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Gestaltung der MES Software Architektur

Die eingesetzten Softwarewerkzeuge in der Produktion zeigen das durch Unternehmens­größe und Branchenzugehörigkeit bedingte, erwartet heterogene Bild: Eine Dominanz von Standard-Softwarewerkzeugen in den Bereichen ERP bzw. Fertigungsplanung (PPS) (vgl. Abbildung). Die Bereiche Fertigungs- bzw. Werkstattsteuerung sowie SCM fallen hier bereits deutlich ab. In der Projektplanung setzen die Unternehmen erwartungsgemäß häufig MS-Office Lösungen ein. Der insgesamt geringe Anteil manueller bzw. papierbasierter Lösungen erscheint typisch für die befragten Unternehmensgrößen. Bei der Interpretation ist des Reifegrads zu beachten, dass mit dem Einsatz von Standardsoftware die Verwendung ergänzender manueller oder MS-Office basierter Lösungen nicht ausgeschlossen ist.

MES Software Reifegrad

Die am Markt angebotenen MES Software Lösungen besitzen unterschiedliche Funktionsschwerpunkte und unterstützen die MES Aufgaben in unterschiedlichem Maße. Aus Anbietersicht sind die Funktionsschwerpunkte unterschiedlicher MES Software Lösungen durch ihre Historie geprägt. Diesbezüglich sind drei Kategorien zu unterscheiden (vgl. Abbildung):

  • Die erste Kategorie bilden MES Software Pakete, die als eigenständige MES Lösungen entwickelt wurden. Dies geschah häufig ausgehend von bestehenden Werkstatt- oder Fertigungssteuerungslösungen (Leitstände). Diese MES Software Lösungen bieten dementsprechend umfassende Funktionalitäten zur Termin- und Kapazitätsplanung bzw. -steuerung an; Komplettanbieter integrierten schrittweise weitere MES Aufgabenblöcke.
  • Bei der zweiten Kategorie handelt es sich um MES Software Lösungen, die Erweiterungen bestehender ERP Systeme um Werkstattsteuerungsfunktionen darstellen. Ihr funktionaler Schwerpunkt liegt in den Entscheidungsfunktionen mit dem Schwerpunkt Termin- / Kapazitätsplanung und -steuerung.
  • Die dritte Kategorie von MES Software hat ihren Ursprung in der Prozessautomatisierung bzw. der Betriebsdatenerfassung. Die prozessnahen Datenerfassungs- und Analysefunktionen wurden in mehr oder weniger großem Umfang um planerische Funktionen erweitert. Ihre Stärke sind infolgedessen, neben dem Datenmanagement vor allem die prozessnahe Produktionsüberwachung, ggf. mit direkten Prozesseingriffen (z.B. Prozessverriegelung) sowie oftmals auch prozessnahe Auswerte- und Dokumentationsfunktionen.

Im Rahmen der Studie wurde untersucht, inwieweit sich diese Idealtypen der Anbieter in der Anwenderpraxis wieder finden lassen.

MES Software Kategorien

Hierzu wurden die Befragten gebeten, die Ist-Architektur der MES Software Lösungen hinsichtlich der Kategorien einzuordnen. 30% der Befragten waren sich in der grundsätzlichen Einordnung unsicher und machten keine oder keine belastbaren Angeben. Dies bestätigt den geringen Verbreitungsgrad von MES Software Lösungen. Darüber hinaus identifiziert die Analyse einen auffällig geringen Anteil an Lösungen der erweiterten Prozessautomatisierung. Dieser erklärt sich durch die Dominanz der Stückgüterhersteller bei den Befragten.

Mit 40% ist der Anteil an Echtzeit-Schnittstellen (d.h. Online) überraschend hoch; in diesen Fällen sollte das Ideal einer Informationsverfügbarkeit gegeben sein. Stichproben ergaben allerdings, dass Unternehmen dieser Kategorie dennoch mit Zeitverzügen kämpfen. Ursache sind manuelle Eingriffe, die aufgrund von Plausibilitätsprüfungen der Daten erforderlich werden und oftmals bis zu einem Tag Zeitverzug verursachen.

