Jürgen Kletti (Hrsg.) MES - Manufacturing Execution System

Jürgen Kletti (Hrsg.)
MES - Manufacturing Execution System

Jürgen Kletti (Hrsg.)
MES
Manufacturing
Execution System
Moderne Informationstechnologie
zur Prozessfähigkeit der Wertschöpfung
Mit 100 Abbildungen
13

Dr.-Ing. Jürgen Kletti (Hrsg.)
MPDV Mikrolab GmbH
Römerring 1
74821 Mosbach
j.kletti@mpdv.de
Bibliografi sche Information der Deutschen Bibliothek
Die deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der deutschen Nationalbibliografi e;
detaillierte bibliografi sche Daten sind im Internet über abrufbar.
ISBN 10 3-540-28010-3 Springer Berlin Heidelberg New York
ISBN 13 978-3-540-28010-1 Springer Berlin Heidelberg New York
Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der
Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der
Funksendung, der Mikroverfi lmung oder Verviefältigung auf anderen Wegen und der Speicherung
in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine
Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen
der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9.
September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspfl ichtig.
Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes.
Springer ist ein Unternehmen von Springer Science+Business Media
springer.de
© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2006
Printed in Germany
Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Buch
berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne
der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von
jedermann benutzt werden dürften.
Sollte in diesem Werk direkt oder indirekt auf Gesetze, Vorschriften oder Richtlinien (z.B. DIN, VDI,
VDE) Bezug genommen oder aus ihnen zitiert worden sein, so kann der Verlag keine Gewähr für
die Richtigkeit, Vollständigkeit oder Aktualität übernehmen. Es empfi ehlt sich, gegebenenfalls für
die eigenen Arbeiten die vollständigen Vorschriften oder Richtlinien in der jeweils gültigen Fassung
hinzuzuziehen.
Umschlaggestaltung: medionet AG, Berlin
Satz: Digitale Druckvorlage der Autoren
Herstellung: medionet AG, Berlin
Gedruckt auf säurefreiem Papier 68/3020 /M 5 4 3 2 1 0

Geleitwort
Mit der Veränderung der klassischen Fabrik von einer Produktionsstätte zu einem
modernen Dienstleistungszentrum ergeben sich Führungsprobleme, auf die viele
Unternehmen noch nicht vorbereitet sind: Wirtschaftlichkeit der modernen Wertschöpfung
ist keine Eigenschaft der Produkte, sondern des Prozesses. Das führt
dazu, dass die entscheidenden Potenziale der Unternehmen weniger in ihrer Produktionsfähigkeit,
als in ihrer Prozessfähigkeit liegen.
Mit dem Anspruch der Prozessfähigkeit, der inzwischen auch die Grundlage
der Zertifizierungsregelwerke ist, entsteht für die Fertigungsbetriebe die Forderung
nach einer Ausrichtung aller wertschöpfenden Prozesse auf das Prozessergebnis
und damit den Kunden. Voraussetzung einer Prozesstransparenz ist die Fähigkeit,
den Wertstrom des Unternehmens zeitnah und ohne Erfassungsaufwand
abzubilden – eine Aufgabe, welche die herrschenden ERP-Systeme kaum bieten
können.
Real-Time-Anwendungen bieten heute moderne Manufacturing Execution Systeme
(MES). Sie erzeugen aktuelle und auch historische Abbilder von Fertigungseinrichtungen
und können so als Basis für Optimierungen herangenommen werden.
Mit solchen Techniken hatte man bereits unter dem Begriff Betriebsdatenerfassung
oder Maschinendatenerfassung Anfang der 80er Jahre begonnen. Doch
während in der Vergangenheit zunächst eine verbesserte Maschinenauslastung im
Vordergrund stand, geht es heute überwiegend darum, den Wertstrom (Suppy-
Chain) zeitnah abzubilden.
Dabei erfordert die zunehmende Komplexität in der Fertigung eine gesamtheitliche
Sicht auf die Produktions- und Dienstleistungseinrichtungen: Feinplanung,
Zustandserfassung, Qualität, Performance-Analyse, Materialverfolgung usw. müssen
integriert erfasst und dargestellt werden.
Aus diesen Erfordernissen heraus hat sich Mitte der 90er Jahre in den USA der
Begriff MES Manufacturing Execution System entwickelt. Eine Non-Profit-
Organisation namens MESA (Manufacturing Execution System Association) hat
begonnen, diese Anwendungen zu normieren und damit drei Anwendungsschichten
eines Fertigungsbetriebes zum Prinzip erhoben. MESA definiert die Ebene
der eigentlichen Fertigung, die Ebene des Fertigungsmanagements, also
MES, und die Ebene des Unternehmensmanagements.
Weitere Normierungen zu diesem Thema sind bereits im Werden. So ist eine
ISA S95 verabschiedet, ein Verband von Prozessfertigern namens NAMUR hat
für ihre Fertigungswelt eine eigene Richtlinie verabschiedet. In jüngster Zeit hat
der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) sich dieses Themas angenommen und ist
bestrebt, eine auf europäische Belange zugeschnittene Richtlinie herauszubringen.

2 Geleitwort
Die Erwartungen an ein Manufacturing Execution System zur Steigerung der
Performance sind entsprechend hoch. Für den Praktiker stehen insbesondere Themen
wie TQM, SIX Sigma, Fertigungsplanung oder optimierte Materialbewegungen
im Mittelpunkt.
Schon heute zeigt die zunehmende Verwendung des Begriffs „MES“ in der
Fachliteratur und Marktübersichten und nicht zuletzt auch die Normierungsbemühungen
verschiedener Gremien ein wachsendes Interesse.
Um Fertigungsbetrieben einen möglichst umfassenden Überblick über die Leistungsfähigkeit
und die unterschiedlichen Anwendungsmöglichkeiten eines Manufacturing
Execution Systems (MES) zu bieten und damit die Möglichkeit zu schaffen,
sich mit dem gewonnenen Überblick in einem breiten Marktangebot zu
orientieren, soll der Begriff MES methodisch systematisiert werden. Dazu beleuchten
erfahrene Fachleute in dem vorliegenden Buch detailliert die verschiedenen
Aspekte eines Manufacturing Execution Systems, ohne das ein modernes Unternehmen
heute nicht wirtschaftlich zu führen ist.
Die Beherrschung der Prozesse wird für die Unternehmen in zunehmendem
Maße zur Voraussetzung, auch am Standort Deutschland gewinnbringend zu produzieren.
Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Johann Löhn
Präsident Steinbeis-Hochschule Berlin
Regierungsbeauftragter für Technologietransfer
Baden-Württemberg

Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis 3
1 Neue Wege für die effektive Fabrik...................................................................9
1.1 Anforderungen an die Produktion von morgen ............................................9
1.2 Fertigungsstrukturen ...................................................................................12
1.2.1 Ausrichtung an Kennzahlen ................................................................12
1.2.2 Steuerungsmethoden ...........................................................................13
1.2.3 Kombinationen aus Fertigungsstruktur und Steuerungsmethode .......15
1.2.4 Schwachstellen der traditionellen PPS-Systeme.................................15
1.2.5 Funktionsebenen..................................................................................16
1.2.6 Fertigungstypen...................................................................................17
1.3 Klassische IT-Unterstützung in der Fertigung............................................19
1.4 Manufacturing Execution Systeme (MES).................................................21
1.4.1 Entstehung der MES-Idee ...................................................................21
1.4.2 Aktuelle Standards ..............................................................................25
1.4.3 Das ideale MES...................................................................................30
1.4.4 Technische Voraussetzungen ..............................................................35
1.5 Vertikale und Horizontale Integration ........................................................36
1.6 Einsatz eines MES-Systems im Unternehmen ...........................................40
1.6.1 Organisatorische Voraussetzungen .....................................................40
1.6.2 Technische Voraussetzungen ..............................................................41
1.6.3 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung............................................................41
1.6.4 Unterstützung des KVP und aktueller Zertifizierungen......................42
1.6.5 Zieldefinition und -verfolgung............................................................43
1.7 Praxisbeispiele für Nutzenpotenziale..........................................................44
2 MES für die Prozessfähigkeit...........................................................................47
2.1 Die Wirtschaftlichkeit als Prozesseigenschaft............................................47
2.1.1 Der prozessorientierte Ansatz der ISO 9001/TS 16949......................48
2.1.2 Das Prozesspotenzial in Zahlen...........................................................48
2.2 Die Prozessfähigkeit der Organisation .......................................................49
2.2.1 Das Identifizieren systematischer Fehler ............................................50
2.2.2 Die systematische Fehlerbearbeitung..................................................51
2.2.3 Maßnahmeverfolgung .........................................................................52
2.3 Prozessfähigkeit der Mitarbeit....................................................................53
2.3.1 Verschwendete Mitarbeit ....................................................................53
2.3.2 Zielvereinbarungen..............................................................................55
2.4 Prozessfähigkeit der Informationsabläufe ..................................................56
2.4.1 Das Unternehmen als Papierfabrik......................................................56

4 Inhaltsverzeichnis
2.4.2 Schnittstellen ohne Wertschöpfung.....................................................57
2.4.3 Der Weg zur papierlosen Fertigung ....................................................58
2.5 Die Prozessfähigkeit der Durchlaufsteuerung ............................................60
2.5.1 Deterministische Steuerung ................................................................60
2.5.2 Rückgekoppelte Regelung ..................................................................60
2.6 Zusammenfassung ......................................................................................64
Literatur ............................................................................................................65
3 Mehrwert durch Software ................................................................................67
3.1 Das Unternehmen als Informationssystem .................................................67
3.1.1 Produktionsfaktor Information............................................................67
3.1.2 Reengineering und Integration............................................................68
3.1.3 Informationsverarbeitung in der Fertigung .........................................69
3.1.4 Maschinen als informationsverarbeitende Systeme............................69
3.2 MES in der Investitionsgüterindustrie........................................................70
3.2.1 Kennzeichen der Investitionsgüterindustrie........................................71
3.2.2 MES in der IT-Softwarelandschaft .....................................................72
3.2.3 MES im Technology-Lebenszyklus....................................................73
3.2.4 MES aus Anwendersicht.....................................................................74
3.2.5 MES aus Marktsicht............................................................................75
3.3 Vorbereitung eines MES-Einsatzes ............................................................77
3.3.1 Erarbeitung der Zielsetzung ................................................................77
3.3.2 Systematische Prozessentwicklung.....................................................78
3.3.3 Abschätzung eines Return on Investment...........................................78
3.3.4 Der Systemabgleich ............................................................................79
3.3.5 Die MES-Einführung im Unternehmen ..............................................80
3.3.6 Der Betrieb der MES-Lösung .............................................................80
3.4 Innovative Technologien im Umfeld von MES .........................................81
3.4.1 Die digitalisierte Fabrik.......................................................................81
3.4.2 Die Digitale Fabrik..............................................................................82
3.4.3 Die echtzeitfähige Fabrik ....................................................................83
4 MES – die neue Klasse von IT-Anwendungen................................................85
4.1 Einleitung und Motivation..........................................................................85
4.2 Ist-Zustand in den Fertigungsunternehmen ................................................86
4.2.1 Hilfsmittel und Systeme für die operative Ebene ...............................86
4.2.2 Manuelle Informationsbeschaffung und andere Hilfsmittel ...............88
4.2.3 Probleme bei der Zusammenführung der Daten .................................90
4.3 Der angestrebte Soll-Zustand .....................................................................90
4.3.1 Lückenlose, automatisierte Datenerfassung........................................90
4.3.2 Der I-Punkt für die Fertigung..............................................................92
4.3.3 Die Idee des „Manufacturing Cockpits“ .............................................93
4.3.4 Eskalationsmanagement und Workflow .............................................99
4.5 Ausblick und weitere Entwicklung von MES-Systemen .........................101
Literatur ..........................................................................................................102

Inhaltsverzeichnis 5
5 Aufbau eines MES-Systems............................................................................103
5.1 Software-Architektur eines MES-Systems ...............................................104
5.1.1 Basisfunktionen.................................................................................105
5.1.2 Datenschicht ......................................................................................107
5.1.3 Anwendungsschicht – Business-Objekte und Methoden..................108
5.1.4 Prozessabbildung...............................................................................109
5.1.5 Die Vorteile der ESA-Architektur für MES-Systeme.......................110
5.2 Schnittstellen eines MES-Systems............................................................111
5.2.1 Schnittstellen zu übergeordneten Systemen......................................112
5.2.2 Schnittstellen für die horizontale Integration....................................115
5.2.3 Schnittstellen zum Produktionsmittel................................................115
5.3 Benutzeroberflächen eines MES-Systems................................................117
5.3.1 Technologien für Benutzeroberflächen.............................................117
5.3.2 Benutzeroberflächen für Konfiguration, Monitoring und Reporting 119
5.3.3 Benutzeroberflächen für die Erfassung.............................................119
5.4 Ausblick ....................................................................................................120
6 Integriertes Fertigungsmanagement mit MES......................................123
6.1 MES-Systeme ermöglichen Fertigungsmanagement................................123
6.2 Das MES-Modell ......................................................................................123
6.3 Datenanalyse – Informationen eines MES-System ..................................125
6.4 Betriebsmittel Maschine oder Anlagenteil ...............................................126
6.4.1 Auftrag/Arbeitsgang..........................................................................127
6.4.2 Material .............................................................................................127
6.4.3 Ressourcen und Fertigungshilfsmittel...............................................128
6.4.4 Prozesswerte......................................................................................128
6.4.5 Personal .............................................................................................129
6.4.6 Prüfmerkmal......................................................................................129
6.5 MES-Erfassungsfunktionalität..................................................................129
6.5.1 Ausstattung des Erfassungsterminals................................................130
6.5.2 Informationsbereitstellung für den Werker.......................................133
6.5.3 Modularität unterstützt die Vielfalt der Erfassungsdialoge ..............134
6.5.4 Plausibilität im Erfassungsprozess....................................................135
6.5.5 Welche Schnittstellen zum Prozess lassen sich sinnvoll nutzen? .....136
6.5.6 Datenkorrekturen im MES-System ...................................................137
6.5.7 Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit des MES-Systems...................138
6.6 MES-Informationen für das Fertigungsmanagement ...............................138
6.6.1 Transparenz durch MES-Aktualiät....................................................139
6.6.2 Anwendergerechte Auswertungen ....................................................140
6.6.3 Fertigungsnahe Zieldefinition ...........................................................142
Literatur...........................................................................................................143
7 Feinplanung und Steuerung mit MES...........................................................145
7.1 Überblick und Zielsetzung........................................................................145
7.2 Einsatz von MES zur Feinplanung und Steuerung ...................................148
7.2.1 Überblick...........................................................................................148

6 Inhaltsverzeichnis
7.2.2 Umgang mit primären Kapazitäten in MES......................................150
7.2.3 Modellierung der Prozesse im MES .................................................153
7.2.4 Personal – die besonders wertvolle Ressource .................................155
7.2.5 Modellierung der technischen Sicht..................................................156
7.2.6 Strategien zur Ressourcenbelegung ..................................................158
7.2.7 Konfliktauflösung durch Simulation & Optimierung .......................160
7.2.8 Monitoring des Auftragsdurchlaufs ..................................................164
7.2.9 Reaktive Planung mit MES...............................................................165
7.3 Verwaltung von Produktionsmitteln (Ressourcen)...................................166
7.3.1 Statusverwaltung...............................................................................167
7.3.2 Anonyme und individualisierte Ressourcen .....................................168
7.4 Zusammenfassung ....................................................................................169
8 Qualitätssicherung mit MES ..........................................................................171
8.1 Gelebte Qualität........................................................................................171
8.2 Geplante Qualität......................................................................................172
8.2.1 Qualitätsstammdaten eines MES ......................................................172
8.2.2 Präventive Fehlervermeidung mit FMEA.........................................174
8.2.3 Prüfplanung – das Fundament der Produktqualität...........................174
8.2.4 Prüfmittel – Reduktion von Messunsicherheiten..............................176
8.2.5 Lieferantenbewertung – Optimierung des Beschaffungsprozesses .177
8.2.6 Aufbau von Workflows mit Eskalationsszenarien............................178
8.2.7 Qualitätsplanung innerhalb der Fertigungsvorbereitung...................179
8.3 Integrierte Qualität....................................................................................181
8.3.1 Qualität durch Informationsmanagement..........................................182
8.3.2 Sicherstellung der Zulieferqualität....................................................182
8.3.3 Fertigungsbegleitende Qualitätssicherung ........................................183
8.3.4 Optimierung der Prüfmittelüberwachung .........................................184
8.3.5 Transparentes Reklamationsmanagement.........................................185
8.4 Dokumentierte Qualität ............................................................................186
8.4.1 Vernetzung von Informationen .........................................................187
8.4.2 Qualitätsdaten zielgerecht nutzen .....................................................187
8.4.3 Traceability .......................................................................................190
8.5 Analysierte und bewertete Qualität ..........................................................192
8.5.1 Verbesserungspotenziale in der Fertigung........................................193
8.5.2 Aus Reklamationen lernen ................................................................194
8.5.3 Six Sigma – der Verschwendung Einhalt gebieten...........................194
8.5.4 Qualitätsinformationen – Mehrwert im MES ...................................196
9 Personalmanagement mit MES......................................................................199
9.1 Überblick ..................................................................................................199
9.2 Personalzeiterfassung ...............................................................................200
9.2.1 Aufgaben der Personalzeiterfassung.................................................200
9.2.2 Zeitwirtschaft im MES- oder ERP-System.......................................201
9.2.3 Flexibilisierung der Arbeitszeit.........................................................202
9.3 Motivation und Mitarbeiterführung..........................................................204

Inhaltsverzeichnis 7
9.3.1 Leistungs- und Prämienentlohnung...................................................204
9.3.2 Qualifizierung der Mitarbeiter ..........................................................206
9.4 Personaleinsatzplanung.............................................................................206
9.4.1 Urlaubs- und Schichtplanung............................................................207
9.4.2 Prüfung der Personalkapazitäten bei der Feinplanung......................208
9.4.3 Einplanung der Mitarbeiter auf die Arbeitsplätze.............................209
9.5 Sicherheit im Fertigungsunternehmen......................................................210
9.6 Ausblick ....................................................................................................212
Literatur...........................................................................................................212
10 MES unter SAP..............................................................................................213
10.1 Motiva.....................................................................................................213
10.2 Einordnung des MES im SAP-Umfeld...................................................214
10.2.1 Entwicklung des MES in der SAP-Historie ....................................214
10.2.2 Anforderungen an ein MES im SAP-System-Umfeld ....................215
10.2.3 Ebenendarstellung eines Fertigungsunternehmens .........................215
10.2.4 Unternehmensprozesse in mySAP ERP und MES-System ............217
10.3 MES als integrierte Lösung im SAP-System..........................................221
10.3.1 Bedeutung des SAP NetWeaver für die Integration des MES........221
10.3.2 Schnittstellen zu den mySAP- ERP-Anwendungen........................224
10.3.3 Integration von MES-Funktionen über das SAP-Portal..................227
10.4 Unterstützung der Adaptive Manufacturing Initiative der SAP .............229
10.4.1 Skalierbarkeit der MES-Lösung......................................................229
10.4.2 MES für die horizontale Integration................................................230
10.4.3 Anbindung der Maschinen- und Steuerungsebene..........................230
10.4.4 Beispiele für die Integration von MES und mySAP ERP...............232
10.5 Zusammenfassung ..................................................................................237
11 MES in der Kunststoffverarbeitung ............................................................239
11.1 Besonderheiten der Kunststoffindustrie..................................................239
11.2 Einsetzbare MES-Module.......................................................................240
11.3 Leitstand..................................................................................................241
11.4 Erfassung der Maschinen- und Betriebsdaten ........................................243
11.5 Anschluss der Spritzgießmaschinen .......................................................244
11.6 Visualisierung und Auswertungen..........................................................245
11.7 Verbindung Qualitätssicherung und Prozessdaten .................................247
11.8 Werkzeugbau ..........................................................................................248
11.8.1 Überwachung der Wartungsintervalle durch ein MES-System ......248
11.8.2 BDE und Leitstand im Werkzeugbau..............................................249
11.9 DNC, Chargenverfolgung und Nachweispflicht.....................................250
11.10 Management Information System (MIS)..............................................251
11.11 Rentabilität (Return on Investment) .....................................................252
11.12 Zusammenfassung ................................................................................254
Abkürzungsverzeichnis......................................................................................255

8 Inhaltsverzeichnis
Checkliste ............................................................................................................257
Vorbemerkung für den Bearbeiter..................................................................257
Allgemeine Kriterien ......................................................................................257
Systemkonzept ...........................................................................................258
Fertigung ....................................................................................................258
Qualität.......................................................................................................259
Personal ......................................................................................................259
Datenerfassung...........................................................................................259
MES im SAP-Umfeld ................................................................................260
Aktualisierungen ........................................................................................260
Autorenverzeichnis.............................................................................................261
Sachverzeichnis...................................................................................................267

1 Neue Wege für die effektive Fabrik
1 Neue Wege für die effektive Fabrik 9
1.1 Anforderungen an die Produktion von morgen
Die klassische Fabrik hat sich über die Herstellung von Produkten definiert. Die
Produkte und deren Wert wurden hauptsächlich an ihren Materialanteilen gemessen.
Das genügt heute nicht mehr. Die zunehmende Globalisierung führt zwangsläufig
zu einer zunehmenden Anonymisierung der Produkte und ihrer Herkunft.
Damit verschiebt sich der Focus von der Beherrschung der Produktentstehung
(Fertigungstiefe) zur Beherrschung der Produktwahrnehmung durch den Kunden
(OEM). Kunden betrachten heute Produkte in erstklassiger Qualität als Selbstverständlichkeit.
Wer sich in der Zukunft vom Wettbewerb abheben will, benötigt eine
Wettbewerbsstrategie, die dem Kunden einen zusätzlichen Mehrwert bietet,
wie z. B. hohe Flexibilität, kurze Lieferzeiten, hohe Termintreue, hohe Variantenvielfalt,
kürzere Produktlebenszyklen – Eigenschaften, die nicht durch Produktion,
sondern durch die Prozesse erzeugt werden. Der heute zunehmend verwendete
Begriff Adaptive Manufacturing beschreibt diesen Ansatz als „Maschinen mit
Märkten verbinden.“
Viele klassische Hersteller definieren daher heute ihre Produktionsstätten schon
als Dienstleistungs- oder Servicezentrum und signalisieren dem Kunden damit,
dass sie die Veredelung von Material zu einem fertigen Produkt auch als Dienstleistung
für den Kunden verstehen. Aus diesem Mehr an Kundennähe resultieren
zunächst einmal Kostensteigerungen. Moderne Produzenten versuchen, diese
Mehrkosten auszugleichen, in dem sie ihre Fertigungstiefe überdenken, teilweise
Standardkomponenten einsetzen oder sich geeignete Komponenten auf dem weltweiten
Markt beschaffen. Der moderne Produzent sieht sich damit Kräften gegenüber,
die man als Vernetzung, Dynamisierung und Individualisierung bezeichnen
kann.
Unter dem Begriff „Vernetzung“ wird die zunehmende überbetriebliche Kooperation
verstanden, die globale Formen annehmen kann und die heute mit vielen
Facetten als Globalisierung öffentlich diskutiert wird. Durch diese Vernetzung
kann der Produzent benötigte Komponenten auf dem Markt beschaffen und kann
sich selbst auf seine Kernkompetenzen konzentrieren, die er dann effektiv in einem
Supply-Chain-Management in die Kette der gesamten Produktherstellung
einbindet.
Die Dynamisierung entsteht durch starke Marktschwankungen, welche, getrieben
durch mehr Informationen und immer schneller verbreitete Informationen, die
Kunden zu einem schnellen Wechsel ihrer Kaufgewohnheiten verleiten. Das sich
immer schneller drehende Rad der Technologieentwicklung trägt ein Übriges zu

