Über Plex

MES

Diese Materialien sind © 2022 John Wiley & Sons, Inc. Jegliche Weitergabe, Verteilung oder unbefugte Nutzung ist strengstens untersagt.

MES

Plex Systems, 2. Sonderausgabe

von Ben Stewart

Diese Materialien sind © 2022 John Wiley & Sons, Inc. Jegliche Weitergabe, Verteilung oder unbefugte Nutzung ist strengstens untersagt.

MES für Dummies®, Plex Systems Inc., 2. Sonderausgabe

Veröffentlicht von
John Wiley & Sons, Inc.
111 River St.
Hoboken, NJ 07030-5774
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ISBN 978-1-119-90399-4 (Taschenbuch); ISBN 978-1-119-90400-7 (E-Book)

Danksagung des Verlags

Wir sind stolz auf dieses Buch und auf die Menschen, die daran gearbeitet haben. Zu den Personen, die an der Veröffentlichung dieses Buches mitgewirkt haben, gehören unter anderem die folgenden:

Projekteditor: Rebecca Senninger
Redaktionsmanager: Rev Mengle
Executive Editor: Ashley Coffey
Senior Client Account Manager:Matt Cox
Produktionseditor:SaiKarthick Kumarasamy

HAFTUNGSBESCHRÄNKUNG/GEWÄHRLEISTUNGSAUSSCHLUSS: OBWOHL DER HERAUSGEBER UND DIE AUTOREN BEI DER ERSTELLUNG DIESES WERKS IHRE BESTEN ANSTRENGUNGEN UNTERNOMMEN HABEN, MACHEN SIE KEINE ZUSICHERUNGEN ODER GEWÄHRLEISTUNGEN HINSICHTLICH DER GENAUIGKEIT ODER VOLLSTÄNDIGKEIT DES INHALTS DIESES WERKS UND SCHLIESSEN INSBESONDERE ALLE GEWÄHRLEISTUNGEN AUS, EINSCHLIESSLICH, ABER NICHT BESCHRÄNKT AUF, JEGLICHE STILLSCHWEIGENDEN GEWÄHRLEISTUNGEN DER MARKTGÄNGIGKEIT ODER EIGNUNG FÜR EINEN BESTIMMTEN ZWECK. KEINE GEWÄHRLEISTUNG DARF DURCH VERTRIEBSVERTRETER, SCHRIFTLICHE VERTRIEBSUNTERLAGEN ODER WERBEAUSSAGEN FÜR DIESES WERK ERSTELLT ODER ERWEITERT WERDEN. DIE TATSACHE, DASS IN DIESEM WERK AUF EIN UNTERNEHMEN, EINE WEBSITE ODER EIN PRODUKT ALS ZITAT UND/ODER POTENZIELLE QUELLE FÜR WEITERE INFORMATION VERWIESEN WIRD, BEDEUTET NICHT, DASS DER HERAUSGEBER UND DIE AUTOREN DIE INFORMATIONEN ODER DIENSTLEISTUNGEN, DIE DAS UNTERNEHMEN, DIE WEBSITE ODER DAS PRODUKT BEREITSTELLEN KANN, ODER EMPFEHLUNGEN, DIE ES MÖGLICHERWEISE AUSSCHREIBT, GUTHEISSEN. DIESES WERK WIRD MIT DEM VERSTÄNDNIS VERKAUFT, DASS DER HERAUSGEBER KEINE PROFESSIONELLEN DIENSTLEISTUNGEN ERBRINGT. DIE HIER ENTHALTENEN RATSCHLÄGE UND STRATEGIEN SIND MÖGLICHERWEISE NICHT FÜR IHRE SITUATION GEEIGNET. SIE SOLLTEN GEGEBENENFALLS EINEN SPEZIALISTEN KONSULTIEREN. DARÜBER HINAUS SOLLTEN LESER BEACHTEN, DASS WEBSITES, DIE IN DIESEM WERK AUFGEFÜHRT SIND, ZWISCHEN DEM ZEITPUNKT, AN DEM DIESES WERK VERFASST WURDE, UND DEM ZEITPUNKT, AN DEM ES GELESEN WIRD, GEÄNDERT WORDEN SEIN KÖNNEN ODER NICHT MEHR VERFÜGBAR SIND. WEDER DER HERAUSGEBER NOCH DIE AUTOREN HAFTEN FÜR IRGENDWELCHE GEWINNVERLUSTE ODER ANDERE GEWERBLICHE SCHÄDEN, EINSCHLIESSLICH, ABER NICHT BESCHRÄNKT AUF, BESONDERE, ZUFÄLLIGE, FOLGE- ODER SONSTIGE SCHÄDEN.

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis

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EINFÜHRUNG.................................................................1

Über dieses Buch....................................................................................2 In diesem Buch verwendete Symbole................................................................2

KAPITEL 1: Verbesserung der Leistung mit einem Manufacturing Execution System.......................................3

Streben nach verbesserter Fertigungseffizienz...............................4

Identifizierung von Verbesserungsmöglichkeiten.......................................5

Die Entwicklung von Manufacturing Execution Systems im Überblick................................................................................6

Wissenswertes zu MES und MOM...........................................................8

Entscheidung, ob ein MES erforderlich ist..................................................8

KAPITEL 2: Digitalisierung von Fertigungsprozessen.............11

Verstehen der Vierten industriellen Revolution............................11

Einführung in das Smart Manufacturing.....................................................13

Vorbereitung auf die digitale Transformation...............................................13

Beginn der digitalen Transformation............................................15

KAPITEL 3: Steuerung von Fertigungsbetrieb....................17

Reduzierung von Risiken..................................................................................17 Beseitigung von Fehlern..................................................................................18

Optimierung von Zeitplänen.........................................................................19

Verbesserung von Qualität und Compliance..................................................20

Erreichen von Operational Excellence.....................................................21

KAPITEL 4: Bereitstellung von Transparenz im Fertigungsfluss...........23

Optimierung Ihres Flusses........................................................................23 Proaktive Problemlösung.................................................................24

Nachverfolgung von Produktflüssen.........................................................................25 Berichterstellung relevanter Erkenntnisse...........................................................27

KAPITEL 5: Ermöglichung von Smart Manufacturing.......................................29

Grundlage für die Zukunft schaffen.....................................................29 Die vier Säulen der Smart Manufacturing........................................30 Implementierung von Automatisierungstools........................................31

Diese Materialien sind © 2022 John Wiley & Sons, Inc. Jegliche Weitergabe, Verteilung oder unbefugte Nutzung ist strengstens untersagt.

Einführung des industriellen Internet der Dinge .......................................................................33

Menschen mit Informationen vernetzen ................................................35

Verwaltung Ihres Werks/Ihrer Werke aus der Cloud ...........................................36

KAPITEL 6:

Wertschöpfung für Ihr Unternehmen durch den Einsatz von MES ........41

Ermöglichung der Prozessumwandlung .....................................................41

Zusammenstellung Ihres Teams .......................................................................42

Erstellung einer Implementierungs-Roadmap ...........................................43

Beurteilung Ihrer Risikotoleranz .......................................................43

Auswahl eines Anbieters .........................................................................43

Aufbau eines Governance-Modells .......................................................44

Vorbereitung der Integration ..............................................................44

Sicherung des Erfolgs ......................................................................45

Messung der MES-Ergebnisse ......................................................................46

KAPITEL 7:

Zehn Wege, wie ein MES zu Ihrem Geschäftserfolg beiträgt .......49

GLOSSAR ...........................................................................................................51

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MES für Dummies, Plex Systems, 2. Sonderausgabe

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Einführung

Meine Fertigungsanlage läuft ganz gut. Ich verfolge die Produktionskosten und versuche, die Fertigungseffizienz nach den Prinzipien der schlanken Produktion zu optimieren (Kapitel 2), aber die meiste Verfolgung erfolgt manuell auf Papier oder in Tabellenkalkulationen. Manchmal ist es schwierig, den Zahlen zu vertrauen und unsere Leistung auf die nächste Stufe zu bringen – ganz zu schweigen davon, dass wir Kunden zufriedenstellen müssen, die mehr Raffinesse bei der Steuerung und den Fähigkeiten verlangen. Ich habe von Manufacturing Execution Systems (MES) gehört, aber sie erschienen aufgrund der Kosten oder der Komplexität bislang unerreichbar. Hinzu kommt die Diskussion über Industrie 4.0, Smart Manufacturing und das industrielle Internet der Dinge (Kapitel 5), und ich habe das Gefühl, den Anschluss zu verlieren. Wo soll ich anfangen?“

Wenn Sie sich darin wiedererkennen, sind Sie nicht allein. All dies zu ordnen, erscheint komplex, aber ein praxisorientierter Ansatz zur Lösung realer Herausforderungen ist genau das, was die Produktion ausmacht. Dieses Buch ist Ihr Leitfaden, um genau das zu erreichen!

Die Fertigungsindustrie ist einem ständigen Wandel unterworfen und hochgradig wettbewerbsorientiert. Daher müssen Unternehmen agil sein und sich kontinuierlich verbessern, um erfolgreich zu sein. Durch die alleinige Einführung der neuesten Technologie steigern Hersteller nicht zwangsläufig die Produktionszahlen, verbessern die Qualität oder erhöhen die Rentabilität. Um diese Veränderungen zu erreichen, müssen Operations Manager eine Umgebung schaffen, die es ihnen ermöglicht, die Produktion präzise zu steuern und gleichzeitig die Transparenz ihrer kritischen Prozesse zu erweitern. Die Ausweitung dieser Transparenz und Kontrolle über die eigenen vier Wände hinaus – auf Schwesterwerke, die gemeinsame Best Practices anwenden, auf das Unternehmensmanagement, auf Kunden und auf die erweiterte Lieferkette – erhöht die Komplexität zusätzlich.

Ein MES bietet diese und weitere Vorteile. Von der Produktionssteuerung und -überwachung, Maschinenkonnektivität, dem Zustand von Anlagen und Ausrüstung, Prozessautomatisierung, eingebetteten Qualitätskontrollen bis hin zu Echtzeitdaten und Analysen – ein MES koordiniert und schafft Transparenz über alle kritischen Funktionen, die für fundierte Entscheidungen und die Umsetzung von Initiativen zur kontinuierlichen Verbesserung auf Basis präziser Daten erforderlich sind.

In diesem Buch erfahren Sie, was ein MES ist und wie Hersteller diese Systeme einsetzen, um die Optimierung der Betriebsprozesse voranzutreiben.

Einleitung

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Diese Materialien sind © 2022 John Wiley & Sons, Inc. Jegliche Weitergabe, Verteilung oder unbefugte Nutzung ist strengstens untersagt.

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MES für Dummies, Plex Systems 2nd Special Edition

Diese Materialien sind © 2022 John Wiley & Sons, Inc. Jegliche Weitergabe, Verteilung oder unbefugte Nutzung ist strengstens untersagt.

Über dieses Buch

MES für Dummies, Plex Systems 2. Sonderausgabe, besteht aus

Sieben Kapitel, in denen folgende Themen behandelt werden:

»» Warum Unternehmen der Fertigungsbranche ein MES benötigen (Kapitel 1)

»» Wie Geschäftsprozesse digitalisiert werden (Kapitel 2)

»» Wichtige Faktoren zum Steuern von Fabrikabläufen (Kapitel  3)

»» Möglichkeiten zur Verbesserung der Produktionssichtbarkeit (Kapitel  4)

»» Wie die Fertigung intelligenter wird (Kapitel  5)

»» Mehrwert durch die Einführung eines MES – Kapitel 6

»» Zehn Wege, wie ein MES Ihren Geschäftserfolg steigert (Kapitel 7)

In diesem Buch verwendete Symbole

Symbole weisen auf einen wichtigen Hinweis, eine zu beachtende Gefahr oder hilfreiche Informationen hin.

Das Symbol für Tipps kennzeichnet Tipps (logisch!) und Abkürzungen, die Sie nutzen, um MES-Implementierungen zu vereinfachen.

„Merken“-Symbole kennzeichnen Informationen, die besonders wichtig sind. Um die wichtigsten Inhalte jedes Kapitels schnell zu erfassen, überfliegen Sie die Absätze, die mit diesen Symbolen versehen sind.

Das Symbol Technische Details kennzeichnet Informationen mit stark technischem Inhalt, die Sie in der Regel überspringen können.

Das Warnsymbol weist Sie darauf hin, aufmerksam zu sein! Es kennzeichnet wichtige Informationen, die Ihnen Schwierigkeiten ersparen können.

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Steigerung der Fertigungseffizienz

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Entwicklung von Fertigungstechnologien im Überblick

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Bewertung Ihrer Fertigungsprozesse und -systeme

Kapitel 1

Leistungssteigerung mit einem MES

Informationstechnologie verändert die Art und Weise, wie Unternehmen geführt werden, und schafft gleichzeitig neue Möglichkeiten zur Verbesserung der Produktion. Produktionsanlagen müssen mit diesen Fortschritten Schritt halten, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Der Schlüssel zum Erfolg in diesem herausfordernden Umfeld besteht darin, wichtige Trends zu erkennen und die richtigen Technologien zum richtigen Zeitpunkt zu implementieren, damit Ihr Unternehmen der Konkurrenz immer einen Schritt voraus ist. Dies gilt sowohl für kleine und mittlere Fertigungsunternehmen als auch für größere, etablierte Unternehmen, die möglicherweise seit Jahrzehnten ein MES einsetzen. Das MES verschafft mehr Effizienz, Automatisierung und Transparenz im Fertigungsbereich, was sich in schnelleren Reaktionszeiten, geringeren Kosten und höheren Gewinnen niederschlägt – all das, was jeder Hersteller benötigt, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Die Auswahl der besten Technologien für das Management Ihrer Fertigungsprozesse beginnt mit dem Verständnis, was diese Systeme leisten und wie sie funktionieren.

IN DIESEM KAPITEL

Steigerung der Fertigungseffizienz

Die heutigen Produktionsanlagen sind beeindruckend. Sie verwandeln Rohstoffe in nützliche Produkte – sowohl in diskreten als auch in Prozessbranchen.

Aber was ist eine Produktionsanlage wirklich? Viele Menschen sehen Anlagen nur als Gebäude, aber in Wirklichkeit sind sie ein komplexes Netz aus Rohstoffen, Werkzeugen, Ausrüstung, Fertigungsbereich und Büroangestellten, die alle zusammenarbeiten, um tägliche Herausforderungen zu lösen und das Produkt durch die Tür zu bringen.

Erfahrene Betriebsleiter wissen, dass Maschinen, Mitarbeiter, Prozesse und Rohstoffe synchronisiert werden müssen, denn ohne deren Zusammenarbeit an den richtigen Aufgaben zur richtigen Zeit  – also im Einklang – lassen sich Fertigprodukte nicht effizient herstellen. Diese Ressourcen kosten alle Geld, und Unternehmen müssen sicherstellen, dass diese Ressourcen nicht verschwendet werden, während sie im globalen Geschäftsumfeld konkurrieren.