Um die Zufriedenheit mit der Ist-Architektur zu bewerten, wurde zusätzlich eine Soll-Architektur abgefragt. Die Gegenüberstellung von Ist- und Soll-Architektur zeigt ein uneinheitliches Bild. Zunächst ist der Anteil der Architekturbewahrer (35%) nur geringfügig höher als der der Wechselwilligen (30%). Die Analyse zeigt zwei Auffälligkeiten:

  • Der Anteil der Unentschlossenen ist mit 35% relativ hoch, sowohl hinsichtlich der Ist- als auch der Soll-Architektur.
  • Darüber hinaus scheinen die Anwender mit der ERP-Zusatzfunktion am zufriedensten (22%); hier ist die Wechselwille gering. Darüber hinaus möchten 16% der Anwender von einer eigenständigen MES-Lösung zu einer ERP-Zusatzfunktion wechseln. Dieses Ergebnis überrascht zunächst.

Die genaue Analyse verdeutlicht die Gründe: Anwender mit Wechselwillen zur ERP Zusatzfunktion zeigen einen deutlich höheren Anteil an Eigenentwicklungen als die Architekturbewahrer des MES als ERP Zusatzfunktion. Dies deutet darauf hin, dass die Anwender in Wirklichkeit die Eigenentwicklung bemängeln und sich von einer Standardsoftware andere Vorteile versprechen. Stichprobenprüfungen bestätigten diese These.

Das Marktpotential für MES Software Anbieter wird durch die detaillierte Untersuchung der eingesetzten Werkzeuge für die MES Aufgaben bestätigt. Zur Ermittlung der Ist-Situation wurden die jeweils eingesetzten Softwarewerkzeuge den o.g. Kategorien (ERP Software, MES Software, Prozess Software und Eigenentwicklung) zugeordnet. Die Systeme, bei denen keine eindeutige Zuordnung möglich war werden als „sonstige Software Lösung“ dargestellt. „Redundanz / Systemüberschneidungen“ bedeutet, dass die jeweilige MES Aufgabe von mehreren Software Lösungen (unterschiedlicher Hersteller) gleichzeitig wahrgenommen wird. Die Auswertung zeigt:

  • Der Anteil nicht vorhandener Lösungen zeigt sich heterogen: zwischen 8% (Materialmanagement) und 40% (Personalmanagement).
  • Im Materialmanagement dominieren erwartungsgemäß ERP Lösungen (> 40%). Die geringe Verbreitung von Anbietern der erweiterten Prozessautomatisierung erklärt sich durch die Dominanz der Stückgüterhersteller bei den Befragten (s.o.).
  • Der Anteil redundanter Lösungen zeigt sich ebenfalls heterogen, wobei die Bewertung je nach Aufgabe unterschiedlich kritisch ist. So wurde für die Aufgabe der Datenerfassung und -verteilung eine Trennung von Maschinen- und Rückmeldedatenerfassung bereits als redundante Lösung gewertet, muss aber nicht unbedingt kritisch sein; ähnliches gilt für die Leistungsanalyse. Demgegenüber erscheint eine Systemüberschneidung bei Entscheidungsaufgaben wie Feinplanung und -steuerung oder Materialmanagement deutlich kritischer. In solchen Fällen wollten die Anwender sorgfältig analysieren, ob nicht Aufgaben doppelt oder widersprüchlich erledigt werden. Dies stellt hohe Anforderungen an die IT und die Anwenderkompetenz.