10 1 Neue Wege für die effektive Fabrik
diesen Effekten bei. In komplexen, kooperativen Abläufen sind Störungen wahrscheinlicher
als in einfachen eng gekoppelten Abläufen. Das daraus resultierende
Störungsmanagement und häufige und schnellere Kundenauftragsänderungen heizen
die Dynamik weiter an.
Der Wandel zu Käufermärkten und eine zunehmende Kundenorientierung verlangt
von den Produzenten ein Mehr an Individualisierung. Der Kunde möchte
gerne ein Produkt auf seine Bedürfnisse zugeschnitten haben. Eine zunehmende
Variantenvielfalt, die der Produzent dem Kunden anbieten muss, ist die logische
Folge.
Vernetzung, Dynamisierung und Individualisierung erzeugen Turbulenz in den
Produktionsbetrieben und verlangen vom Produzenten Wandelbarkeit. Die Turbulenz
wird geprägt durch neue Anforderungen an die interne Auftragsabwicklung
und die externe Marktdynamik. Die Wandelbarkeit ist geprägt durch stärkere externe
Vernetzung, Kooperation mit mehreren oder immer neuen Partnern und
schnellere interne strukturelle und technologische Anpassungen. Diese Bewegung
der Turbulenz bzw. Wandelbarkeit erschweren die Produktion nahe an einem
wirtschaftlichen Optimum, fördern ein mangelhaftes Informationsmanagement
sowie untaugliche bzw. veraltete Geschäftsprozesse. Für den Kunden resultieren
daraus mangelhafte Liefertermintreue und Zeiten, sowie unbefriedigende Produktqualität.
Beim Hersteller entstehen oft zu lange Durchlaufzeiten, welche überhöhte
Bestände verursachen. Die Folge davon ist eine höhere (vermeidbare) Kapitalbindung.
Die Liste der Effekte, die von Turbulenz und Wandelbarkeit erzeugt werden,
ließe sich fortsetzen. Diese Effekte betreffen jede Ebene eines Fertigungsunternehmens,
oft in unterschiedlicher Art und Weise mit unterschiedlichen Auswirkungen.
Begegnen kann man den Folgen dieser Effekte, in dem man innerhalb
der Ebenen und zwischen den Ebenen mehr Transparenz schafft, in dem man reaktionsfähiger
wird und die Wirtschaftlichkeit sicherstellt.
Um die Transparenz zu steigern, müssen die betroffenen Geschäftsprozesse
stärker integriert werden. Hemmnisse, die heute immer noch in der Kommunikation
zwischen den Unternehmensebenen Management, Fertigungsmanagement sowie
der ausführenden Produktion bestehen, müssen abgebaut werden. Innerhalb
der Ebenen müssen Informationen schneller und effektiver fließen. Die heute vielfach
geforderte vertikale Integration oder Durchgängigkeit vom Management zur
Fertigung ist durch eine horizontale Integration zu ergänzen. Auf dieser Basis gesteigerter
Transparenz entwickelt sich eine bessere Reaktionsfähigkeit. Durch
schnellere Information werden Störungen und ungeplante Abläufe schneller erkannt.
Es kann schneller darauf reagiert und schneller Abhilfe geschaffen werden.
Mit diesen Hilfsmitteln kann eine Fertigungsplanung errichtet werden, die sich
durch kurze Reaktionszeiten auszeichnet und damit das Prädikat eines Feinplanungsregelkreises
mit kurzen Regelzyklen verdient.
Mit diesem Instrumentarium ist es möglich, kurzfristige Änderungen bei Lieferungen
oder Dienstleistungen wirtschaftlich und kostenorientiert durchzuführen,
so dass man damit einer wichtigen Forderung des heutigen Kunden nach Flexibilität
nachkommen kann. Aber auch die effiziente Einführung von Veränderungen,
eine gute Anpassbarkeit an sich verändernde Unternehmensbedürfnisse und die

1.1 Anforderungen an die Produktion von morgen 11
gute Integrationsfähigkeit von vorhandenen Technologien und Systemen müssen
in einem Fertigungsunternehmen entwickelt und kultiviert werden.
Die Nutzenpotenziale, die aus diesen Elementen resultieren wie besserer Kundenservicegrad
durch erhöhte Termintreue und Lieferfähigkeit sowie Produktqualität
und Informationsfähigkeit, Kosteneinsparung durch Bestandssenkungen,
verbesserte Mitarbeiterposition, Motivation durch Beherrschung der Produktion
etc. liefern entscheidende Leistungskennzahlen für das heutige Wettbewerbsumfeld.
Diese drei Elemente eines Verbesserungsprozesses, Transparenz, Reaktionsfähigkeit
und Wirtschaftlichkeit, sind in Teilen in den letzten Jahren in der Industrie
umgesetzt worden. Besonders in der Ebene des Unternehmensmanagements
wurden hier einige Schritte getan. Im kaufmännischen Bereich des Unternehmensmanagements
werden Veränderungen nicht in Sekunden, Minuten oder
Stunden wirksam, sondern eher in Tagen, Wochen und Monaten. Völlig anders ist
die Situation im Bereich des Fertigungsmanagements und im Bereich der Produktion
(Automation). Hier sind wesentlich kurzfristigere Aktivitäten notwendig und
bedingen Werkzeuge, die auch Ad-hoc-Entscheidungen unterstützen. Jede Minute,
die eine Maschine oder ein Werksteil still steht, kostet Geld. Jede Minute, die eine
solche Störung dauert, frisst Gewinn. In solchen Fällen kann leicht eine sehr deutliche
Beziehung zwischen Nutzen und Kosten für Maßnahmen und Werkzeuge zur
Störungsverhinderung oder Störungsminderung dargestellt werden.
Das Ziel „Steigerung von Transparenz, Reaktionsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit“
erfordert heute besonders im Fertigungsmanagement das Beschreiten neuer
Wege bzw. vermehrte Anstrengungen bei bereits eingeleiteten Maßnahmen. Ein
Werkzeug, das diese Ziele unterstützt, ist das sog. MES (Manufacturing Execution
System). Darunter wird eine Technologie verstanden, die sich in Europa aus eher
klassischen Disziplinen wie Betriebsdatenerfassung, Personalzeiterfassung, Qualitätssicherung
und Fertigungsfeinplanung entwickelt hat. Die homogenisierte und
verdichtete Version dieser Technologien kann mit dem Begriff MES zusammengefasst
werden. Ziel eines MES ist es, die wertschöpfenden Prozesse transparent
zu machen und auf Basis dieser Transparenz sowohl horizontale, als auch vertikale
Regelkreise zu bilden. Die Zykluszeit dieser Regelkreise orientiert sich an den
jeweiligen Aufgaben und wird z. B. für die Fertigung nicht, wie in einem klassischen
ERP-Umfeld üblich in Schichten und Tagen gemessen, sondern in Vielfachen
von Minuten. Damit kann die Produktion neuen Anforderungen reaktionsschnell
und wirtschaftlich begegnet werden.
Das vorliegende Buch soll verschiedene Aspekte von MES und dem Einsatz
von MES beleuchten und soll auch darstellen, wie auch in einer stark automatisierten
Industrie, Verbesserungspotenziale zu lokalisieren und auszuschöpfen
sind.

12 1 Neue Wege für die effektive Fabrik
1.2 Fertigungsstrukturen
Das Ziel einer Wirtschaftlichkeitssteigerung ist natürlich keine neue Forderung,
sondern ist ein permanenter Prozess, der die produzierende Industrie in den letzten
Jahrzehnten zunehmend herausfordert. In der öffentlichen Diskussion sind immer
nur besonders große Schübe in diese Richtung wahrgenommen worden (z. B. Lopez
oder der Export von Arbeitsplätzen aus Deutschland). Diesem Streben nach
mehr Wirtschaftlichkeit ist man neben der Verbesserung der Bearbeitungstechnik
und der Reduzierung der Material- und Lohnkosten zunächst mit einer Verbesserung
der Fertigungsstrukturen und Steuerungsmethoden begegnet, mit dem Ziel
eines verbesserten Auftragsdurchlaufs durch die Fertigung. In den letzten Jahren
haben sich daher neue Ausprägungen entwickelt, die den Anforderungen nach
kürzeren Durchlaufzeiten und einer höheren Flexibilität, insbesondere in Bezug
auf die steigende Variantenanzahl entgegen kommen. Einige dieser Fertigungsstrukturen
und Steuerungsmethoden sollen im Folgenden kurz dargestellt werden.
1.2.1 Ausrichtung an Kennzahlen
Bei der Auswahl geeigneter Fertigungsstrukturen müssen verschiedene Faktoren
berücksichtigt werden. Ein wichtiges Kriterium ist die geplante Produktionsmenge.
Durch den hohen Automatisierungsgrad erreicht die Linienstruktur die höchste
Produktivität, die hohen Investitionskosten können sich jedoch nur bei langfristig
hohen Stückzahlen amortisieren. Weitere wichtige Kriterien sind die Flexibilität in
Bezug auf Produktwechsel, Variantenfertigung, Mengenänderungen, Umlaufbestände,
Arbeitsbedingungen, etc. Hier gilt es, durch eine Bewertung der verschiedenen
Strukturen im Hinblick auf diese Kriterien den höchsten Nutzen zu ermitteln.
Werkstattfertigung
Bei der Werkstattfertigung werden alle Maschinen, die gleiche Verrichtungen
ausüben, in Werkstätten zusammengefasst, z. B. alle Drehmaschinen in der Dreherei,
alle Fräsmaschinen in der Fräserei (layout by machine). Der zeitliche Ablauf
der Fertigung ist dabei an Lose gebunden. Erst wenn das letzte Werkstück eines
Loses bearbeitet ist, werden alle Teile des Loses zur nächsten Verrichtung transportiert.
Dadurch kommt es bei mehrstufigen Produkten zu einem unübersichtlichen
Materialfluss mit langen Transportwegen, Warte- und Liegezeiten, hohen
Umlaufbeständen und schlechter Termineinhaltung. Entstanden ist die Werkstattfertigung
aus dem Streben nach hoher Flexibilität und einer vereinfachten Layoutplanung.

Fertigung in dezentralen Strukturen
1.2 Fertigungsstrukturen 13
In dezentralen Strukturen werden produkt- oder kundenorientierte Organisationseinheiten
zusammengefasst, die mehrere Fertigungsstufen umfassen (Fabrik in der
Fabrik). Ziel ist die Vereinigung der Kosten- und Produktivitätsvorteile der Linien-
bzw. Fließfertigung mit der hohen Flexibilität der Werkstattfertigung. Dem
Ansatz der dezentralen Strukturen liegt die Annahme zugrunde, dass sich kleine
Einheiten leichter koordinieren lassen, da alle zur Leistungserstellung erforderlichen
Einheiten in einem Bereich zusammengefasst sind. Dezentrale Strukturen
sind damit in der Lage sich intensiv auf spezifische Wettbewerbsstrategien auszurichten.
Linien- und Fließfertigung
Hier werden Maschinen und Arbeitsgänge entsprechend der Bearbeitungsreihenfolge
eines Produktes angeordnet (layout by product). Aufgrund der feinen zeitlichen
Abstimmung und Verkettung der einzelnen Arbeitsgänge untereinander
(Taktung) ist diese Struktur sehr anfällig bei Ausfällen und Störungen, sowie unflexibel
in Bezug auf Produktvariationen. Hinzu kommen die hohen Investitionskosten
solcher Anlagen weshalb sie sich nur in der Großserienproduktion wirtschaftlich
einsetzen lassen. Hier bietet die Linien- und Fließfertigung jedoch die
größten Produktivitätsvorteile gegenüber anderen Fertigungsstrukturen, da Warte-
und Liegzeiten, Umlaufbestände sowie Transportwege minimiert sind.
1.2.2 Steuerungsmethoden
Die Auswahl geeigneter Steuerungsmethoden hängt stark von der Fertigungsstruktur
(z. B. Werkstattfertigung oder Fließfertigung) ab. Aber auch die Art der zu bearbeitenden
Aufträge (z. B. Kunden-/Lagerauftrag, Stückzahlen, Variantenanzahl,
Streuung der Aufträge, etc.) spielt eine wichtige Rolle. Prinzipiell kann dabei zwischen
dem Push-Prinzip und dem Pull-Prinzip unterschieden werden.
Push-Prinzip
Beim Push-Prinzip werden in einer zentralen Produktionsplanung und -steuerung
Fertigungsaufträge erzeugt, die dann in der Fertigung umzusetzen sind. Beispiele
solcher Push-Methoden sind:
− MRP II (Manufacturing Requirement Planning)
Die MRP II Methode entwickelte sich aus MRP I (Material Requirements
Planning) durch die Einbeziehung von Personal- und Maschinenkapazitäten in
die Berechnung. Sie wird hauptsächlich in der Serien- und Kleinserienfertigung
nach dem Werkstattprinzip angewandt, da die mehrstufigen Fertigungsstrukturen
einen höheren Planungsaufwand erfordern.

14 1 Neue Wege für die effektive Fabrik
− Fortschrittszahlenkonzept
Beim Fortschrittszahlenkonzept werden die Materialbewegungen mit Hilfe einer
Fortschrittszahl (FZ) über der Zeit kumuliert erfasst (Ist-FZ) und dem
Planwert (Soll-FZ) gegenüber gestellt. Voraussetzung für das Fortschrittszahlenkonzept
sind große Produktionsmengen und eine lineare Fertigungsstruktur.
Aus diesem Grund eignet sich diese Methode hauptsächlich in der Serien- und
Massenfertigung mit Linien-/Fließfertigung.
− Belastungsorientierte Auftragsfreigabe (BOA)
Die belastungsorientierte Auftragsfreigabe (BOA) wurde insbesondere für die
Einzel- und Serienfertigung variantenreicher Produkte nach dem Werkstattprinzip
entwickelt. Sie betrachtet Maschinen als Trichter, deren Füllstand (Anzahl
Aufträge) geregelt wird.
Pull-Prinzip
Beim Pull-Prinzip wird nur gefertigt, wenn ein Kundenbedarf vorliegt. Der Kundenauftrag
erzeugt einen Bedarf in der Endmontage. Dieser Bedarf erzeugt wiederum
einen Bedarf in der Vormontage, usw., d.h. der Kundenauftrag zieht sich
rückwärts durch die Fertigung bis zur Materialbeschaffung. Ziel des Pull-Prinzips
ist es, den Steuerungsaufwand zu reduzieren und die Produktion transparenter und
bestandsärmer zu machen. Beispiele solcher Pull-Methoden sind:
− KANBAN
Die KANBAN Methode basiert auf sich selbst steuernden Regelkreisen zwischen
einer verbrauchenden Stelle und einer produzierenden Stelle. Die produzierende
Stelle erhält dabei ein Signal, welche Teile in welcher Menge zu welchem
Zeitpunkt bei der verbrauchenden Stelle benötigt werden. Das Signal
wird durch KANBAN-Karten ausgelöst. KANBAN wird überwiegend in der
Massenfertigung mit Fließfertigung angewandt.
− CONWIP
Die CONWIP-Methode (CONstant Work-In-Process) basiert auf dem Kanban-
System, umfasst jedoch die Regelkreise mehrerer Stationen der Fließfertigung.
− Synchrone Produktion
Bei der Synchronen Produktion fertigt die ideale Fertigungslinie im Takt des
Kunden oder entsprechend der Kundenabrufe. Durch die Verkettung der Arbeitsschritte
ist nur die Steuerung einer einzigen Prozessstufe in der gesamten
Prozesskette erforderlich. Der Schrittmacherprozess ist der Prozess, der direkt
vom Kunden gesteuert wird. Ziel der Methode ist ein kontinuierlicher Fluss (one-piece-flow).

1.2 Fertigungsstrukturen 15
− Agentensteuerung
Übergeordnete IT-Systeme ermitteln Ecktermine auf Basis der Kundentermine.
Nach diesen Vorgaben handeln Werkstücke, Anlagen und Transportsysteme
den Arbeitsablauf dezentral und selbständig aus. Dabei berücksichtigen sie stets
den aktuellen Status der Produktion.
1.2.3 Kombinationen aus Fertigungsstruktur und Steuerungsmethode
Wie bereits oben erwähnt, eignet sich nicht jede Steuerungsmethode für jede Fertigungsstruktur.
In der Praxis sind folgende Kombinationen anzutreffen:
Welche Steuerungsmethode ist
für welche Fertigungsstruktur
geeignet und in der Praxis
in Kombination anzutreffen?
Werkstattfertigung
Fertigung in dezentralen Strukturen
Linien-/Fließfertigung
Push-Steuerung:
MRP, MRP II, BOA, etc.
+ +
-
O
Push-Steuerung:
MRP, MRP II, BOA, etc.
+
+
PULL-Steuerung:
KANBAN, CONWIP
PULL-Steuerung:
KANBAN, CONWIP
O
+
+
PULL-Steuerung:
PULL-Steuerung:
Synchrone Synchrone Produktion Produktion
+
+
O
Agentensteuerung/
Dezentrale Intelligenz
Agentensteuerung/
Dezentrale Intelligenz
- ungeeignet
O teilweise geeignet
+ geeignet
Abb. 1.1. Steuerungsmethoden in Abhängigkeit der Fertigungsstruktur (Fraunhofer IITB,
2005)
1.2.4 Schwachstellen der traditionellen PPS-Systeme
Trotz ausgeklügelter Steuerungsmethoden weist die traditionelle Produktionsplanung
und -steuerung erhebliche Schwachstellen bei der Planung und Terminierung
von Fertigungsaufträgen auf, weshalb ein Trend zu Pull-Ansätzen zu beobachten
ist. Solche Schwachstellen sind u.a.
− Planung mit unsicheren Planvorgaben (Bearbeitungszeiten, Maschinennutzgrad,
etc.),
− zu grobes Planungsraster durch Planung auf Wochen- oder bestenfalls Tagessicht,
− Planung ohne aktualisierten Belastungshorizont,

16 1 Neue Wege für die effektive Fabrik
− fehlende oder zu späte Rückmeldungen über Auftragsfortschritt, Störungen etc.,
dadurch nur verzögerte Regelungsmöglichkeit,
− unflexibel bei Eilaufträgen und Bedarfs- bzw. Terminänderungen,
− keine Berücksichtigung der tatsächlichen Kapazitätsauslastung.
Aus diesen Strategien ist ein Hang zur Planung, also einem Einbahnstraßenprinzip
ohne Rückkopplung ersichtlich. Transparenz und Reaktionsfähigkeit werden
damit nicht erreicht. Ein Verbesserungsprozess durch bessere Planung muss
an einem bestimmten Punkt prinzipiell enden. Ohne zeitnahe Rückmeldung wird
der Regelkreis, der aus Fertigungsplan und Fertigung gebildet wird, im günstigsten
Falle einmal am Tag durchlaufen, da Eingaben erst geprüft, korrigiert und in
den neuen Plan eingearbeitet werden müssen.
1.2.5 Funktionsebenen
Die im vorigen Abschnitt betrachteten Fertigungsstrukturen und Steuerungsmethoden
koordinieren und organisieren die gehobenen Ebenen eines Fertigungsunternehmens.
Für die weitere Betrachtung ist es sinnvoll, ein solches Unternehmen
in verschiedene Ebenen einzuteilen.
Das Unternehmensmanagement
Die Ebene des Unternehmensmanagements übernimmt natürlich primär kommerzielle
Aufgaben. Aus den Aktivitäten des Vertriebs und der Produktgestaltung ergeben
sich Produktprogrammplanung und die zugehörige Mengenplanung. Ist die
Mengenplanung kunden-, auftrags- oder lagerorientiert abgeschlossen, so erfolgt
die Auftragsfreigabe und darauf hin oder auf auch davon abhängig die Termin-
und Kapazitätsplanung für die Fertigung. In nahezu allen Fällen ist dieser Planungsschritt
eine Grobplanung, das heißt, man betrachtet in einem am Bearbeitungszeitraum
gemessenen groben Raster die zur Verfügung stehenden Kapazitäten
und die auf diesen Kapazitäten zu fertigenden Einheiten. Aus den aus der
Fertigung zurückfließenden Informationen wie Zeiten und Mengen führt das Controlling
Soll-/Ist-Vergleiche durch, woraufhin gegebenenfalls Vorgaben für die
nächste Fertigungsperiode oder für den nächsten Planungsabschnitt geändert werden
können.
Das Fertigungsmanagement
Das Fertigungsmanagement übernimmt die Auftragsbelastung und zugehörige
Termine aus dem Unternehmensmanagement und macht eine Reihenfolge- und
Belegungsplanung. Dieser Planschritt soll als sog. Feinplanung bezeichnet werden.
Hier werden die Aufträge bzw. Arbeitsgänge auf die vorhandenen Kapazitäten
eingelastet, wobei möglichst präzise Starttermine ermittelt und der eigentli-

1.2 Fertigungsstrukturen 17
chen Fertigung vorgegeben werden. In diesem Fertigungsmanagement ist auch die
Erfassung der Fertigungsdaten angesiedelt, mit deren Hilfe man einen zeitnahen
Soll-/Ist-Vergleich zwischen Vorgaben und realen Informationen durchführen
kann.
Auf dieser Ebene werden üblicherweise alle Arten von Ressourcenverwaltungen
durchgeführt. Die Erstellung von Personaleinsatzplänen ist üblicherweise
eine Disziplin des Fertigungsmanagements. Auch die Qualitätssicherung
mit ihren vielfältigen Funktionen, was Datenerfassung und Auswertung betrifft,
sind üblicherweise eine Aufgabe des Fertigungsmanagements.
Die Fertigungsebene (Automationsebene)
Der eigentlichen Fertigung werden nun Maschinen- und Anlagensteuerung sowie
Lagersteuerung zugeordnet. Ebenso sind Transportsteuerung, Instandhaltung und
die eigentliche Herstellung von Waren die Aufgaben der Fertigung. Bei zukünftigen
Betrachtungen wird diese Ebene auch häufig als Automationsebene bezeichnet.
Besonders dann, wenn man sich darauf beschränkt, ein Unternehmen nach IT-
Gesichtspunkten zu beschreiben.
Im Rahmen dieses Buches spielt die Betrachtung des Fertigungsmanagements
eine zentrale Rolle. Hier kreuzen sich in einem Fertigungsunternehmen in entscheidender
Weise Material- und Informationsflüsse. Das Fertigungs-management
trägt auch maßgeblich zur Wertschöpfung bei. An dieser Stelle kann durch ungeeignete
Mechanismen nicht nur kein Geld verdient, sondern vorhandenes Geld
auch leicht vernichtet werden.
Das Fertigungsmanagement bestimmt die logistische Leistungsfähigkeit eines
Unternehmens, besonders im Hinblick auf die Reaktionsfähigkeit auf Markteinflüsse.
In neueren Steuerungsmethoden wird eher dezentralisiert und die Verantwortung
an einzelne Abteilungen delegiert. Hierdurch gewinnt das Fertigungsmanagement
immer mehr an Verantwortung und Bedeutung. Überbetriebliche
Vernetzung im Umfeld von Supply Chain Management erfolgt heute immer mehr
auf der Ebene der eigentlichen Fertigung bzw. des Fertigungsmanagements. Diese
Ebenenbildung soll innerhalb dieses Buches für alle Arten von Fertigungen als
Modell dienen.
1.2.6 Fertigungstypen
Bei den Fertigungsarten sollen drei verschiedene sog. Fertigungstypen unterschieden
werden. Die sog. diskrete oder Werkstattfertigung, die Prozesslinienfertigung
oder Massenfertigung und der Einzelfertiger oder Anlagenbauer. Die Unterscheidung
ist an dieser Stelle wichtig, weil in der Folge dieses Buches gezeigt
werden soll, inwieweit diese Fertigungstypen Bedarf an MES-Funktionalität haben.
Die drei Typen sollen hier kurz in ihren Eigenschaften charakterisiert werden.

18 1 Neue Wege für die effektive Fabrik
Diskrete oder Werkstattfertigung
Hier bestehen Fertigungsaufträge aus einer Reihe von Arbeitsgängen, die teilweise
wieder zu Baugruppen zusammengefasst sein können. Der diskrete Fertiger möchte
möglichst kurze und optimale Übergänge zwischen seinen Bearbeitungsstufen
haben. Die Verfügbarkeit von Zwischenprodukten ist eine wichtige Größe, ebenso
das Organisieren dieser Zwischenprodukte in Zwischenlägern. Eine bestimmte
Größe sind hier Ressourcenverfügbarkeiten und vor allem die Flexibilität in der
Abarbeitung von Aufträgen. Unter einem diskreten Fertiger wird hier auch ein Serienfertiger
verstanden.
Prozesslinien oder Massenfertigung
Der Massen-, Prozess- oder Linienfertiger verkettet seine Aggregate und Maschinen
zu Linien, die üblicherweise große Stückzahlen eines Produktes herstellen.
Flexible Veränderungen in der Auftragsabarbeitung sind nur bedingt möglich.
Von zentraler Bedeutung ist die Tatsache, dass eine Linie permanent läuft. Ein
Umplanen von Aufträgen auf andere Ressourcen ist aufgrund der Komplexilität
von Anlagen oft nicht oder nur bedingt möglich. Entsprechend diesen Gegebenheiten
ist bei der Fertigungsplanung auch eine besondere Logik zu berücksichtigen.
Einzelfertigung/Anlagenbau
Der Einzelfertiger oder Anlagenbauer verfügt typischerweise über umfangreiche
Stücklisten, die oft in Inseln oder in besonders gearteten Werkstätten abgearbeitet
werden. Diese Inseln zeichnen eine gewisse Eigenständigkeit aus, so dass sich
zwischen den Inseln teilweise zeitlich unkritische Übergänge ergeben. Abhängig
von den gefertigten Produkten kann ein solcher Fertiger jedoch auch über Serien-
oder Kleinserienfertigung verfügen.
Die im Bild dargestellte Fristigkeit soll qualitativ die unterschiedlichen Zeithorizonte
symbolisieren, in denen die 3 Ebenen ihre Aufgaben wahrnehmen. Die
Spanne reicht dabei von langfristig in der ERP Produktionsprogrammplanung bis
hin zu zeitnah oder online in der Ebene der Automation.