In der Vergangenheit verließen sich viele Unternehmen bei der Verwaltung ihrer Anlagen auf einfache, manuelle Systeme und Tabellenkalkulationen. (Hinweis: das MES≠ Microsoft Excel-Tabellen.) Heute implementieren Hersteller aller Größenordnungen angesichts sinkender Technologiekosten und Software as a Service (SaaS) spezialisierte Softwarelösungen, um die Systeme und Prozesse in ihren Anlagen zu automatisieren und zu orchestrieren.

MES können mit Anlagen und Maschinen im Fertigungsbereich sowie mit Unternehmensplanungssystemen kommunizieren. Das Ergebnis ist eine höhere Prozessautomatisierung, eine bessere Steuerung der tatsächlichen Abläufe im Werk und die Möglichkeit, sich schneller an Veränderungen anzupassen.

Das IT-Services-Management-Unternehmen Gartner definiert MES wie folgt:

Manufacturing Execution Systems (MES) verwalten, überwachen und synchronisieren die Ausführung von Echtzeitprozessen, die an der Umwandlung von Rohstoffen in Zwischen- und/oder Fertigprodukte beteiligt sind. Sie koordinieren diese Ausführung von Arbeitsaufträgen mit der Produktionsplanung und Systemen auf Unternehmensebene.

Bis vor Kurzem waren viele MES so teuer und komplex, dass sie nur für große internationale Unternehmen praktikabel waren. (Hinweis: MES ≠ Massive Expensive Solution.) Heute sind diese Lösungen weiter verbreitet und die Kosten für Abonnements und Implementierung sind deutlich niedriger. Darüber hinaus demokratisiert die Bereitstellung von MES in der Cloud die Technologie, indem sie Unternehmen jeder Größe ein gleiches Maß an Sicherheit und Betriebszeit bietet. Schließlich ermöglicht das zunehmend modulare MES-Design Herstellern, ihre unmittelbaren Bedürfnisse (zum Beispiel Qualität) zu erfüllen und später auf ein vollständiges MES zu erweitern. Diese Faktoren führen zu erheblichen Effizienzsteigerungen bei geringem Risiko und hoher Kapitalrendite!

Ermittlung von Verbesserungsmöglichkeiten

Um Verbesserungen in einem Prozess zu erzielen, müssen Sie wissen, wo Sie anfangen. Vier der größten Verbesserungsmöglichkeiten in den meisten Fertigungsbereichen sind:

»» Geschwindigkeit der Berichterstellung und Entscheidungsfindung
»» Kontrolle über Material- und Arbeitskosten
»» Transparenz und Effizienz im Betrieb
»» Verbesserte Qualität

Die Geschwindigkeit der Berichterstattung ist entscheidend, um Unternehmen agil zu halten und ihnen zu ermöglichen, schnell auf Veränderungen zu reagieren. Ganz gleich, ob es sich um eine Zunahme einer nachgelagerten Kundenbestellung, eine Unterbrechung in der vorgelagerten Lieferkette oder einen unerwarteten Ausfall im Fertigungsbetrieb handelt – die Reaktionsfähigkeit eines Managers ist nur so gut wie die Informationen, die ihm zur Verfügung stehen. Schnellere Berichterstattung sorgt dafür, dass der Fertigungsbereich flexibler ist und Manager nicht nur reaktionsschnell, sondern auch proaktiv agieren können, anstatt ausschließlich zu reagieren.

Die Kontrolle der Materialkosten erfordert nicht nur Sorgfalt und starke Verhandlungsführung im Einkauf, sondern auch die Sicherstellung, dass das richtige Material zur richtigen Zeit verfügbar ist. Es ist kein Zufall, dass eine der häufigsten Arbeitskosten Ausfallzeiten sind, die durch das Suchen oder Warten auf Material entstehen. Ein MES bietet Einblicke in das, was Ihre Anlagen und Mitarbeiter produzieren oder, was noch wichtiger ist, nicht produzieren und wie sich dies auf den Bedarf an eingehendem Lagerbestand auswirkt.

Die betriebliche Transparenz ist entscheidend, damit Manager effektiv arbeiten. Manager benötigen genaue und vollständige Informationen, um wirklich zu verstehen, was in ihren Betriebsabläufen geschieht. MES, die Echtzeitdaten aus mehreren Schichten und Produktionspunkten erfassen, fördern vorausschauendes und präskriptives Handeln, das unmittelbar eine bessere Betriebszeit ermöglicht und dazu beiträgt, zukünftige Ausfallzeiten zu vermeiden.

Die Verbesserung der Qualität ist ein weiterer Bereich, in dem viele Anlagen erhebliche Vorteile erzielen können. Ob Nacharbeit oder letztlich verschwendetes Material oder Produkt – das Ergebnis ist dasselbe: höhere Kosten und geringere Rentabilität. Durch die kontinuierliche Nachfrage, mehr Produkte schneller zu produzieren, kann die Kontrolle der Prozesse und der daraus resultierenden Qualität leiden. Fachkräftemangel, wie ihn viele Hersteller erleben, erfordert noch strengere Prozesskontrollen, um sicherzustellen, dass hohe Qualitätsstandards erreicht werden. Mit größerer Kontrolle steigt die Qualität und der Abfall sinkt – das wirkt sich direkt auf den Geschäftserfolg aus.

Einrichtungen, die sich auf kontinuierliche Verbesserung oder schlanke Produktion konzentrieren (Kapitel  4), haben unzählige Möglichkeiten, Wertschöpfung zu erzielen. Doch eines haben diese Bemühungen gemeinsam: die Notwendigkeit genauer Daten und einer konsistenten Ausführung der Fertigungsprozesse. Praktisch jede Verbesserungsinitiative, die Sie im Fertigungsbetrieb verfolgen, ist mit einem MES effektiver.

Die Entwicklung von Manufacturing Execution Systems – ein Überblick

Auf dem Markt sind zahlreiche MES verfügbar. Um zu verstehen, was sie leisten, müssen Sie wissen, woher sie stammen. Die heutigen MES haben ihre Wurzeln in unterschiedlichen Bereichen des Unternehmens. Es gibt ERP-Add-ons, SCADA-Add-ons und native MES-Lösungen.

Aus der Sicht des ERP war der Fertigungsbereich traditionell eine „Black Box“, sodass sich die Führungskräfte auf manuelle Berichte der Werksleiter verließen. ERP-Add-ons begannen als Module, die eine bessere Berichterstattung ermöglichten. Sie konzentrierten sich darauf, den Unternehmensführern zusammengefasste Informationen aus der Produktion bereitzustellen, die für Planungs- und strategische Entscheidungen relevant sind. Aber diese Informationen neigen dazu,

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MES für Dummies, Plex Systems, 2. Sonderausgabe

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zu allgemein für Prozessverbesserungen sind und ihre Verfügbarkeit ist oft so stark verzögert, dass sie für tägliche betriebliche Entscheidungen nicht genutzt werden kann. Bemerkenswerterweise wurde der Lebensnerv eines Fertigungsunternehmens, der Fertigungsbereich, von den meisten ERP-Softwares im Allgemeinen vernachlässigt, wenn nicht sogar völlig ignoriert. SCADA-Add-ons haben sich aus Steuerungssystemen für Fertigungsanlagen entwickelt. Diese MES wurden entwickelt, um eine Transparenzschicht über den speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) und SCADA-Systemen im Fertigungsbereich bereitzustellen. Sie bieten eine detaillierte Ansicht der Anlagenauslastung und -leistung. Leider können diese Informationen so stark auf die Maschinenleistung fokussiert sein, dass größere Muster und Trends im gesamten Werk schwer zu erkennen sind. Diese Informationen werden selten in andere Unternehmenssysteme integriert und in der Regel individuell in einem Werk oder sogar in einem Teil der Produktionslinien implementiert. Die dritte Gruppe von MES wurde von Grund auf so konzipiert, dass sie eine flexible Schnittstelle zwischen den Prozessen im Fertigungsbereich und dem Management-Reporting bietet. Diese nativen MES-Lösungen konzentrieren sich darauf, jedes Ereignis bei seinem Auftreten zu protokollieren und anschließend den Fluss der Produkte durch die einzelnen Schritte eines Fertigungsprozesses zu überwachen.

DIGITALISIERUNG

American Axle and Manufacturing (AAM) ist ein Tier-1-Zulieferer der Automobilindustrie mit einem Umsatz von mehreren Milliarden Dollar, mehr als 30 Standorten, nahezu 13000 Mitarbeitenden und über 100 Kunden, darunter General Motors, Fiat Chrysler Automobiles, Ford Motor Company und Honda. AAM fiel es schwer, echte Einblicke in die Geschäftsentwicklung, Qualität, Kapazitätsplanung und eine Echtzeitübersicht über den Finanzstatus zu erhalten. AAM implementierte die Plex MES-Funktionen, darunter Engineering, Qualitätsmanagement, Lagerbestand und Produktion, sowie Top-Floor-Module wie Buchhaltung und Lieferkette, um die betrieblichen Prozesse zu automatisieren. AAM verzeichnete eine Steigerung der Fertigungsleistung um 5 Prozent und eine Verbesserung des Bestandsumschlags um 5–10 Prozent, was sich positiv auf den Cashflow auswirkte.

Lösungen wie Plex MES sind speziell dafür entwickelt, den Fertigungsbereich zu unterstützen – entweder integriert in bestehende Unternehmenssoftware oder als Teil der umfassenderen Plex Smart Manufacturing Platform, einschließlich Qualitätsmanagementsystemen (QMS), Asset Performance Management (APM), Produktionsüberwachung, MES-Automatisierung und -Orchestrierung, ERP sowie Lieferkettenplanung.

Wissenswertes zu MES und MOM

Der Begriff „Fertigungssteuerung“ impliziert, dass Sie steuern, was jede Maschine in einer Anlage ausführt. Um jedoch die Ausführung im gesamten Werk wirklich zu steuern, müssen Sie auch andere entscheidende Aspekte Ihrer Fertigungsprozesse berücksichtigen, wie zum Beispiel Qualitätsmanagement und Lagerbestand.

Einige vertreten die Ansicht, dass diese zusätzlichen Funktionen Teil der herkömmlichen MES sein sollten. Andere sind der Meinung, dass Hersteller einen anderen Namen benötigen, um Software zu beschreiben, die diese Prozesse integriert. Analysten haben begonnen, MES und dessen Erweiterung als Manufacturing Operations Management-Lösungen  – oder MOM.

Wie auch immer Sie es nennen möchten, diese Softwarekategorie ist darauf ausgelegt, Ihnen bessere Informationen darüber zu liefern, was in der Produktion geschieht, und die Verwaltung Ihrer Fertigungsprozesse zu erleichtern.

Einige Personen bevorzugen den Begriff MOM, da er eine umfassendere, vollständigere Lösung als das MES impliziert und wahrscheinlich der Trendbegriff der Zukunft sein wird. Obwohl das MES historisch gesehen der gebräuchlichere Begriff ist, sind die beiden Begriffe in den meisten Fällen austauschbar.

Weitere Informationen zu MES und MOM erhalten Sie bei der Manufacturing Enterprise Solutions Association (www.mesa.org), einer gemeinnützigen Organisation, die Hersteller mit Lösungsanbietern zusammenbringt, um gemeinsame Ansätze und Terminologien für Fertigungsautomatisierungstechnologien einschließlich Smart Manufacturing zu entwickeln.

Entscheidung über die Notwendigkeit eines MES

Erfahrene Betriebsleiter haben manchmal das Gefühl, dass ihre Einrichtung zu klein für ein MES ist oder dass die benötigte Software zu komplex und zu teuer ist. Das mag vor 20 Jahren noch zutreffend gewesen sein, aber heute gilt das nicht mehr.

MES für Dummies, Plex Systems, 2. Sonderausgabe

Unternehmen jeder Größe erkennen jetzt, dass MES-Lösungen echte Vorteile und eine überzeugende Kapitalrendite (ROI) bieten. Das liegt daran, dass MES-Lösungen (oder einzelne Module von MES wie Qualitätsmanagement oder Überwachung der Produktion) mit geringeren Anlaufkosten jetzt verfügbar sind und einige von ihnen (Cloud-Optionen) nicht einmal die Installation eines neuen Servers oder die Durchführung von Software-Updates erfordern.

Weitere Informationen zu diesen Optionen finden Sie in Kapitel 5.

Ganz gleich, ob Sie die Qualität verbessern, den Lagerbestand reduzieren, Ihre Prozesse digitalisieren und automatisieren, um Engpässe bei der Arbeit auszugleichen, Risiken durch eine agile Lieferkette mindern oder all dies zusammen erreichen möchten – die Implementierung eines MES ist wahrscheinlich der wichtigste Schritt, den Ihre Fertigungsbereiche auf dem Weg zum Erfolg unternehmen können.

» Untersuchung der vierten industriellen Revolution

Revolution  – Industrie 4.0

» Erkennen von Chancen, die neue

Technologien schaffen

» Vorbereitung Ihrer Produktionsprozesse

für die digitale Transformation

Kapitel 2

Digitalisierung von Produktionsprozessen

Neue Technologien verändern die Art und Weise, wie Fertigungsanlagen konzipiert und betrieben werden. Dabei handelt es sich nicht um kleine, schrittweise Veränderungen. Tatsächlich ist die Auswirkung so radikal, dass viele Experten sie als moderne industrielle Revolution bezeichnen. Um ein Fertigungsunternehmen durch diese Unterbrechung zu führen, müssen Sie verstehen, wie sich diese Veränderungen auf Ihre Branche auswirken werden. Anschließend können Sie damit beginnen, die manuellen, papierbasierten Workflows von gestern in die digitalisierten Geschäftsprozesse von morgen zu transformieren.

Verständnis der vierten industriellen Revolution

Die meisten Menschen haben in der Schule von der Industriellen Revolution erfahren. Damals erklärten Geschichtsbücher, wie sich die Wirtschaft durch Dampfkraft und Massenproduktion von der Landwirtschaft zur Produktion verlagerte.

KAPITEL 2 Digitalisierung von Produktionsprozessen

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IN DIESEM KAPITEL

Heute glauben viele Menschen, dass drei industrielle Revolutionen bereits stattgefunden haben. Und Sie befinden sich aktuell mitten in der vierten industriellen Revolution!

Die erste industrielle Revolution war der Aufstieg der Mechanisierung im 18. Jahrhundert. In dieser Zeit begann der Ökonom Adam Smith, Konzepte wie Arbeitsteilung, Spezialisierung und die Messung der industriellen Produktivität zu fördern.

Die zweite industrielle Revolution begann im 19. Jahrhundert mit der Einführung neuer Energiequellen wie Kohle, Gas, Petroleum und Elektrizität. Elektrische Energie erstreckte sich über ganze Kontinente, und Fabriken stellten auf Massenproduktion um.

