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MES Software: Wann und wofür braucht man sie?

Welche Aufgabe haben Manufacturing Execution Systems (MES Software), wie sieht der Anbietermarkt aus und wie schätzen die Anwender das Thema ein?

Die Kernidee vom Manufacturing Execution Systems (MES Software) ist die Bereitstellung einer reaktionsschnellen, integrierten Informationsverarbeitung im Produktionsbereich, die mit einem Abbau von Insellösungen einhergeht. Daraus resultieren zwei wesentliche Vorteile:

  • Reduzierung des Aufwandes: Dies betrifft vor allem Datenerfassungs- und Suchaufwände zur Aufnahme und Überwachung des Auftragsfortschritts und entspricht damit der klassischen Argumentation, dass durch eine elektronische Betriebsdatenerfassung Kosten eingespart werden.
  • Erhöhung des Nutzens: Die Kenntnis des aktuellen Fertigungszustandes ermöglicht eine unmittelbare Reaktion auf auftretende Ereignisse. Verbunden  mit leistungsfähigen Methoden ist so eine optimierte Abarbeitung des Arbeitsvorrats möglich. Dies erhöht den Nutzen, und zwar sowohl für den Produzenten (durch die effektive Abarbeitung des Arbeitsvorrats) als auch für seine Kunden (durch die hohe Reaktionsfähigkeit der Produktion).

Diese Echtzeitfähigkeit von MES Software ist gegenüber dem klassischen Verständnis neu. Sie basiert darauf, dass den Anwendern zu jeder Zeit die Informationen über die aktuelle Fertigungssituation vorliegen und nicht erst z.B. am Ende der Schicht nach dem Eingeben der Rückmeldedaten.

Erfolgsentscheidend dafür sind die Schaffung einer logisch und datentechnisch durchgängigen Informationsverarbeitung auf der Shop-Floor-Ebene sowie die zielgerichtete, organisatorische Einbindung des „MES-Blocks" in das Gesamtunternehmen.

Funktionen von MES Software

Die Entwicklung der Funktionen von MES Software ist gekennzeichnet durch die Einbindung immer neuer Funktionen in die angebotenen Softwarelösungen. Konzentrierte sich die erste rechnergestützte MES Software - zu ihrer Zeit angeboten als elektronische Fertigungsleitstände oder Werkstattsteuerungssysteme - auf die Verwaltung und Visualisierung von Fertigungsauftrags- und Ressourcendaten, ohne dabei nennenswerte Planungsfunktionen zu übernehmen, so zeichnet sich heutige MES Software durch die Einbindung leistungsfähiger Planungs- und Prognosefunktionen aus. Aus heutiger Sicht lassen sich die MES Funktionen für Unternehmen der Stückgutfertigung den drei folgenden Kategorien zuordnen (vgl. Bild 1):

  • Datenmanagementfunktionen,
  • Entscheidungsfunktionen,
  • Dokumentations- und Auswertefunktionen.

Unter Datenmanagementfunktionen wird bei MES Software die Bereitstellung von Stammdaten wie Artikel-, Kapazitäts- und Personalsrammdaten, von Fertigungsauftragsdaten aus dem übergeordneten ERP-System (Fertigungsauftragsverwaltung) sowie von Rückmeldedaten aus dem Produktionsprozess verstanden. Sämtliche Planungs- und Steuerungsfunktionen sind unter dem Überbegriff Entscheidungsfunktionen zusammengefasst. Hierzu gehören Feinplanung und -Steuerung, mit deren Unterstützung auf Basis des Ressourcenbedarfs an Betriebsmitteln oder Personal und des Ressourcenangebots in Form von Technologie, Schichtmodell, Wartung etc. die Abfertigung der Produktionsaufträge durch Maschinenzuordnung und Abarbeitungsreihenfolge festgelegt wird. Die Feinplanung/ - Steuerung muss mögliche Engpässe ausweisen und gegebenenfalls Lösungsvorschläge aufzeigen.

Das Materialmanagement als eine weitere Entscheidungsfunktion der MES Software bestimmt den Materialbedarf nach Art, Menge und Termin sowie die Materialbereitstellung am jeweiligen Verbrauchsort. Dem Betriebsmittelmanagement obliegt die Verwaltung der Werkzeug- und DNC-Daten, der Transportsteuerung sowie der Instandhaltungsmaßnahmen und instandhaltungsrelevanten Anlagenstammdaten. Die Auswerte- und Dokumentationsfunktionen umfassen die Verarbeitung der Rückmeldedaten zur Visualisierung des aktuellen Prozesszustands sowie sämtliche Leistungsanalysen, z.B. zur Kapazitätsauslastung oder zu den Auftragsdurchlaufzeiten. Des Weiteren gehört zu dieser Funktionsgruppe das Qualitätsmanagement.

Notwendigkeit von MES Software

Doch für welche Unternehmen ist der Einsatz einer MES Software interessant? Eine vom IPA Stuttgart und der IPH Hannover durchgeführte Anwenderbefragung von 21 Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus untersuchte Einsatzkriterien und Notwendigkeit von MES Software. Grundsätzlich gilt: Ab einer gewissen Planungs- bzw. Produktionskomplexität ist eine Rechnerunterstützung in der Produktion über MES Software unumgänglich. In der Befragung wurde diese Komplexität einerseits über die Dimensionen Struktur (Produktionsbereiche, Materialfluss) sowie Systembelastung (Produktionsaufträge) bestimmt, andererseits wirken die kurzfristigen Flexibilitätsanforderungen wie Häufigkeit von Auftragsänderungen, z.B. auf Kundenwunsch, sowie auftretende Störungen auf die Performance ein. Den befragten PPS- und Logistik-Verantwortlichen waren jeweils zwei Ausprägungsalternativen, gering/ stark bzw. selten/häufig, vorgegeben.

Der MES Software Markt

Für potentielle Anwender stellt sich der Markt für MES Software als sehr unübersichtlich dar. Die angebotenen Lösungen unterscheiden sich, resultierend aus ihrem Branchenfokus, sowohl in ihrem Funktionsumfang wie auch, bedingt durch die Entwicklungshistorie, in ihrem Lösungsansatz. Die meisten der angebotenen MES Software Lösungen sind von ihrem Funktionsangebot und auch von den implementierten Planungsmethoden her auf Unternehmen der Metall-Verarbeitung im weitesten Sinne, des Maschinen- und Anlagenbaus sowie der Automobil- und Automobilzulieferindustrie ausgerichtet. So werden in zunehmendem Maße Funktionen zur Produktrückverfolgung angeboten wie sie in diesen Branchen aufgrund der verschärften Produkthaftungsgesetze immer häufiger benötigt werden. Nischenbranchen hingegen wie die Bekleidungs- und Schuhindustrie mit ihrer Größen-, Farb- und Musterproblematik oder auch die Dienstleistungsbranchen finden unter den Standardsystemen bisher weniger Unterstützung. Sie müssen auf Speziallösungen zurückgreifen oder Standardlösungen anpassen. Die traditionellen Feinplanungs- und -steuerungsfunktionen werden von der eingesetzten MES Software am besten abgedeckt. Für Funktionen, die erst in neuerer Zeit im Zuge der horizontalen Funktionsintegration dazu gekommen sind, z.B. die Funktionen des Betriebsmittelmanagements, werden häufig keine eigenen Module angeboten, sondern Partnerprodukte.

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