Fristigkeit
ERP / PPS
APS
MES
Real-Time &
Technologie
Anlagensteuerung
Automatisierung
1.3 Klassische IT-Unterstützung in der Fertigung 19
diskrete
(Werkstatt)
Fertigung
Abb. 1.2. Die drei Haupttypen in der Fertigungsindustrie
Prozess-
Industrie
Linien-,
Massen-
Fertigung
Einzel-
Fertiger,
Anlagenbauer
Jeder dieser Typen verfügt über eine ERP-, eine MES- und eine Automatisierungsebene.
1.3 Klassische IT-Unterstützung in der Fertigung
In der IT-Frühzeit wurden Fertigungsunternehmen hauptsächlich durch kommerziell
orientierte Systeme „gesteuert“. Es war ein Riesenfortschritt, die klassischen,
manuell orientierten kommerziellen Dienste zu automatisieren, Buchhaltungen,
Bestände und Auftragseingänge elektronisch zu verwalten. In der nächsten Stufe
dieser Automatisierung konnten einige der oben genannten Fertigungsstrukturen
und Steuerungsmethoden auch mit Hilfe von sog. EDV-Systemen unterstützt werden.
Eine detaillierter Planung von Aufträgen, eine Auflösung der Aufträge in einzelne
Arbeitsgänge oder Arbeitsfolgen, Auflösung von Produkten in einzelne
Baugruppen, waren hier die Meilensteine. Die Verantwortlichen in der Fertigung
wurden mit Listen versorgt, die Absatzplanungen und zu fertigende Kundenaufträge
enthielten. Die Verbräuche an Zeiten, Materialien und sonstigen Ressourcen
wurden aus der Fertigung an das EDV-System zurückgemeldet und dort verbucht,
eine aufwändige und fehlerträchtige Methode. Einfacher und besser wurde die

20 1 Neue Wege für die effektive Fabrik
Rückmeldung, als man begonnen hat, die einzelnen Abteilungen, mit dedizierten
Erfassungssystemen auszurüsten. So wurde die PPS-Seite mit einer Betriebsdatenerfassung
versehen, die Personalabteilung mit einer Personalzeiterfassung und die
Qualitätssicherung mit einem sog. CAQ-System. Der Aufwand für die Datenerfassung
konnte deutlich reduziert werden und die Aufwände konnten verursachungsgerechter
als vorher einzelnen Produkten oder Fertigungsaufträgen zugeordnet
werden.
Mit diesen Mechanismen hat man jedoch nur den Aufgabenstellungen des Unternehmensmanagements
Rechnung getragen. Das Fertigungsmanagement selbst
wurde nach wie vor mit den entsprechenden Listen, Auftragsbegleitscheinen, Materialbegleitscheinen
usw., versorgt. Die Rückmeldungen mussten zwar nicht
mehr manuell erfasst, plausibilitätsgeprüft und korrigiert werden, standen jedoch
für eine Onlineinformation des Fertigungspersonals nur in ganz geringem Maße
zur Verfügung.
Wie bereits im ersten Abschnitt beschrieben, haben sich die Anforderungen an
die Fertigung in den letzten Jahrzehnten drastisch verändert. Kräftige Turbulenz
und der Zwang zur schnellen Wandlung wirken auf den Fertiger ein und erschweren
bei ihm eine Produktion nahe an einem wirtschaftlichen Optimum. Sie verlangen
von ihm ein leistungsfähiges Informationsmanagement. Kann der Fertiger diese
Fähigkeiten nicht schnell genug bereitstellen, resultiert dies in untauglichen
Geschäftsprozessen, die zu mangelhafter Liefertermintreue, zu mangelhaften Lieferzeiten,
zu unbefriedigender Produktqualität, zu langen Durchlaufzeiten und zu
überhöhten Beständen führen. Hierbei haben die ERP-/PPS-Systeme bis heute einen
großen Teil ihrer damaligen Eigenschaften beibehalten. Sie unterstützen z. B.
keine Hierarchisierung und Auftrennung in Ebenen, wie sie durch die unterschiedlichen
Detaillierungsgrade und Fristigkeiten in einer Fertigung benötigt würden.
Der Fokus aller Optimierungen bezieht sich auf die Planung, also das „Einbahnstraßenprinzip“
und vernachlässigt die Steuerungsfähigkeit. Die Regelzyklen eines
ERP-Systems sind heute immer noch größer als eine Schicht. Der Fertigungssteuerer
vor Ort benötigt jedoch Regelzyklen in der Größenordnung von mehreren
Minuten. Derart schnelle Regelkreise sind in einer ERP-gestützten Fertigungsorganisation
nicht vorhanden. Es herrschen daher offene Steuerketten vor. Die aus
der Produktion zurückfließenden Informationen stehen verarbeitet teilweise erst in
der nächsten Schicht zur Verfügung, so dass sie nicht als Online-Information
durch die Verantwortlichen in der Fertigung verwendet werden können.
In den APS-Funktionen (Advanced Planning and Scheduling) wird ein Teil dieser
Problematik entschärft. Die Regelzyklen dauern hier nicht mehr eine Woche,
sondern können auf ein oder zwei Tage verkürzt werden. Jedoch bleibt auch mit
APS nach wie vor das Problem bestehen, dass Steuerungsmechaniken innerhalb
einer Schicht oder eines Tages nur ganz bedingt möglich sind und dass der Fokus
nach wie vor sehr auf die Belegungsplanung und weniger auf die Steuerung der
Fertigung gerichtet ist.
Vergleichbar mit den APS-Funktionen war die Möglichkeit, die man durch den
Einsatz von Leitständen in der Fertigungssteuerung hatte. Hier konnten Planungen
nicht nur sehr zeitnah, sondern auch in einem gewissen Rahmen technologieorientiert
durchgeführt werden. Ein typischer Leitstand berücksichtigt branchenorien-

1.4 Manufacturing Execution Systeme (MES) 21
tierte Besonderheiten, wie zum Beispiel Farbreihenfolge im Spritzguss oder die
Tauglichkeit von Werkzeugen und Maschinenkombinationen, bestimmte Artikel
zu produzieren. Aber auch mit dieser Leitstandstechnik ist nur ein bestimmtes
Maß an Verbesserung zu erreichen. Solange nicht die aktuelle Ist-Situation in die
jeweilige Neuplanung mit einbezogen wird, kann man nicht von einer Steuerung,
sondern nach wie vor nur von einer Planung sprechen. Bezeichnet man die ERPbasierende
Planung als Grobplanung, so erreicht man mit APS bzw. leitstandsorientierten
Planungen eine sog. Feinplanung.
Dedizierte Funktionalitäten, wie sie in der Fertigungssteuerung und im Fertigungsmanagement
gebraucht werden, wie z. B. Online-Darstellung von aktuellen
Zuständen, Darstellung von Nutzungsgraden, Online-Interpretation von erfassten
und unzureichenden Qualitäten, sowie die Darstellung kapitalfressender, fehlerhafter
Zustände fehlen in diesen Konzepten nahezu völlig. Auswertungen, mit denen
man morgen erfährt, was man heute hätte besser machen können, sind nur für
die historische Betrachtung interessant.
An dieser Stelle erhält auch der Begriff „Transparenz“ eine neue Bedeutung.
Mit Transparenz in der modernen Fertigung ist nicht mehr nur gemeint, historisches
lückenlos nachvollziehen zu können und daraus Handlungsempfehlungen
für die Zukunft abzuleiten, Transparenz bedeutet heute auch, zeitnah Realitäten zu
visualisieren, daraus Schlüsse zu ziehen und den Verantwortlichen Empfehlungen
für eine sofortige Abstellung der fehlerhaften Zustände zu vermitteln.
1.4 Manufacturing Execution Systeme (MES)
1.4.1 Entstehung der MES-Idee
Die Anfänge der MES-Idee sind in den Datenerfassungsystemen der 80-er Jahre
zu suchen. Die Disziplinen in der Unternehmensführung wie Fertigungsplanung,
Personal und Qualitätssicherung waren mit dedizierten Erfassungssystemen ausgerüstet.
Das folgende Bild zeigt diese Situation: Voneinander fast unabhängige
Aufgabenbereiche sind mit speziellen Erfassungssystemen ausgerüstet.
Mit dem Aufkommen der CIM-Idee (Computer Integrated Manufacturing) begann
man die Abhängigkeiten der oben genannten Aufgabenbereiche auch in den
IT-Systemen abzubilden. Man betrachtete Fertigung, Personal und Qualität nicht
mehr als total unabhängig, sondern erlaubte Datenübergänge von der einen Aufgabe
zur anderen. Leider war dieser prinzipiell richtigen Idee keine große Zukunft
beschieden. Durch Bagatellisierung der Problemstellung wurde mit der Zeit jedes
Erfassungsterminal zum CIM-System erklärt. CIM hatte damit als Problemlöser
für die Fertigung verspielt.
Die Hersteller von Erfassungssystemen haben Anfang und Mitte der 90-er Jahre
begonnen ihre teilweise spezialisierten Systeme (Personalzeit, BDE, CAQ,
DNC etc.) mit benachbarten Themen aufzurüsten (z. B.: PZE mit BDE, BDE zusammen
mit MDE). Mit einer kleinen Anzahl solcher Kombinationssysteme war

22 1 Neue Wege für die effektive Fabrik
Unternehmensmanagement
PPS TQM Personal
Fertigungsmanagement
Maschinen -und Anlagensteuerung
Abb. 1.3. Jeder Bereich des Unternehmensmanagements hat eine ihm zugeordnete und von
den anderen unabhängige Erfassungsmethodik
ein Erfassungs- und teilweise Auswerte-System für viele Bereiche eines Fertigungsunternehmens
schon zu realisieren. Die Systemteile waren jedoch voneinander
unabhängig und nur mit großem Schnittstellenaufwand zu synchronisieren. Im
Laufe der Zeit haben sich 3 Gruppen von Erfassungs-/Auswertesystemen gebildet.
Aus den unabhängigen Erfassungssystemen haben sich Kombinationssysteme gebildet,
die teilweise mehrere Aufgaben erfüllen. Die Funktionalität dieser Kombinationssysteme
zusammengenommen beschreibt heute den Funktionsumfang von
MES:
− Für die Belange der Fertigung: BDE, MDE, DNC, Leitstand
− Für die Belange des Personals: PZE, ZKS, PEP
− Für die Belange der Qualitätssicherung: CAQ, Messdatenerfassung.
In der Realität der Fertigung können die 3 genannten Aufgabenbereiche nicht
voneinander unabhängig betrachtet werden. So braucht die Fertigung zum Produzieren
das geeignete Personal und muss über die gefertigte Qualität schnellstmöglich
Bescheid wissen. Tauschen voneinander unabhängige Systeme ihre Daten über
Schnittstellen aus oder wird der Austausch gar über die Systeme der
Unternehmensebene durchgeführt, so geht zuviel Zeit verloren, die eigentlich für
eine effektive Reaktion verfügbar sein sollte. Aus dieser Erkenntnis heraus wurde
die Forderung entwickelt solche Systeme stärker zu vernetzen oder auch horizontal
zu integrieren. Um es vorweg zu nehmen; nur wenige heute am Markt befindliche
Systeme unterstützen diese horizontale Integration.

Leitstand/BDE
APS/Leitstand
Persona/BDE
1.4 Manufacturing Execution Systeme (MES) 23
...
ERP
MES
Automation
Abb. 1.4. Integration der ursprünglich getrennten Erfassungssysteme
...
PPS TQM Personal
BDE/MDE
BDE/MDE/DNC
Qualität
Unternehmensmanagement
Fertigungsmanagement
Maschinen -und Anlagensteuerung
Abb.1.5. Voneinander unabhängige Erfassungssysteme wurden vernetzt, teilweise über
einheitliche Schnittstellen an Unternehmensmanagement und Automation angekoppelt

24 1 Neue Wege für die effektive Fabrik
Vernetzte Erfassungs- und Auswertesysteme bieten die Möglichkeit den Datenaustausch
zum ERP-System oder zur Automationsebene zu homogenisieren. Dabei
werden über einheitliche Schnittstellen-Mechanismen die Daten von externen
Systemen übernommen oder übertragen. Innerhalb der Auswertesysteme werden
die werden die Schnittstellendaten gemäß ihrer Bestimmung verteilt. Unter diesen
Randbedingungen der Vernetzung und der einheitlichen Schnittstellentechnik sind
Erfassungssysteme schon nahe an der MES-Idee. Solche Systeme unterstützen
dann einen Fertigungsbetrieb bei der Befolgung der sog. 6R-Regel, die lautet:
Ein Produkt wird nur dann wirtschaftlich optimal erstellt, wenn die richtigen
Ressourcen, in der richtigen Menge, am richtigen Ort, zur richtigen
Zeit, mit der richtigen Qualität und zu richtigen Kosten während des gesamten
Geschäftprozesses vorliegen.
Werden die vernetzten Erfassungssysteme durch Elemente der Qualitätssicherung,
des Dokumentenmanagements und der Dokumentenerstellung, sowie der
Performanceanalyse ergänzt, so kann man bereits von einem leistungsfähigen
MES-System sprechen. Damit ist die Möglichkeit gegeben, in der Fertigung entstehende
Situationen zeitnah und technologieorientiert zu beurteilen. Erst dadurch
wird auf der Basis eines aktuellen Abbildes der Fertigung eine fundierte Fertigungssteuerung
möglich. Die Abbildung 1.6 zeigt den technologie- und situationsabhängigen
Entscheidungsbedarf als Funktion der Bearbeitungszeit. Je näher
der Liefertermin eines Auftrages heranrückt, umso höher ist der Bedarf richtigere
Einscheidung schneller und von verfügbaren Ressourcen abhängig zu fällen. Damit
ist dies dann weniger eine Aufgabe der Planung sondern der kurzfristigen
hoch
Technologieund
Situations-
Abhängigkeit
von
Entscheidungen
niedrig
Beginn der
Berabeitung
ERP MES
Liefertermin
Abb. 1.6. Abhängigkeit des Steuerungsbedarfs vom der Planungszeit
Zeitverlauf

1.4 Manufacturing Execution Systeme (MES) 25
Steuerung, wodurch sich die Verantwortung von der ERP- zur MES-Ebene verlagert.
So plant das ERP-System am Beginn der Bearbeitung einer Auftragslast nach
einer durchschnittlichen Kapazität. Die Situations- und Technologieabhängigkeit
der Planentscheidungen sind relativ gering. Je näher die Liefertermine einer Auftragslast
heranrücken, umso mehr werden durch unvorhergesehene Störungen Anpassungen
notwendig. Diese Steuerungsfunktion wird, je näher der Liefertermin
heranrückt, immer mehr von Technologie, Situation und Restkapazitäten abhängig.
1.4.2 Aktuelle Standards
Das Thema MES wurde von einer Reihe von Institutionen aufgegriffen, die versuchen,
mit Hilfe von Definitionen und Normierungen den Begriff MES vor der Bagatellisierung
zu bewahren. Es werden verschiedene Ausprägungen sichtbar, von
denen nur die beiden wichtigsten hier genannt werden sollen: MES für die Prozessindustrie
und MES für die diskrete Industrie. Im ersten Falle bezieht man Maschinen-
und Anlagensteuerungen sehr stark in das Thema MES mit ein. Im zweiten
Falle ist MES mehr ein Online-Informationssystem, Rückmelde- und Steuerungssystem
für die Fertigung. Von den genannten Normierungsbemühungen
sollen hier nur einige wenige angesprochen werden:
MESA
Die MESA (Manufacturing Execution System Association) trägt das Thema schon
im Namen und ist als erste Organisation, die sich dieses Themas angenommen hat,
wohl auch die Erfahrenste, darüber zu berichten. Die MESA geht hier den ganz
pragmatischen Weg und beschreibt zwölf Funktionsgruppen, die für eine effektive
Unterstützung des Fertigungsmanagements notwendig sind. Diese Funktionsgruppen
lauten:
− Feinplanung (Operation/Detail Scheduling)
Reihenfolge und Zeitoptimierung der Aufträge fein abgestimmt auf das Leistungsvermögen
der Maschinen (Performance) und deren Kapazität und der
Ressourcen
− Ressourcen-Management (Resource Allocation & Status)
Verwaltung und Überwachung von Ressourcen, wie Maschinen, Werkzeuge
− Erfassen und Darstellung des aktuellen Status von Ressourcen
− Dokumenten- Management (Document Control)
Verwaltung und Verteilung von Produkt-, Prozess-, Konstruktions-, oder Auftragsinformationen
wie auch qualitätssichernde Arbeitsanweisungen
− Materialmanagement (Dispatching Production Units)
Verwalten der bei der Produktion verwendeten Einsatzstoffe und Zwischenprodukte
teilweise für die Dokumentation von Materialverbräuchen

26 1 Neue Wege für die effektive Fabrik
− Leistungs-Analyse (Performance Analysis)
Vergleichen und Bewerten von gemessenen und aufgezeichneten Istwerten von
Anlagen oder Bereichen mit Betriebsvorgaben, Kundenvorgaben etc.
− Auftrags Management (Labor-Management)
Steuern und definieren von Arbeitsvorgängen und Arbeitsverteilung auf Arbeitsplätze
und Personal
− Maintenance Management wie Wartung und Service
Planung und Ausführung geeigneter Maßnahmen, damit Maschinen und Anlagen
ihre Leistungsziele erfüllen können
− Prozess-Management ( Process Management )
Steuerung und Leitung des Arbeitsflusses in einer Fertigung gemäß den geplanten
und aktuellen Belastungen und Spezifikationen
− Qualitätsmanagement (Quality Management)
Aufzeichnung, Verfolgung und Analyse des Produktes und des Prozesses und
Verifizierung mit dem Ideal
− Datenerfassung (Data Collection/Acquisition)
Visualisieren, aufzeichnen, sammeln und organisieren von Prozessdaten, von
Material und Rohstoffen, vom Personalhandling, der Maschinenfunktionen und
deren Steuerung
− Produkt-Entstehung und Verfolgung (Product Tracking and Genealogy)
Dokumentierung aller Vorgänge um die Entstehung eines Produktes. Erfassen
der Einsatzstoffe und der Umgebungsbedingungen.
Alle diese Funktionsgruppen zusammen, oder sinnvolle Kombinationen hieraus,
können eine MES-Gesamtlösung bilden. Auf der Jahrestagung der MESA
2004 in Chicago wurde der Begriff C-MES (Collaborative MES) geprägt. Die oben
beschriebenen MESA-eigenen MES-Funktionen wurden umgestaltet und
teilweise zusammengefasst bzw. mit veränderten Bedeutungen versehen. Hier
dient das MES nicht nur als Mittler zwischen Automation und Unternehmensmanagement,
sondern es wird auch als Daten- und Informationsdrehscheibe gesehen.
Die MESA geht hier soweit, C-MES als die Integrationsplattform in einem
Unternehmen zu sehen. Hiernach sind auch betriebswirtschaftliche, technische
und logistische Funktionalitäten nur noch Teilnehmer, die auf die Plattform MES
zugreifen. Dies ist sicherlich eine sehr weitgehende Interpretation. In einem Fertigungsbetrieb
ist allerdings die Fertigung der zentrale Dreh- und Angelpunkt, so
dass es nicht ganz unsinnig erscheint, alle Dienste um dieses wichtige Thema herum
zu gruppieren. MES wird hier nicht nur als Sammlung von Funktionen im Fertigungsmanagement
gesehen, sondern auch als Integrationsdrehscheibe für Informationen
im gesamten Unternehmen. Bei der genannten MESA-Tagung wurde
MES auch als wichtiges Instrument im Wettbewerb dargestellt. MES soll hiernach
seinem Anwender die Vorteile verschaffen, die er benötigt, um im internationalen
Wettbewerb bestehen zu können.

ISA S 95
1.4 Manufacturing Execution Systeme (MES) 27
Ein Komitee aus ca. 200 Anwendern und Herstellern hat begonnen, aufbauend auf
dem Stand ISA S 88 den Standard ISA S 95 zu definieren. Ziel ist dabei, zu definieren,
was man unter einem MES zu verstehen hat. Hier wurde auch der Begriff
MOS – Manufacturing Operation System – geprägt. ISA S 95 setzt auf eine 3-
Ebenen-Struktur: Unternehmensmanagement, MOS/MES und auf die eigentliche
Automationsebene. Die Automationsebene selbst wird in drei verschiedene Typen
aufgeteilt. Typ 1 ist die sog. „kontinuierliche oder Prozessfertigung“. Typ 2 ist die
sog. „Batch-Fertigung“. Hierunter ist eine chargen- oder losorientierte kontinuierliche
Fertigung zu verstehen. Typ 3 ist die „diskrete Fertigung“, also eine teileorientierte
Fertigung. ISA S 95 beschäftigt sich ausgiebig mit dem Schnittstellenthema
zwischen Ebene 1 und Ebene 2 und definiert diese in Teil 1 und Teil 2 des
Standards. In Teil 3 beschäftigt man sich mit den Aktivitäten innerhalb der Ebene
2, also innerhalb des MOS/MES.
Compliance
Focused:
Doc Mgmt.
ISO EH&S
Supply
Customer
Focused:
CRM, Service
Mgmt.
Financial &
Focused:
Performance
Procurement
SCP
Product
Tracking &
Focused:
ERP, BI
Dispatching Genealogy Resource
Production
Allocation
Units
& Status
Labor
Management
c-MES
Performance
Analysis
Quality
Process
Management
Data
Management
Collection
Controls
PLC, DCS
Acquisition
Logistics
Focused:
TMS, WMS
Abb. 1.7. Die Funktionsstruktur des MESA-Modells
Product
Focused:
CAD/CAM
PLM

28 1 Neue Wege für die effektive Fabrik
Hier sieht man als wesentliche Punkte das eigentliche Fertigungsmanagement,
die Datenerfassung, die Schnittstellen zur Automationsebene, Störungsmangement
und den produktionsnahen Statistiken. Die Vorgaben über die Datenstrukturen und
die Datenmodelle sind in S 95 sehr ausgeprägt.
Für die notwendigen Aktivitäten innerhalb des MOS/MES-Levels werden Aktivitätsmodelle
definiert. Erste Modellierungen sind bereits verfügbar, z. B. für Instandhaltungsoperationen,
Qualitätssicherungsoperationen oder die eigentlichen
Produktionsvorgänge. Auch für diese Aktivitätenmodelle wird eine sehr klare
Modellstruktur verwendet. Aufgrund dieser sehr prinzipiellen Herangehensweise
an das Thema MES ist S 95 eher für große Systeme geeignet, die in mehrfachen
Einsätzen, z. B.: innerhalb eines Konzerns, eine gewisse Standardisierung erfahren
sollen. Für die tägliche Projektarbeit bedeutet die reine Lehre der ISA S 95 eher
ein Ballast, dem schon ein sehr gut definierter Vorteil gegenüberstehen muss, um
die Anwendung dieser reinen Norm zu rechtfertigen. Als Bauanleitung für einige
prinzipielle Grundstrukturen ist die S 95-Denke jedoch geeignet. ISA beschreibt
hier eine 3-Schicht-Architektur und führt neben dem Begriff MES auch den Begriff
Manufacturing Operation System (MOS) ein. Mit Fertigungsarten werden die
diskrete Fertigung, die kontinuierliche Fertigung und die sog. Batch-Fertigung unterschieden.
Unternehmensmanagement
Manufacturing Operation System (MOS)
Manufacturing Execution System (MES)
Batch
Kontinuierlich
Abb. 1.8. Die ISA-3-Schicht Architektur
Diskret
Interface in S95
Part 1 and Part 2
Activities defined in
S95 Part 3