Die dritte industrielle Revolution begann im 20. Jahrhundert mit der Einführung der Kernenergie sowie einer Reihe weiterer Technologien wie Elektronik, Computer und Automatisierung.

Und die vierte industrielle Revolution   – die, die Sie gerade erleben   – steht für mehr Konnektivität und Prozessautomatisierung und umfasst das Aufkommen von Sensoren, Hochgeschwindigkeits-Funkkommunikation (einschließlich 5G), Künstlicher Intelligenz und der Cloud. Jeder dieser Faktoren besitzt für sich genommen revolutionäre Kraft, doch in Kombination ermöglichen sie es der Fertigung, intelligenter und produktiver zu werden als je zuvor.

Jede der bisherigen industriellen Revolutionen brachte die Einführung neuer Technologien mit sich, die enorme Chancen für die frühen Anwender schufen. Sie führten jedoch auch zum Zusammenbruch vieler zuvor erfolgreicher Unternehmen, die die Veränderungen verpassten und dadurch obsolet wurden.

Die aktuelle Revolution wird als Industrie 4.0 bezeichnet. Niemand weiß genau, wohin Industrie 4.0 führen wird, aber wenn Sie sich mit den heute entstehenden Technologien beschäftigen, können Sie erkennen, wie Sie diese nutzen und einen praxisorientierten Ansatz wählen, um festzustellen, welche der heutigen Technologien Ihre wichtigsten geschäftlichen Anforderungen adressieren. Beginnen Sie im Bereich mit dem höchsten Mehrwert in kleinem Umfang, um zu prüfen, ob die Kapitalrendite (ROI) gegeben ist, bevor Sie sich vollständig engagieren.

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Einführung in die Smart Manufacturing

Industrie 4.0 wird durch die Entwicklung und Bereitstellung einer breiten Palette von Technologien vorangetrieben, die intelligente Städte, stärker vernetzte Mitarbeiter und eine größere Mobilität ermöglichen. Intelligente Fabriken werden folgende Vorteile nutzen:

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Industrielles Internet der Dinge (IIoT)
Asset Performance Management (APM)
Prozessautomatisierung
5G-Mobilfunkkommunikation
Cloud-Computing
Blockchain
Virtuelle und erweiterte Realität (VR/AR)
Autonome Fahrzeuge (und Drohnen)
Roboter und Cobots
Künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen (ML)

Da diese Technologien immer häufiger eingesetzt werden, sorgt ihre Konnektivität für eine schnellere und kontextbezogenere Bereitstellung von Daten, sodass bessere, fundiertere und datengestützte Entscheidungen möglich werden – und die Produktion dadurch „smart“ wird. Werden diese Technologien kombiniert, entsteht ein völlig neuer Ansatz für Produktion, Betriebsmanagement und Optimierung der Lieferkette. Denken Sie an verbesserte Konnektivität, mehr Automatisierung, präzisere Verfolgung und tiefere Datenanalysen. Diese Technologien liefern den Menschen genau dann bessere und genauere Informationen in Echtzeit, wenn sie diese Daten benötigen, um bessere Entscheidungen zu treffen und Abläufe effizienter auszuführen.

Um in dieser neuen Smart-Manufacturing-Umgebung wettbewerbsfähig zu sein, müssen sich Unternehmen bereits heute auf diese Veränderungen vorbereiten.

Vorbereitung auf die digitale Transformation

Wenn Sie an Industrie 4.0 denken, sehen Sie, dass ständig neue Technologien entstehen. Sie kommen jedoch so schnell auf den Markt, dass Unternehmen nicht genau wissen, welche Technologien für ihre spezifischen Geschäftsanforderungen sinnvoll sind oder in welcher Reihenfolge sie implementiert werden sollten. Für die meisten Hersteller steht die Digitalisierung an erster Stelle, und ein

Ein Manufacturing Execution System (MES) gilt als grundlegende Komponente, auf der aufgebaut werden kann. Anstatt zu versuchen, alles auf einmal umzusetzen, sollten Unternehmen mit einzelnen Transformationslösungen im kleinen Rahmen beginnen, die sich schnell und einfach implementieren und neu konfigurieren lassen. Die meisten Branchenexperten empfehlen einen schrittweisen Ansatz – vom „Kriechen“ über das „Gehen“ bis hin zum „Laufen“ – anstelle der „Big Bang“-Technologieimplementierungen der Vergangenheit. Viele Experten bezeichnen diesen Wandel als „digitale Transformation“. Digitale Transformation bedeutet nicht, einfach eine bestimmte Software oder Hardware zu installieren – sie ist weit mehr als das. Die digitale Transformation ist Teil des umfassenderen Trends der „Geschäftstransformation“, bei dem Unternehmen neu gedacht werden. Dabei werden manuelle und papierbasierte Prozesse auf elektronische Medien umgestellt, sodass Informationen sofort verfügbar und zentralisiert für andere unterstützende Systeme und Entscheidungsträger bereitgestellt werden.

INTEGRATION VON GESCHÄFTSINFORMATIONEN

Kendrick Plastics ist ein Tier-1- und Tier-2-Zulieferer mit Sitz in Michigan, der dekorative Innenraumkomponenten und -baugruppen für die Automobilindustrie liefert. Ihre 300000 Quadratfuß große Entwicklungs- und Produktionsstätte verfügt über mehr als 50 Pressen, die vollautomatisierte Lackierstraßen und Montageplätze bedienen. Vor Plex verwendete Kendrick Plastics 27 verschiedene Softwarelösungen, die erhebliche Datensilos innerhalb des Unternehmens verursachten. Der Einsatz so vieler Systeme erschwerte die Synchronisierung von Daten und erforderte einen hohen Personalaufwand für die Aktualisierung und Wartung der Infrastruktur. Es fehlte ein großes lokales IT-Team zur Verwaltung des komplexen Netzwerks, und die ständige Aufmerksamkeit für die Geschäftssysteme behinderte die Innovationsfähigkeit. Kendrick Plastics entschied sich, auf eine Plattform zu konsolidieren, die Echtzeitdaten zur Fertigungs- und Finanzleistung bereitstellt, sodass sie sich auf die Herstellung hochwertiger Produkte und die Entwicklung innovativer Lösungen konzentrieren konnten. In nur sieben Monaten integrierte Kendrick Plastics nahtlos ein einziges MES, das Echtzeitdaten, verbesserte Rückverfolgbarkeit und eine gesteigerte Effizienz im Fertigungsbetrieb liefert. Dadurch entfielen 40 Stunden pro Woche an Dateneingabe, der Ausschuss wurde um 33 Prozent reduziert und der Bestellprozess von mehreren Tagen auf nur 5 Minuten verkürzt.

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Die digitale Transformation ganzer Branchen findet überall um Sie herum statt. Mit Technologie hat Amazon die Einzelhandelsbranche, Uber den Transport und Airbnb die Unterbringung verändert. Allerdings hat keines dieser Unternehmen wirklich eine neue Technologie entwickelt. Stattdessen haben sie bestehende Technologien genutzt, um Geschäftsprozesse zu erstellen, zu optimieren und zu verwalten – und zwar anders als alle anderen. Dabei hat jedes dieser Unternehmen die Erwartungen der Kunden verändert und seine fest etablierte Branche grundlegend verändert.

Der Einstieg in die digitale Transformation

Hersteller können sofort fünf Schritte einleiten, um ihre digitale Transformation zu beginnen. Jede dieser Initiativen ist wichtig, damit Sie Chancen erkennen und Verbesserungen umsetzen. Viele davon stimmen wahrscheinlich mit bereits in Ihrem Unternehmen laufenden Programmen zur Prozessverbesserung überein, wie etwa der schlanken Produktion (siehe Kapitel 4) oder Six Sigma. Diese Schritte sind:

1. Prozesse standardisieren. Die Digitalisierung schafft skalierbare, wiederholbare Workflows, mit denen Prozesse jedes Mal auf die gleiche Weise ausgeführt werden. Die Standardisierung von Prozessen deckt häufig Quellen von Abfall sowie die Ursache von Qualitätsproblemen auf.

2. Greifen Sie nach den niedrig hängenden Früchten. Bevor Menschen eine umfassende Initiative zur digitalen Transformation unterstützen, müssen sie erkennen, wie kleine Veränderungen erhebliche Verbesserungen erzielen. Der Nachweis von Erfolgen aus Projekten, die schnell und einfach abgeschlossen werden können  – und anschließend auf mehrere Produktionsstätten  skaliert werden – ist ein Weg, um Vertrauen zu schaffen und größere, komplexere Veränderungen anzugehen.

3. Setzen Sie auf Innovation. Ermutigen Sie Ihr Team, neue Technologien zu erforschen und neue Wege auszuprobieren, als Teil einer „Fail Fast, Forward“-Kultur, die Wert schafft und Abfall reduziert.

4. Führen und befähigen. Die Unternehmenskultur ist eine der größten Hürden bei der digitalen Transformation. Führungskräfte müssen die strategische Bedeutung der Einbindung aller Mitarbeitenden bei der Vorbereitung des Unternehmens auf Industrie 4.0 anerkennen und kommunizieren sowie allen mehr Kontrolle und Verantwortung über die Daten übertragen, die ihnen anvertraut sind.

KAPITEL 2

Digitalisierung von Fertigungsprozessen

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5.

Verbessern Sie das Projektmanagement. Die digitale Transformation kann viele Experimente erfordern. Erhöhen Sie Ihre Erfolgschancen, indem Sie Ihr Team in Projektmanagementtechniken schulen, um die erfolgreiche Umsetzung von Geschäftszielen und wichtigen Ergebnissen zu fördern.

IN DIESEM KAPITEL

» Vermeidung von Risiken für Menschen und Rentabilität

» Ermittlung von Möglichkeiten zur Steigerung der Qualitätskontrolle

» Grundlage für kontinuierliche Verbesserung schaffen

Kapitel 

3

Steuerung von
Fertigungs-
betrieben

A

Eine typische Produktionsstätte besteht aus Tausenden von Menschen, Prozessen und Maschinen, die sich ständig in Bewegung befinden. Eine sorgfältige Planung trägt dazu bei, dass diese Ressourcen verfügbar sind und geschützt werden. Echtzeittransparenz und Kommunikation sind entscheidend, um zu erkennen, ob Ihr Fertigungsbetrieb wie geplant arbeitet, und um neue Möglichkeiten zu finden, ihn weiter zu optimieren.

Risikominimierung

Sie kennen das Sprichwort: „Das Leben ist das, was passiert, während Sie Pläne machen.“ Unternehmen können jeden Teil eines Fertigungsbetriebs äußerst präzise planen – von Budgets über Personal bis hin zum Lagerbestand –, aber diese Pläne sind nur so gut wie die Informationen und Annahmen, die zu ihrer Erstellung und Verfolgung verwendet werden. Und dann gibt es noch das Murphy’sche Gesetz: Wenn etwas schiefgehen kann, wird es auch schiefgehen.

KAPITEL 3 Steuerung von Fertigungsbetrieben

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Auch wenn Sie nicht alle Risiken in einem Fertigungsbetrieb ausschalten, verschafft Ihnen ein Manufacturing Execution System (das MES) die Möglichkeit, diese zu reduzieren.

Zunächst stellt das MES sicher, dass Prozesse konsistent ausgeführt werden. Indem Sie Abläufe jedes Mal auf die gleiche Weise durchführen, beseitigen Sie Abweichungen, die bekanntermaßen zu Problemen bei Qualität und Sicherheit führen.

Zweitens konsolidiert ein MES die Echtzeittransparenz einzelner Anlagen zu einer umfassenderen Ansicht Ihres gesamten Fertigungsbetriebs. Durch die Überwachung Ihrer Fertigungsprozesse, Produktion und Anlagenleistung in Echtzeit verringern Sie das Risiko, dass sich ein Problem in einem Teil Ihres Betriebs auf nachgelagerte Bereiche auswirkt. Stattdessen können Sie Probleme sofort erkennen und beheben, bevor sie zu unerwartetem   – und potenziell kostspieligem   – Ausschuss führen.

„Jidoka“ ist ein vierstufiger Prozess, der ein wichtiger Bestandteil der schlanken Produktion ist (siehe Kapitel 4):

1. Erkennung des Problems.

2. Stoppen Sie die Produktion.

3. Beheben Sie das Problem.

4. Ermitteln Sie die Ursache und verhindern Sie deren erneutes Auftreten.

Fehlerbeseitigung

Viele Probleme mit Abfall in der Fertigung lassen sich auf einfache Ursachen zurückführen: menschliche Fehler, unzureichende oder ungeeignete Prozessgestaltung oder Maschinenstörungen. Da ein MES all diese Ursachen adressiert, beseitigt es viele der Fehler, die in Anlagen jeder Größe auftreten. Hier sind sechs Beispiele für fehlersichere Prozesse, von denen die meisten Werke profitieren:

» Technologien zur Materialverfolgung wie Barcode und RFID, die an jedem Punkt, an dem Material empfangen, aufgeteilt, verbraucht oder bewegt wird, in Echtzeit mit einem zentralen System verbunden sind. Diese integrierte Bestandskontrolle schützt davor, das falsche Material für den erforderlichen Betrieb, die Stückliste (BOM) oder die Rezeptur zu verwenden.

» Diszipliniertes Bestandsmanagement, das dem Unternehmen klare Transparenz über Unfertige Erzeugnisse verschafft und zu

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Höheres Vertrauen in die Reduzierung von Überbeständen, Veralterung und den damit verbundenen Lagerhaltungskosten.

»» In-Prozess-Inspektion, die dem Bediener im Falle eines Qualitätsproblems Echtzeit-Feedback liefert. Mit integrierter, liniennaher Statistischer Prozesssteuerung (SPC) sieht der Bediener in Echtzeit, wenn Inspektionsmessungen in Richtung der Spezifikationsgrenzen trenden.

»» Zentrales Datenmanagement, das als einzige verlässliche Datenquelle für alle Elemente des Systems dient. Bei ordnungsgemäßer Integration mit dem Qualitätsmanagement werden Änderungen an Stücklisten und Rezepturen, Spezifikationen oder Routings automatisch über ein papierloses System direkt an die betroffenen Abteilungen und Arbeitszentren kommuniziert, wodurch Verzögerungen vermieden werden, die zu Ausschuss führen könnten.

»» Integriertes Instandhaltungsmanagement, das gewährleistet, dass Maschinen ordnungsgemäß gewartet werden und Aufträge erst dann geplant werden, wenn die Maschinen korrekt eingerichtet sind. Prüfkontrollen an Messsystemen stellen sicher, dass Geräte sich innerhalb der Kalibrierung befinden, bevor sie in der Produktion eingesetzt werden dürfen.

»» Digitale Arbeits- und Einrichtungsanweisungen, die in die Produktionsprozesse integriert sind, um Fehler zu vermeiden und Sicherheitsinitiativen zu unterstützen. Diese Dokumente schulen Bediener in der korrekten Einrichtung und den Prozessabläufen und können bei Änderungen umgehend an alle Arbeitszentren kommuniziert werden.

