchlaufzeit
(Dezentrale) Feinplanung zur Reduzierung der Warte- und Liegezeiten
Analyse und Reduzierung der Stillständean den Maschinen/Arbeitsplätzen
Beispiele PCIBeispiele PCI
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Verbesserung der Maschinen- und Anlagenproduktivität
Kaizen / KVPAnalyse und Reduzierung der Stillstände an den Maschinen/Arbeitsplätzen
Beispiele PCIBeispiele PCI
Dynamische, vorbeugende Instandhaltungvon Maschinen und Werkzeugen
Rüstwechseloptimierungen
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Fertigungsbegleitende QS
Reduzierung der Bearbeitung fehlerhafterTeile Effizienz
Reduzierung der Durchlaufzeiten und Nacharbeiten
Beispiele PCIBeispiele PCI
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Personaleinsatzplanung
Wer ist wann mit welcher Qualifikation verfügbar ?
Für effizientere und qualifiziertere Bearbeitung von Aufträgen
Beispiele PCIBeispiele PCI
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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!
Beispiele PCIBeispiele PCI
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WorkflowWorkflow--gestütztesgestütztes EskalationsmanagementEskalationsmanagement
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MES
SCMERP, APS
RückmeldungenQualitätsdatenProzessdaten
Fert. AufträgeDokumente
NC Programme
MES
Transparenz in EchtzeitRegelkreise / Rückmeldungen
Aktuelle Kapazitäten(Maschinen, Werkzeuge, Material und Personal)Aktuelle Ist-ZuständeAuftragsfortschrittRestlaufzeitenRückständeTaktungen/ZyklenReservierungenBelastungshorizontKonflikterkennung (Termine, Werkzeug, Material, etc.)Kennzahlen
Vertikale IntegrationVertikale Integration
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SCMERP, APS
Aufträge, Maschinen, Material, Personal, Qualität, etc.
MES
Abdeckung des GesamtprozessesIntegration • Betriebsdatenerfassung• Maschinendaten• Personalzeit• Qualität• Leitstand• Bestände• Prozessdaten• DNC Daten
Keine Insellösungen
Horizontale IntegrationHorizontale Integration
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MES ist modular ( VDI 5600 )MES ist modular ( VDI 5600 )
MES
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Horizontale AbhängigkeitenHorizontale Abhängigkeiten
Personal, Qualität
Qualität, Ressource, Artikel
Tracking Tracing Qualität, Ressource, Artikell
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ProduktionsProduktions --DatenbankDatenbank
Material- undLagerdaten
ChargenLose
QualitätsdatenSPC Prozessdaten
NC-DatenWerkzeugdaten
BDEAuftragsdaten
Maschinendaten
PersonalzeitenZutrittsdatenLohndaten
MES als Basis für prozessorientierte KennzahlenMES als Basis für prozessorientierte KennzahlenZentrale DatenbasisZentrale Datenbasis
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ProduktionsProduktions --DatenbankDatenbank
Personalbüro
Werker
AV
GF/ControllingMeisterQS
Schnittstellenzu Lohn- und
Gehalt
Schnittstellenzu ERP, TQM,
Lager
Werkzeugbau
MES als Basis für prozessorientierte KennzahlenMES als Basis für prozessorientierte KennzahlenDezentrale DatennutzungDezentrale Datennutzung
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weniger Ausschuss, Ausschuss früher erkennen
EffizienzMD
E
ADE
HLS
PZE
MPL
CAQ
Mehr Effizienz mit jedem MES Mehr Effizienz mit jedem MES -- ModulModul
optimale Lose, optimaler Materialeinsatz
besserer Personaleinsatz
optimale Reihenfolgen, weniger Rüsten
mehr Transparenz, bessere Zeiten
höherer Nutzungsgrad
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Universität Stuttgart
Ziele mit MES Ziele mit MES
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MES MES –– Markt 2000 Markt 2000 –– 2010 2010
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MES MES –– Markt 2003 Markt 2003 -- 20132013
Wert aus der Studie von 2004
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MES MES –– in der diskreten Fertigung 2000in der diskreten Fertigung 2000--20102010
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MES MES –– in der diskreten Fertigung in der diskreten Fertigung
Wert aus der Studie von 2004
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DualitätDualität MESMES
MESkurzfristige Hilfestellung bei
•Steuerung•Qualitätsmanagement•Disposition•……
Mittel- und längerfristigtechnisch detaillierteKennzahlen für
•Verbesserung Ressourceneinsatz•Qualitätsmanagement•Verbesserung der Logistik•…….