NAMUR
1.4 Manufacturing Execution Systeme (MES) 29
NAMUR ist eine Vereinigung von Anwendern, die sich speziell mit den Systemen
in der Prozessindustrie (chemische oder pharmazeutische Industrie) beschäftigt.
Die Empfehlungen der NAMUR basieren auf der Definition ISA S 95. Hier geht
man, über den Standard hinaus, zu konkreteren Definitionen. Es werden Funktionen
und Informationsflüsse beschrieben, wie sie sich besonders in der Prozessindustrie
darstellen. Auch die Trennlinie zwischen der eigentlichen Automationsebene
und dem MES ist hier nicht so deutlich ausgeprägt. Dies ist wohl damit zu
begründen, dass in der Prozessindustrie wichtige Teile des Fertigungsmanagements
in der Maschinen- oder Anlagensteuerung selbst abgebildet werden müssen,
um Qualitäts- und Effektivitätsziele zu erreichen.
Bei wenigen großen Anlagen innerhalb eines Betriebes ist auch die Grenze
zwischen Grob- und Feinplanung, oder Mittelfrist- und Kurzfristplanung, nicht so
deutlich zu ziehen, wie in einem werkstattorientierten Produktionsumfeld, wo die
Variationsmöglichkeiten in der Produktion unverhältnismäßig größer sind. Die
NAMUR-Empfehlung ist damit eine gute Handlungsanweisung für den Aufbau
von MES-Systemen im prozessorientierten Umfeld.
Qualitätsdaten
Qualitätsdaten
Produktionsplan
Produktionsplan
Produktionsdokumentation
Auftrag/ Auftrag/ Ergebnis Ergebnis IPK IPK
Qualitätsmanagement
Produktionsdaten
Produktionsdaten
Produktionsfeinplanung
Auftragsrückmeldungen
Auftragsrückmeldungen
Ressourcenverfügbarkeit
Ressourcenverfügbarkeit
kurzfr. kurzfr. Produktionsaufträge
Produktionsaufträge
Produktionssteuerung
Materialflusssteuerung
Prüfauftrag
Produktionsplan
Produktionsplan
Produktionsbedarf
Produktionsbedarf
dispositive dispositive Bestände Bestände
geplanter geplanter Produktionszugang
Produktionszugang
Einsatzstoffverfügbarkeit
Einsatzstoffverfügbarkeit
Materialbewegungen
Materialbewegungen
Primärbedarf
Primärbedarf
betriebsübergreifende
Produktionsplanung
Einsatzstoffbedarf
Einsatzstoffbedarf
Bestandsführung
(Einsatzstoffe, Produkte)
Abb. 1.9. Die NAMUR-Organisation gibt in ihrer Empfehlung einen sehr detaillierten
Überblick über die Vernetzung von Funktionalitäten, wie sie sich in der Prozessindustrie
darstellen
externe externe Leferungen
Leferungen

30 1 Neue Wege für die effektive Fabrik
VDI
Der VDI (Verein Deutsche Ingenieure) hat im Jahr 2004 begonnen aus den oben
genannten Normen sowie aktuellen Erkenntnissen und Marktentwicklungen den
Begriff MES in einer VDI-Richtlinie zu definieren. Ein besonderes Anliegen dieser
Richtlinie ist es, dem Begriff MES eine Bedeutung zu geben, und so seine Erosion
in der Wahrnehmung der Fertigungsindustrie zu verhindern. In dieser Richtlinie
soll beim MES-Bedarf und bei den MES-Funktionen nach verschiedenen
Fertigungstypen unterschieden werden. Der stark automatisierte Linienfertiger
wird einen anderen Bedarf an Funktionen haben als der Kleinserienfertiger. Die
Richtlinie fragt in ihrem Aufbau nicht primär nach Funktionen, die ein MES-
System bereitstellen soll, sondern definiert die Aufgaben, die ein MES System in
einem Fertigungsbetrieb wahrnehmen soll. Bei der Ausgestaltung der Richtlinie
wird besondere Sorgfalt auf die Anwendbarkeit dieser Empfehlung gelegt. Dazu
wird ausdrücklich eine praxisnahe Terminologie verwendet.
Die Aufgaben, die ein MES-System gemäß VDI wahrnehmen kann sind folgende:
− Feinplanung und Feinsteuerung,
− Betriebsmittelmanagement,
− Materialmanagement,
− Personalmanagement,
− Datenerfassung und -verarbeitung,
− Schnittstellenmanagement,
− Leistungsanalyse,
− Qualitätsmanagement,
− Informationsmanagement.
1.4.3 Das ideale MES
Bei den bisher beschriebenen Aufgaben, die ein MES im Kontext von verschiedenen
Steuerungsstrategien und verschiedenen Typen von Fertigern erfüllen sollte,
stellt sich die Frage nach dem idealen MES. Gibt es überhaupt ein ideales MES?
Über alle Fertigungsindustrien hinweg ist diese Frage sicherlich nicht mit „ja“
zu beantworten. Es soll jedoch versucht werden, für das Umfeld einer diskreten
Fertigung bzw. auch einer losorientierten Fertigung Funktionalitäten zu skizzieren,
die ein MES idealerweise haben sollte. Der „Arbeitsbereich“ eines MES erstreckt
sich naturgemäß vom Interfacing mit den Anwendungen des Unternehmens-
Managements bis hin zu den tiefsten Tiefen der Datenerfassung, der Kommunikation
mit industriellen Systemen und Bereitstellen von Daten für Maschinensteuerungen
oder Beeinflussung der Maschinensteuerungen direkt. Dieses breite Arbeitsfeld,
das nicht nur eine umfangreiche Thematik überstreicht, sondern das
auch verschiedene Zeitebenen von Tagen und Wochen bis hin zu Sekunden abdecken
muss, erfordert auch eine gestufte Betrachtung der einzelnen Funktionalitäten.
Die Betrachtung lässt sich dabei in folgende Bereiche einteilen:

1.4 Manufacturing Execution Systeme (MES) 31
− die Funktionalitäten eines MES selbst,
− Kommunikation mit den Anwendungen des Unternehmensmanagements,
− Kommunikation mit dem Fertigungsumfeld.
Ein PPS umfasst in der Regel drei Funktionsgruppen: Fertigung, Qualität und
Personal. Innerhalb dieser Funktionsgruppen gibt es leistungsfähige Module, die
je nach Bedarf eingeführt und benutzt werden können. Ein Basissystem stellt die
zeitnahe Verknüpfung aller Module untereinander sicher und stellt weiterhin modulübergreifende
Funktionalitäten zur Verfügung. Eine weitere wichtige Funktion
ist die der Informationsdrehscheibe.
Waagen
ERP QM Personal
Fertigung
BDE, MDE,
Leitstand, DNC,
WRM, MPL
......
Maschinenkopplung
Abb. 1.10. MES Funktionsgruppen
Qualität
REK, SPC,
WE/WA,
PMV, PDV
.......
ESK
Meßmittel
Personal
PZE, PEP,
LLE
ZKS
......
Industrielle
Bussysteme
Terminals
Analog zu diesen Funktionsgruppen im PPS/ERP-System gliedert sich ein MES
ebenfalls in drei Funktionsgruppen. Das sind erstens die Funktionalitäten für die
Fertigung, die Funktionalitäten für die Qualität und die Funktionalitäten für die
Personaldisposition. Um diese Funktionen nicht allzu abstrakt erscheinen zu lassen,
werden hierfür die Beschreibung und teilweise die Bezeichnung der klassischen
Definitionen der Module herangezogen, aus denen sich MES entwickelt hat.
Funktionsgruppe Fertigung
Die Funktionsgruppe „Fertigung“ kann die folgenden Module enthalten:
− BDE – Betriebsdatenerfassung
Hier werden auftrags- und personenbezogen Zeiten und Mengen erfasst. Bei
den Mengen wird zwischen Gutstück und Ausschuss sowie Ausschussarten un-

32 1 Neue Wege für die effektive Fabrik
terschieden. Ebenso ist es möglich, direkt Materialverbräuche und Abnutzungen
von Betriebsmitteln oder Hilfsstoffen zu erfassen und den Aufträgen zuzuordnen.
Die über Schichten, Tage oder Wochen kumulierten Daten werden entsprechend
aufbereitet und den Anwendungen des Unternehmensmanagements
zur Verfügung gestellt. Für die Organisation in der Fertigung können detailliertere
und zeitnahe Darstellungen und Auswertungen parallel dazu erstellt werden.
− MDE – Maschinendatenerfassung
Hier werden Maschinen oder sonstige betriebliche Ressourcen verwaltet. Über
eine umfangreiche Systematik können Zustandsdaten manuell und automatisch
erfasst werden und diese Ressourcen oder Ressourcengruppen zugeordnet werden.
Die Daten können dann dabei nicht nur von typischen Terminals sondern
auch von industriellen Bussystemen angeliefert werden. Auch automatisierte
Mengenerfassung über Zähler, über Waagen und vergleichbare Einrichtungen
sollen an dieser Stelle unterstützt werden. Die erfassten Daten können dann in
verdichteter Form dem Unternehmensmanagement für Effektivitätsaussagen
zur Verfügung gestellt werden, erlauben aber auch in detaillierter Form eine
Schwachstellenanalyse innerhalb der Fertigung.
− Leitstand, Plantafel
Diese Funktionalitäten sind heftig diskutiert. Einerseits bieten ERP-Systeme
über APS-Funktionen Planungsmöglichkeiten innerhalb einer Schicht an. Bei
den Leitstands- und Plantafelmodulen eines MES-Systems liegt der Fokus noch
mehr im Erstellen von technisch machbaren Plänen, wobei die Machbarkeit
auch aus einer aktuellen Situation heraus beurteilt werden sollte. Pläne zu machen,
deren Eintrittswahrscheinlichkeit relativ gering ist, ist Verschwendung.
Daraus folgt, je detaillierter und genauer geplant werden muss, umso mehr
muss der Plan auf aktuelle Situationen bezogen werden. Hier sollten die Feinplanungsmodule
eines MES einfach zu bedienende manuelle Eingriffe und eine
Unterstützung bei vollautomatischer Belegung wie auch bei Simulation und
Optimierung bieten.
− WRM, DNC – Werkzeug- und Ressourcenmanagement und Einstelldatenübertragung
Ein MES sollte Werkzeuge und sonstige Fertigungshilfsmittel technisch orientiert
verwalten können. Es geht dabei weniger um die Inventarisierung, wie sie
im Bereich des Unternehmensmanagements notwendig und üblich ist, es geht
hier vielmehr um den technischen Zustand der Betriebsmittel, um aktuelle Verfügbarkeiten,
um das Verwalten von Kompatibilitäten zu Maschinen und die
qualitative Beurteilung dieser Hilfsmittel. Aus der direkten Nähe zur Maschinendatenerfassung
ergeben sich hier auch Möglichkeiten der präventiven Wartung
und damit einem effektiven Mittel, um unvorhergesehene Stillstände reduzieren
zu können.

1.4 Manufacturing Execution Systeme (MES) 33
− MPL – Material- und Produktionslogistik
Ein besonders wichtiger Punkt in der Fertigung sind die im Umlauf befindlichen
oder in Zwischenlagern gelagerten Materialien. Hier hilft ein Modul Material-
und Produktionslogistik (MPL) den Überblick zu bewahren und fällige
Transportvorgänge rechtzeitig anzustoßen. Eine solche Funktion sollte nicht
mit einer Lagerverwaltung verwechselt werden. Hier geht es ausschließlich um
WIP (Work in Progress), also die Materialien, die sich außerhalb der klassischen
Lager in Umlauf befinden. MPL liefert aktuelle im Umlauf befindliche
Mengen.
Funktionsgruppe Qualität
Die Funktionsgruppe Qualität im Sinne einer operativen Qualitätssicherung sollte
nicht verwechselt werden mit einem Qualitätsmanagement, wie es beispielsweise
die großen ERP-Systeme bieten und die darunter ein unternehmensweit planendes
und verwaltendes Qualitätsmanagement verstehen.
− SPC – (Statistische Prozessregelung)
Hier geht es um das Ankoppeln von Messmitteln, um das konkrete Erfassen
von Messwerten, der Online-Vergleich der gemessenen Werte mit einem Sollwert
und der direkten Ausgabe von Warnungen, falls die beiden Werte über ein
geeignetes Maß hinaus differieren. SPC speichert natürlich diese Stichproben
und erlaubt es, gewisse Trends zu verfolgen und diese Trends auch direkt online
in der Fertigung anzuzeigen und damit vielleicht fehlerhafte Produktionen
zu vermeiden.
− REK – Reklamationsmanagement
Hier werden reklamierte Produkte nach technischen Gesichtspunkten, nach den
Herstellbedingungen und nach den Einsatzstoffen zurückverfolgt. Über eine
Maßnahmensystematik werden Gegenmaßnahmen eingeleitet und verfolgt.
− WEK – Wareneingang
Unter Wareneingang und Warenausgang (WE/WA) ist hier nun weniger das
Rating von Lieferanten zu verstehen, wie dies im QM üblich ist, sondern hier
geht es um die konkrete Erfassung von angelieferten Waren bzw. von ausgelieferten
Waren, das Verifizieren von Chargennummerierungen und auch hier
wieder eine Online-Alarmierung, falls die Vorgabewerte verletzt werden.
− PMC – Prüfmittelverwaltung
Die Prüfmittelverwaltung ist direkt vergleichbar mit dem WRM aus der Funktionsgruppe
„Fertigung“. Hier werden Prüfmittel und Messmittel verwaltet.
Hier wird sichergestellt, dass sie den geforderten Normen genügen und dass sie
für die entsprechenden Prüfungen auch eingesetzt werden können. Diese Informationen
müssen natürlich während des Prüfvorgangs auch direkt abrufbar
zur Verfügung stehen.

34 1 Neue Wege für die effektive Fabrik
− PDC – Prozessdatenverarbeitung
Eine Besonderheit in diesem Kontext ist das Modul Prozessdatenverarbeitung.
Hier trägt man der Überlegung Rechnung, dass Qualität nicht nur eine Eigenschaft
des Produktes ist, sondern dass Qualität auch von den Produktionsumständen
abhängt. Hier kann z. B. die bei der Produktion verwendeten Drücke
und Temperaturen für die Qualität ausschlaggebend sein, deshalb sollte ein
MES auch hier die Möglichkeit haben, Prozesswerte direkt zu erfassen und gegenüber
Toleranz- bzw. Eingriffsgrenzen zu verifizieren und bei Fehlern auch
konkrete Gegenmaßnahmen zu empfehlen.
Funktionsgruppe Personal
− PZE – Personalzeiterfassung
Die Funktionsgruppe „Personal“ ist aus der Historie heraus immer sehr nahe
am Unternehmensmanagement angehängt. Für die Personaldisposition und die
Personalverwaltung in der Fertigung ergibt sich eine Reihe von eleganten Vereinfachungen,
wenn das fertigungsnahe Personalhandling im MES abgebildet
wird. Das Modul Personalzeiterfassung erfasst die Kommt- und Geht-Daten
sowie die Abwesenheitszeiten und kann soweit sinnvoll auch monatsbezogene
Zeitkonten führen. Diese Vorgehensweise ist besonders dann ideal, wenn in
Fertigungen (was sehr häufig der Fall ist) Personalkapazitäten eine wichtige
Rolle spielen und diese Personalkapazitäten zeitnah disponiert werden müssen.
− LEE – Leistungslohnermittlung
Die PZE im MES spielt dann ihre Stärken aus, wenn es um die Realisierung
von Prämiensystemen geht. Hier kann das Modul Leistungslohnermittlung
durch die direkte Nähe zur Betriebsdatenerfassung sehr effektiv die Verbindung
von Anwesenheits- zu Auftragszeiten herstellen und damit eine Berechnung
von Leistungsgraden sehr vereinfachen.
− PEP – Personaleinsatzplanung
Das Modul Personaleinsatzplanung bietet die Möglichkeit, ähnlich wie die
Plantafel in der Funktionsgruppe Fertigung, eine Übersicht über das aktive Personal
zu behalten und elegant oder auch mit Hilfe von Automatismen entsprechende
Einsatzpläne zu erstellen, die sich an der Belastungssituation einer Abteilung
oder des Unternehmens oder des Werkes orientieren. Auch hier gilt
wieder: kurzfristig wirksame Pläne können nur effektiv auf Basis eines aktuellen
Fertigungsabbildes erstellt werden.
− ZKS – Zutrittskontrolle
Hat man im MES eine PZE integriert, so kann man als einfachen Nebeneffekt
auch die Zutrittskontrolle in der Fertigung über das Modul ZKS realisieren.
− ESK – Eslakationsmanagement
Im Gesamtkonzept eines MES lassen sich weitere Mechaniken verankern, um
zeitnah agieren zu können und automatisch bei Verletzung von Grenzwerten

1.4 Manufacturing Execution Systeme (MES) 35
(hier im weitesten Sinne gemeint sind Qualitäten, Nutzungsgrade, Stillstände
usw.) entsprechende Eskalationen oder Alarmierungen ermöglichen und damit
das Andauern von fehlerhaften Zuständen deutlich verringern. Ein Eskalationsmanagement
(ESK) unterstützt hier das Fertigungscontrolling und die operative
Ebene.
1.4.4 Technische Voraussetzungen
Datenhaltung
Die Datenhaltung eines MES sollte immer auf dem technisch neuesten Stand sein
und in standardisierten Datenbanken erfolgen. Ein besonders wichtiger Punkt ist
die Anpassbarkeit eines MES. Fertigungen sind vielfältig strukturiert. Die Abläufe
in verschiedenen Fertigungen haben ein sehr breites Spektrum. Ein Standard kann
kaum so mächtig sein, dass man über Parameter alle erdenklichen Veränderungen
vornehmen kann. Auch muss die Komplexität einer Parametrierung überschaubar
sein. Der goldene Mittelweg ist hier eine Parametrierung, die vom Anwender noch
durchgeführt werden kann gepaart mit der Möglichkeit, mit geeigneten Hilfsmitteln
Verarbeitungen zu steuern und eigene Applikationen zu entwickeln. Hier
kann der heutige Anwender einen Solution Designer in einem MES erwarten, der
ihm die Möglichkeit gibt, in verschiedenen Levels eigene Applikationen zu entwickeln
und diese in das Menüsystem einzubinden. Über einfache Befehlszeilen
sollte der Anwender auch die Möglichkeit haben, Verarbeitungen im MES zu beeinflussen,
um seine Ergebnisse möglichst effektiv zu erhalten. Auf der Darstellungsseite
sollten natürlich gut parametrierte Auswertungen performant zur Verfügung
stehen. Diese Auswertungen sollten auch in einem vernünftigen Rahmen
userspezifisch einstellbar sein.
Kommunikation zum Unternehmensmanagement
Ein MES muss über entsprechende Schnittstellen verfügen, die standardmäßig mit
den gängigsten ERP-, Personal- und QM-Systemen am Markt kommunizieren
können. Für alle die Fälle, bei denen es sich eher um untypische Produkte handelt,
sollte ein MES leicht parametrierbare Schnittstellen zur Verfügung haben, die
leicht einstellbar sind.
Kommunikation zum Fertigungsmanagement
Das heutige Fertigungsumfeld bietet natürlich eine breite Palette von Produktionseinrichtungen,
von dem ein MES Daten abgreifen muss und umgekehrt auch Daten
für die Beeinflussung dieses Umfeldes bereitstellen muss. Die Kopplung zu
Maschinen und Waagen werden benutzt, um Mengen, Qualitäten und auch
Schwachstellen zu erfassen. Hier werden entsprechende Bibliotheken vorgehalten,
die den einfachen Anschluss auch an nicht standardisierte Produkte erlauben. Immer
mehr Maschinen- und Bearbeitungszentren von Herstellern werden über eige-

36 1 Neue Wege für die effektive Fabrik
ne industrielle Bussysteme gekoppelt. Ein MES verfügt über die entsprechenden
Kommunikationsbausteine, um die gewünschten Daten aus diesen Bussystemen
auszulesen. Wesentliche Schlagworte, die auch in den folgenden Kapiteln behandelt
werden, sind hier OPC und beispielsweise EuroMap 63, sowie herstellerspezifische
Systeme.
Erfassungsterminals spielen in MES-Systemen eine sehr wichtige Rolle. Sie
waren in der Vergangenheit reine Erfassungsgeräte, werden heute immer mehr
auch zu Informationsmedien. Ein leistungsfähiges MES sollte daher sowohl einfache
Eingabegeräte unterstützen wie auch PC-basierte Eingabe- und Informationsstationen.
Bei komplexeren Terminals und PC-basierten Systemen kann der Anwender
heute eine leicht zu bedienende Informations- und Erfassungsoberfläche
erwarten und auch eine Plausibilitätsprüfung, die direkt bei der Eingabe fehlerhafte
Zustände oder Eingaben signalisiert. Die PC-Funktionalität wird hier auch dazu
benutzt, um alles das was heute noch in großem Maße in Papierform durch die
Fertigung transportiert wird, direkt auf elektronischem Wege zu übermitteln.
Die hier dargestellten Funktionsgruppen und einzelnen Module sind modellhaft
zu verstehen, stellen aber heute einen Großteil dessen dar, was ein leistungsfähiges
MES dem Anwender bieten sollte. An dieser Stelle kommt auch noch ein
wichtiger Punkt zum Tragen: Ein MES sollte bausteinartig aufgebaut sein, so dass
man mit der Einführung nach Bedarf beginnen und in den Funktionalitäten leicht
voranschreiten kann.
1.5 Vertikale und Horizontale Integration
Aus der Ebene der Automation und dem ERP ergab sich in der Vergangenheit automatisch
ein Zweischichtmodell. Der Austausch von Informationen zwischen den
zwei Schichten erfolgte meist manuell.
Die Verbindung zwischen den Ebenen des Unternehmensmanagements und der
Fertigung war damit eine sehr indirekte und die Kommunikationszyklen auf ein
Raster von mehreren Tagen ausgelegt. Mit der Entwicklung des MES-Gedankens
wurde auch das Fertigungsmanagement, von der IT-Seite her betrachtet, eine ausgeprägte
Disziplin. Den drei Ebenen Unternehmensmanagement, Fertigungsmanagement
und Fertigung können nun recht konkrete zeitliche Aktionsradien zugewiesen
werden. Das Unternehmensmanagement handelt mit ERP bzw. PPS eher
langfristig in Rastern von Wochen und Monaten. Die Fertigungsgrobplanung ist
im mittelfristigen Bereich von Wochen und Tagen anzusiedeln. Die Feinplanung,
oder auch Belegungsplanung genannt, agiert kurzfristig in Tagen und Schichten.
Entscheidungen innerhalb des Fertigungsmanagements müssen in Schichten bis
Minuten gefällt werden und die Automation mit Maschinen- und Anlagensteuerung
muss natürlich innerhalb von Minuten bis Sekunden reagieren.
Das zugehörige Bild symbolisiert eine Regelcharakteristik innerhalb der verschiedenen
Ebenen, wobei die Regelzyklen in den genannten zeitlichen Rastern
ablaufen. Exakte Trennlinien sind zwischen den drei Ebenen eines Fertigungsunternehmens
naturgemäß nicht zu ziehen. So befinden sich zwischen ERP und MES

1.5 Vertikale und Horizontale Integration 37
die Funktionen des APS (Advanced Planning and Scheduling), die je nach Fertigungstyp
mehr zu ERP oder mehr zu MES hin tendieren.
Ebenso ungenau ist die Trennung zwischen MES und Automation. Allein durch
Funktionen wie Datenerfassung und Einstelldatenübertragung ergibt sich eine enge
Verknüpfung zwischen den beiden Ebenen, die dennoch als separate Ebene betrachtet
werden sollten und eher eine dispositive und eine technische realisierende
Charakteristik haben.
In den ersten Abschnitten dieses Kapitels wurden drei verschiedene Fertigungstypen
betrachtet. Abbildung 1.11 zeigt in qualitativer Weise die Frage beantworten
„Wie viel MES braucht jeder Fertigungstyp?“.
Wie bereits beschrieben, sind in den Überlappungsbereichen der drei Unternehmensebenen
die Funktionalität des APS und der Anlagensteuerung angesiedelt.
In der Abgrenzung zwischen ERP- und MES-Funktionalitäten kann hier zur
Verdeutlichung noch dargestellt werden, dass MES eher technologieorientiert und
zeitnah agiert, während die Aktivitäten im ERP eher kommerziell und mittelfristig
angelegt sind.
Die drei MES Ebenen eines Fertigungsunternehmens arbeiten zudem mit völlig
unterschiedlichen Zeithorizonten. Sie sind innerhalb dieser Zeithorizonte eigenständige
Regelsysteme, deren Regelzyklus an den Horizonten orientiert.
Aus der Definition eines diskreten Fertigungstyps ergibt sich, dass in den Abläufen
sehr viele Freiheitsgrade existieren, über die ein Fertigungsauftrag durch
die Produktion geschleust werden kann. Freiheitsgrade bedeuten natürlich auch
viele Möglichkeiten von langen Transferzeiten, Wartezeiten und uneffektiven
Auftragsreihenfolgen. Hier sind situations- und technologieorientierte Planungs-
ERP / PPS
Fertigungsmanagement
Automation
Zeithorizonte
Abb. 1.11. MES Durchdringungsbedarf im Unternehmen
Langfristig z. B.Monate, Wochen
mittelfristig z. B. Wochen, Tage
kurzfristig Tage, Schichten
zeitnah Schichten, Minuten
online Minuten, Sekunden