Optimierung der Zeitplanung

Die Kundennachfrage danach, was hergestellt werden soll und wann, steuert Ihr Betriebsmanagement-Team. Diese Entscheidungen steuern auch die Arbeit in anderen Unternehmensbereichen. Zum Beispiel steuern Produktionsaufträge die Materialbedarfsplanung (MRP) entlang der Lieferkette für Rohstoffe und Komponenten, und die Fertigungskapazität legt „capable to promise“-Termine für potenzielle Verkäufe fest. Ein mit der Planung synchronisiertes MES stellt allen Mitarbeitenden im Unternehmen Echtzeitdaten zur Verfügung, sodass Entscheidungen auf Basis der richtigen Informationen getroffen werden. Ein MES bietet unter anderem folgende Funktionen:

»» Endliche Planung

• Planen Sie Vorgänge auf Grundlage der verfügbaren Auslastung und Kapazität des Arbeitszentrums.

• Ressourcen planen, um die Verfügbarkeit von Mitarbeiterfähigkeiten, Werkzeugen, Arbeitszentrumgröße und anderen Faktoren sicherzustellen oder zu berücksichtigen.
• Operationen gruppieren, um sie aus demselben Rohstoff oder mit derselben Arbeitszentrumeinrichtung auszuführen, sofern dies für verwandte Aufträge sinnvoll ist.
• Produktionsprozesse so sequenzieren, dass sie sich überlappen oder parallel ablaufen.
• „Capable-to-Promise“-Termine berechnen (der früheste Zeitpunkt, zu dem ein Auftrag basierend auf Material- oder Ressourcenbeschränkungen im Fertigungsbereich abgeschlossen werden kann).
• Klare Echtzeittransparenz über die Auswirkungen von Materialverfügbarkeit, Engpässen bei der Arbeit oder Ausfallzeit auf den Produktionsplan erhalten.

»» „Was-wäre-wenn“-Analysen

• Erstellen Sie verschiedene Szenarien, um Planungsoptionen zu erkunden, bevor Sie entscheiden, welche umgesetzt werden.
• Analysieren Sie die Auswirkungen von Änderungen bei der Arbeit (wie eine zusätzliche Schicht), der Verfügbarkeit von Geräten (aufgrund von Wartung) sowie der Kapazität von Arbeitszentren (wie dem Kauf einer zusätzlichen Maschine).
• Überprüfen und bewerten Sie die Leistung der verschiedenen Szenarien anhand quantitativer Kennzahlen.
• Setzen Sie den optimalen Zeitplan um und überwachen Sie den Erfolg für zukünftige Planungen.

Viele MES stellen Produktionspläne auf eine Weise dar, die für alle im Unternehmen leicht verständlich ist, beispielsweise als Gantt-Diagramme oder andere Visualisierungen.

Verbesserung von Qualität und Compliance

In vielen Branchen zeichnet sich eine „Trenderstellung“ hin zu einer risikobasierten Qualitätskonformität ab, die den Fokus auf die Verhinderung von Qualitätsrisiken statt auf deren Erkennung legt. Dies kann die Einhaltung von staatlichen Vorschriften, Branchenstandards oder Kundenanforderungen betreffen. Zu den häufigsten Branchenvorschriften zählen:

»» Die Norm ISO 9001:2015 für Qualitätsmanagementsysteme (QMS)  – die Grundlage für das Qualitätsmanagement

Normen in den meisten Branchen der Fertigungsindustrie  – wurden nach 25 Jahren Anwendung überarbeitet.

»» Viele OEMs der globalen Automobilindustrie haben sich zur International Automotive Task Force (IATF) zusammengeschlossen, um zusätzlich zur ISO 9001:2015 detailliertere Leitlinien für das Qualitätsmanagement ihrer automobilen Lieferketten zu entwickeln. Die IATF 16949 trat am 14. September 2018 in Kraft.

»» Die Lebensmittel- und Getränkeindustrie erlebt mit dem Food Safety Modernization Act (FSMA) tiefgreifende Veränderungen, die der U.S. Food and Drug Administration (FDA) größere Befugnisse darüber verleihen, wie Lebensmittel – sowohl für Menschen als auch für Tiere – angebaut, geerntet und verarbeitet werden. Der FSMA orientiert sich am ISO-Beispiel und legt den Fokus auf schützende und präventive Ansätze mit Gefahrenanalyse und kritischen Kontrollpunkten (HACCP), aktuellen guten Herstellungspraktiken (cGMPs) sowie Gefahrenanalyse und risikobasierten präventiven Kontrollen (HARPC).

In all diesen Normen wird eine erhöhte Rechenschaftspflicht an die Lieferanten in der Fertigung weitergegeben.

Qualität ist für jeden Hersteller wichtig. Für einige Unternehmen werden Qualität und Compliance durch Branchenstandards, Kundenanforderungen oder staatliche Vorschriften geregelt.

Ein MES trägt dazu bei, dass Qualitätsstandards während des gesamten Fertigungsprozesses eingehalten werden. Falls Fragen zu einem Produkt auftreten oder ein Rückruf erfolgt, unterstützt ein MES Sie dabei, die betroffenen Produkte schnell zu lokalisieren und zu isolieren.

Optimierung der Betriebsprozesse

Was gemessen wird, wird erledigt. Eine der gängigsten Kennzahlen für Produktionsstätten ist die Gesamtanlageneffektivität (OEE). Die OEE wird berechnet, indem drei weitere Kennzahlen miteinander multipliziert werden:

OEE = Qualität  ×  Leistung  ×  Verfügbarkeit

Qualität (Prozentanteil verwendbarer Teile)

Leistung (Prozent der maximalen Geschwindigkeit)

Verfügbarkeit (Prozent der möglichen Zeit)

KAPITEL 3

Steuerung von Fertigungsbetrieben

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Theoretisch produziert eine Fabrik mit einer Gesamtanlageneffektivität von 100 Prozent ausschließlich verwendbare Teile (keine Ausschussware) mit maximaler Geschwindigkeit und nutzt dabei die gesamte für die Produktion geplante Zeit. In der Praxis erreichen erstklassige Produktionsstätten im Durchschnitt eine Gesamtanlageneffektivität von 85 Prozent.

Für kleinere Produktionsstätten ist die Gesamtanlageneffektivität jedoch häufig schwer zu messen, da die Daten in unterschiedlichen Systemen gespeichert werden oder teilweise gar nicht erfasst sind. Dadurch wird es für Betriebsleiter schwierig, Trenderstellung vorzunehmen und Optimierungspotenziale zu identifizieren.

Die Einführung eines MES löst dieses Problem, da es alle für die Berechnung der Gesamtanlageneffektivität benötigten Daten zentral erfasst. Manager erhalten Echtzeittransparenz über die Abläufe und wissen genau, wo sie ihre Anstrengungen bündeln müssen, um die Gesamtanlageneffektivität zu steigern und eine Optimierung der Betriebsprozesse zu erreichen. Die Gesamtanlageneffektivität wird von Führungskräften typischerweise aus einer Trenderstellungs-Perspektive überwacht, mit einem klaren Fokus auf kontinuierliche Verbesserung, die sich in einer steigenden Gesamtanlageneffektivität widerspiegelt.

ERFOLG KOSTEN

Die Hausbeck Pickle Company produziert Essiggurken und Paprika für Fast-Food-Restaurants wie Subway, Burger King, Domino’s Pizza, Papa John’s, Taco Bell und KFC. Hausbeck stand vor zahlreichen Herausforderungen:

• Papierbasierte Prozesse führten zu Fehlern, eingeschränkter Echtzeittransparenz und uneinheitlicher Berichterstattung.
• Das Unternehmen konnte die Lagerbestandskosten vom Wareneingang bis zum fertigen Produkt nicht verfolgen.
• Die Einhaltung von Audit-Anforderungen erforderte eine verbesserte Verfolgung und Rückverfolgbarkeit der Zutaten.

Nach der Implementierung der Plex Smart Manufacturing Platform erzielte Hausbeck:

• Genauigkeit des Lagerbestands von 99,6 Prozent im Vergleich zu 70 Prozent vor Plex.
• Einfache Einhaltung von Kunden-Scorecards  – Nachweis der Fähigkeit, ein strategischer Geschäftspartner zu sein.
• Möglichkeit, das erforderliche Verhältnis zwischen Essiggurken und Salzlake zu bestimmen und so die höchste Qualität zu gewährleisten.

Plex Brand Guidelines

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» Fokus auf kontinuierliche Verbesserung in

» Auf der Suche nach Möglichkeiten zur Verbesserung der Transparenz

» Messung der Ergebnisse Ihrer Verbesserungen

Kapitel 4

Bereitstellung von Transparenz für den
Fertigungsfluss

Eines der Prinzipien der schlanken Produktion ist es, einen stetigen „Fluss“ durch jeden Prozess zu erstellen. Wenn Sie sich Ihre Produkte vorstellen, wie sie durch Ihre Produktionsstätte wie ein Fluss fließen, bedeutet die Verbesserung des Flusses, dass Sie kontinuierlich Hindernisse wie Steine, Biegungen und insbesondere Dämme beseitigen. Wenn der Fluss verbessert wird, lassen sich viele Formen von Abfall in einem Fertigungsprozess leicht eliminieren – von Unfertigen Erzeugnissen (WIP) im Lagerbestand bis hin zu Leerlaufzeiten von Maschinen. Ein Manufacturing Execution System (MES) kann die Optimierung des Flusses und die Beseitigung von Abfall erheblich beschleunigen, indem es vollständige Echtzeittransparenz darüber bietet, wie gut die Maschinen, die Mitarbeitenden und der Lagerbestand in Ihrer Produktionsstätte synchronisiert sind.

Optimierung Ihres Materialflusses

Fertigungsunternehmen investieren in der Regel erhebliche Geldbeträge in drei Bereiche: Ausrüstung, Lagerbestand und Arbeit. Je besser diese Ressourcen optimiert sind und je effizienter Sie sie einsetzen, desto rentabler ist Ihr Betrieb. Wie bereits erwähnt, kann die Praxis der schlanken Produktion dabei helfen, Chancen zur Verbesserung und Optimierung zu identifizieren.

KAPITEL 4

Transparenz im Fertigungsfluss

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IN DIESEM KAPITEL

Schlanke Produktion

ist eine Philosophie der kontinuierlichen Verbesserung, die von Toyota im Rahmen des Toyota-Produktionssystems entwickelt wurde. Sie wurde vor allem in der Automobilindustrie populär, ist aber mittlerweile auch in anderen Branchen wie der Lebensmittel- und Getränkeindustrie weit verbreitet. Jedes intelligente Unternehmen, das versucht, die Rentabilität zu steigern, wird als ersten Schritt auf die schlanke Produktion setzen.

Ein wichtiger Bestandteil der schlanken Produktion ist die Glättung des Produktflusses durch eine Produktionsstätte. Das Ziel ist, dass Produkte gleichmäßig von einem Schritt im Prozess zum nächsten gelangen, ohne unterwegs anhalten zu müssen.

Die Realisierung eines stabilen Flusses führt zu einer überraschenden Anzahl von Vorteilen. Da das Produkt in jedem Schritt des Prozesses immer verfügbar ist, ist eine erhöhte Auslastung der Fertigungsausrüstung möglich, was zu einer höheren Gesamtanlageneffektivität führt (siehe Kapitel  3). Und da Produkte am Ende eines Fertigungsschritts nie warten müssen, kann der Fluss auch die Menge der Unfertigen Erzeugnisse in Ihrer gesamten Produktionsstätte reduzieren.

Proaktive Problemlösung

Ein MES erleichtert die Identifizierung von Problemen und beseitigt viele Störungen, die den Ablauf im Fertigungsbereich beeinträchtigen.

Durch die Umwandlung papierbasierter Checklisten in automatisierte Verfahren entfällt beispielsweise die Notwendigkeit, einen Prozess zu unterbrechen, um sicherzustellen, dass die Schritte in der richtigen Reihenfolge ausgeführt werden. Stattdessen setzt das MES Regeln durch, die gewährleisten, dass alles in der richtigen Reihenfolge, zum richtigen Zeitpunkt und jedes Mal korrekt abläuft.

Da viele MES direkt mit speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) und Sensoren kommunizieren, erfassen sie riesige Datenmengen (wodurch das Risiko menschlicher Fehler, fehlerhafter Dateneingaben oder Übertragungsfehler entfällt), kontextualisieren diese Daten mühelos und stellen sie visuell mit aussagekräftigen Analysen und Erkenntnissen dar. So erhalten Manager Zugang zu zuverlässigen Echtzeitdaten im Kontext des Prozesses und können Probleme schnell isolieren und beheben.

Für Experten der schlanken Produktion kann das MES sogar als Gegenmaßnahme eingesetzt werden, um die Ursache eines Problems zu beheben und dessen Wiederauftreten in Zukunft zu verhindern.

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Verfolgung von Produktflüssen

Die Überwachung des Produktflusses ist vergleichbar mit der Visualisierung digitaler Threads, die sich durch Ihre Produktionsstätte ziehen. Um diese digitalen Threads sichtbar zu machen, müssen Sie Produkte an kritischen Punkten entlang ihres Weges scannen. Verschiedene Technologien ermöglichen es, jedes Produkt schnell und einfach zu identifizieren, und das MES dient als zentrales Erfassungssystem für diese Rückverfolgbarkeitsdaten. Durch die Erfassung von Daten an unterschiedlichen Stellen im Prozess erhalten Sie die Möglichkeit, zu jedem beliebigen Punkt zurückzuverfolgen und nachzuvollziehen, was dort geschehen ist.

Strichcodes wandeln Zahlen und Buchstaben in vertikale Linien um, die von einem optischen Scanner wie denen, die Sie aus dem Lebensmittelgeschäft kennen, sofort gelesen werden können. Strichcodes sind in der Produktion weit verbreitet, da sie schnell und mit weniger Fehlern gelesen werden.

Ein optischer Scanner ist lediglich eine Kamera und ein Decoder, die an einen Computer oder ein Handgerät angeschlossen sind und einen Code oder ein Symbol wie in Abbildung 4-1 lesen können.

ABBILDUNG 4-1: Ein Strichcode.

QR- und Data-Matrix-Codes (Abbildung  4-2) sind zweidimensionale Muster zur Speicherung von Daten, die von vielen Geräten, einschließlich Smartphones, gelesen werden können. QR-Codes können mehr Daten speichern als Strichcodes und verfügen über Fehlerkorrekturfunktionen, die sie widerstandsfähiger gegen Beschädigungen machen.

ABBILDUNG 4-2: QR-Code- und Data-Matrix-Code-Etiketten.

KAPITEL 4 Bereitstellung von Transparenz im Fertigungsfluss 25

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Der einfachste Weg, den Unterschied zwischen einem QR-Code und einem Data-Matrix-Code zu erkennen, besteht darin, auf die drei großen Quadrate in den Ecken zu achten. QR-Codes haben diese Quadrate, Data-Matrix-Codes nicht.