Bei der Auswertung der verwendeten MES Software Werkzeuge ergab sich außerdem, dass in etwa zwei Dritteln der Unternehmen MES Software Lösungen von unterschiedlichen Herstellern für die Unterstützung der MES Aufgaben eingesetzt werden: Ca. 30% setzen in ihrem Unternehmen MES Software von zwei Software-Anbietern ein, zwischen 10 und 15% setzen MES Software von drei und ebenso viele sogar MES Software Lösungen von vier verschiedenen Anbietern ein. Hieraus resultieren hohe Anforderungen an die Gestaltung der Schnittstellen

Erwartungsgemäß stehen SAP (knapp 35%) und Eigenentwicklungen (knapp 30%) an den ersten beiden Stellen der am häufigsten eingesetzten MES Lösungen. Darüber hinaus identifizierte die Untersuchung ein breites Spektrum eingesetzter Softwarelösungen.

Eine Korrelation zwischen der Anzahl verwendeter Softwarewerkzeuge und der Ausprägung der Schnittstellen (manuell, batch, Echtzeit) ließ sich nicht nachweisen.

  • In den Aufgaben Materialmanagement, Personalmanagement sowie Datenerfassung und -verteilung dominiert erwartungsgemäß Standardsoftware. (Der Anteil manueller / paperbasierter Lösungen bzw. MS-Office Lösungen ist in diesen Bereichen entsprechend gering.
  • Ein auf den ersten Blick widersprüchliches Bild zeigt der Anteil der Eigen­entwicklungen. Hier resultieren aufgabenbezogen grob zwei Gruppen: Die Aufgaben Datenerfassung und -verteilung, Leistungsanalyse, Qualitäts- sowie Informations­management werden zu ca. 20% mit Eigen­entwicklungen unterstützt. In den anderen Aufgaben ist der Anteil deutlich geringer.

Die Gegenüberstellung von Aufgabenbedeutung und Reifegrad der MES Software Lösung  identifizierte keine klaren Korrelationen.

Zwischenfazit

  • MES adressiert den fertigungsbezogenen Bereich des „Real Time Enterprise“. Eine Umsetzung ohne geeignete MES Software Werkzeuge ist kaum möglich.
  • Wie bei allen jungen Software-Kategorien stellt sich der MES Software Markt anwender- wie anbieterseitig noch sehr heterogen dar.
  • Auf der Anwenderseite ist der MES Software Einsatz derzeit noch durch relativ viele Eigenprogrammierungen bzw. den Einsatz von Microsofts Office-Produkte gekennzeichnet. Wird Standard-Software eingesetzt, ist diese oft stark angepasst oder kann die fertigungsnahen Planungs- und Steuerungsprozesse nur zum Teil abdecken.
  • MES Software Anwender befinden sich derzeit noch auf der Suche nach der geeigneten Lösungsarchitektur. Gewünscht wird in vielen Fällen eine vollständige Integration in die ERP Umgebung. Die „MES Fähigkeit“ der vorhandenen ERP Systeme steht dem jedoch vielfach entgegen.
  • Anbieterseitig finden sich neben den Anbietern von ERP Lösungen Spezialisten für die Planung bzw. Optimierung der Fertigungsabläufe, Spezialisten für die Überwachung und Automatisierung von Fertigungsprozessen (Stichwort „Prozessleittechnik“) sowie originäre MES Software Lösungen mit umfassender Abdeckung der MES Aufgaben. Die Charakteristik der Lösungen ist dabei stark durch deren Historie bzw. Herkunft geprägt.
  • Mit dem steigenden Bedarf in den Unternehmen ist mittlerweile auch das Lösungsangebot im Bereich MES „erwachsen“ geworden. Angesichts des Anwenderwunschs nach weitest möglicher Integration ist hier mittelfristig mit einer Konsolidierung der Vielzahl von Spezialisten und Teillösungen zu rechnen. Ob dabei die MES Spezialisten oder die ERP Suiten das Rennen machen, ist derzeit noch nicht abzusehen. Für ERP Anbieter stellt sich angesichts der Komplexität, die einer vollwertigen MES Software Lösung innewohnt, dabei durchaus die Frage, ob eine derartige Erweiterung des Lösungsangebotes strategisch notwendig bzw. wirtschaftlich sinnvoll ist. Einiges deutet darauf hin, dass es zumindest mittelfristig auf eine Koexistenz von MES Software und ERP Lösungen hinausläuft.

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