38 1 Neue Wege für die effektive Fabrik
hilfen notwendig, die dem Fertigungsmanagement kurzfristige und optimale Reaktionen
auf Störungen ermöglichen. Ein MES deckt an dieser Stelle einen Teil der
APS-Funktionalitäten mit ab. An der Grenzlinie zur Automation erlaubt das MES
den direkten Datenabgriff innerhalb der Fertigung.
Etwas anders stellt sich die Situation bei Massen- und Linienfertigung dar. Hier
wird der Unterschied zwischen Grob- und Feinplanung geringer ausfallen, als in
der diskreten Fertigung. Relativ lang laufende Aufträge, große Umrüstzeiten verbieten
kurzfristige Reaktionen und verlangen damit automatisch mittelfristige Fertigungspläne.
Ein Großteil der kurzfristigen Aktivitäten wird innerhalb der Automationsebene,
also in der Maschinen- und Anlagensteuerung, abgehandelt. Bei
diesem Fertigungstyp wird der Bereich Automation sehr mächtig ausgebaut sein.
Damit reduziert sich der dispositive Teil des MES auf einen relativ schmalen Bereich,
der sich auf kurzfristige und technologieorientierte Situationsdarstellung
und Auswertungen über Zeiten, Störungen und Qualitäten beschränkt.
Für den Einzelfertiger ist die Auflösung von großen Stücklisten das bestimmte
Thema. Lang laufende Aufträge bestimmen sein Geschäft. Hier wird eine kurzfristige,
reaktive Feinplanung nur in den Serienbereichen von Nöten sein. Ein Großteil
der Automation wird auch in diesen Bereichen stattfinden. Natürlich abgesehen
von komplexen Bearbeitungszentren, an denen umfangreiche Bearbeitungen
an einzelnen Teilen vorgenommen werden. Hier wird sich der MES-Part auf den
Bereich der Kleinserienanteile beschränken und auf Zeiterfassung bzw. Projektzeiterfassung
innerhalb des eigentlichen Anlagenbaus.
Fristigkeit
ERP/PPS
APS
MES
Real-Time &
Technologie
Anlagensteuerung
Automatisierung
Abb. 1.12. MES-Bedarf nach Fertigungstypen
diskrete
(Werkstatt)
Fertigung
Prozess-
Industrie
Linien-
Fertigung
Anlagenbauer

1.5 Vertikale und Horizontale Integration 39
Verschiedene Fertigungstypen benötigen verschiedene MES-Funktionalitäten
und benötigen auch verschieden mächtige MES-Ausprägungen. Abbildung 1.12
zeigt, inwieweit MES-Funktionen von ERP bzw. Automation abgedeckt oder in
diese Bereiche hineinragen können.
Mit der beschriebenen 3-Ebenen-Struktur wurde es möglich, mit MES als Bindeglied
zwischen Unternehmensmanagement und Fertigung eine durchgängige,
vertikale Integration zu realisieren. In der IT-Welt sind nach einem solchen Modell
nun keine Medienbrüche mehr notwendig, die durch langwierige und zeitversetzte
manuelle Aufschreibungen und Datenerfassungen einen zeitnahen Informationsaustausch
verhindern. Über das MES kann die ERP-Ebene nun die Fertigung
zeitnah mit aktuellen Informationen versorgen. Das ERP erhält via MES korrekt
aufbereitete Informationen zum richtigen Zeitpunkt zurück. Allerdings liefert das
MES an dieser Stelle dem Fertigungsmanagement zeitnah technologie- und situationsorientiert
die Informationen, die notwendig sind, um rechtzeitig auf fehlerhafte
Zustände zu reagieren bzw. Fehlerzustände so kurz wie möglich zu halten.
Trotz der engen Kopplung durch die vertikale Integration sind die drei Zeitebenen
soweit entkoppelt, dass jede Ebene korrekt agieren kann und das Gesamtunternehmen
dennoch die Zeitbereiche von langfristig bis online abbilden kann.
Unternehmens-
Management
Fertigungs-
Management
Fertigung, Automation
Abb. 1.13. Die vertikale Integration stellt sicher, dass die verschiedenen Unternehmensebenen
zeitgerecht (so wie sie dies benötigen) über Informationen aus den jeweils anderen
Ebenen versorgt werden
Die Betrachtungen, die aktuell über die vertikale Integration angestellt werden,
zeigen, wie wichtig die Rolle des MES in der Architektur eines Unternehmens ist.
Innerhalb des Fertigungsmanagements, also im Bereich des MES, gibt es gemäß
obiger Darstellung drei Funktionsgruppen: Fertigung, Personal und Qualität. Diese
Funktionsgruppen sind in den wenigsten Fällen voneinander unabhängig. Zum
Fertigen wird zum richtigen Zeitpunkt das geeignete Personal benötigt, die teure

40 1 Neue Wege für die effektive Fabrik
Ressource Mensch soll möglichst effektiv an der richtigen Stelle eingesetzt werden.
In der Fertigung fallen Teile mit verschiedenen Qualitäten an, die geprüft
werden müssen. Allein diese kurze Aufzählung zeigt, dass das Fertigungsmanagement,
soll es effektiv funktionieren, alle drei Funktionsgruppen mehr oder
minder simultan bedienen muss. Daraus entsteht die Forderung, dass diese drei
Funktionsgruppen sehr eng gekoppelt werden müssen. Das IT-System, das diese
Funktionalitäten abbildet, sollte demzufolge möglichst einheitlich agieren und auf
einem einzigen Datenbestand aufsetzen. Damit werden Doppelerfassungen, redundante
Stammdaten und Bewegungsdaten vermieden.
Diese sog. horizontale Integration ist damit eine wesentliche Voraussetzung,
dass ein MES-System das Fertigungsmanagement effektiv unterstützt. Obige Betrachtungen
zeigen, wie wichtig dieser Integrationsmechanismus MES-System für
die vertikale Integration in einem Fertigungsunternehmen ist. Vertikale Integration
ist eine wesentliche Voraussetzung für eine wettbewerbsfähige Zukunft in einem
Fertigungsbetrieb.
Unternehmens-
Management
Fertigungs-
Management
Fertigung, Automation
Abb. 1.14. Die vertikale Integration ist wichtig für die effektive Funktion des Gesamtunternehmens.
Die horizontale Integration im MES-Bereich ist eine besondere Ausprägung der
Realisierung. Die horizontale Integration gestattet ein effektives Arbeiten mit den verschiedenen
Funktionsgruppen eines MES
1.6 Einsatz eines MES-Systems im Unternehmen
1.6.1 Organisatorische Voraussetzungen
Der Einsatz eines MES im Unternehmen hängt weniger von der Unternehmensgröße
oder Branche ab, sondern vielmehr von der Fertigungsstruktur (Werkstattfertigung,
Fertigungssegmente, Linien-/Fließfertigung, etc.) und der Fertigungsart

1.6 Einsatz eines MES-Systems im Unternehmen 41
(Einmalfertigung, Einzel- und Kleinserienfertigung, Serienfertigung, Massenfertigung).
Während man mit einem MES im Fall einer mehrstufigen Werkstattfertigung
(Dreherei, Fräserei, Galvanik, etc.) hauptsächlich das Zusammenspiel
der einzelnen Bearbeitungsschritte untereinander und damit den Auftragsdurchlauf
verbessern wird, liegt der Schwerpunkt im Fall einer Massenfertigung
sicherlich bei der Erhöhung des Nutzgrads einzelner Fertigungslinien. Durch ihren
modularen Aufbau lassen sich MES leicht an die jeweilige Fertigungsumgebung
und Aufgabenstellungen anpassen. Im Rahmen eines geplanten MES Projekts gilt
es daher, zunächst einmal zu überprüfen, welche Ausgangssituation (Fertigungsstruktur
und -art) vorliegt. Im zweiten Schritt ist zu prüfen, wie die momentane
Produktionsplanung und -steuerung realisiert ist und wie diese durch MES Funktionalitäten
erweitert werden kann.
1.6.2 Technische Voraussetzungen
Zur technischen Einbindung eines MES im Unternehmen bedarf es eines Unternehmensnetzwerks
(LAN), über das die Managementebene, das Fertigungsmanagement
und die eigentliche Fertigung kommunizieren. MES Server und –
Clients können so in das Unternehmensnetzwerk integriert werden. Der Datenaustausch
mit übergeordneten Planungssystemen (ERP, PPS, etc.) erfolgt über standardisierte
Schnittstellen. Die Informationen auf der Fertigungsebene werden entweder
manuell (Maschinenbediener an Terminals) oder automatisch durch Maschinenanbindung
über Maschinenschnittstellen (z. B. OPC, Euromap, etc.) erfasst.
1.6.3 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
Prozessfähigkeit
Neben der Produktqualität haben viele Unternehmen die Prozessqualität als weiteres
Potenzial für mehr Wirtschaftlichkeit in der Fertigung erkannt. Zur Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
empfiehlt es sich, zunächst zu definieren, welche prozessorientierten
Ziele durch den Einsatz eines MES erreicht werden sollen. Solche Ziele
können beispielsweise eine Reduzierung der Durchlaufzeit sein, eine Erhöhung
der Maschinenauslastung, eine Verbesserung der Termintreue, eine Verringerung
der Umlaufbestände oder eine Senkung der Fehlerkosten. Anhand der definierten
Ziele lässt sich dann das konkrete Wirtschaftlichkeitspotenzial untersuchen. Beispiele
solcher Wirtschaftlichkeitspotenziale sind:
Erhöhung der Maschinenauslastung
Die durchschnittliche Maschinenauslastung liegt in der Metallverarbeitung oft
niedriger als angenommen. Tatsächlich wird jedoch mit einer höheren angenommenen
Auslastung geplant und kalkuliert. Durch systematische Erfassung und

42 1 Neue Wege für die effektive Fabrik
Auswertung aller ungeplanten Stillstände mit einem MES lassen sich die Stillstandsgründe
erkennen, beseitigen und damit die Maschinenauslastung erheblich
verbessern. Die Investitionskosten eines MES betragen dabei nur wenige Prozent
der jährlichen Maschinenkosten. Das heißt, dass bereits eine Verbesserung der
Maschinenauslastung um wenige Prozentpunkte den erwünschten Return-on-
Investment (ROI) bringt.
Reduzierung der Durchlaufzeit
Die Reduzierung der Durchlaufzeit ist sicherlich der wichtigste Faktor für die
Wirtschaftlichkeit der Fertigung. Am Auftragsdurchlauf hängen Lieferzeit (Wettbewerbsvorteil),
Termintreue (Kundenzufriedenheit), Bestände (Liquidität) und
Durchsatz (Gewinn). Durch den Einsatz eines MES lassen sich diese Potenziale
erkennen und systematisch erschließen.
Diese einfachen und eher banal wirkenden Beispiele zeigen, welche Prozesspotenziale
in einem Unternehmen versteckt sein können und wie diese allein mit
dem pragmatisch angewendeten Software-Tool MES aufgedeckt werden können.
Generell lässt sich sagen, dass sich Verbesserungspotenziale im Unternehmen
durch die MES-basierte Prozesstransparenz schneller erkennen lassen und durch
die MES-basierten Regelkreise auch schneller erschließen lassen. Darüber hinaus
lassen sich durch die systematische Erfassung aller Prozessdaten auch mehr Potenziale
erkennen als ohne MES.
1.6.4 Unterstützung des KVP und aktueller Zertifizierungen
Obwohl in der Verbesserung der Prozessqualität noch riesige Potenziale stecken
und obwohl die kontinuierliche Prozessverbesserung (KVP) in den aktuellen Zertifizierungsnormen,
wie DIN EN ISO 9001:2000 oder ISO/TS 16949:2002 verankert
ist, wird die Prozessorientierung in vielen Betrieben noch nicht in der Praxis
gelebt. Häufige Ursache hierfür ist die mangelnde Prozesstransparenz, die jedoch
durch den Einsatz eines MES leicht behoben werden kann. Durch die Integration
zwischen dem ERP-System einerseits und der Fertigungsebene andererseits erfasst
ein MES kontinuierlich im Hintergrund die Daten aller Prozesseinflüsse (Aufträge,
Maschinen, Werkzeuge, Personal, Material, Qualität, etc.) in der Fertigung.
Damit lassen sich Hitlisten (Pareto-Diagramme) über die häufigsten Störgründe
und Fehler erstellen, Prozesszeiten ermitteln (Rüst- und Bearbeitungszeiten, Warte-
und Stillstandszeiten, Störunterbrechungen, etc.) sowie Kennzahlen über die
Prozess- und Produktqualität zu berechnen (z. B. OEE-Index, Maschinennutzgrad,
Prozessgrad, Ausschussquote, etc.) und darstellen. Damit unterstützt ein MES
Verbesserungsaktivitäten in allen Phasen: Define (Definition zu verbessernder
Prozesse), Measure (Prozessdaten messen), Analyze (Messdaten analysieren) und
Control (durchgeführte Maßnahmen überprüfen).

1.6 Einsatz eines MES-Systems im Unternehmen 43
Verbesserungspotenziale erschließen mit MES
Verbesserungspotenzial
mit MES
ohne MES
Abb. 1.15. Schnelleres Erkennen und Erschließen von Verbesserungspotenzialen mit Hilfe
eines MES
1.6.5 Zieldefinition und -verfolgung
Manufacturing Scorecard – prozessorientierte Kennzahlen
Um im immer härter werdenden Wettbewerb bestehen zu können, setzten viele
Unternehmen auf eine ganz gezielte Wettbewerbsstrategie, wie z. B. Preisführerschaft,
Technologieführerschaft, Lieferbereitschaft, Flexibilität, etc. Mit Hilfe der
Methode Manufacturing Scorecard lassen sich von dieser Strategie ausgehend auf
Basis der Messgrößen des MES prozessorientierte Kennzahlen für die Fertigung
ableiten und dort den Mitarbeitern als Zielgrößen vorgeben. Damit wird bewirkt,
dass die Mitarbeiter in der Fertigung im Sinne des Unternehmens handeln und sich
Gedanken darüber machen, wie die eigenen Kennzahlen verbessert werden können.
Auch KVP-Aktivitäten werden durch die Kennzahlen unterstützt, da mit
Kennzahlen überwiegend Vorschläge gemacht werden, die sich direkt in der Zielgröße
niederschlagen. Durch die Kenntnis des aktuellen Standes sowie der Zielgrößen
wird eine ungeheure Motivation bei den Mitarbeitern bewirkt. Zwei Beispiele,
die das Fertigungsumfeld schon lange beherrschen, seien hier angeführt,
um zu zeigen das MES auch bei bekannten Motivationsmechaniken neue Möglichkeiten
bieten können.
t

44 1 Neue Wege für die effektive Fabrik
Gruppenarbeit
Da ein Prozess meist durch mehrere Personen beeinflusst wird (z. B. wird der Prozess
Rüsten vom Maschinenbediener, vom Einrichter und vom Werkzeugbau beeinflusst)
bietet es sich an, immer denjenigen Mitarbeitern die gleichen Kennzahlen
zu geben, die das jeweilige Prozessergebnis gemeinsam beeinflussen können
(Gruppe). Ein MES unterstützt die Gruppenarbeit durch papierlose Bereitstellung
aller relevanten Informationen auf sog. Gruppen i-Punkt Terminals.
Zielvereinbarungen und Prämienentlohnung
Die Kennzahlen der Manufacturing Scorecard eignen sich neben den Zielvereinbarungen
auch zur Prämienentlohnung, was einen weiteren Motivationsschub bei
den Mitarbeitern bewirkt. Beispiele solcher Kennzahlen sind der Nutzgrad =
Hauptnutzungszeit/Belegzeit, der Prozessgrad = Hauptnutzungszeit/Durchlaufzeit,
der Beleggrad = Belegzeit/Durchlaufzeit, der Zeitgrad = Hauptnutzungszeit/ Anwesenheitszeit
und der OEE-Index = Produktivität x Effektivität x Qualität.
1.7 Praxisbeispiele für Nutzenpotenziale
Beim konsequenten Einsatz eines MES innerhalb einer Fertigungsorganisation ergeben
sich durch Regelkreise mit kurzen Zykluszeiten und die intensive Kopplung
mehrerer klassischer Disziplinen, wie z. B. Leitstand, BDE, Qualitätssicherung,
Maschinendatenerfassung usw., eine Reihe von besonderen Nutzenpotenzialen,
die hier stichwortartig aufgelistet werden sollen.
− Eine kurzfristige Terminierung mit Betrachtung begrenzter Kapazitäten sichert
einen geplanten Liefertermin, weil durch MES ein aktuelles Modell der Kapazitätssituation
dieser Terminierung zugrunde liegt. Liefertermintreue, das heißt
Kundenzufriedenheit und Mitarbeitermotivation können dadurch erheblich
steigen. Mit einer Simulation auf Basis aktueller Fertigungszustände kann die
Auswahl der bestmöglichen Alternative mit Hilfe von Szenarienbildung durchgeführt
werden. Hier können als Vorteile entstehen: höhere Liefertermintreue,
bessere Kapazitätsauslastung, Durchlaufzeiten und Bestände können dadurch
deutlich sinken. Ähnliche Effekte erzeugt eine aktuelle Plantafel, die über ergonomische
Auftragsinformationen den Handlungsspielraum des Planers bzw.
des Arbeitsvorbereiter erhöht.
− Durch die Kopplung von BDE, MDE und Plantafel werden sehr realistische,
zeitnahe Abbilder, teilweise auch durch automatische Stückzahlerfassung, in
eine Plantafel übernommen und führen ebenfalls zu den oben genannten Effekten.
− Eine technologieorientierte Auftrags- und Artikelstatistik aus BDE, MDE und
Qualitätssicherung kann technische Möglichkeiten aufdecken, die zu höheren
Kosten durch ungeplante Verbräuche von Material und Zeit bei der Herstellung
eines Produktes führen.

1.7 Praxisbeispiele für Nutzenpotenziale 45
− Zeitnahe Auftrags-, Maschinen- und Personalübersichten erhöhen die Aussagefähigkeit
über Liefertermine gegenüber Kunden und können ungewünschte Materialbestände
in der Fertigung reduzieren.
− Über eine intensive Kopplung von CAQ und BDE wird eine erhöhte Datenkonsistenz
und ein verminderter Erfassungsaufwand erreicht. Es sind vor allem
direkte Aussagen möglich, wie viele Teile sind in welcher Qualität aktuell vorrätig
und wo sind aufgrund von Nacharbeiten oder Qualitätsproblemen direkte
Maßnahmen einzuleiten.
− Über eine Kopplung von Werkzeug bzw. Ressourcenverwaltung und der Maschinendatenerfassung
kann ein verringerter Werkzeug- bzw. Maschinenausfall
erreicht werden. Abnutzungen von Betriebsmitteln stehen online zur Verfügung
und Wartungsmaßnahmen können zu günstigen Zeitpunkten eingeplant werden.
− Stillstandsauswertungen und Schwachstellenanalyse aus der Maschinendatenerfassung
bewirken einen höheren Nutzungsgrad und damit mehr Kapazität bei
gleichen Kosten.
− Über die Verbindung von Personalzeiterfassung oder Zeitwirtschaft und Betriebsdatenerfassung
kann eine einfache Berechnung von leistungsorientierten
Mitarbeiterprämien erfolgen. Damit können direkt Unternehmensziele wie Maschinenauslastung,
Liefertermintreue und Qualität unterstützt werden. Mit diesen
Mechaniken ist auch eine verursachungsgerechte Verbuchung von Zeiten
möglich, so dass damit unternehmensweit die Gemeinkostenanteile sinken können.
− Durch Bestandsübersichten aus einer Verbindung von Materialwirtschaft und
BDE lassen sich die Bestände an Fertigungsmaterialien in Materialpuffern und
Zwischenlagern. deutlich reduzieren und damit auch die Kapitalbindung verringern.
− Aus einer Kopplung von Prozessdatenverarbeitung, CAQ und MDE lässt sich
ein lückenloser Prozess-Produktnachweis führen, wie dies von Automobilzulieferern
und auch von der Nahrungsmittelindustrie immer mehr gefordert
wird. Verletzungen von Toleranz- und Eingriffsgrenzen können so dokumentiert
werden, aber auch schnelle Reaktionen auf Negativ-Trends sind damit
möglich. Durch Visualisieren von fertigungsrelevanten Dokumenten an einem
Erfassungsterminal, die aus allen möglichen Bereichen stammen können, lässt
sich der Aufwand für fertigungsbegleitende Informationen deutlich reduzieren.
Eine papierarme Fertigung ist mit dieser Mechanik nicht utopisch.
− Mit einer Los- und Chargenverfolgung aus CAQ, BDE und Materialwirtschaft
lässt sich, wie oben bereits beschrieben, ein lückenloser Produkt- und Produktionsnachweis
führen. Es lassen sich aber auch sehr einfach Rückverfolgungen
von Einsatzmaterialien und von defekten Teilen bewerkstelligen und damit
Verbesserungspotenziale in der Produktion aufdecken.
− Durch Verdichten der immensen Detailinformationen, die in einem MES enthalten
sind, lassen sich Managementinformationen erzeugen, die technologische
Verhältnisse widerspiegeln und die auch Aufschluss über Verbesserungspotenziale
geben, wie z. B. der OEE-Index einzelner Betriebsmittel, ganzer
Abteilungen oder auch ganzer Werke.

2 MES für die Prozessfähigkeit
1.7 Praxisbeispiele für Nutzenpotenziale 47
2.1 Die Wirtschaftlichkeit als Prozesseigenschaft
Die Wirtschaftlichkeit des Unternehmens ist heute vor dem Hintergrund steigender
Dienstleistungen kaum noch eine Eigenschaft der Produkte, als vielmehr der
Prozesse. Damit stehen die Unternehmen heute vor der Aufgabe, ihre Prozessketten
zu optimieren, was in der Praxis zu einer Wettbewerb entscheidenden Umorientierung
in der Ressourcenlenkung führt: Während man in der Vergangenheit
versucht hat, die Wirtschaftlichkeit der Fertigung über Zahlen aus dem betrieblichen
Rechnungswesen zu beherrschen, versucht man heute, die hinter diesen Zahlen
liegenden Prozesse zu identifizieren. Das ist in Kürze der Ansatz von Norton
und Kaplan mit der Balanced Scorecard (Kaplan u. Norton 1997). Die bisher verbreitete
Praxis, die Ressourcen über die Kosten am Ergebnis auszurichten, versagt
mit zunehmendem Gemeinkostenanteil, weil es den Kostenrechner zwingt, einen
erheblichen Kostenblock, der sich aus logischen Gründen nicht verursachungsgerecht
auf den Kostenträger (Produkte) umlegen lässt, trotzdem nach künstlich geschaffenen
Schlüsseln (Kostenstellenrechnung) verursachungsfremd zu verteilen.
Die Kritik lässt sich auf die wichtigsten Punkte zusammenfassen:
� Gemeinkosten sind proportional zur Zeit – damit werden die Zeitverbräuche
(Durchlaufzeit) zur entscheidenden Kostenverursachung. Diese aber werden
von der traditionellen Kostenrechnung nicht gesehen, sie hat keine Zeitdimension,
was in der Praxis dazu führt, dass eine Fertigung mit langer Durchlaufzeit
incl. anschließender Lagerung praktisch ebenso kalkuliert wird, wie eine Fertigung
mit kurzer Durchlaufzeit.
� Das wiederum führt dazu, dass erhebliche Anstrengungen zur Verbesserung
des Wirkungsgrades der Wertschöpfung (Nutzgrad) sich in den Kosten nicht
ausdrücken lassen.
Das Erschließen der in den Prozessen steckenden Potenziale wird zunehmend
zu einer Überlebensfrage: Praktisch alle Unternehmen stehen heute vor dem Hintergrund
des sich verschärfenden Wettbewerbs sowohl mit ihren Preisen, als auch
mit ihrem Eigenkapital mit dem Rücken zu Wand. Demgegenüber sind die Prozesspotenziale
vergleichsweise riesig. Das führt heute dazu, die Prozessketten in
einem ersten Schritt zu identifizieren und sie dann dauerhaft zu verbessern.

