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Software - MES

Manufacturing Execution Systems (MES)

Kennzahlen als Steuerungsinstrument entlang der Wertschöpfungskette

Kaum eine Lieferantenbeziehung gestaltet sich so komplex wie die Zulieferpyramide in der Automobilindustrie. Damit die Qualitätsstandards der Automobilhersteller entlang der gesamten Produktions- und Lieferkette eingehalten werden, bedarf es konsequenter und prozessorientierter Qualitäts- und Produktionsmanagement-Methoden. Kennzahlen- und Analysesysteme liefern zu jedem Zeitpunkt und an jedem Punkt der Wertschöpfungskette Auskunft über die Produkt- und Prozessqualität.

Die Begriffe Prozessorientierung, Ablaufsteuerung oder geschlossener Regelkreis sind in der Automobilindustrie bereits seit langem gesetzt. Nur wenige Branchen haben das Denken in Prozessen bereits so stark verinnerlicht wie die global vernetzte Industrie rund um den Automobilbau. Doch was in den Organisationseinheiten und Produktionsstraßen bereits zum Alltag gehört, ist in der Welt der produktionsnahen Informationstechnologie noch kein Standard.

Viele Abteilungen im Qualitäts- und Produktionsbereich arbeiten noch heute mit Software-Inseln, deren Daseinsberechtigung bis in die 80er Jahre zurückreicht. Damals entstanden die so genannten CIM-Bausteine (Computer Integrated Manufacturing): Computer Aided Quality (CAQ), Betriebs- und Maschinendatenerfassung (BDE und MDE), Personalzeiterfassung (PZE) sowie Computer Aided Planning (CAP). In dieser Marktphase konzentrierte man sich auf die Vertikalität der Lösungen. Ziel war die Integration „nach oben“ zu den betriebswirtschaftlichen Anwendungen und „nach unten“ in die Produktions- und Automatisierungsebene.

Fehleranfällige Schnittstellen

Die horizontale Kommunikation war hingegen kaum ausgeprägt. Diese IT-Konzepte sorgen noch heute bei der Daten- und Kennzahlenanalyse dafür, dass die notwendigen Basisinformationen aus verschiedensten Anwendungen individuell exportiert, zusammengeführt und manuell bearbeitet werden müssen. Anschließend sorgen Makros oder anderweitige starre Programmschnittstellen dafür, dass die Dateien in die Intranet-Lösungen für das Management, die Fachabteilung oder des jeweiligen Lieferanten eingebunden werden.

Diese Form der Datenerhebung und -visualisierung ist nicht nur aufwendig und zeitversetzt zum aktuellen Materialfluss, sprich Online-Auswertungen sind so gut wie unmöglich, sondern vor allem subjektiv. Denn je öfter die Daten exportiert und manuell bearbeitet werden, desto höher ist die Gefahr von Inkonsistenzen. Es kommt zu widersprüchlichen Aussagen und Kennzahlen in punkto Qualität und Produktion. Bei komplexen Wertschöpfungsprozessen mit einer Vielzahl an Lieferanten versagen solche Analyse-Methoden oftmals gänzlich ihren Dienst, da die Qualität der Daten durch die vielen Stufen der Aggregation rapide absinkt.

Durch den organisatorischen Wandel hin zur Prozessorientierung begannen zahlreiche Software-Schmieden ab dem Jahr 2000, horizontale Integrationspunkte aufzunehmen – der Begriff Manufacturing Execution System (MES) wurde einige Jahre später aus der Taufe gehoben. Der Anspruch: Entlang der Wertschöpfungskette versorgt ein zentrales System alle Anspruchsgruppen mit den notwendigen qualitäts- und produktionsrelevanten Informationen auf einer integrierten Datenbasis. Im Hinblick auf technische MES-Kennzahlen gehören dazu vor allem Zeitarten (Personalzeiten, Produktionszeiten, Rüstzeiten etc.), Mengen (Gutmenge, Ausschuss und Nacharbeit) und detaillierte Messwerte aus dem Produktions- / Montageprozess.

Diese homogene Informationsgrundlage ist der ideale Ausgangspunkt für integrierte MES-Kennzahlensysteme wie sie auch in den aktuellen Einheitsblättern 66412 Teil 1 und 2 des VDMA definiert wurden. Doch für die Steuerung und Überwachung strikter Qualitätsstandards über alle Wertschöpfungsteilprozesse und sämtliche Zulieferer hinweg, muss das in den Einheitsblättern definierte Set an Key Performance Indicators (KPI) um die Lieferantensicht ergänzt werden. Das Ziel: Über moderne KPI-Cockpits lassen sich neben firmeninternen KPI wie Overall Equipment Effectiveness (OEE), First Pass Yield (FPY) oder Prozessfähigkeitswerte auch dem Unternehmen vorgelagerte qualitäts- und produktionsrelevante Faktoren detailliert beurteilen. Dazu gehören beispielsweise Lieferantenindikatoren wie Parts Per Million (PPM), ABC-Klassifikation, Liefertreue oder Anlieferqualität.