Diese Kennzeichnungstechnologien erfassen Punktdaten entlang des Flusses durch den Fertigungsprozess. Während der Lagerbestand verbraucht und produziert wird, zeigt das MES Rückverfolgbarkeitsinformationen in einem Bericht an, wie in Abbildung 4-3 dargestellt.

ABBILDUNG 4-3:

Ein fortschrittlicher Rückverfolgungsbaum.

Diese Kennzeichnungstechnologien können auch zur Verfolgung von Anlagen in Ihrer Produktionsstätte wie Paletten, Containern und Werkzeugen eingesetzt werden. Die Speicherung dieser Informationen in Ihrem MES ermöglicht es Ihnen, diese Anlagen bei Bedarf schnell zu lokalisieren und eliminiert die zuvor für die Suche aufgewendete Zeit.

Diese detaillierte Transparenz des Lagerbestands ist eine äußerst wichtige Funktion eines MES, da sie in einem ERP in der Regel fehlt. Ohne ein MES

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Die „Black Box“ über den Fertigungsbetrieb (wie in Kapitel 1 beschrieben) verbirgt die Unfertigen Erzeugnisse, da ein ERP nur für die Versand- und Empfangsprozesse konzipiert ist. Mindestens muss das Unternehmen wissen, wann es Rohstoffe, Zutaten oder Komponenten erhalten hat, da diese Kosten nun in den Büchern stehen. Das Unternehmen muss auch wissen, wann Fertigwaren versandt werden, da es dann den Kunden in Rechnung stellen kann, um bezahlt zu werden. Daher führen die meisten ERPs einfach eine Rückbuchung des verbrauchten Lagerbestands im Fertigungsprozess am Ende durch und ignorieren alle detaillierten Aktivitäten im Fertigungsbereich, wo die meisten Effizienzpotenziale bestehen.

Lagerbestand kostet nicht nur Geld in der Beschaffung, sondern beansprucht auch Platz in der Einrichtung für die Lagerung. Diese Fläche sowie die dafür erforderlichen Klimakontrollen   – oder sogar Beleuchtung und andere Sicherheitsausrüstung   – verursachen ebenfalls Kosten. Daher ist es das Ziel der meisten Unternehmen, den Lagerbestand zu minimieren, indem Material vom Wareneingang bis zum Versand so schnell wie möglich bewegt wird. Dieser Prozess wird als „Bestandsumschlag“ bezeichnet. Je weniger Tage oder Wochen Sie für den Bestandsumschlag benötigen, desto mehr Bestandsumschläge verzeichnen Sie.

Bei den meisten ERP-Systemen ist der Bestand an unfertigen Erzeugnissen   – in vielen Branchen der größte Kostenfaktor für das Unternehmen   – weitgehend unsichtbar und führt zu einer erheblichen Unsicherheit. Mit einem MES, das den Lagerbestand im Fertigungsbereich verfolgt, können Hersteller den Lagerbestand und dessen Wert „sehen“. Dadurch lässt sich der Bedarf an zusätzlichem (oder überschüssigem) Material minimieren, um sicherzustellen, dass ausreichend Material vorhanden ist und Engpässe oder Produktionsunterbrechungen vermieden werden.

Aussagekräftige Erkenntnisse durch Berichterstellung

Das Sammeln hochwertiger Daten ist entscheidend, um zu verstehen, was in einer Produktionsanlage tatsächlich geschieht. Damit diese Daten jedoch nützlich sind, müssen Sie sie mit den richtigen Personen, zur richtigen Zeit und auf eine für sie sinnvolle Weise teilen. BI-Tools können die Daten in einem MES analysieren und Dashboards für Benutzer im gesamten Unternehmen generieren, wie in Abbildung 4-4 dargestellt.

BI-Software ist darauf ausgelegt, es Anwendern zu ermöglichen, eine Verbindung zu mehreren Datenbanken herzustellen und große Datenmengen in leicht verständliche Grafiken und Diagramme für die Entscheidungsfindung zu übersetzen.

KAPITEL 4

Sichtbarkeit des Fertigungsflusses

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ABBILDUNG 4-4: Ein MES-Dashboard.

Für Betriebsleiter könnten diese Dashboards Metriken enthalten, die die Anzahl der produzierten Teile, die Produktionszeit für jedes Teil, die Ausfallzeit der Produktionsausrüstung, den Ausschuss, die Gesamtproduktionszeit, die Qualität der produzierten Teile, die Anzahl der Teile mit Problemen, die vom Bediener aufgewendete Zeit und die damit verbundenen Kosten anzeigen.

Die richtigen Informationen zur richtigen Zeit an die richtige Entscheidungsträgerin oder den richtigen Entscheidungsträger zu übermitteln, ist entscheidend. Ohne diese Informationen verfügen Hersteller nicht über die nötigen Einblicke, um Planung, Prognosen, Produktionsplanung, Kostenkalkulation und mehr zu optimieren.

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IN DIESEM KAPITEL

» Automatisierung von Fertigungsprozessen

» Bereitstellung der richtigen Daten für die richtigen Zwecke

» Datenbasierte Entscheidungsfindung

Kapitel 

5

Enabling von Smart
Manufacturing

Ob Sie es intelligente Fertigung oder Industrie 4.0 nennen, die Zukunft der Fertigung umfasst die Automatisierung vieler alltäglicher, fehleranfälliger Prozesse, die derzeit von Menschen ausgeführt werden, um diese für höherwertige Aufgaben freizusetzen. In naher Zukunft werden Sie autonome Roboter einsetzen, um zahlreiche Fertigungsfunktionen zu übernehmen, und Künstliche Intelligenz nutzen, um Entscheidungen im Fertigungsbereich zu treffen.

Eine Smart-Manufacturing-Plattform ist ein digitales Zentrales Erfassungssystem, das Menschen, Systeme, Maschinen und Lieferketten miteinander verbindet, Geschäftsprozesse automatisiert, Daten vom Fertigungsbereich bis zur Führungsebene verfolgt und Analysen für unvergleichliche Transparenz, Qualität und Kontrolle bereitstellt. Heute und in Zukunft nutzt diese Plattform Cloud- und Edge-Computing, um Herstellern maximale Flexibilität und Wachstumspotenzial zu verschaffen.

Grundlage für die Zukunft schaffen

Als Unternehmen speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS), Sensoren und Kommunikationssysteme in einer Anlage einsetzten, begannen sie mit der Erfassung der Daten, die heute für diese Generation grundlegend sind. Die

KAPITEL 5 Smart Manufacturing ermöglichen

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Geräte und Daten arbeiten zusammen, um die Prozesse und die Anlage intelligenter zu gestalten, sofern sie nicht isoliert auf diesen Maschinen verbleiben.

Der Trend zur Automatisierung und datengestützten Entscheidungsfindung verstärkt sich weiterhin, und um diese Möglichkeiten zu nutzen, müssen auch die Verantwortlichen für den Anlagenbetrieb und ihre Teams noch intelligenter agieren.

Ein Manufacturing Execution System (MES) fungiert wie das zentrale Nervensystem für den Betrieb und ermöglicht es Ihnen, Geräte und Prozesse, die die Art und Weise, wie Hersteller Produkte fertigen, verändern, einfach zu verbinden und zu steuern. Die Ergänzung durch Anwendungen des industriellen Internet der Dinge (IIoT)  – definiert im Abschnitt dieses Kapitels mit dem Titel „Adopting Industrial IoT“  – fügt eine weitere Ebene der Konnektivität, der Überwachung von Produktion und Anlagenzustand, der Automatisierung, der kontextbezogenen Daten und der Analysen hinzu, die die digitale Transformation auf ein neues Niveau heben.

Die vier Säulen der Smart Manufacturing

Smart Manufacturing entwickelt sich zu einer Bewegung für Hersteller. Die folgenden Merkmale definieren die Kategorien des Geschäftswerts, die damit erzielt werden:

»» Vernetzung: Zwei Merkmale der intelligenten Fertigung sind die vollständige Konnektivität innerhalb eines Unternehmenssystems – keine Silos mehr – sowie Erweiterungen, die es Systemen ermöglichen, sich miteinander zu verbinden, um ein integriertes Netzwerk von Fähigkeiten zu schaffen. Moderne cloudbasierte Architekturen erleichtern die Konnektivität zwischen Systemen über Application Programming Interfaces (APIs). Beispielsweise ermöglicht die Anbindung von IIoT-Anwendungen an ein MES die Vermeidung ungeplanter Ausfallzeiten, und die Verbindung beider mit einem ERP-System verschafft sofortige Transparenz über den Anlagenstatus im gesamten Unternehmen.

»» Automatisierung: Neben der Möglichkeit, monotone oder fehleranfällige Aufgaben wie die Etikettierung oder Zählung zu automatisieren, kann die Produktionstechnologie Produkte präzise inspizieren und Ausschussgründe erfassen. Software kann papier- oder E-Mail-basierte Geschäftsprozesse durch elektronische Workflows automatisieren. Darüber hinaus automatisiert die Robotergesteuerte Prozessautomatisierung (RPA) wiederkehrende Workflow-Aufgaben und kann in Verbindung mit der Maschinen

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Lernen, kontinuierliche Verbesserung des Prozesses im Laufe der Zeit. Bei der Erkennung von nicht konformen Produkten oder Materialien kann das System beispielsweise das Ausgangsmaterial durch die Produktionsstraße zurückverfolgen und an einer Stelle automatisch ausschleusen oder zur Entfernung markieren, wodurch auch der Genehmigungsprozess effizienter gestaltet wird.

»» Rückverfolgung: Die Verfolgung von Lagerbestand und Prozessen ist kein neues Konzept, jedoch ist die Nutzung des Digital Thread der daraus resultierenden elektronischen „Papierkette“ zu einer grundlegenden Komponente smarter Prozesse und Smart Factories geworden. Vollständige Track-and-Trace-Funktionalität mit lückenloser Produktgenealogie und Historie von Rohstoff bis zum Fertigprodukt kann die Rückrufzeit von den bei papierbasierten Prozessen üblichen Tagen oder Wochen auf wenige Minuten verkürzen.

»» Analysieren: Manufacturing Intelligence in Echtzeit unterstützt die Berichterstellung und Visualisierung kritischer KPIs für eine schnellere und sicherere Entscheidungsfindung. Leistungsstarke Analysen kontextualisieren Daten zwischen Systemen, um informierte Entscheidungen zu ermöglichen – von der Anlagenleistung im Fertigungsbereich bis zur Geschäftsentwicklung auf der Führungsebene – und führen detaillierte historische Aufzeichnungen für zukünftige Trendanalysen. In Kombination mit Künstlicher Intelligenz (KI) erkennt und meldet die Plattform Muster in den Daten, die Menschen nicht erkennen würden. Im Gegensatz zur KI in Filmen stellt die Plattform Menschen bessere Daten zur Verfügung, um intelligentere Entscheidungen zu treffen.

Implementierung von Automatisierungswerkzeugen

Die wichtigsten Schwerpunkte von Herstellern sind in der Regel Produktivität, Effizienz, Qualität und Sicherheit. Technologie sollte darauf ausgerichtet sein, Geschäftswert für diese geschäftlichen Herausforderungen zu schaffen – und nicht Technologie um der Technologie willen einzusetzen.

Eine der immer häufiger genutzten Möglichkeiten, um Geschäftswert zu schaffen, besteht darin, die Daten von Maschinen, Mitarbeitern und Prozessen im Fertigungsbereich zu erfassen und in Verbindung mit einem MES zu verwenden, um die Fertigungsabläufe effizienter zu verwalten. Hersteller erfassen seit Jahrzehnten Daten zur Prozesssteuerung, doch ohne die Möglichkeit, diese zu Analysieren, oder ohne klar definierte Anwendungsfälle für die Daten, haben sie

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Traditionell ließ man es einfach „auf den Boden fallen“ oder bewahrte es bestenfalls irgendwo auf, „für den Fall, dass wir es jemals brauchen“. Diese Praxis führte zu mehreren Datensilos, was die Nutzung der Daten noch schwieriger machte, da der Kontext fehlte.

Diese Echtzeitdaten waren schon immer wertvoll, um ein gewisses Maß an Kontrolle, Synchronizität und Genauigkeit bei Produktion, Lagerbestand und Qualität zu gewährleisten. Mit dem Aufkommen der industriellen Automatisierung und des IIoT nimmt die Nutzung von Echtzeitdaten rapide zu. Ein MES liefert einen inhärenten Kontext zu diesen Daten, etwa zum Kunden, Auftrag und Arbeitszentrum sowie zum Bediener und zur Tageszeit. Diese Informationen fehlten in der Vergangenheit.

Automatisierung, wie Roboter oder Cobots (Roboter, die für die Zusammenarbeit mit menschlichen Mitarbeitern entwickelt wurden), haben die monotonen „Aufnehmen-und-Ablegen“-Aufgaben übernommen, und andere Technologien ersetzen schwierigere oder fehleranfälligere Aufgaben wie das Zählen von Teilen oder die Erkennung von Defekten. Ein Sichtprüfungssystem kann Hunderte oder Tausende von Teilen pro Minute überprüfen und sowohl gute als auch Ausschuss in Echtzeit im MES aufzeichnen.

Automatisierung umfasst auch die Prozessautomatisierung, zum Beispiel die Automatisierung von Arbeitsplätzen oder der Auftragsvorbereitung, die Automatisierung des Qualitätsmanagements und der Linienetikettierung sowie die Automatisierung der Datenerfassung und -eingabe, wodurch Poka-Yoke-Funktionen (Fehlervermeidung) von Grund auf bereitgestellt werden. Diese Aufgaben werden automatisiert, um menschliche Bediener für höherwertige Tätigkeiten freizusetzen, bei denen ihre Fähigkeiten zum kritischen Denken einen größeren Nutzen stiften.

Eine der größten Herausforderungen für Hersteller besteht heute darin, Menschen für Produktionsaufgaben zu gewinnen. Die Menschen kommen aus einem technologievernetzten Privatleben, in dem es für alles „eine App dafür“ gibt, zur Arbeit. Hersteller konkurrieren mit allen anderen Branchen um diese Arbeitskräfte. Unternehmen müssen ihre Umgebung digitalisieren und Daten, Methoden sowie Verantwortung bereitstellen, damit die vernetzten Mitarbeiter diese Daten nutzen können. So entsteht eine moderne, attraktive Umgebung, um die vernetzten Mitarbeiter von heute anzuziehen.