48 2 MES für die Prozessfähigkeit
2.1.1 Der prozessorientierte Ansatz der ISO 9001/TS 16949
Der prozessorientierte Ansatz ist die Grundlage der Prozesslenkung. „Damit eine
Organisation wirksam funktionieren kann, muss sie zahlreiche miteinander verknüpfte
Tätigkeiten erkennen, leiten und lenken. Eine Tätigkeit, die Ressourcen
verwendet und die ausgeführt wird, um die Umwandlung von Eingaben in Ergebnisse
zu ermöglichen, kann als Prozess angesehen werden.“ (ISO/TS 16949 2002).
Damit umfasst der prozessorientierte Ansatz nach der ISO/TS 16949:
� Verstehen und Erfüllen von Anforderungen
� Prozessbeurteilung aus der Sicht der Wertschöpfung
� Erzielen von Ergebnissen bezüglich der Prozessleistung
� Permanente Prozessverbesserung auf der Grundlage objektiver Messungen.
Der Wettbewerb im globalen Marktumfeld verschiebt sich zunehmend von einem
Wettbewerb der Produkte zu einem Wettbewerb der Prozesse. Unternehmen
wie Dell, Amazon oder Würth liefern Beispiele dafür, wie sich Märkte nicht über
Produkte, sondern über Geschäftsprozesse schaffen lassen.
Die Ausrichtung der Wertschöpfung auf den Kunden hat Konsequenzen für die
Lenkung der internen Prozesse: Der Kunde beurteilt nicht isolierte Verbesserungen
einzelner Bearbeitungsschritte, sondern ausschließlich das Ergebnis der Wertschöpfungskette,
also die Fähigkeit des gesamten Prozesses. Dieser Übergang von
der Produktions- zur Serviceökonomie wird heute als zweites industrielles Paradigma
bezeichnet.
Die Prozessfähigkeit bringt eine neue Sichtweise: Die Wirtschaftlichkeit des Unternehmens
statt über seine technische Ausstattung, über seine internen Prozesse
zu lenken. Während Verbesserungen auf der Grundlage einer verbesserten Fertigungstechnologie
nur noch schwer zu erzielen sind – die meisten Unternehmen
verfügen über modernste Maschinen und Werkzeuge und kaufen das Material
möglicherweise bei den gleichen Lieferanten – ist das Prozesspotenzial vergleichsweise
riesig. Obwohl die prozessbasierten Zertifizierungsnormen inzwischen
sehr verbreitet sind, und obwohl inzwischen die meisten Unternehmen nach
einem prozessorientierten Regelwerk (ISO 9001, TS 16949) zertifiziert sind, wird
der prozessorientierte Ansatz in der Praxis kaum gelebt.
Nachstehend wird daher gezeigt, mit welchen Maßnahmen und Tools sich die
Prozessfähigkeit des Unternehmens in der Praxis erreichen lässt.
2.1.2 Das Prozesspotenzial in Zahlen
Prozessfähigkeit bedeutet die Fähigkeit, fehlerfrei zu arbeiten. Prozessfähigkeit
lässt sich messen als Streuung innerhalb vorgegebener Spezifikationsgrenzen. Die
Prozessfähigkeit lässt sich statistisch durch das Streumaß Sigma in Zahlen ausdrücken.
Den verschiedenen Sigma-Werten lassen sich Reinheitsgrade zuordnen.
Reinheitsgrade werden heute ausgedrückt als ppm-Werte (parts per million Fehlteile
einer Lieferung).

2.2 Die Prozessfähigkeit der Organisation 49
Sigma Niveau CPK Werte Fehlleistung ppm
2 0,67 22.750
3 1.00 1.350
4 1,33 32
5 1.67 0,3
6 2.00 0,001
Abb. 2.1. Zuordnung von Sigma-Niveau und Fehlleistungen
Faktor 100
Abbildung 2.1 stellt die Abhängigkeit zwischen Prozessstreuungen – ausgedrückt
als Streumaß Sigma – und Fehlleistungen – ausgedrückt als ppm-Wert gegenüber.
Die entscheidende Erkenntnis besteht darin, dass über eine Verbesserung
der Prozessfähigkeit um nur ein Sigma-Niveau eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit
durch eine Reduzierung von Fehlleistungen in einer Größenordnung erreicht
werden kann, die über eine Verbesserung der Bearbeitung (Maschinen,
Werkzeuge, Verfahren etc.) bei weitem nicht möglich ist (Rehbehn u. Zafer 2003).
2.2 Die Prozessfähigkeit der Organisation
Eine Organisation ist dann prozessfähig, wenn sie dauerhaft lernfähig ist. Das
Lernpotenzial von Organisationen (sozialen, technischen oder ökonomischen) ist
prinzipiell unbegrenzt – es muss aber systematisch erschlossen werden. Das bedingt,
dass das Lernverhalten in der Organisation verankert wird. Analog zur Luftfahrt,
wo jeder Flugunfall das Fliegen sicherer macht, muss in der Fabrik jeder
Fehler das Unternehmen besser machen.
Abbildung 2.2 zeigt das Verbesserungspotenzial einer Organisation am Beispiel
der Erfahrungskurve, wie sie von der Boston Consulting Group entwickelte wurde.
Sie besagt, dass mit jeder Verdoppelung der kumulierten Produktionsmenge
die Stückkosten um einen festen Prozentsatz (20 bis 30 Prozent) zu sinken.

50 2 MES für die Prozessfähigkeit
Arithmetische Darstellung Logarithmische Darstellung
Kumulierte Produktionsmenge in Stück
Abb. 2.2. Die Erfahrungskurve
Lohnkosten
In €//Stck
10 20 50 100 200 400 800 1600
Kumulierte Produktionsmenge in Stück
Der Zusammenhang zwischen den Kosten und der hergestellter Menge beruht
auf der Annahme, dass ein Unternehmen mit zunehmender Produktion lernt, die
Produkte günstiger herzustellen – ein Zusammengang, der jedem Praktiker zunächst
einmal einleuchtet (Hendersen 1974). Die entscheidende Managementaufgabe
heute ist die dauerhafte Einrichtung eines Verbesserungsverhaltens. Dieses
kann in drei Schritten erfolgen:
2.2.1 Das Identifizieren systematischer Fehler
Voraussetzung für die Prozessbeherrschung ist das Eliminieren systematischer
Fehler. Dazu müssen zunächst alle Prozesseinflüsse erfasst und analysiert werden.
Abbildung 2.3 zeigt beispielhaft für eine Maschine, Maschinengruppe, Abteilung
oder Auftrag aufgetretenen Störungen, die nun von den Mitarbeitern analysiert
werden können. Jedes MES (Manufacturing Execution System) erfasst zugleich
mit der Auftragsanmeldung am Maschinenterminal praktisch fingerlos die zugehörigen
Prozessparametern wie: Maschine, Maschinengruppe, Werkzeug, Artikel
und Arbeitsgang, Auftrag, Kunde, Schicht, Mitarbeiter etc.
Während sich zufällige Fehler zurückführen lassen auf normale Prozessstreuung
und damit nur schwer zu beherrschen sind, ist es für die Analyse entscheidend,
den hinter den Prozessstörungen liegenden systematischen Anteil zu identifizieren,
denn die Herstellung eines Verursachungsbezuges ist die entscheidende
Voraussetzung für das nachhaltige Eliminieren dieser Störung. Erst wenn es möglich
ist, bezogen auf eine Verursachung, Fehlercluster zu finden, lassen sich Fehler

2.2 Die Prozessfähigkeit der Organisation 51
beheben. Fehlercluster sind typischerweise erkennbar durch Aussagen wie: „Immer
dann… oder immer wenn…“ (in der Nachtschicht, bei diesem Werkzeug, bei
diesem Kunden, bei dieser Maschine etc.).
Abb. 2.3. Darstellung systematischer Fehler im MES
2.2.2 Die systematische Fehlerbearbeitung
Jede ungeplante Störung im Ablauf muss wie eine interne Reklamation behandelt
werden. Dazu müssen alle erkannten Fehler dauerhaft beseitigt werden, was dazu
führt, dass die Organisation mit jedem erkannten und abgestellten Fehler besser
wird. Der langfristige Erfolg eines Unternehmens setzt damit ein Verbesserungsverhalten
voraus, welches in der Organisation dauerhaft verankert werden
muss.
Während diese Systematik einer permanenten und konsequenten Fehlerbearbeitung
in den Unternehmen heute im Bereich der längst praktiziert wird, ist
dieses Systematik auf die Organisation als Ganzes bezogen bei weitem noch nicht
Stand der Technik.

52 2 MES für die Prozessfähigkeit
1. Fehler
Beule in der Verpackung,
dadurch Beschädigung der Lieferung
«ANALKRBEZ»
2. Ursache(n)
Fehler im Versand.
Der Spediteur hatte bei der Lagerung nicht auf die max. zulässige Tragkraft des Regals geachtet
3. kurzfristige Maßnahme(n)
wirksam (%)
Ersatzlieferung 100
4. m ittelfristige M aßnahm e(n)
5. langfristige Maßnahme(n)
6. Erfolgskontrolle
Ständige Kontrolle der Spediteure (z.B. durch telefonische Nachfrage bei Kunden).
wirksam (%)
100
wirksam (%)
7. Vorhersage
Laut Aussage des Spediteurs war die Deformation der Kartonage eine Ausnahme. Seine Mitarbeiter werden bezüglich des
sachgemäßen Umgangs mit der W are erneut geschult.
8. Bemerkung
Dem Spediteur wurde im Falle erneuter Mängel mit der Kündigung aller bestehenden Verträge gedroht.
Abb. 2.4. Der 8-D-Report zur systematischen Fehlerbearbeitung
Die systematische Fehlerbehandlung erfordert das Zusammenspiel unterschiedlicher
Stellen – es ist ein Mannschaftsspiel: Der Meister, der Einrichter, der Werkzeugbau,
die Konstruktion oder das Controlling tragen zur Bearbeitung des Fehlerreports
bei. Für die Systematik hat sich der von Ford eingeführte 8-D-Report
inzwischen als Quasistandard etabliert, der aber leicht für jedes Unternehmen angepasst
oder variiert werden kann. Wichtig ist nur, dass jeder erkannte Fehler geführt
zu korrigieren ist. Jede Statistik, die nicht automatisch in eine Fehlerbearbeitung
mündet, ist unnötig und damit verschwendet.
2.2.3 Maßnahmeverfolgung
Jeder angelegte Fehler kann im MES sofort einen Workflow erzeugen, in welchem
die Bearbeitungsschritte (wie z. B. im 8-D-Report) festgelegt und die bearbeitenden
Stellen definiert werden. Alle in Zuge der Abarbeitung durchgeführten
Maßnahmen werden abschließend in einer Maske Maßnahmeverfolgung eingetragen
und können somit transparent überwacht werden. Erst wenn alle Bearbeitungsschritte
abgehakt sind, kann der „Fall“ abgeschlossen werden. Dabei verlangt
der 8-D-Report auch eine langfristige Vorhersage, die sich aus den ergriffenen
langfristigen Maßnahmen (Schulung, Zeichnungsänderung, Dokumentenprüfung
etc.) ergeben muss.

Abb. 2.5. Workflow zur systematischen Fehlerbearbeitung im MES
2.3 Prozessfähigkeit der Mitarbeit 53
Der in Abbildung 2.5 gezeigte Workflow kann für unterschiedliche Arten von
Fehlerbehandlungen definiert werden. Ein MES kann darüber hinaus Workflows
für beliebige Störungen automatisch generieren. Dazu werden im Vorfeld zu bestimmten
Abläufen (Maschinen, Prozessen, Arbeit, Störungen etc.) Eingriffsgrenzen
definiert – z. B. wenn eine Engpassmaschine länger als 10 Minuten steht – bei
deren Überschreiten sofort automatisch ein Workflow mit laufender Störnummer,
mit Datum und geforderten Maßnahmen generiert wird.
2.3 Prozessfähigkeit der Mitarbeit
Mitarbeit ist dann prozessfähig, wenn jeder im Unternehmen weiß, wie er sich und
das Unternehmen gegenüber den Kunden verbessern kann. Voraussetzung dazu
ist, die wirklichen Werttreiber in objektiv messbare Zielgrößen umzusetzen, an
denen entlang jeder im Unternehmen kontrollierbar arbeiten kann.
2.3.1 Verschwendete Mitarbeit
Im traditionellen Kostenumfeld stehen dem Mitarbeiter keine objektiv messbaren
Zielgrößen zur Verfügung. Kostenaussagen sind abstrakt – also immer das Ergeb-

54 2 MES für die Prozessfähigkeit
nis von Berechnungen, sie sind anonym – es gibt kein individuelles Herunterbrechen
auf die einzelnen Funktionsträger und sie kommen immer zu spät – die Kostenrechnung
ist eine nachlaufende Betrachtung.
Mit den Mitteln der Kostenrechnung können z. B. wichtige tägliche Fragen
wie:
� Was ist eigentlich die „richtige“ Losgrösse?
� Lässt man die Maschine stehen oder ist es besser, schon einmal vorzuarbeiten?
� Was ist besser: Rüstvorgänge zu vermeiden und die Losgrösse erhöhen oder
mehrmals zu rüsten?
� Aufträge zusammenfassen – auch wenn einige erst in einigen Monaten fällig
sind?
� Kann man die alten Maschinen mit hohem Stundensatz einplanen?
� Sollte man pünktlich gehen oder noch eine Stunde dranhängen, um die Maschine
noch zu Ende zu rüsten?
� Was ist besser: Niedrige Stückkosten oder kurze Durchlaufzeiten?
nicht richtig beantwortet werden. Das führt in der Praxis dazu, dass die verschwendete
Mitarbeit zur größten Einzelverursachung aller Verschwendungen im
Unternehmen wird.
Zielvorgaben: Das Management der messbaren Veränderung
Die einzige Ursache für Veränderungen sind Denkprozesse. Für die Mitarbeiterführung
geht es daher darum, den Anspruch des Unternehmens, sein Leistungsversprechen
für den Markt und seine Einmaligkeit auf die Mitarbeiter messbar herunterzubrechen.
Erst damit kann sichergestellt werden, dass sich die Anstrengungen
der Mitarbeit tatsächlich auf das Prozessergebnis ausrichten lassen.
Abbildung 2.6 zeigt beispielhaft, wie sich unterschiedliche Unternehmensstrategien
(also die Antwort auf die Frage: bei welchen Kunden wollen wir uns
mit welchen Leistungen vom Wettbewerb absetzten?) in interne Vorgaben an die
Fertigung und anschließend in objektive Messgrößen für die Mitarbeiter fassen
lassen.
Nur dieses schrittweise Herunterbrechen der Unternehmensstrategie bis auf die
eigentliche Prozessebene kann sicherstellen, dass der Anspruch des Unternehmens
seinen Kunden gegenüber intern auch gelebt wird. Erst vor dem Hintergrund
quantifizierbarer Zielgrößen wie z. B. Verringerung der Prozesszeiten, Abbau von
Beständen oder Verbesserung der Prozesssicherheit, Reduzierung von Ausschuss
oder Rüstzeiten wird es möglich, den Mitarbeitern messbare Vorgaben an die
Hand zu geben, an Hand derer sie sich und das Unternehmen verbessern können.
Diese bottom-up- Entscheidungsstrukturen erfordern eine neue Art der Mitarbeiterführung:
Statt über Anweisungen – wie in der traditionellen Fabrik – werden sie
in Zukunft vermehrt über Zielvereinbarungen geführt. Damit werden Entscheidungen
verstärkt von denen gefällt, die der Arbeit am nächsten stehen.

Wirtschaftlichkeit
Reinheitsgrad
Pünktlichkeit
Lieferfähigkeit
Umsatzsteigerung
Kundenakzeptanz
Teilespektrum
Liefergenauigkeit
2.3 Prozessfähigkeit der Mitarbeit 55
Strategie/ Ziele Kennzahlen Messgrößen Massnahmen
Kostenführerschaft
Qualität
Termintreue
Flexibilität
Marktanteil
Design/ Innovation
Varianten
Liefertreue
Durchsatz / Zeiteinheit
ppm Wert
Abweichung i.Tagen
Durchlaufzeit
in Tagen
Umsatzsteigerung
- Menge / Stück
-in %
Rückweisungen
Abweichungen
.Reduzieren Stillstände
u. Wartezeiten
Werkerselbstprüfung
Reduzieren ungeplante
Störungen
etc.
(Maßnahmen müssen
gemeinsam erarbeitet
werden.)
Abb. 2.6. Herunterbrechen von strategischen Vorgaben auf die Wertschöpfungsebene
Die Manufacturing Scorecard als operativer Teil eines MES bietet dazu die
Möglichkeit, den Mitarbeitern (oder der Gruppe) „ihren“ jeweiligen Spielstand aktuell
mitzuteilen (Kletti u. Brauckmann 2004).
2.3.2 Zielvereinbarungen
Die für die Wertschöpfungsebene gefundenen und formulierten Zielvorgaben und
Messgrößen werden anschließend in Zielvereinbarungen zusammengefasst. Diese
bilden dann die logische Begründung eines entsprechenden leistungsbezogenen
Entlohnungssystems.
Abbildung 2.7. zeigt beispielhaft, wie sich verschiedene Ziel- und Messgrößen
den Prozessverantwortlichen zuordnen lassen. Immer dort, wo mehrere Mitarbeiter
gemeinsam das Prozessergebnis beeinflussen können, entsteht Gruppenarbeit.

56 2 MES für die Prozessfähigkeit
Messgrößen Prozessverantwortliche
Zielgrössen
Lieferfähigkeit
B-Unterbrechung
Rüstreduzierung
Bestände reduzieren
Termintreue
Prozessfähigkeit
Messgrößen
Lieferung in Tagen
Nach Anzahl und Stunden
Rüstgrad
Lagerbestände in Tagen
Terminüberschreitung
OEE-Index
Gruppe
Meister
X X
X X
Einrichter
X X X
Abb. 2.7. Zuordnen von Messgrößen zu Prozessverantwortlichen
2.4 Prozessfähigkeit der Informationsabläufe
Fertigungsplanung
Disponent
Werkzeugbau
Reperaturabteilungtät
X X X
Maschinenbediener
X X X
Informations- und Kommunikationsabläufe sind dann prozessfähig, wenn sie am
Wertstrom ausgerichtet werden. Je weiter sich der Informationsfluss vom Materialfluß
entfernt, umso größer ist der Schlupf und die dadurch bewirkten Verluste.
2.4.1 Das Unternehmen als Papierfabrik
In der Fabrik ist jedes Stück Metall (Maschine, Werkzeug, Gitterbox, produzierte
Teile etc.) ohne einen begleitenden Datensatz gemäß der Zertifizierungsregeln
Schrott. Damit wird verständlich, welcher Belegaufwand allein nur für den Materialdurchlauf
erforderlich ist: Lieferschein und Werkszeugnis vom Lieferanten
(Wareneingang); Freigabeentscheid, Lieferantenbeurteilung durch die QS (Sperrlager),
Lagerzugangsliste (Eingangslager), Arbeitspapiere, Materialentnahmescheine,
Lohscheine, Gebindekennzeichnung, Laufkarten, Chargen, Losverfolgung,
Schrottbericht (Produktion), Fremdauftrag, Gebindeverfolgung (Aussenliegende
Nebenstellen), Lagerkarte, Etikett (Lager), Komissionsauftrag, Ausfassliste
(Montage/Komissionieren), Lieferschein, Rechnung, Versandpapiere, QS-Dokumente(Versand),
etc.

2.4.2 Schnittstellen ohne Wertschöpfung
2.4 Prozessfähigkeit der Informationsabläufe 57
Der Grund für die Papierfabrik liegt darin, dass die Informationsabläufe in den
Unternehmen traditionell hierarchisch – also quasi senkrecht zum Materialfluss −
organisiert sind. Das kommt im Organigramm zum Ausdruck, welches neben den
Über- und Unterstellungsverhältnissen auch die Anweisungs- und Berichtswege
beschreibt. Jedes Kästchen im Organigramm kann eine Person oder eine Funktion
sein. Der Übergang von einem Kästchen zum anderen ist eine Schnittstelle und
damit immer auch ein Medienbruch. Schnittstellen sind kostenintensiv, zeitfressend
und ein Qualitätsrisiko mit hohen Sickerverlusten.
Jede Schnittstelle produziert Papier. Die Unternehmen bezahlen Unsummen für
ihre Papierproduktion. Allein die Druckkosten größerer Unternehmen werden heute
bereits auf fünf Prozent vom Umsatz geschätzt. Bereits der „normale“ Auftragsdurchlauf
in der Fertigung erfordert einen hohen Schreibaufwand: beginnend
mit der Erstellung des Werksauftrags mit dem Ausdruck der Arbeitspapiere wie
Lohnscheinen, Materialentnahmescheinen, Prüfaufträgen, Schrottberichten, Terminkarten
oder Laufkarten.
Jeder Beleg hat einen teueren Lebenslauf: Er wird irgendwo erstellt (meist dort,
wo er nicht gebraucht wird), irgendwo hingebracht (z. B. Meister), von dort aus
verteilt (zum Maschinenbediener), von diesem ausgefüllt, dann zurückgebracht,
vom Meister nochmals überflogen oder geprüft und abgezeichnet, dann eingesammelt
und zum Büro/EDV etc. zurückgebracht, irgendwann eingegeben (EDV
oder Excel), und zum Schluss, wenn alle alles vergessen haben, ausgewertet. Von
der Auswertung werden Kopien gemacht, die Kopien werden an die Verteiler gebracht,
und zum Schluss wird alles abgelegt. Eine lange Kette von Tätigkeiten die
Zeit und Personal bindet.
Jeder Beleg erfordert zudem unterschiedliches Wissen und dadurch unterschiedliche
Zuständigkeiten. Zuständigkeiten bedingen aufwendige Abstimmungen
der beteiligten Stellen: informieren, rückfragen, anordnen, weitergeben etc.
Kommunikation zwischen Ressorts erfordert immer auch das Bereitstellen von
Papieren. Hinzu kommen noch in fast allen Unternehmen die unterschiedlichsten
periodisch angefertigten Berichte, die aufwendig erstellt werden, deren ursprünglicher
Zweck in Vergessenheit geraten ist und die daher nie gelesen und sofort abgelegt
werden.
Eine weitere und wenig gesehene Schwachstelle der dezentralen Informationsstrukturen
liegt in der Transformation des vorhandenen Wissens, welches im Unternehmen
grundsätzlich vorhanden, aber nicht aktuell verfügbar ist: Es befindet
sich in den Schubladen, Ordnern, Akten oder Köpfen der Mitarbeiter.

58 2 MES für die Prozessfähigkeit
Hierarchie
Berichtswege
VA
Meister Meister
Kontrollspanne
Prod.L.
Schnittstelle = Medienbruch
VA VA
Abteilung A Abteilung B Abteilung C
Abb. 2.8. Das Organigramm als traditionelles Kommunikationsmodell
2.4.3 Der Weg zur papierlosen Fertigung
Anweisungen
Die Alternative zum Medienbruch ist der dezentrale Zugriff im Dialog auf die
zentrale Datenhaltung: die richtige Information zur richtigen Zeit am richtigen
Ort. Damit lassen sich auf einen Schlag alle Datenhortungen wie Listen, Statistiken,
Aktenordner, diverse Aufschreibungen etc. auflösen und die wirklich erforderlichen
Informationen allen Nutzern in Echtzeit und papierlos zur Verfügung
stellen.
Durch die Zusammenfassung und Vernetzung aller verbundenen Geschäftsprozesse
innerhalb einer Datenhaltung hat man automatisch auch den Schnittstellenaufwand
der klassischen Organisation eliminiert, der durch das isolierte Neben-
und Nacheinander von Geschäftsprozessen, die in ihren Ergebnissen miteinander
verbunden sind, entsteht. Voraussetzung dazu ist, dass alle für die Wertschöpfung
erforderlichen Abläufe in einem Datenmodell vernetzt werden. Modernes Betriebsdatenmanagement
erfasst die wertschöpfenden Abläufe automatisch im Hintergrund
und stellt die Daten – sozusagen als Abfallprodukt − auf einer zentralen
Produktionsdatenbank allen Informationsendverbrauchern dezentral zur Verfügung.
Diese gemeinsame Nutzung nur einmal vorhandener zentraler Daten ist eine
Revolution im Vergleich zu den oben kurz beschriebenen herkömmlichen Organisationsformen.

Fertigungssteuerung
/ AV
Verkauf
Kunde
Vertreter
Nächste
Bearbeitungs-
Stufe/
Werkzeugbau
Abb. 2.9. Prozessfähiges Kommunikationsmodell
2.4 Prozessfähigkeit der Informationsabläufe 59
Einkauf
Lieferanten
Controlling
/Nachkalkultion
Zentrale
Produktions
Datenbank
Außenliegende
Nebenstelle
Die automatische Online-Erfassung ist damit eine entscheidende Voraussetzung
für die Integration der Geschäftsprozesse, die sich innerhalb der arbeitsteiligen
Organisation über Aufschreibungen nicht wirtschaftlich und effizient abwickeln
lassen. So können zum Beispiel durch eine zentrale Erfassung der Auftragsbearbeitung
automatisch gleichzeitig Informationen gewonnen werden: Auftragsfortschritt
für die Fertigungssteuerung. Maschinenstörungen für die Terminplanung,
Beginn des Rüstens für die nächste Bearbeitungsstufe, Bereitstellungstermine für
den Lieferanten, Lieferbereitschaft für die Kunden, Bearbeitungszeiten für das
Controlling.
Der hinter jedem Geschäftsprozess verborgene Informationsaufwand ist über
eine zentrale Datenhaltung bei dezentralem Zugriff online und zeitgleich möglich:
Die richtige Information zur richtigen zeit am richtigen Ort. Maschinenzustände,
Auftragsfortschritt, Terminplanung, Losverfolgung, vorbeugende Instandhaltung,
Werkzeugverwaltung und Nachkalkulation werden in der neuen Fabrik als vernetzte
Vorgänge gesehen und dargestellt. Statt arbeitsteiliger personaler Organisationen
mit ihren traditionellen Ressorts und Hierarchien werden Abläufe durch die
Vernetzung allen Informationsverbrauchern zeitgleich zur Verfügung gestellt. Die
richtigen Informationen zur richtigen Zeit am richtigen Ort. Dadurch lassen sich
auch die traditionellen Führungsstrukturen wie Hierarchien und Ressorts ersetzen
durch Informationsstrukturen, in denen alle Mitarbeiter vernetzt sind und über die
gleichen Informationen verfügen.