MES bieten integrierte Datenbasis

Die zentrale Grundlage aller MES-Analysen entlang der Wertschöpfungskette ist die eingangs beschriebene integrierte Datenbasis. Mit ihr werden alle notwendigen qualitäts- und produktionsrelevanten Urdaten sowie deren Beziehungen (Werkzeug, Material, Maschine und Mensch) zueinander in Echtzeit bereitgestellt. Dazu gehört auch die vollständige Rückverfolgbarkeit der Zukaufteile oder Rohstoffe über alle Produktions- und Montageschritte.

Dank dieser Datenkonsistenz liefern intelligente KPI-Cockpits nicht nur unternehmensübergreifende MES-Indikatoren entlang der Supply-Chain. Sondern darüber hinaus eröffnen sich bei abweichenden Qualitäts-, Ressourcen-, Produkt- oder Prozess-Kennzahlen neue Möglichkeiten der Ursachenanalyse und Fehlerbehebung. Ein Beispiel: Bei der Betrachtung einer zu hohen Ausschussquote prüft der MES-Anwender unter anderem, ob sich die Qualitätsprobleme auf Materialfehler im Wareneingang zurückführen lassen und ob das Material auch in anderen Produkten verbaut beziehungsweise verwendet wurde. Ist dies der Fall, kann der Anwender gezielt und vor allem ohne Zeitverzug in den Produktionsprozess eingreifen. Zudem ist er in der Lage, weitere Detailinformationen über den betreffenden Zulieferer aufzurufen und entsprechende Verbesserungs- und Abstellmaßnahmen einzuleiten.

Kritische Teile automatisch prüfen und einpassen

Die Analysemöglichkeiten einer integrierten Datenbasis vom Zulieferer über die gesamte Intralogistik und Produktion bis hin zu den Produktendprüfungen bieten auch neue Lösungsansätze für bis dato knifflige Qualitätsaufgaben. Das Szenario: Bei der Produktion und Montage komplexer Bauteilgruppen muss eine Vielzahl an Einzelteilen unterschiedlichster Vorlieferanten miteinander verbaut werden. Kommt es bei einzelnen Systemkomponenten zu Abweichungen, kann der gesamte Fertigungsprozess in Bedrängnis geraten. Deshalb gilt es, kleinste Qualitätsschwankungen im µ-Bereich sofort zu erkennen und zu interpretieren.

Doch selbst wenn sich alle gelieferten Teile in den definierten Toleranzbreiten befinden, können ungünstige Bauteilkombinationen in Summe zu einem fehlerhaften Verhalten des Endproduktes führen (z.B. Spaltmaße zwischen verschiedenen Bauteilen). Moderne MES bieten für diese Gefahrenquelle intelligente Analyseverfahren. Hierbei werden die Produkt- und Prozessdaten relevanter Zuliefererprodukte gegenübergestellt und erfolgskritische Merkmalskombinationen beziehungsweise Abhängigkeiten überprüft. Durch Kombinationsvergleiche in den Merkmalen und Prüfergebnissen stellt das System dabei sicher, dass alle Bauteile perfekt zueinander passen und sich etwaige Verteilungsschwankungen durch gezielte Paarung gegenseitig aufheben.

Andreas Kirsch ist Leiter des DIN-Arbeitskreises MES, Co-Convenor ISO TC 184/SC5/WG9 und Vorstand der GUARDUS Solutions AG.

Literaturhinweis

Gröpper, M. (2009-10): VDMA-Einheitsblatt 66412–1 + 1 Änderung; Manufacturing Execution Systems (MES) – Kennzahlen. Beuth Verlag, Berlin

Gröpper, M. (2010-11): VDMA-Einheitsblatt 66412–2; Manufacturing Execution Systems (MES) – Kennzahlen-Wirkmodell. Beuth Verlag, Berlin

MES - Integriertes Produktionsmanagement - Leitfaden, Marktübersicht und Anwendungsbeispiele , Klaus Thiel, 1. Aufl. 2011, Hanser Verlag, 728 Seiten, ISBN 978-3-446-42114-1

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