Schließlich besteht die neueste Möglichkeit darin, all diese Daten von Maschinen, aus dem Fertigungsbereich und von der Führungsebene zu erfassen und eine Produktionsanalyse-Schicht hinzuzufügen, die Ihnen hilft, die Daten im Kontext zu visualisieren und zu verstehen. Die Fähigkeit, durch Dashboards Einblicke zu gewinnen, besteht schon seit Jahren, aber mit erweiterten Analysen verschaffen sich Hersteller einen Überblick über Echtzeittrends

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Analysen von Algorithmen, die nicht offensichtliche Erkenntnisse identifizieren und präsentieren, wie etwa die Beantwortung von Fragen, von denen Sie nicht einmal wussten, dass Sie sie stellen sollten. So zeigte beispielsweise die Korrelation von Lieferplänen mit einem Qualitätsproblem einen Anstieg der Luftfeuchtigkeit auf, der dadurch verursacht wurde, dass die Empfangstür genau zu dem Zeitpunkt geöffnet wurde, als Teile ausfielen. Werden diese Analysen auf Geschäftsprozesse im gesamten Unternehmen angewandt, wird die Fertigung intelligenter als je zuvor.

Ein Praxisbeispiel: Ihre Anlage in China und Ihre dritte Schicht in den USA erbringen nicht die erwartete Leistung, und Kundenaufträge werden verspätet ausgeliefert. Der Produktionsleiter sagt, sein Team arbeite rund um die Uhr, könne aber mit der Nachfrage nicht Schritt halten. Mit einem neuen MES haben Sie die Produktionsausrüstung-PLCs angebunden und sehen jetzt, ob die Maschine Teile produziert oder stillsteht. Ungefilterte Daten zeigen, dass die Maschinen bei jedem Schichtwechsel 30 Minuten stillstehen und dass es in der dritten Schicht während der Pausen zusätzliche Ausfallzeiten gibt. Mit diesen Daten fügen Sie dem Produktionsplan drei Stunden hinzu, indem Sie die Pausen der Mitarbeiter staffeln, und vermeiden so den Kauf eines weiteren teuren Geräts!

Die Vernetzung des Fertigungsbereichs liefert Ihnen greifbare Echtzeitdaten, die Sie für objektive Entscheidungen nutzen können, um rechtzeitig echte Prozessverbesserungen zu erzielen. Ein MES ermöglicht es Ihnen proaktiv, Disziplin und Strenge zu etablieren, sodass die Produktion nur dann erfolgt, wenn die richtigen Prozesse und Spezifikationen aus den Steuerungs- und Qualitätsplänen eingehalten werden, und kann Sie frühzeitig benachrichtigen, bevor etwas außerhalb der Toleranz oder Spezifikation produziert wird. Ein MES ermöglicht es Ihnen außerdem, eine Maschine automatisch abzuschalten, wenn Produktions- oder Maschinentoleranzen von der Spezifikation abweichen, oder eine Benachrichtigung an eine Aufsichtsperson zu senden, damit diese eingreifen kann.

Jede Aktion in der Produktion – vom Bewegen des Lagerbestands über die Entnahme an jedem Fertigungsbereich, die Inspektionen, die Montage bis hin zur Bereitstellung der Fertigprodukte – kann in einem MES erfasst werden. Das MES wird zu Ihrem digitalen Zentralen Erfassungssystem, um Prozesse nachhaltig zu sichern und zu erhalten.

Einführung des industriellen Internet der Dinge

Sobald Hersteller erkannten, wie viel Geschäftswert ihre Echtzeitdaten aus der Produktion enthalten, setzten sie diese gezielt ein, um reale Probleme zu adressieren und weitere Potenziale für kontinuierliche Verbesserungen zu erschließen.

KAPITEL 5

Ermöglichung von Smart Manufacturing

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Das Internet und kostengünstige Technologien verändern die Welt. Milliarden von Geräten aller Art – von Smartphones über Haushaltsgeräte bis hin zu Automobilen – werden heute vernetzt und mit dem Internet verbunden, sodass sie Daten austauschen und auf Anweisungen reagieren können. Dieser Trend wird allgemein als Internet der Dinge (IoT) bezeichnet. In der Produktion bieten die niedrigen Kosten für Sensoren und die immer stärker vernetzte Produktionsausrüstung enorme Chancen für Datenerfassung und Datenaustausch. Wenn Sensoren in einer Produktionsumgebung mit Geräten oder Produktionsausrüstung verbunden werden, spricht man vom industriellen Internet der Dinge (IIoT).

IIoT-Geräte erfassen große Mengen an Prozess- und Umweltdaten aus der Fertigung mithilfe von Sensoren, speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) und Maschinensteuerungen und übermitteln diese Daten an ein Gateway, auf das von Überwachungs- und Analysesoftware zugegriffen werden kann. Beispielsweise können Vibrations- und Temperatursensoren Veränderungen in der Leistung von Maschinen oder Anlagen erkennen und Benachrichtigungen senden, wenn eine vorbeugende Wartung erforderlich ist. Werden die Daten erfasst und analysiert — mit dem gesamten Kontext, den das MES bereitstellt — erhalten Sie vollständige Transparenz über Ihre Produktionsausrüstung, können nachvollziehen, was in der letzten Schicht, der letzten Woche oder im letzten Jahr passiert ist, und vorhersagen, was künftig geschehen wird, um ungeplante Ausfallzeiten zu vermeiden.

Dies ist ein großer Vorteil für das MES, da die Betriebszeit ein wichtiger Faktor für die Gesamtanlageneffektivität (OEE) ist. Das IIoT spielt daher eine entscheidende Rolle bei der Automatisierung Ihrer gesamten Anlage, um eine höhere Transparenz hinsichtlich der Leistung systemkritischer Produktionsausrüstung zu schaffen. Mit dem IIoT kann die herkömmliche Praxis der planmäßigen Instandhaltung durch eine leistungsbasierte Instandhaltung ergänzt werden, bei der Wartungsarbeiten durchgeführt werden, sobald das Gerät Anzeichen für einen Wartungsbedarf zeigt. IIoT-Überwachung und IIoT-Analysen können ein Leistungsproblem erkennen, bevor ein Ausfall auftritt, der die Produktion unterbrechen könnte. Mit fortschrittlichen prädiktiven Algorithmen prognostiziert Ihr System nicht nur einen Ausfall, sondern identifiziert auch Leistungsverbesserungen und empfiehlt letztlich eine Lösung (oder Reparatur), die im gesamten Unternehmen und in den zugehörigen Systemen (wie ERP-Systemen oder Planungssystemen) umgesetzt werden kann, um die Produktivität im größeren Maßstab zu steigern. Diese Systeme bestimmen dann die Ausfallzeitfenster mit den geringsten Auswirkungen für Reparaturen. Werden sie zusätzlich mit den Funktionen eines Computerized Maintenance Management System (CMMS) kombiniert, ist die Instandhaltung noch stärker automatisiert und ein geschlossener Regelkreis. Darüber hinaus unterstützen IIoT-Daten mit Kontext aus der Produktion, der Lieferkette und sogar aus der Unternehmensführung eine umfassendere Entscheidungsfindung, etwa darüber, welche Kunden am stärksten von einer verspäteten Lieferung oder einem Qualitätsproblem betroffen sind.

In dieser neuen Welt der intelligenten Fertigung und des industriellen Internets der Dinge ist die Konnektivität zu den Daten entscheidend. Automatisierung hilft Ihnen, das Potenzial Ihrer Mitarbeiter freizusetzen. Stellen Sie sich vor, wie viele Stunden Ihrer Mitarbeiter durch die Abschaffung der manuellen Datenerfassung und die Integration der Daten aus all Ihren Maschinen und Informationssystemen in eine einheitliche Lösung zur Förderung des Geschäftswerts eingespart werden. Wenn sie von routinemäßigen Aufgaben entlastet sind, können sie sich auf die Datenauswertung und das Analysieren der Daten konzentrieren, um wertvolle Geschäftseinblicke zu gewinnen.

Vernetzung von Menschen und Informationen

All diese Daten bleiben zunächst nur Daten, bis sie mit den Personen verknüpft werden, die im richtigen Kontext darauf reagieren können. Diese „Black Box“ innerhalb der Anlage, wie in Kapitel 1 beschrieben, enthält zahlreiche relevante Informationen, die darauf warten, erschlossen zu werden, aber für Manager und Führungskräfte außerhalb der Produktion unsichtbar sind. Planer im Backoffice, die den Produktionsplan erstellen, benötigen Transparenz über die Ressourcen im Fertigungsbereich, um einen umsetzbaren Hauptproduktionsplan zu erstellen. Produktionsaktualisierungen werden dem Unternehmen möglicherweise nur mit einer festgelegten Frequenz gemeldet  – wodurch der stündliche Betrieb von den Berichten abgekoppelt bleibt. Ohne ein MES, das mit Ihrem ERP-System zusammenarbeitet, entstehen große Lücken in den kritischen Geschäftsinformationen, was zeitnahe Entscheidungen erschwert.

Das Produktionsanalyse-Dashboard in Abbildung 5-1 liefert Einblicke in Produktionszahlen, Bestandsumschlag, Ausschuss, Abfall und mehr.

ABBILDUNG 5-1: Ein Dashboard für Produktionsanalysen.

Durch die Integration eines MES in Ihre ERP-Software lassen sich Geschäftsprozesse besser koordinieren und Sie liefern qualitativ hochwertige Produkte zeitnah und wirtschaftlich.

Eine der neuen Dimensionen des Geschäftserfolgs  – über Zeit/Kosten/Qualität hinaus  – ist Transparenz. Die Weitergabe von Prozessinformationen wie Qualität und pünktliche Lieferung an Kunden ist zu einem entscheidenden Unterscheidungsmerkmal geworden. Stellen Sie sich vor, Sie hätten Zugang zu allen Echtzeit-Steuerungsparametern, die für die Produktion eines Produkts erforderlich sind, die aber nicht von Natur aus „prüfbar“ sind. Eine Lieferung von Produkten mit diesem Maß an Verantwortlichkeit verschafft dem Hersteller zweifellos einen Vorteil gegenüber Wettbewerbern, die dies nicht bieten.

Nehmen Sie einen Produktionsleiter, der über nicht konforme Teile informiert wird, die gestern in der zweiten Schicht produziert wurden. Mit den MES-Daten sieht er, welcher Bediener die Teile gefertigt hat, zu welcher Zeit und an welcher Produktionsausrüstung. Das ist gut, aber um wirklich exzellent zu sein, erfasst die IIoT-Technologie Daten von den beiden Maschinen, die die Teile herstellen, und zeigt, dass das Förderband auf eine höhere Geschwindigkeit eingestellt wurde, um die Produktionszahlen zu steigern. Die Teile wurden daraufhin zu schnell durch einen Ofen transportiert und erreichten laut den überwachten Sensoren nie die erforderlichen Temperaturen. Indem die MES- und IIoT-Daten miteinander in Zusammenhang gebracht werden, erkennt der Produktionsleiter, wann die Maschinenleistung außerhalb der Spezifikation liegt, wie viele Teile betroffen sind, und kann alle betroffenen Teile für die Nacharbeit zurückhalten, bevor etwas das Werk verlässt! In fortgeschrittenen Anwendungsfällen erkennt die IIoT-Technologie das Problem, arbeitet mit einem MES zusammen, um den Bediener zu benachrichtigen, und verhindert, dass fehlerhafte Teile produziert werden. Diese Art von Echtzeit-Manufacturing Intelligence ermöglicht es Ihnen, kritische KPIs für eine schnellere, sicherere und fundiertere Entscheidungsfindung zu überwachen. Die Offenlegung der betrieblichen Eigenschaften Ihrer Fertigungsbereich-Assets trägt dazu bei, die Leistung zu verbessern und ungeplante Ausfallzeiten zu reduzieren.

Verwaltung Ihrer Anlage(n) über die Cloud

In vielen Einrichtungen ist die Einführung neuer Informationstechnologien nur eingeschränkt möglich, da Unternehmen kein Kapital im Budget haben, um in Computer, Server und Software zu investieren – ganz zu schweigen vom IT-Personal, das für die Konfiguration, Installation und Wartung dieser Technologie erforderlich wäre. Dieser Ansatz, Server zur Bereitstellung von Software in Ihrer Einrichtung zu installieren, wird als On-Premises - oder „On-Prem“ -Lösung bezeichnet.

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Bei einer On-Premises-Lösung installieren Sie einen Server innerhalb der Anlage, um Ihr MES zu hosten. Zusätzlich zur Installation der Hardware und Software erfordert ein On-Premises-Server auch Wartung und Support. Der Server muss zudem in einem sauberen, klimatisierten Raum aufbewahrt werden, in dem er vor einer potenziell rauen Umgebung oder physischen Schäden geschützt ist. Darüber hinaus liegt die Verantwortung für Datensicherheit, Patches und Upgrades bei Ihren IT-Teams oder einem externen Managed-Services-Team, das diese Aufgaben kontinuierlich übernehmen muss. In Zeiten begrenzter Ressourcen und zunehmender Cybersecurity-/Ransomware-Angriffe wird die Bereitstellung von On-Premises-Software immer problematischer und stellt ein erhebliches Geschäftsrisiko dar.

Viele Hersteller nutzen inzwischen einen anderen, cloudbasierten Ansatz, der als Software as a Service (SaaS) für ihre MES-Lösungen bereitgestellt wird.

Bei einer SaaS-Lösung wird Ihr MES von einem Cloud-Softwareanbieter verwaltet, der die Software aus einem entfernten Rechenzentrum bereitstellt, das über das Internet oder ein Wide Area Network (WAN) verbunden ist. Da die Lösung cloudbasiert angeboten wird, müssen Sie keine Server-Hardware oder -Software warten und es ist kein spezieller Speicherplatz erforderlich. Zudem werden Erweiterungen, Fehlerbehebungen und sogar Upgrades automatisch bereitgestellt. Diese Konstellation reduziert Unterbrechungen und Ausfallzeiten im Vergleich zu Upgrades herkömmlicher On-Premises-Systeme. Cloud-Lösungen eliminieren außerdem die zusätzlichen Kosten für die Wartung separater „Offline“-Testumgebungen sowie den IT-Aufwand für das Testen neuer Versionen, bevor diese in Ihre „Online“-Produktionsumgebung übernommen werden.

Mit einem MES in der Cloud lagern Hersteller eine erhebliche IT-Belastung aus, wodurch IT-Fachkräfte als Daten- und Prozessanalysten einen höheren Geschäftswert schaffen. Cloud-Lösungen bieten typischerweise signifikant höhere Betriebszeiten, wobei Service-Level-Agreements eine Betriebszeit von 95 Prozent garantieren. Best-in-Class-Anbieter werben sogar mit 99,9 Prozent! Anbieter von Cloud-MES-Software sind Experten für die Bereitstellung robuster Lösungen mit deutlich höheren Sicherheits- und Betriebszeitniveaus, als sie ein einzelner Hersteller bereitstellen könnte. Zudem ist die Bereitstellung eines Cloud-MES schneller, sodass sich der ROI schneller einstellt als bei On-Premises-Lösungen.