60 2 MES für die Prozessfähigkeit
Das Konzept der Informationsvernetzung hat weitere entscheidende Auswirkungen:
� der Vorgesetzte als Informationsquelle des Mitarbeiters wird überflüssig,
� das Wissen des Unternehmens, welches normalerweise „irgendwo“ unkontrolliert
vorhanden ist (Aktenordner, Schubladen, Personen) wird plötzlich
verfügbar.
2.5 Die Prozessfähigkeit der Durchlaufsteuerung
Die Durchlaufsteuerung ist dann prozessfähig, wenn sie auf Regelung basiert. Im
Gegensatz zur Steuerung erhält man Regelung erst durch eine Rückkoppelung des
Systemverhaltens.
2.5.1 Deterministische Steuerung
Die traditionelle Fertigungssteuerung regelt nicht – sie ist deterministisch: Die
weiter oben in der Hierarchie angelegten Parameter wie Kundendaten (Mengen,
Spezifikationen etc.) und Produktionsplanungsdaten (Schichten, Maschinen, Te
und Tr etc.) werden nach unten – meist noch über Terminjäger – durchgereicht
und bearbeitet. Der zugehörige Denkansatz ist tayloristisch: Das gesamte Wissen
ist weiter oben grundsätzlich vorhanden und es muss weiter unter nur umgesetzt
werden.
Moderne Unternehmen aber sind komplexe, permanent gestörte chaotische Systeme,
die zudem noch gekennzeichnet sind durch einen hohen Anteil nicht planbarer
Zeiten. Sie lassen sich im Gegensatz zu einfachen (linearen) Systemen nicht
steuern. Trotzdem ist eine lineare (deterministische) Fertigungssteuerung heute
noch der vorherrschende Systemansatz, was in der Praxis zu erheblichen Problemen
mit den ungeplanten Liege- und Wartezeiten, ungeplanten Beständen, Terminüberschreitungen
und dadurch bedingten Mehraufwand in der Fertigung (Hektik,
Überstunden, Sonderschichten, Expresstransporte etc.) führt.
2.5.2 Rückgekoppelte Regelung
Erst, wenn man ein Systemverhalten rückkoppelt, erhält man Regelung. Rückkoppelung
des Systems ist damit die entscheidende Voraussetzung zur Prozessfähigkeit
des Materialdurchlaufs. Das wiederum bedingt, die Elemente des Regelkreises
(Sollgrößen, Stellgrößen und Messglieder) in die Organisation einzubetten.
Eine effiziente Durchlaufsteuerung muss zeitnah und flexibel auf Störungen reagieren
können. Durch die Organisation von Regelkreisen lässt sich erreichen,
dass auf die Störungen schnell und kompetent reagiert werden kann.

Störungen
Anweisung
2.5 Die Prozessfähigkeit der Durchlaufsteuerung 61
Kunde
Dispositionsdaten
Artikel, Spezifikation, Menge
Produktionsplanung
Stammdaten
Stücklisten, Arbeitspläne, Material
Steuerungsparameter
Schichten, Maschinen, Personen
Werkzeuge
Umsetzung
Wertschöpfung
Abb. 2.10. Die Fertigungssteuerung als Regelkreis
Rückmeldung
Regelung
Ausweichkapazitäten
Maschineneignung
Sonderschichten
Überstunden
Werkzeugbereitstellung
Personalfelxibilität
Personal Qualifikation
Terminprioritäten
Kundeprioritäten
Qualitätsprioritäten
Über-, Unterfertigung
Gebindevorschriften
Teillieferungen
Expresslieferung
Externe Kapazitäten
Ausweichkapazitäten
Dieser Aufbau führt zu einem Organisationsmodell, in dem die Planungsebene
(AV, Fertigungssteuerung) einerseits und die Dispositionsebene (Stellglied) andererseits
über ein Messglied (MES/dezentrale Online-Plantafel) miteinander verknüpft
sind. Im Gegensatz zum traditionellen deterministischen tayloristischen
Durchsetzungsmodell mit zentraler Fertigungssteuerung und Terminjägern, ist ein
modernes Auftragszentrum gekennzeichnet durch eine prozessorientierte Aufgabenverteilung.
Zentrale Planung
Das Auftragszentrum ist der zentrale Prozessowner. Analog zum Abteilungsleiter,
der eine Verantwortung für die Abteilung hat, hat der Prozessowner die Verantwortung
für das Prozessergebnis. Im Gegensatz zur traditionellen vertikalen Ausrichtung
der Abteilungsgliederung ist der Prozessowner durch die Prozessorientierung
horizontal ausgerichtet – er bildet damit einen Teil der Prozesskette (supply-
chain).
Das Auftragszentrum als Prozessowner hat damit die Verantwortung vom externen
Lieferanten, über die außenliegenden Nebenstellen bis hin zum Kunden. Er
ist mit den entsprechenden Kompetenzen ausgestattet: Er kann ohne Einschaltung
des Einkaufs mit den Lieferanten Termine ausmachen und ist ohne Einschaltung

62 2 MES für die Prozessfähigkeit
des Verkaufs den Kunden gegenüber für die Liefertermine der verantwortliche
Ansprechpartner.
Aus den Informationen über Stücklisten, Arbeitsplänen, Auftragsmengen und
Lagerbeständen ermittelt das ERP-System in der Durchlaufterminierung die Ecktermine
(frühester-, spätester Starttermin als auch frühester-, spätester Endtermin)
pro Arbeitsgang, die an die Dispositionsebene vorgegeben werden.
Dezentrale Disposition
Die Dispositionsebene vor Ort (Einrichter, Meister, Gruppe) spielen im Konzept
Auftragszentrum eine zentrale Rolle: Hier liegt das fertigungsnahe Anwendungswissen
zu Maschinen, Werkzeugen, Personen etc., also des Wissens, welches
in der traditionellen Fertigungssteuerung erst mühsam erfragt werden musste
und welches im Falle von Simulationssystemen komplett codiert werden muss.
Danach hat die dezentrale Disposition (Feinsteuerung) unter Nutzung der vorhandenen
Kenntnisse über Maschinen (Maschinenfähigkeit), Werkzeuge (Status,
Verfügbarkeit) alle Freiheiten, innerhalb der vorgegebenen Zeitfenster die Bearbeitung
zu optimieren (Rüstoptimierung).
MES und Online-Plantafel als integriertes System
Voraussetzung für die Entscheidungsfähigkeit der Mitarbeiter vor Ort ist ihre Information
über Vorgaben, Ziele und Ressourcen ihrer Entscheidungen. Wer entscheiden
soll muss wissen. Diese Kommunikation ist ohne eine leistungsfähige
MES und einer integrierten Online-Plantafel nicht wirtschaftlich zu übermitteln.
Sie stellt die Informationen für Entscheidungen zu: Fertigungsfeinplanung, Steuerung
der Abläufe, Materialtransport, Beseitigung von Störungen, Qalitätskontrolle,
Instanthaltung, etc. zur Verfügung.
In der traditionellen Fertigungssteuerung arbeitet die Planungsebene – heute
meist innerhalb der PPS/ERP-Systeme − und die Ausführungsebene unkontrolliert
nebeneinander. Darin bilden die Terminjäger, Werkstattschreiber oder Meister eine
Parallelorganisation, die sich in Terminbesprechungen und diversen Abstimmungen
zeigt, die außerhalb des Datenmodells getroffen werden und anschließend
wieder eingebucht werden müssen. Ein Verfahren, welches man in der Praxis Zuruforganisation
nennt.
Durch modernes MES ist es heute möglich, die Planung und Ausführung
schnittstellenfrei in einem System zu integrieren. Online werden die entsprechenden
Informationen weitergegeben:
� Arbeitsanweisungen gehen über das Netz an das maschinennahe Terminal.
Damit werden automatisch alle weiteren zugehörigen Informationen, sei es
aus der ERP Datenbank, der QS Datenbank, dem DNC Server etc. papierlos
(aber dezentral ausdruckbar) verfügbar.
� Rückmeldungen erfolgen ebenfalls online zu den Arbeitspätzen/Maschinen
im Arbeitstakt. Damit entfallen alle Aufschreibungen mit den üblichen Risiken
wie Unsicherheit, Willkür, Zeitverzug, Unvollständigkeit.

Abb. 2.11. Online-Leitstand als Werkzeug für die Disposition
2.5 Die Prozessfähigkeit der Durchlaufsteuerung 63
Abbildung 2.11. zeigt beispielhaft einen Graphischer Fertigungsleitstand als einen
integralen Bestandteil eines MES, welcher die Möglichkeit bietet, einerseits
die Planungsvorgaben aus dem ERP System wie Artikel, Arbeitsgänge, Rüst- und
Bearbeitungszeiten, Materialeinsatz, Fertigungsmenge und Kundentermine online
von „oben“ zu übernehmen und andererseits die aktuelle Ist-Situation wie Maschinenzustände,
dynamisch errechnete Restlaufzeiten, Auftragsfortschritt, Belegungshorizont,
Kapazitätskonflikte online von „unten“ – also aus der operativen
Ebene – dagegen zu setzen. Durch diesen geschlossenen Regelkreis besteht erst
die Möglichkeit für den Disponenten, schlupffrei zu reagieren – also zu regeln.
Besondere Bedeutung kommt der zeitnahen Aktualisierung der Datenbasis
(Stammdaten im ERP-System) zu: Wie oben schon beschrieben, ist die Zuverlässigkeit
der Datenbasis die entscheidende Voraussetzung für die Effizienz des Materialdurchlaufs.
Eine manuelle Pflege der Vorgaben (Arbeitspläne, Bearbeitungszeiten,
Rüstzeiten, Maschinen und Materialanforderungen) ist insbesondere vor
dem Hintergrund schneller Veränderungen in der Praxis nicht möglich.

64 2 MES für die Prozessfähigkeit
2.6 Zusammenfassung
Der Wettbewerb verschiebt sich zunehmend vom Wettbewerb der Produkte zum
Wettbewerb der Geschäftsprozesse. Damit steht die Forderung nach Prozessfähigkeit
für die neue Fabrik an oberster Stelle. Prozessfähigkeit bedeutet die konsequente
Ausrichtung des Unternehmens und seiner Ressourceneinsätze am Prozessergebnis
und damit am Kunden.
Die traditionelle Fertigung hat versucht, die Ressourcenverbräuche an der Bearbeitung
über das Zahlenwerk des betrieblichen Rechnungswesens mit der Zielgröße
Stückkosten auszurichten. Stückkosten im Sinne verursachungsgerecht zugeordneter
Kosten gibt es heute kaum noch. Die moderne Serviceökonomie ist
gekennzeichnet ist durch einen hohen und weiter zunehmenden Gemeinkostenanteil.
Gemeinkosten aber lassen sich aber nach keinem logischen Verfahren dem
einzelnen Kostenträger zuordnen, was dazu führt, dass in der Vergangenheit keine
Möglichkeit bestand, die Wertschöpfung am Markt und damit beim Kunden mit
den entstandenen Kosten verursachungsgerecht zu bewerten.
Das dadurch bedingte Fehlen eines wirksamen Regelkreises zwischen dem
Markt und dem Unternehmen (pretiale Lenkung) führt in der Praxis zu riesigen
Verschwendungen. Das zeigt sich z. B. daran, dass in praktisch allen Unternehmen
Kostensparmöglichkeiten ausgereizt sind, obwohl gleichzeitig diese Verschwendungen
ein erhebliches Prozesspotenzial darstellen.
Der in den Regelwerken zur Zertifizierung niedergelegte prozessorientierte Ansatz
mit den Forderungen nach Kundenausrichtung, Prozesslenkung und der permanenten
Verbesserung erzwingt eine konsequente Prozessidentifizierung. Es gehört
gerade zu der zentralen Schwäche der traditionellen Kostenrechnung, dass sie
diese Identifizierung methodisch bedingt nicht leisten kann: Sie besitzt keine Zeitdimension.
Prozessidentifizierung bedeutet eine mitlaufende prozessbegleitende Erfassung
aller wertschöpfenden Abläufe im Unternehmen, die nur über ein im Hintergrund
mitlaufendes MES-System wirtschaftlich gelöst werden kann. Eine schlüssige
Prozessidentifizierung ist daher ohne moderne Informationstechnologie in Form
eines MES-Systems nicht realisierbar.
Obwohl inzwischen ein überwiegender Teil aller Unternehmen nach den prozessorientierten
Regelwerken der ISO 9001 oder der TS 16949 zertifiziert ist, wird
dieser Ansatz in der Praxis nicht gelebt. Die konsequente Prozessfähigkeit ist heute
nicht Stand der Technik.

Wann ist ein Unternehmen prozessfähig?
Prozessfähigkeit der Organisation
2.6 Zusammenfassung 65
Eine Organisation ist dann prozessfähig,
wenn sie konsequent bis auf die operative
Ebene herunter selbstlernend ist. So wie der
Luftverkehr durch jeden Flugunfall sicherer
wird, so muss das Unternehmen durch jeden
Fehler besser werden.
Prozessfähigkeit der Mitarbeit Wenn jeder Mitarbeiter der operativen Ebene
an Hand quantifizierbarer Vorgaben und Ziele
weiß, wie gut er ist und wie er sich und das
Prozessfähigkeit der Ressourceneinsätze
Prozessfähigkeit der IT-Abläufe
Prozessfähigkeit des Controlling/
Berichtswesen
Prozessfähigkeit der Durchlaufsteuerung
Literatur
Unternehmen verbessern kann.
Die Ressourcenlenkung ist dann prozessfähig,
wenn sie an Prozessparametern (Durchlaufzeiten,
Termine, Bestände, etc.) statt an falschen
Kennzahlen wie Stückkosten, Losgrö-
ßen und Stundensätzen ausgerichtet wird.
Die IT Strukturen sind dann prozessfähig,
wenn sie den Wertstrom schnittstellenfrei –
also ohne Medienbrüche in Form von Papieren,
Aufschreibungen, Belegen, Planungsaus-
zügen etc. abbildet.
Das Berichtswesen ist dann prozessfähig,
wenn Statistiken flächendeckend durch Re-
viewing ersetzt worden sind.
Die Durchlaufsteuerung ist dann prozessfähig,
wenn die traditionelle zentrale Steuerung
durch dezentrale Regelung (operative Regelkreise)
ersetzt wurde.
ISO/TS 16949 Technische Spezifikation Zweite Ausgabe 2002-03.01
Hendersen B (1974) Die Erfahrungskurve in der Unternehmensstrategie. Herder &
Herder, Frankfurt/Main
Kaplan R, Norton D (1997) Balanced Scorecard. Schäffer-Poeschel, Stuttgart
Kletti J, Brauckmann O (2004) Manufacturing Scorecard. Gabler, Wiesbaden
Rehbehn R, Zafer B (2003) Mit Six Sigma zu Business Excellence. Siemens AG,
Berlin und München

3 Mehrwert durch Software
3.1 Das Unternehmen als Informationssystem
3.1.1 Produktionsfaktor Information
2.6 Zusammenfassung 67
Moderne Unternehmen sind zum überwiegenden Teil informationsverarbeitende
Systeme. Man kann heute davon ausgehen, dass mehr als die Hälfte der Wertschöpfungskosten
in den Produktionsfaktor Information fließen. Die eigentliche
Produktion verliert immer stärker an strategischer Bedeutung. Dies äußert sich
beispielsweise darin, dass Unternehmen aus Kostengründen Teile ihrer Produktion
ins Ausland verlagern oder die Fertigungstiefe reduzieren ohne ihre Wettbewerbsfähigkeit
zu verlieren oder diese sogar zu steigern. Dies bestätigt auch eine Umfrage
des VDMA, wonach die Fertigungstiefe von knapp 50% in 1998 auf fast
40% in 2004 verringert wurde bei gleichzeitiger Steigerung der internationalen
Wettbewerbsposition.
An Stelle der Produktion tritt zunehmend die Servicefähigkeit, dem Markt ein
kundenwunschkonformes, breites Variantenspektrum bei gleichzeitiger Sicherstellung
einer hohen Qualität der Produkte und Dienstleistungen sowie einen exzellenten
Lieferservice anzubieten. Die hier aufgeführten Merkmale wie kundenwunschkonform,
Dienstleistungen, Qualität, Variantenspektrum, Lieferservice
sind alles keine Eigenschaften, die über Produktion im traditionellen Sinne erreicht
werden und damit messbar am Produkt festzumachen sind. Sie basieren
primär auf Informationsverarbeitung und der Fähigkeit, die benötigten Informationen
zur „richtigen Zeit“, in der „richtigen Menge“ und am „richtigen Ort“ verfügbar
zu haben. Die Beherrschung des Informationsmanagement entlang der
Wertschöpfungskette ist für alle Unternehmen, ob sie nun physische Produkte herstellen
wie die Investitionsgüterindustrie oder virtuelle Produkte wie beispielsweise
die Softwareindustrie, immer wichtiger für die Wettbewerbsfähigkeit der
Unternehmen.
Je mehr die Wertschöpfung eines Unternehmens für die Kunden in Kombination
aus Produkten und Dienstleistungen mit einem immer größeren Anteil an
Dienstleistungen bestehen, umso mehr Produktivität muss ein Unternehmen in
seine Informationsverarbeitung und damit in den Einsatz unterstützender Software
investieren. Dies bedeutet jedoch nicht, dass mit der Investition in Software automatisch
ein Mehrwert an Produktivität, Flexibilität oder Transparenz entsteht. Es
gibt viele Beispiele, in denen der halbherzige und unsystematische Einsatz von
Software eher Nachteile mit sich brachte. Software per se bringt noch keinen

68 3 Mehrwert durch Software
Mehrwert – erst in der richtigen Umgebung und konsequenten Nutzung lassen
sich mit Software Mehrwerte erzielen.
3.1.2 Reengineering und Integration
Sieht man sich die wertschöpfenden Prozesse eines Unternehmens an, so haben
diese alle gemeinsam, dass sie von Informationen begleitet werden, welche einerseits
den Status der Wertschöpfung dokumentieren und andererseits noch zu
erbringende Leistungen beschreiben. Die Informationen sind damit die eigentlichen
Prozesstreiber und steuern so die operativen Abläufe im Unternehmen. Ein
Hindernis für flüssige Prozesse sind aber verrichtungsorientierte Organisationsformen,
welche die Prozesse auf Grund von Abteilungsgrenzen behindern und abbremsen.
Ein weiteres Hindernis für flüssige Prozesse sind die unzähligen Medienbrüche,
welche die Informationen in viele einzelne Teile zerstückeln. Damit
ist es sehr schwer diese Prozesse zu verfolgen, zu steuern und zu führen.
Das Überwinden einer überkommenen, tayloristisch geprägten Organisationsstruktur
ist gewiss eine Managementaufgabe, die mit deutlichen unternehmenskulturellen
Veränderungen ein her geht. Wenn Informationsverarbeitung einen
überwiegenden Anteil der an der Wertschöpfung darstellt, muss die
Rationalisierung an den Informationsprozessen ansetzen. Das ist der Denkansatz
des Reengineering. Reengineering richtet sich auf eine Neustrukturierung der Informationsprozesse
mit dem Ziel, die zunehmend höheren Anforderungen hinsichtlich
Qualität, Service, Flexibilität, Kosten Termine, Lieferzeiten zu beherrschen.
Die entscheidenden Veränderungen finden in Zukunft nicht im Bereich der
Technologie, sondern in der Definition und Beherrschung von Informationsprozessen
statt. Das Vermeiden von Medienbrüchen dagegen ist eine Aufgabe, die
mit technischen Hilfsmitteln gelöst werden kann. Die Steuerungs- und Verarbeitungslogik
wird hierbei in Software abgebildet. Unter Nutzung interner und externer
Datennetzwerke können die Informationen zeitnah über Abteilungs- und Unternehmensgrenzen
hinweg weitergeleitet werden. Entscheidend ist hierbei, dass
sich die beteiligten Systeme aber auch verstehen. Es darf nicht die Situation entstehen,
dass zwar die Informationen digital ausgetauscht werden, aber aufgrund
fehlender oder inkompatibler Datenschnittstellen der Mensch als Informationsvermittler
aktiv werden muss.
Beide Aspekte, die Modernisierung der Unternehmensorganisation durch das
Reengineering und die Optimierung und softwaretechnische Unterstützung der Informationsflüsse
müssen Hand in Hand gehen, um eine nachhaltige Verbesserung
der Wertschöpfungsprozesse zu erzielen. In diesem Zusammenhang kann nicht
häufig genug darauf hingewiesen werden, dass hier das Management gefordert ist,
sich aktiv in die erfolgreiche Realisierung entsprechender Systeme einzubringen.
Viele Projekte scheitern daran, dass sich das Management nur für die Mittelvergabe
verantwortlich fühlt und die Projektverantwortlichen nicht an der technischen
Realisierung, sondern an der erforderlichen organisatorischen oder personellen
Gestaltung scheitern.

3.1.3 Informationsverarbeitung in der Fertigung
3.1 Das Unternehmen als Informationssystem 69
Vergleicht man den Fortschritt der Informationsverarbeitung in den verschiedenen
Bereichen eines Unternehmens, so muss festgestellt werden, dass insbesondere die
Fertigung häufig noch unter mangelnder Informationsverarbeitung und Vernetzung
leidet. Die Fertigungsschritte sind durch eine wachsende Komplexität gekennzeichnet,
die durch die hohe Produktvarianz und kundenspezifische Ausprägung
der Produkte verursacht oder zumindest beeinflusst ist. In besonderem Maße
trifft dies auf die Investitionsgüterindustrie zu, deren Herausforderung die wirtschaftliche
Fertigung der Losgröße 1 ist. Die Beherrschung der Komplexität bei
gleichzeitiger Sicherstellung der Produktivität bietet geradezu eine idealtypische
Voraussetzung für den Einsatz moderner Informationsverarbeitung.
Vor diesem Hintergrund ist es erstaunlich, dass in der Fertigung vieler Unternehmen
der papierbezogene Informationsaustausch vorherrscht. Die Erfassung
von Maschinenlaufzeiten, Maschinenverfügbarkeiten und Gutteilen aus der laufenden
Produktion auf Papierbelegen sind lebende Anachronismen im industriellen
Alltag. Diese Tätigkeiten gehören zu den aufwendigsten, nicht wertschöpfenden
Tätigkeiten im Produktionsumfeld, die sich die Industrieunternehmen heute
immer noch leisten. Diese Art zu arbeiten ist aber nicht nur höchst ineffizient, sie
fordert Fehler und Ungenauigkeiten geradezu heraus. Weiterhin ist zu beachten,
dass die Mitarbeiter auch an den Daten und Informationen, die im Produktionsprozess
entstehen, gemessen und beurteilt werden. Lohnsysteme, die auf die Bewertung
gefertigter Stückzahlen basieren, bergen automatisch die Gefahr, manipuliert
zu werden.
Die Fehler, die bei der manuellen Erfassung entstehen können, bringen aber
nicht nur die Fertigungsplanung durcheinander. Bis heute gelten Maschinenstundensätze
als Grundlage der Kalkulation für die Verkaufspreise. Wenn trotz aller
bekannten Unzulänglichkeiten dieser Methode der Maschinenstundensatz als Kalkulationsgrundlage
genommen wird, sollte wenigstens alles dafür getan werden,
dass die hierfür verwendeten Informationen nicht noch durch menschliche Fehler
und Schwächen verfälscht werden.
3.1.4 Maschinen als informationsverarbeitende Systeme
Beim Thema Informationsverarbeitung denkt man vor allem an den Einsatz von
Software auf klassischer IT-Hardware wie Mainframes, Server oder PCs. Parallel
zu dieser Welt der Unternehmens-IT existiert aber auch eine Welt der Automatisierungstechnik
und maschinennahen Software. Maschinen und Anlagen bzw. die
darin eingesetzte Automatisierungstechnik stellen selbst zumeist komplexe informationsverarbeitende
Systeme dar. Technische Funktionen in Maschinen und Anlagen,
die früher über mechanische und spezialisierte elektrotechnische Komponenten
realisiert wurden, werden heute zunehmend über Software und Standard-IT
umgesetzt. So regelt und steuert Software über digitale Sensoren und Aktoren die
Bewegungen und Abläufe der Maschine, industrietaugliche PC´s dienen dem Maschinenbediener
als Kommunikationsschnittstelle zur Maschine, zu übergelagerten

70 3 Mehrwert durch Software
Softwaresystemen oder zur Außenwelt über das Internet. Bei modernen informationsgesteuerten
Komponenten oder Maschinen liegt der Stückkostenanteil der
Software durchaus schon bei 25 Prozent bis 40 Prozent oder gelegentlich auch
darüber. Entwicklungsaufwendungen für Software von 30 Prozent und mehr an
den Gesamtentwicklungskosten sind keine Seltenheit, was sich auch in einer stetig
wachsenden Zahl von Softwareentwicklern in den Unternehmen widerspiegelt.
Der wachsende Anteil von Software in Investitionsgütern, aber auch in Konsumprodukten
wie Autos, Unterhaltungselektronik, Telekommunikation liegt vor
allem darin begründet, dass über Software die Produkte wesentlich einfacher und
flexibler an die spezifischen Bedürfnisse der Kunden angepasst und zusätzliche
neue Services und Dienstleitungen angeboten werden können. Der Einsatz von
Software wird also auch in klassischen Produkten immer stärker zum Wettbewerbsfaktor,
zur Basis für kundenorientierten Mehrwert.
Aus Sicht von MES lag in der Vergangenheit ein wesentliches Problem darin,
dass sich die Informationsverarbeitung in der Automation eingeständig entwickelt
hat und die Anbindung von Maschinen aufwendig und produktspezifisch war. Die
besonderen Anforderungen im Automationsumfeld wie Echtzeit, Sicherheit (Safety),
Verfügbarkeit, aber auch Kosten haben zu speziellen, inkompatiblen Steuerungen,
Bussystemen, Bedienterminals, Datenhaltungen und Programmiersprachen
geführt. Mit der wachsenden Nutzung von Standard-IT und Software,
auch in die Automation, reduzieren sich die Schnittstellenprobleme zwischen der
Unternehmens- und Automationswelt und ermöglichen die Realisierung standardisierter
und wesentlich effizienter Informations- und Kommunikationsprozesse.
3.2 MES in der Investitionsgüterindustrie
Der Einsatz von Software zur Leistungssteigerung in der Informationsverarbeitung
ist für die Unternehmen an und für sich nichts Neues und seit Jahren ein Dauerthema.
Neu ist, dass sich die Frage des Softwareeinsatzes immer wieder unter
neuen technologischen Gesichtspunkten und Einsatzmöglichkeiten stellt. Aufgrund
der hohen Innovationsgeschwindigkeit der IT-Industrie verändern sich die
Basistechnologien ständig und es werden immer neue Anwendungsfelder erschlossen.
(Mit Marketingaussagen wie „Diese Software sichert Ihre Zukunft“ oder
„Mit dieser Software lösen Sie ihre Probleme“ sollen die potentiellen Kunden
für neue Softwareinvestitionen gewonnen werden.) Nach Jahren der Euphorie stellen
wir aber insbesondere bei mittelständischen Unternehmen inzwischen eine zurückhaltende
oder abwartende Haltung fest. Gerade bei neuen Technologien (wie
z. B. MES) ist eine gewisse Skepsis und Betrachtung des Umfeldes durchaus ratsam,
bevor in Software investiert wird – dann allerdings mit klarer Zielrichtung
und Konsequenz in der Umsetzung.