SaaS unterscheidet sich von herkömmlicher Software, die lediglich bei einem Cloud-Anbieter wie Amazon Web Services oder Microsoft Azure gehostet wird. Bei SaaS werden alle Aspekte des Betriebs der Lösung vom MES-Anbieter übernommen, im Gegensatz zu gehosteten Lösungen, bei denen Sie weiterhin für die Installation, das Testen und die Wartung der Software verantwortlich sind – jedoch nicht für die Server und die zugehörige Infrastruktur.

Neben der Reduzierung von Kapitalinvestitionen durch die Bereitstellung von Software auf Abonnementbasis bieten SaaS-Lösungen viele weitere Vorteile. Bei SaaS-Lösungen müssen Sie beispielsweise keine Softwareversionen nachverfolgen oder Updates durchführen. Stattdessen übernimmt Ihr Softwareanbieter die gesamte Softwarewartung. Einige Systeme bieten „versionslose Software“, da die Kunden eines Anbieters eine stets aktuelle Version nutzen, die für jedes Unternehmen sicher partitioniert ist. Dies erleichtert den Support und fördert das Teilen von Best Practices zwischen den Kunden.

Mit cloudbasierten Systemen greifen Sie sicher von jedem mit dem Internet verbundenen Gerät auf Ihr MES zu. Ganz gleich, ob Ihre Mitarbeiter im Fertigungsbereich arbeiten, weltweit unterwegs sind oder von zu Hause aus arbeiten – sie melden sich an und erhalten Einblick in die aktuellen Vorgänge.

Cloudbasierte MES-Lösungen verändern auch Ihren Ansatz für Sicherheit. Bei einer On-Premises-Lösung verlassen Sie sich ausschließlich auf Ihr internes IT-Team (oder einen kostspieligen Managed-Services-Anbieter), um den Zugriff auf Ihr System zu verwalten und Angriffe sowie Viren zu verhindern. Dies ist ein riskantes Unterfangen, da Ransomware und Cyberangriffe zunehmen, Hersteller jährlich Millionen USD an Lösegeldzahlungen kosten, die Produktion stilllegen und sogar zum Scheitern von Unternehmen führen. Bei cloudbasierten Systemen werden diese Verantwortlichkeiten jedoch mit Experten bei Ihrem Cloud-Software-Anbieter geteilt. Dieses größere Team verfügt häufig über eine größere Bandbreite und Tiefe, um Sicherheitsrisiken zu erkennen und diese schnell zu beheben. Eine hilfreiche Website zur Überprüfung der Anbietersicherheit ist SecurityScorecard.com, um zu sehen, wie Anbieter bei verschiedenen Sicherheitstests und -kriterien abschneiden.

Ein weiterer Vorteil cloudbasierter Systeme ist die Skalierbarkeit. Bei On-Premises-Lösungen müssen Sie zusätzliche Festplatten und Server erwerben, wenn Sie mehr Daten erfassen und MES in neuen Werken installieren. Bei cloudbasierten Lösungen übernimmt der Cloud-Softwareanbieter die Erweiterung der Datenspeicherung oder die Anbindung eines neuen Produktionsstandorts. Anstatt eine Investition in Hardware und Software zu tätigen, passen Sie einfach die Bedingungen Ihres Abonnements an.

Ein weiterer Vorteil des Betriebs Ihres MES in der Cloud ist, dass die Integration mit anderer Software, einschließlich ERP-Systemen und BI-Tools, erleichtert wird.

Für viele Fertigungsanlagen sind die Vorteile eines cloudbasierten MES ein wichtiger Faktor bei der Bewertung möglicher Lösungen.

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KAPITEL 5

Smart Manufacturing ermöglichen

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Migration in die Cloud

G&W Products ist ein Hersteller, der sein Wachstum steigern wollte. Als vor mehr als einem Jahrzehnt ein neuer CEO an die Spitze kam, erkannte er ein mögliches Hindernis: das unternehmenseigene On-Premises-ERP-System.

Im Gegensatz zu vielen kleinen Herstellern glaubte G&W nicht an den Mythos, dass die Cloud nur für große Unternehmen geeignet ist. Das Unternehmen sieht sich selbst als Vorreiter, da es Technologie nutzt, um sein Geschäft vollständig zu transformieren – und das aus gutem Grund. G&W Products hat den Wandel von überwiegend manuellen, papierbasierten Fertigungsabläufen zu einer modernen, schlanken, erstklassigen Produktion in weniger als einem Jahr vollzogen. -

G&W entschied sich für eine cloudbasierte Lösung, die das MES als einheitliche Komponente des neuen ERP-Systems enthielt.-Das Unternehmen hatte zwei Standorte, die online geschaltet werden mussten. Das Projekt dauerte etwa vier Monate, unter anderem weil 18000 Teilenummern manuell eingegeben wurden, anstatt eine Datenmigration zu nutzen. Das Team lernte während der Implementierung viel über die Bedeutung von „gute Daten rein, gute Daten raus“, was dazu führte, dass ein Schweißfehler erkannt wurde und mit 100-prozentiger Sicherheit ausgeschlossen werden konnte, dass fehlerhafte Produkte an den Kunden ausgeliefert wurden.

G&W hat Wege gefunden, Prozesse kontinuierlich zu verbessern. Das Unternehmen hat die Auditierung optimiert, indem es von der Überprüfung von sechs oder sieben Bildschirmen pro Frage auf die sofortige Durchführung von Audits mit einer einzigen Abfrage umgestellt hat. Die Datenauflösung reicht bis zum Rohstoff zurück, was es dem Unternehmen ermöglicht hat, alle 300 Audits seit der Installation von Plex zu bestehen. G&W hat außerdem den Lagerbestand um 25 Prozent reduziert und die pünktliche Lieferung von 80 auf 98 Prozent erhöht. Jetzt adressiert G&W Themen, die direkt auf den Geschäftserfolg einzahlen, da das Unternehmen über wertvolle Details verfügt, die es zuvor nie hatte.

IN DIESEM KAPITEL

» Geschäftswert und Prozess-
» Transformation als Leitfaden

» Erstellung einer Implementierungs-Roadmap

» Messung Ihrer Einsparungen im Hinblick auf
Geschäftswert

Kapitel 6

Wertschöpfung durch MES
für Ihr Unternehmen

Die Entscheidung für die Implementierung eines MES sollte auf einem klar nachvollziehbaren Geschäftsfall mit Erfolgskriterien und dem festen Engagement zur Messung und Berichterstattung des Fortschritts bei der Erreichung der Zielgrößen
basieren. Der Geschäftsfall und die Erfolgskriterien sollten das Ergebnis einer Geschäftsprozess-Transformation sein, wobei das MES als Hilfsmittel („das Was“) dient.

Ermöglichung der Prozessumwandlung

Lassen Sie sich bei der Auswahl eines MES von der Prozessumgestaltung leiten.
Vermeiden Sie es, sich an dieser Stelle mit den Funktionen zu befassen, und konzentrieren Sie sich stattdessen auf
die Bereiche, in denen Ihr Fertigungsbetrieb Verbesserungen benötigt („das Warum“). Berücksichtigen Sie
diese Anforderungen:

»» Mehr Kontrolle über Bedieneraufgaben bei verbesserter Effizienz
»» Echtzeittransparenz für Unfertige Erzeugnisse (WIP) und Produktionsleistung

KAPITEL 6 Wertschöpfung für Ihr Unternehmen mit MES

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»» Reduzierter Lagerbestand und Ausschuss

»» Rückverfolgbarkeit von Fertigprodukten zurück durch den Herstellungsprozess und die Lieferkette

»» Integration zwischen formalen Qualitätsverfahren und Betriebs--prozessen

»» Ausrichtung von Produktion und Instandhaltung

Dokumentieren Sie die vorherrschenden Probleme und die Auswirkungen auf das Unternehmen für jeden Verbesserungsbereich und entwickeln Sie eine Vision für das, was Sie kurz-, mittel- und langfristig erreichen möchten. Wenn Sie sich in diesem Schritt auf die Verbesserung der Betriebsabläufe oder auf konkrete Ergebnisse konzentrieren, behalten Sie die Priorität bei, sobald Sie mit der Erarbeitung von Lösungen (dem „Wie“) beginnen.

Zusammenstellung Ihres Teams

Ein MES-Projekt wird Ihren Fertigungsbetrieb transformieren, wirkt sich jedoch auch auf viele andere Funktionen aus. Die korrekte Steuerung des Projekts mit einem funktionsübergreifenden Team von Stakeholdern, das auf den Geschäftswert fokussiert ist, verkürzt die Zeit für die Auswahl einer Lösung und deren Implementierung.

Innerhalb Ihres Unternehmens benötigen Sie die Zustimmung und das Engagement der Stakeholder. Stakeholder lassen sich in zwei Gruppen einteilen:

»» Die geschäftlichen Nutznießer der Prozessverbesserung

»» Die Systembenutzer, die am stärksten von der Prozessänderung betroffen sind

Beispiel: Das Finanzwesen könnte als Nutznießer fungieren, während der Betrieb von der Änderung betroffen wäre. Ignorieren Sie nicht die Anforderungen der IT und der Betriebstechnologie (OT), sondern stimmen Sie sich während der Implementierung und für die langfristige Unterstützung mit beiden Bereichen ab.

Stellen Sie ein Projektteam zusammen, das Vertreter der betroffenen Funktionen einschließt. Eine starke Unterstützung durch das Executive Management ist ebenfalls von entscheidender Bedeutung. Ohne Rückhalt für diese geschäftliche Transformation von der obersten Führungsebene können Hindernisse und Widerstand gegen Veränderungen das Projekt aufhalten.

Sobald Sie die richtigen Prozessverantwortlichen und Fachexperten für Ihr Team gewonnen haben, dokumentieren Sie Ihre Geschäftsanforderungen und Kennzahlen und starten Sie die Suche nach Ihrem neuen MES-System!

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Erstellung einer Implementierungs-Roadmap

Es stehen zahlreiche Strategien und Frameworks zur Verfügung, die Sie durch den Auswahlprozess führen und Ihnen helfen, eine wertorientierte Roadmap zu entwickeln, die festlegt, wie sich Ihr Unternehmen über einen bestimmten Zeitraum hinweg transformiert. Zu Beginn ist es besonders wichtig, dass Sie ein umfassendes Verständnis dafür gewinnen, was möglich ist und welche Angebote potenzielle Lösungsanbieter bereithalten. Verlassen Sie sich nicht ausschließlich auf Ihr aktuelles Wissen, denn Technologien entwickeln sich rasant weiter und Sie sollten vorgefasste Vorstellungen vermeiden.

Beurteilung Ihrer Risikotoleranz

Während Sie die Möglichkeiten ausloten, sollten Sie Ihre Risikotoleranz sowie die spezifischen Risiken, die Sie vermeiden möchten, bewerten. Die meisten Unternehmen sind nicht daran interessiert, einmalige kundenspezifische Lösungen zu entwickeln und zu unterstützen, da die Supportkosten hoch sind und bei Upgrades zwangsläufig Kosten durch Veralterung entstehen. Viele Unternehmen haben den Geschäftswert von SaaS-Lösungen erkannt. Wenn eine systemkritische Lösung zuverlässig sein muss, können die IT-Kosten zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Redundanz und Sicherheit stark ansteigen. SaaS-Lösungen verteilen diese Kosten auf alle ihre Kunden und reduzieren dadurch die Belastung für das einzelne Unternehmen signifikant. Abschließend stellt sich die Frage: Welche Kontrollmechanismen werden eingeführt, um Individualisierungen zu vermeiden? Viele Unternehmen haben festgestellt, dass SaaS Best Practice-Ansätze für die Geschäftsprozessautomatisierung bietet und den gewünschten Geschäftswert liefert – ohne das Risiko, dass das Projektteam Individualisierungen einführt, die künftig zu hohen Betriebskosten führen.

Auswahl eines Anbieters

Nachdem Sie Ihre Prioritäten und potenziellen Hilfsmittel identifiziert haben, erstellen Sie eine wertbasierte Roadmap, die es Ihnen ermöglicht, den Fokus gezielt auf die gewünschten Verbesserungen im Zeitverlauf zu legen und den Geschäftswert als Kriterium für die Priorisierung heranzuziehen. Nutzen Sie diese Roadmap, um Ihre Auswahlkriterien bei der Entscheidung für ein MES zu definieren. Setzen Sie auf Ihren vertrauenswürdigen Softwarepartner, um gemeinsam herauszuarbeiten, was im Hinblick auf den angestrebten Geschäfts- oder Prozessfortschritt möglich ist. Vermeiden Sie es, den Schwerpunkt zu stark auf Funktionen und Features zu legen.

KAPITEL 6 Mehr Wertschöpfung für Ihr Unternehmen mit MES

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Mitunter sind formale Ausschreibungen (RFPs) unvermeidlich, doch sie können ein Verhalten fördern, das niemandem nützt. Anbieter repräsentieren schließlich mehr, als sie tatsächlich anbieten. Kunden definieren Anforderungen auf Basis dessen, was sie schon immer kannten, wodurch kaum Raum für Innovation bleibt. Am Ende kaufen Kunden mehr, als sie benötigen, und passen Produkte an, um das zu erhalten, was sie ihrer Meinung nach wollen. Und der Anbieter kann nicht widersprechen, da er an die ursprüngliche RFP gebunden ist!

Entwicklung eines Governance-Modells

Jetzt, da Sie eine Roadmap haben und Ihren Solution Provider ausgewählt haben, besteht der nächste Schritt darin, das Governance-Modell Ihres Implementierungsteams zu entwickeln. Es ist entscheidend, ein Team zu haben, das die aktuellen Betriebsabläufe und Systeme versteht und ausreichend Zeit für das Projekt aufbringen kann. Ebenso wichtig ist es, einen Executive Stakeholder zu haben, der aktiv eingebunden ist und bei Bedarf wichtige Entscheidungen treffen kann. Häufig werden mehrere Stakeholder benannt. Das ist nicht negativ. Auch wenn mehr Stakeholder in der Regel mehr Abstimmungen und einen etwas längeren Zeitrahmen bedeuten, führt dies letztlich zu einer besseren Akzeptanz.

Ihr Implementierungspartner stellt die Best Practice und das Know-how bereit, beginnend mit einem Projektauftrag oder einem Ausführungsplan.

Wenn Sie eine SaaS-Lösung auswählen, sollte das Kernteam parallel dazu an einer umfassenden Produktschulung teilnehmen. Ziel ist es, eine Einführung und einen Überblick über die Funktionsweise und Konfiguration der Software zu geben, damit das Team besser auf die Implementierungsaktivitäten vorbereitet ist.

Das Implementierungsteam wird anschließend eine Vorstellung davon haben, wie Ihre Anwendungsfälle innerhalb der Softwarelösung umgesetzt werden können. Dies ist ein entscheidender erster Schritt, um eine Abstimmung zu Best Practice-Fähigkeiten zu erreichen und das Risiko von Anpassungen zu minimieren. Zudem bietet sich die Möglichkeit, Verbindungspunkte zu identifizieren, die Input für die Integrationsstrategie liefern.

Vorbereitung auf die Integration

Dann folgt der Großteil der Arbeit, der Konfigurationsaktivitäten und die Vorbereitung der zu ladenden Stammdaten umfasst. Parallel dazu sollte das IT-Team mit dem Solution Provider zusammenarbeiten, um die Integrationsstrategie umzusetzen und einen kontinuierlichen Informationsaustausch mit dem ERP und/oder anderen Systemen sicherzustellen.

Der nächste entscheidende Schritt im Prozess ist die Feststellung der Einsatzbereitschaft. Dies beinhaltet in der Regel einen Pilot- oder Testlauf der Lösung, um den Betrieb zu bestätigen und ein größeres Team von Bedienern in die neuen Prozesse einzuführen.

Erfolg sichern

Schließlich gibt es den Moment des „Go-Live“, wenn das System bereitgestellt wird, um den Fertigungsbetrieb zu unterstützen. Die Arbeit sollte jedoch nicht dort enden. Es ist entscheidend, dass Sie bei der Einführung eines MES das Veränderungsmanagement berücksichtigen und planen, damit Ihr gesamtes Team die Lösung sowie die damit verbundenen optimierten Prozesse übernimmt. Sobald das Team die Software übernommen hat, können die Teammitglieder an kontinuierlichen Verbesserungsinitiativen teilnehmen, um die Leistung zu verbessern.

Das Veränderungsmanagement, einschließlich der Benutzerakzeptanz, umfasst drei entscheidende Schwerpunkte, um den Erfolg sicherzustellen und aufrechtzuerhalten: 1) Entwicklung eines Veränderungsmanagement-Modells, 2) Steuerung des Messagings und 3) Sicherstellung, dass Sie Sponsoren haben, die diese Botschaften vorantreiben, Entscheidungen treffen und Verantwortung übernehmen.

Zunächst wird ein übergeordnetes Veränderungsmanagement- und Fortschrittsmodell erstellt, das als Checkliste für die Einsatzbereitschaft dient. Ein Beispiel ist ADOPT:

»» Bewusstsein: Die Menschen kennen den Grund für die Veränderung
»» Wunsch: Die Menschen beteiligen sich an der Veränderung und tragen dazu bei
»» Einarbeitung: Die Menschen erhalten eine angemessene Schulung und Kommunikation
»» Praxis: Die Menschen wenden die Veränderung in der Praxis an und erhalten bei Bedarf Unterstützung durch das Support-Team
»» Lehren: Die Menschen werden zu Experten und können andere anleiten und unterstützen

Die letzten beiden, Messaging/Kommunikation und Sponsoring, sind miteinander sowie mit dem Veränderungsmanagement-Modell verknüpft. Eine konsistente, fortlaufende Kommunikation und Messaging sind entscheidend, um sicherzustellen, dass die Menschen informiert sind und über die Informationen verfügen, die sie benötigen, um Veränderungen voranzubringen.

Sponsoring ist nicht auf eine Person beschränkt, sondern umfasst mehrere Rollen. Executive Sponsors, zum Beispiel ein CEO/President oder eine andere Führungskraft, legen den Gesamtkurs fest und kommunizieren kontinuierlich; Führungskräfte auf der operativen Ebene kommunizieren auf Abteilungs- oder Teamebene.

Ein Modell, dem Sie folgen, eine Gruppe von Sponsoren, mit denen Sie konsequent kommunizieren, sowie gut durchdachte, hilfreiche Botschaften, die es den Mitarbeitenden ermöglichen, Fortschritte zu erzielen, steigern den Erfolg eines effektiven Veränderungsmanagements signifikant.

Messung der MES-Ergebnisse

Viele Unternehmen sind überrascht, wie schnell sie durch die Implementierung eines MES Vorteile erzielen. Daher ist es wichtig, dass die wichtigsten KPIs frühzeitig definiert werden, um den Erfolg zu messen. So kann das Projektteam Fortschritte belegen und darauf aufbauen. Eine aktuelle Umfrage des IT-Analystenhauses Gartner ergab, dass nahezu ein Drittel der Unternehmen, die ein MES eingeführt haben, viele der angestrebten Vorteile in weniger als drei Monaten erreicht haben. Zu diesen Vorteilen zählen:

»» Reduzierung der Meldeverzögerung

»» Steigerung des Bestandsumschlags

»» Qualitätsverbesserung durch Steuerung im Fertigungsbereich

»» Regulatorische Compliance und Rückverfolgbarkeit vom Fertigprodukt bis zur Lieferkette

»» Verbesserung der Leistung und der betrieblichen Transparenz an allen Standorten

Diese Vorteile sind für Betriebsleiter und Fachleute in der Lieferkette eindeutig wertvoll, jedoch muss auch die Fähigkeit eines Unternehmens zu investieren berücksichtigt werden. Führungskräfte stützen sich bei der Auswahl zwischen Alternativen und der Bewertung des Werts einer MES-Implementierung häufig auf spezifische finanzielle Kriterien:

»» Anfängliche Investitionsausgaben (CAPEX)

»» Laufende Betriebskosten (OPEX)

»» Return on Investment (ROI) und Wertschöpfung (TTV)

»» Erwartete Reduzierung des Lagerbestands und erhöhte Umschlagshäufigkeit

»» Reduzierter Ausschuss oder Abfall

»» Verbesserte Anlagenauslastung und Durchsatz

Unterschiede in der Konzeption einer MES-Lösung können diese Kennzahlen beeinflussen.

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Beispielsweise erfordern On-Premises-MES-Lösungen eine anfängliche CAPEX-Investition, um Server zu installieren, Benutzerlizenzen zu erwerben und die Kosten für das Personal zur Wartung der Serverhardware und -software zu berücksichtigen. SaaS-Lösungen hingegen verursachen keine anfänglichen Kapitalausgaben, sondern werden über ein OPEX-Abonnementmodell finanziert, das sich häufig besser an der Geschäftsentwicklung orientiert. SaaS-Lösungen lassen sich zudem einfacher nach oben oder unten skalieren.

Verbesserungen im Geschäftsbetrieb hinsichtlich Lagerbestand und Effizienz können anschließend die Kosten für die Implementierung des Systems ausgleichen und so einen signifikanten ROI in kürzester Zeit ermöglichen.

Auch wenn es wichtig ist, eine kurzfristige Kapitalrendite für die Implementierung eines MES aufzuzeigen, sollten Sie auch die langfristige Perspektive berücksichtigen. Ein MES-System öffnet die Tür für die Integration neuer Technologien, die künftig noch größeren Mehrwert bieten. Um von zahlreichen Technologien der Vierte industrielle Revolution zu profitieren, ist es unerlässlich, dass Ihre Produktionsstätte mit einem robusten und flexiblen MES ausgestattet ist  – ein grundlegendes Element einer Smart Factory.

KAPITEL 6

Wertschöpfung für Ihr Unternehmen mit MES

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IN DIESEM KAPITEL

» » Kontinuierliche Verbesserung Ihrer

Fertigungsbetrieb

» » Senkung der Kosten, die direkt zu Ihrem

Geschäftserfolg

» » Reduzierung des Risikos für das Unternehmen und für

Kunden

Kapitel 7

Zehn Wege, wie ein MES
zu Ihrem Geschäftserfolg beiträgt

Ein MES wirkt sich eindeutig auf Ihre Fähigkeit aus, Ihren Fertigungsbetrieb zu transformieren. Sie dürfen folgende Vorteile erwarten:

» Verbesserung der Fertigungsqualität und -steuerung: MESs schaffen Mehrwert, indem sie die Prozesse von den Rohstoffen bis zu den Fertigprodukten orchestrieren und fehlersicher gestalten.

» Sicherstellung der Konformität mit Vorschriften: die MES mindern das Risiko von Produktrückrufen, indem sie präzise Informationen über die in den von Ihnen hergestellten Produkten verwendeten Komponenten bereitstellen.

» Synchronisierung von Prozessen: Das MES unterstützt Sie dabei, die Zykluszeit für jeden Schritt zu überwachen und anzupassen, um die Unfertigen Erzeugnisse zu minimieren und Ihre Produktion zu beschleunigen.

» Mehr Transparenz: MES bieten Dashboards mit relevanten Informationen darüber, was in Echtzeit geschieht, sodass Sie Probleme frühzeitig erkennen und den Betrieb reibungslos aufrechterhalten.

KAPITEL 7 Zehn Wege, wie ein MES zu Ihrem Geschäftserfolg beiträgt

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»» Beschleunigung der Managementberichterstattung: MES stellen sicher, dass alle im Unternehmen die benötigten Erkenntnisse genau dann abrufen können, wenn sie diese benötigen.

»» Steigerung der Anlagenauslastung: MES steigern die Anlagenauslastung, indem sie Zeitpläne und Wartungsmaßnahmen optimieren und so ungeplante Ausfallzeiten eliminieren.

»» Kosten senken: MES können direkte Einsparungen erzielen, indem sie die für die Produktion jeder Einheit erforderliche Zeit verkürzen und letztendlich direkt zum Geschäftserfolg beitragen.

»» Optimierung von technischen Änderungen: Ein MES kann Sie dabei unterstützen, alle notwendigen Anpassungen zu identifizieren, die für die Umsetzung einer technischen Änderung erforderlich sind, und gewährleistet, dass sämtliche Aktualisierungen korrekt durchgeführt werden.

»» Verbesserung der Zusammenarbeit in der Lieferkette: MES-Systeme stellen sicher, dass Lieferanten Zugang zu präzisen Daten haben, sodass sie einfacher zusammenarbeiten und ihre Lieferungen auf die Produktionsprozesse abstimmen, um die Produktion zu unterstützen.

»» Vereinfachung der Systemverwaltung: Ein Cloud-MES vereinfacht die IT, indem die Systemwartung an den Cloud-MES-Softwareanbieter ausgelagert wird und so die erhebliche IT-Belastung für den Hersteller entfällt.

Glossar

Leistungsmanagement für Anlagen (APM): Proaktive Überwachung des Maschinen- und Anlagenzustands mithilfe von IIoT-Technologie, um optimale Betriebszeit, Durchsatz und Wartungsanforderungen sicherzustellen.

Cloud Computing: Die Praxis, ein Netzwerk von entfernten Servern, die im Internet gehostet werden, zum Speichern, Verwalten und Verarbeiten von Daten zu nutzen, anstatt einen lokalen Server oder einen persönlichen Computer zu verwenden.

Digitale Transformation: Der Prozess, bei dem digitale Technologien eingesetzt werden, um neue   oder bestehende   Geschäftsprozesse, Unternehmenskultur und Kundenerfahrungen zu schaffen oder zu verändern, damit die sich wandelnden Geschäfts- und Marktanforderungen erfüllt werden.

ERP: Ein Prozess (und eine Software), der von Unternehmen zur Verwaltung und Integration der wichtigsten Bereiche ihres Geschäfts eingesetzt wird. ERP-Softwareanwendungen unterstützen Unternehmen dabei, alle für den Betrieb erforderlichen Prozesse in ein einziges digitales Zentrales Erfassungssystem zu integrieren.

Industrielles Internet der Dinge (IIoT): Vernetzte Sensoren, Instrumente und andere industriell genutzte Geräte, die gemeinsam mit Computern in industriellen Anwendungen wie Produktion und Energiemanagement in einem Netzwerk verbunden sind. Diese Konnektivität ermöglicht die Datenerfassung, den Austausch und die Analyse von Daten und erleichtert so Verbesserungen der Produktivität und Effizienz sowie weitere wirtschaftliche Vorteile.

Bestandsumschlag (oder Umsatz): Eine Kennzahl für die Anzahl der Male, die der Lagerbestand in einem Zeitraum wie einem Monat oder Jahr verkauft oder verwendet wird.

Lean: Ein Fertigungsprozess, der auf kontinuierliche Verbesserung und die Minimierung von Abfall innerhalb von Fertigungssystemen ausgerichtet ist, während gleichzeitig die Produktivität maximiert wird.

Manufacturing Execution System (MES): Ein Computersystem, das Transparenz und Kontrolle über die Arbeit in einer Produktionsstätte bietet.

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Glossar

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Manufacturing Operations Management (MOM): Eine Sammlung von Systemen zur Verwaltung von End-to-End-Fertigungsprozessen mit dem Ziel, die Effizienz zu optimieren. Wird häufig synonym mit dem MES verwendet.

Manufacturing Resource Planning (MRP): Ein System für Produktionsplanung, Planung und Lagerbestandskontrolle, das die Beschaffung der richtigen Rohstoffe zur richtigen Zeit unterstützt.

On-Premises-Computing: Verwendung von Computer-Servern, die sich in der Produktionsstätte befinden, um Informationen zu speichern und zu verarbeiten.

Gesamtanlageneffektivität (OEE): Eine Metrik für Produktionsstätten, die die wichtigsten KPIs für Produktionsleistung, Maschinenverfügbarkeit und akzeptable Qualität kombiniert.

Produktionsüberwachung: Transparente betriebliche KPIs in Echtzeit, die durch die Konnektivität zu Maschinen im Fertigungsbereich abgeleitet werden, um kontinuierliche Verbesserungen voranzutreiben.

Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS): Ein industriell genutztes Gerät zur Steuerung von Fertigungsprozessen, wie zum Beispiel Montagebändern, Robotergeräten oder jeder Aktivität, die eine Steuerung mit hoher Zuverlässigkeit erfordert.

Qualitätsmanagementsystem (QMS): Ein formalisiertes System, das Prozesse, Verfahren und Verantwortlichkeiten zur Erreichung von Qualitätsrichtlinien und -zielen dokumentiert.

QR-Code (Quick Response Code): Ein maschinenlesbarer Code (ähnlich einem Barcode), der aus einer Anordnung schwarzer und weißer Quadrate besteht und typischerweise zum Speichern von Web-URLs oder anderen Informationen verwendet wird, die von einer Smartphone-Kamera oder einem Scanner gelesen werden.

Software as a Service (SaaS): Ein Softwarelizenzierungs- und Bereitstellungsmodell, bei dem Software auf Abonnementbasis lizenziert und über das Internet aus einem zentral gehosteten Rechenzentrum bereitgestellt wird.

Six Sigma: Eine Technik zur Prozessverbesserung, die Statistik einsetzt, um Prozesse zu messen und Variationen zu verringern.

Smart Manufacturing: Laut MESA.org ist Smart Manufacturing die intelligente, Echtzeit-Orchestrierung und -Optimierung von Geschäfts-, physischen und digitalen Prozessen innerhalb von Fabriken und über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg. Ressourcen und Prozesse werden automatisiert, integriert, überwacht und kontinuierlich auf Grundlage aller verfügbaren Informationen so nah wie möglich in Echtzeit bewertet.

Unfertige Erzeugnisse (WIP): Ein Begriff zur Beschreibung von teilweise fertiggestellten Waren, die als Rohstoffe begonnen haben und sich in unterschiedlichen Phasen des Produktionsprozesses befinden, bevor sie als Fertigerzeugnisse gelten.

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Hinweise

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