3.2.1 Kennzeichen der Investitionsgüterindustrie
3.2 MES in der Investitionsgüterindustrie 71
Die Investitionsgüterindustrie, dazu zählen wir insbesondere Maschinenbau, Anlagenbau
und Elektroindustrie, gehört momentan wieder zu den Vorzeigebranchen.
Nachdem die „New-Economy“ kläglich versagt hat, besinnt man sich wieder
auf die traditionellen Stärken in Deutschland. Starkes Umsatzwachstum, hohe Exportquoten
und technologische Führerschaft sind durchaus vorzeigbare Kenngrößen
der Branche. Trotz eher ungünstiger Einflüsse im Umfeld, wie hoher Eurokurs
so wie hohe Kosten für Energie und Rohstoffe, setzt sich die Problemlösungskompetenz
der Branche international durch, die Produkte sind weltweit auf Rekordniveau
nachgefragt.
Forcierte Produktinnovation
Mitarbeiterqualifikation
Stärkere Erschließung ausländischer Märkte
Mehr kundenspezifische Problemlösungen
Kostenreduzierung durch organisatorische Maßnahmen
Ausweitung des Dienstleistungsangebots
Auf Kernkompetenzen fokussieren
Verstärkte Standardisierung der Produktion
Aggressives Marketing
Mehr Standardprodukte
Verstärkter Einkauf in Niedriglohnländern
Abb. 3.1. Innovationserhebung
Kooperation
Verringerung der Fertigunstiefe
In Maschinen und Anlagen investieren
Produktionsverlagerung ins Ausland
Punkte 1 2 3 4 5
unwichtig sehr wichtig
Quelle: VDMA Tendenzbefragung 2004
Dabei ruht sich die Branche keineswegs auf ihren Lorbeeren aus. Wie die Tendenzbefragung
2004 des VDMA ausweist, stehen zur Verbesserung der Wettbewerbssituation
Maßnahmen in den Bereichen „Forcierte Produktinnovation“ und
„Mitarbeiterqualifikation“ hoch im Kurs. Um als Standort mit hohem Lohnniveau
die Konkurrenzfähigkeit zu erhalten, muss einerseits die Produktführerschaft verteidigt
werden und zum anderen ist es erforderlich, die Ressource Mensch immer
effizienter zu nutzen. Um diesen Nutzen zu erschließen, sind IT-Lösungen ein entscheidender
Hebel. Dies ist umso bedeutender, als sich bereits heute für die kommenden
Jahre ein Mangel an qualifiziertem Personal für die Branche erkennen
lässt. Es gilt also, Routineaufgaben weiter zu automatisieren und komplexe Abläufe
wirkungsvoll durch geeignete Softwareinstrumente zu unterstützen. Dass die
Unternehmen unserer Branche diesen Weg gehen wollen, lässt sich auch wieder
2,8
3,1
3,1
3,4
3,4
3,3
3,9
3,9
3,8
3,8
4,2
4,1
4,4
4,4
4,3
3,7: durchschnittliche
Punktzahl

72 3 Mehrwert durch Software
aus der o. g. Tendenzumfrage ableiten. Hier wird deutlich, dass als Strategie zur
Verbesserung der Wettbewerbssituation die Option der Produktionsverlagerung
ins Ausland weit unter Durchschnitt an letzter Stelle der Möglichkeiten rangiert!
3.2.2 MES in der IT-Softwarelandschaft
MES ist in den Unternehmen der Investitionsgüterindustrie in der Regel von einer
Vielzahl von ergänzenden Softwarelösungen umgeben. Die Einordnung dieser
Bausteine richtet sich einerseits nach der Funktionalität im Rahmen der Wert-
Abb. 3.2. Integration der Softwarelandschaft in das Unternehmen
schöpfungsprozesse. Nach außen sind dies die Lieferanten und die Kunden des
Unternehmens, im Inneren die Funktionsbereiche mit ihren spezifischen Aufgaben
im Prozess. Die Prozesse lassen sich grob in kaufmännische und technische Aufgabenstellungen
unterteilen. Für die Integration vom MES in diese Softwareumgebung
ergeben sich unterschiedliche Erfordernisse zur Integration. Insgesamt
kann man feststellen, dass sich die Notwendigkeit zur Integration der Softwareprodukte
zu MES in dem Maße erhöht, wie die Nähe zum Fertigungsprozess zunimmt.
So ergeben sich vor allem zu den klassischen ERP-Komponenten Warenwirtschaft
(DIS) und Produktion (PPS) deutliche Anforderungen an Schnittstellen.
Darüber hinaus ist die enge Anbindung an die Ebene der Automatisierung hervorzuheben,
wo die in der Vergangenheit unidirektionale Datenversorgung des ERP
mit Maschinendaten aus der MDE (Maschinendatenerfassung) oder BDE (Betriebsdatenerfassung)
nun zum Dialog zwischen MES auf der einen und diesen
Systemen auf der anderen Seite geworden ist.

3.2 MES in der Investitionsgüterindustrie 73
Die enge Anbindung an die Warenwirtschaft hat vor allem zum Ziel, die Feinsteuerung
der für die Fertigungsaufträge verfügbaren Fertigungsmaterialien und
Komponenten zu unterstützen. Damit wird eine der unverzichtbaren Voraussetzungen
für eine Produktion, nämlich die Materialverfügbarkeit, in den Planungsprozess
eingebracht.
PPS ist in der Vergangenheit häufig falsch mit „Produktionsplanung und Steuerung“
übersetzt worden. Tatsächlich ist es gerade die Unfähigkeit von Standard
PPS-Systemen, dem Fertigungssteuerer die Möglichkeit zur Steuerung zu geben.
Klassisch wird hier gegen unbegrenzte Kapazitäten und möglicherweise auch mit
Startterminen geplant, welche bereits in der Vergangenheit liegen. Hier kann MES
seine Stärken ausspielen, indem eine auf rückstandsfreie Planung gegen die vorhandenen
Kapazitäten aufgesetzt und der erreichte Fertigungsfortschritt zeitnah
zurückgemeldet wird. Auf dieser Grundlage kann PPS dann rollierend die vorhandenen
Kundenaufträge für die Fertigung freigeben, die Systeme laufen synchron
und ergänzen einander.
3.2.3 MES im Technology-Lebenszyklus
Trotz des durchaus ordentlichen Nutzens von MES hat sich dieses Konzept in der
Investitionsgüterindusrie noch lange nicht durchgesetzt. Es herrscht teilweise noch
erhebliche Skepsis, ob MES nur „Alter Wein in neuen Schläuchen ist“ oder ob es
sich vielleicht noch besser ist abzuwarten, bis sich MES auf breiter Front etabliert
hat.
Die skeptische bzw. abwartende Haltung begründet sich vor allem auf teilweise
negativen Erfahrungen aus der Vergangenheit. Bereits vor rund 20 Jahren wurde
unter dem Stichwort CIM der Integrationsgedanke und der verstärkte Computereinsatz
aufgegriffen und theoretisch sehr fundiert dargelegt. Die begrenzte Leistungsfähigkeit
der damaligen Hardware-Infrastruktur sowie mangelnde Möglichkeiten
einer leistungsfähigen Umsetzung durch Softwarewerkzeuge ließen nur
einen langsamen Fortschritt zu. Über Betriebsdatenerfassung (BDE) und Maschinendatenerfassung
(MDE) auf speziell dafür entwickelten Erfassungsterminals
wurde der existierende grafische Fertigungsleitstand auf Plantafeln im AV- oder
Meisterbüro durch eine elektronische Darstellung der gleichen Sachverhalte ersetzt.
Durch den „Advanced Planning and Scheduling“ (APS)-Ansatz Mitte der
90er Jahre versuchte man, die Lücke zu schließen, welche PPS-Systeme mit den
Planungsphilosophien MRP und MRPII gelassen hatten. Nun sollte damit Schluss
sein, in der Vergangenheit liegende Perioden als planungsrelevant für noch nicht
durchgeführte Fertigungsschritte zuzulassen. Dennoch kam auch der APS-Ansatz
nicht darüber hinaus, nur ein verfeinerter Planungsansatz zu sein, den Regelkreis
zwischen IST und SOLL zu schließen.
Mit MES wird nun die Integration aller relevanten Informationen für die Fertigung,
also die Bereiche Personal, Materialressourcen und Fertigungsmittel vollzogen.
In das MES fließen die verfügbaren Personalressourcen mit Qualifikationsprofilen,
die verfügbaren Rohstoffe und Komponenten sowie die freie Maschinenkapazität
inklusive der benötigten Werkzeuge und Vorrichtungen zu-

74 3 Mehrwert durch Software
sammen. Im gleichen Zuge wird der Fertigungsfortschritt laufend an das Planungssystem
zurückgemeldet und damit der Regelkreis der Fertigungssteuerung
derart geschlossen, dass auf dieser Grundlage eine iterative Neuplanung in der
Fertigung möglich ist.
Abb. 3.3. Gartner-Hypce-Cycle
Rückblickend hat MES mit seinen Vorläufern eine für neue Technologien typische
Entwicklungskurve entsprechend dem Gartner-Hypce-Cycle durchlaufen.
Nimmt man die Idee des CIM als Startpunkt, so ist man mit MES inzwischen auf
dem „Pfad der Erkenntnis“ angelangt. Es gibt am Markt eine wachsende Zahl angebotener
Systeme, die technologisch reif für den praktischen Einsatz sind und deren
Nutzwert anhand konkreter Realisierungen nachgewiesen ist. Demnach ist es
recht wahrscheinlich, dass MES in absehbarer Zukunft eine wesentliche Rolle im
Rahmen der Fertigungsorganisation und -steuerung spielen wird und das Plateau
der Anwendungsebene und der breiten industriellen Nutzung erreichen wird.
Letztendlich werden die potentiellen Anwender darüber entscheiden, ob MES sich
durchsetzt oder seinen eigenen Hype durchleben wird.
3.2.4 MES aus Anwendersicht
Das Abbrechen eines Technologie-Hypes zeigt sich manchmal darin, dass Technologie-Begriffe
verspottet oder verniedlicht werden. So wurde aus CIM das

3.2 MES in der Investitionsgüterindustrie 75
„Simsalabim“, aus BtoB das „To Be or not to Be“. Bei neuen IT-Begriffen besteht
immer die Gefahr, dass diese zur Ausschöpfung des Marktpotenzials von einer
Vielzahl von Anbietern aufgegriffen und nach eigenem Gusto definiert werden.
Dies führt zu einer erheblichen Intransparenz für die potentiellen Anwender. Es ist
deshalb wichtig, dass Organisationen wie MESA, NAMUR oder VDI sich darum
bemühen, Klarheit in die Definition des Begriffes MES zu bringen und den funktionalen
Rahmen von MES zu definieren.
MES ist als Begriff in Deutschland noch vergleichsweise neu. Nach einer Umfrage
von Trovarit in 2004 bei 670 Unternehmen der Fertigungsindustrie ist der
Begriff MES bei mehr als 50% der Unternehmen unbekannt, nur 7% weisen sich
als Kenner der Materie aus. Vergleichbare Situationen sehen wir auch in anderen
Software-Technologiefeldern wie PLM oder Digitale Fabrik. Insbesondere bei
mittelständischen Unternehmen besteht zumeist große Unsicherheit hinsichtlich
Anwendungsfelder, praktischer Umsetzung oder auch des wirtschaftlichen Nutzens.
Der VDMA als Vertreter eines breiten Mittelstands setzt sich deshalb gerade
bei neuen Technologien dafür ein, über die Vorstellung von Anwendungsbeispielen,
Referenzlisten, Leitfäden oder der Durchführung spezieller Umfragen
Klarheit über neue Technologien aus Anwendersicht zu schaffen.
In der in regelmäßigen Abständen durchgeführten Umfrage zur Fertigung, in
der auch nach eingesetzten technisch/organisatorischen Hilfsmitteln gefragt wird,
wurde der Begriff MES bisher noch nicht verwendet. Betrachtet man die Ergebnisse
im Zeitverlauf, so fällt auf, dass der Einsatz technisch/organisatorischer
Hilfsmittel in der Fertigung in den letzten Jahren eher stagniert oder rückläufig ist.
Andererseits lassen der hohe Anteil an eingesetzten Fertigungsinformationssystemen
oder BDE-Systemen von über 60% auf das große Potenzial schließen, das
sich für MES bietet.
3.2.5 MES aus Marktsicht
Vor diesem Hintergrund ist es sicherlich nicht überraschend, dass der MES-Markt
in den nächsten Jahren als einer der am stärksten wachsenden Softwarebereiche
im industriellen Umfeld eingeschätzt wird. So prognostiziert die Unternehmensberatung
ARC zum Beispiel ein jährliches Wachstum von 11% für MES in der
Prozessindustrie.
Schwierig bei derartigen Prognosen ist, dass weder die Anforderungen an die
Systeme noch das Anbieterumfeld klar strukturiert sind. Der MES-Anbietermarkt
ist noch von einer hohen Heterogenität geprägt und wird von mehreren Anbietergruppen
angegangen, was sich aus der Positionierung von MES als Bindeglied
zwischen ERP und Automation erklärt.

76 3 Mehrwert durch Software
Abb. 3.4. Bild über Marktwachstum für Prozessindustrie (Quelle ARC)
Aufgrund der wachsenden Nachfrage nach MES haben viele Automatisierungsanbieter
durch Akquisition von MES-Anbietern ihr Produkt- und Dienstleistungsspektrum
in diese Richtung erweitert. Das starke Engagement der Automatisierer
wird sicherlich dazu führen, dass die Anbindung und Kommunikation von
Automatisierungssystemen mit MES-Systemen weiter ausgebaut und verbessert
wird. Das Interesse der ERP-Anbieter an MES liegt darin, die bisher in die Fertigung
bestehende Informationslücke durch eigene Entwicklungen oder Kooperation
mit MES-Anbietern weiter zu schließen. Bei einem MES-System ist die funktionierende
Verbindung mit dem übergelagerten ERP-System ein wesentlicher und
kritischer Faktor. Die Definition praktikabler und standardisierter Integrationsschnittstellen
zu ERP ist eine wichtige Aufgabenstellung für die Weiterentwicklung
von MES. Das Engagement der in der Industrie bereits breit etablierten ERP-
Anbieter könnte einen entscheidenden Einfluss auf die Entwicklung des MES-
Marktes.
Die dritte Gruppe sind die eigentlichen MES-Spezialisten, die bereits ausgereifte
und in sich geschlossene Lösungen für den MES-Markt haben. Unterschiede
liegen zumeist im Umfang der abgedeckten MES-Funktionen und der primären
Ausrichtung auf spezifische Branchen und Unternehmenstypen. Aufgrund der
langjährigen Erfahrung und der kundenorientierten Flexibilität werden diese Anbieter
weiterhin eine entscheidende Rolle spielen. Unternehmen, die sich mit MES
befassen und die Einführung eines MES-Systems planen, sollten sich von der Vorstellung
verabschieden, ein MES-Systems „von der Stange“ kaufen zu können.
MES muss auf die eigene Situation zugeschnitten werden und kann durchaus über
unterschiedliche Softwaresysteme verteilt sein. Die Unternehmen sollten quasi eine
Vogelperspektive einnehmen und beim Blick auf das eigene Unternehmen den
Bebauungsplan für das eigene MES-System aufstellen.

3.3 Vorbereitung eines MES-Einsatzes
3.3 Vorbereitung eines MES-Einsatzes 77
Voraussetzungen für kontinuierliche Veränderungen sind kontinuierliche Denkprozesse.
Das systematische Herunterbrechen des Leistungsversprechens des Unternehmens
über Zielvorgaben auf Kennzahlen und Messgrößen bis herunter auf
die operative Ebene wird eine langfristige Dynamik auslösen, die sich im Voraus
nicht festschreiben oder sogar in einen Maßnahmenkatalog gießen lässt. Daher ist
es sinnvoll, die Strukturen, Ziele und Spielräume zusammen mit den Mitarbeitern
zu erarbeiten. Erst durch dieses gemeinsame Vorgehen wird es möglich, dass sich
das Unternehmen über die Prozessverantwortung jedes einzelnen darin identifiziert.
3.3.1 Erarbeitung der Zielsetzung
Ein konsequenter MES-Einsatz führt im Unternehmen zu erheblichen Konsequenzen,
die in der Regel im Vorhinein für die Betroffenen nicht erkennbar sind:
− Die Organisation wird selbstlernend, was durch ein MES über automatisierte
Workflows und Eskalationsautomatismen ermöglicht wird.
− Der Personalbereich wird dezentralisiert, viele Entscheidungen werden im bottom
up Verfahren vor Ort getroffen und nach oben kommuniziert.
− Die Mitarbeiterführung erfolgt über Leistungskennzahlen, an denen sich die
Mitarbeiter permanent ausrichten.
− Entlohnungsmodelle richten sich an Prozessen und nicht mehr an statischen
Vorgaben aus.
− Zentrale Datenhaltung bei dezentraler Verfügbarkeit revolutioniet die klassische
Fabrikinformatik, indem sie die Medienbrüche eliminiert – die Wertschöpfung
wird schnittstellenfrei.
− Das Hierarchieverständnis wird durch prozessfähige Informationsstrukturen
verändert: Die Hierarchie wird zum Dienstleister.
− Aus der traditionell zentral angesiedelten Durchlaufsteuerung wird durch die
Einführung von MES eine dezentrale Disposition mit prozessnahen Regelkreisen.
Im Rahmen eines MES-Einführungsprojektes gilt es also, ein möglichst realistisches
Modell für eine zukünftige Fertigungsorganisation zu entwerfen. Dazu ist
die bestehende Situation sorgfältig zu analysieren, sind die Verbesserungspotenziale
herauszuarbeiten und daraus die erforderlichen Maßnahmen für die Umsetzung
abzuleiten. Erst wenn Klarheit über das Ziel besteht, kann der optimale Kurs bestimmt
werden:
− Welche strategische Ausrichtung soll umgesetzt werden?
− Welche Zielvorgaben unterstützen diese Unternehmensstrategie?
− Welche Kennzahlen und Messgrößen lassen sich für die Zielvorgaben entwickeln?

78 3 Mehrwert durch Software
3.3.2 Systematische Prozessentwicklung
Die permanente Ausrichtung der Ressourceneinsätze am Prozessergebnis erfordert
eine systematische Prozessentwicklung mit allen Prozessverantwortlichen. Während
in der Vergangenheit Wirtschaftlichkeitsentscheidungen ausschließlich an
den Zahlen des Rechnungswesens ausgerichtet wurden, wird die Fabrik von morgen
ihre Leistungskennzahlen mit Hilfe eines MES-Systems auf die hinter diesen
Zahlen liegenden Abläufe – die Prozesse – beziehen. Diese durchgreifende Veränderung
betrifft die gesamte Organisation, sie muss daher von allen Mitarbeitern
getragen werden.
Im Gegensatz zum traditionellen Vorgehen bei Veränderungen, welche im Topdown
Verfahren durchgesetzt wurden, sind die unmittelbar betroffenen Prozessverantwortlichen
anzusprechen. Workshops vor Ort haben immer wieder gezeigt,
dass die Werker in der Regel diejenigen sind, die auf immer wieder auftretende
Organisationsmängel hinweisen, ohne dass sie in der Vergangenheit die Mittel in
der Hand hatten, diese Missstände in Zeit und Geld zu qualifizieren und zu quantifizieren
oder gar zu beheben. Dabei ist das durch diese Ignoranz verloren gegangene
Potenzial vergleichsweise riesig: Überschreitungen geplanter Fertigungsauftragszeiten
und Liefertermine, „Feuerwehraktionen“ und immense Vertriebs- und
Verwaltungskosten sind Beispiele für typische Verschwendungen.
Diese Projektphase beginnt entsprechend damit, alle am Prozess beteiligten
einzubeziehen. Jeder Wissensvorsprung im Unternehmen schafft Aggressionen,
Misstrauen und Überheblichkeiten und führt zu unkontrollierbaren Nebenhierarchien.
So tragen insbesondere das Controlling, die Organisationsabteilung,
der Vertrieb, die Arbeitsvorbereitung, der Einkauf, die Technik, die Produktion,
das Qualitätsmanagement und die IT gemeinsam die Prozessverantwortung. Bereits
in dieser Phase sollte auch der Betriebsrat einbezogen werden, um möglichen
Blockaden von Beginn an entgegen zu wirken. In diesem Zusammenhang muss
klar gemacht werden, dass es bei MES nicht um die Überwachung der Mitarbeiter
geht, sondern um eine Maßnahme zur Optimierung der Fertigungsprozesse. Günstig
ist, wenn aufgezeigt werden kann, dass die Werker auch unmittelbar an der erfolgreichen
Umsetzung des Projekts beteiligt werden können, indem sich etwa
Termintreue und erreichte Qualität positiv auf die Löhne auswirken.
Prozessbeschreibungen, wie sie bereits im Zuge der Zertifizierung angefertigt
wurden, sind ein nützliches Hilfsmittel. Die Anforderungen der prozessbeteiligten
Abteilungen oder Verantwortungsbereiche sind in dieser Phase zusammen mit den
Mitarbeitern zu detaillieren.
3.3.3 Abschätzung eines Return on Investment
Ist das Ausmaß der Schwachstellen an Beispielen dokumentiert und für das Unternehmen
quantifiziert, lässt sich über eine anschließende Potenzialanalyse eine
überschlägige Kosten-Nutzenberechnung durchführen, aus der sich ein Return on
Investment zumindestens näherungsweise berechnen lässt. Dazu zählt neben dem
Aufzeigen der Potenziale auch die Erläuterung von Lösungs- und Handlungsalter-

3.3 Vorbereitung eines MES-Einsatzes 79
nativen. Dabei sollten die Möglichkeiten von MES vorgestellt werden. Eine in
dieser Phase noch grobe Kosten-Nutzen-Betrachtung, eine erste Machbarkeitsstudie
und ein grober Projektplan sollten Bestandteil der Information an die verantwortlichen
Entscheider sein. Ziel dieses ersten Projektschritts ist es, vom Management
einen Projektauftrag und ein Budget zu erhalten und für dieses Projekt
einen verantwortlichen Paten aus den Reihen der Geschäftsführung zu benennen.
3.3.4 Der Systemabgleich
Grundlage eines abschließenden Systemabgleichs sind die erarbeiteten Eckdaten
der systematischen Prozessentwicklung. Anforderungen können beispielsweise
sein:
− Integration der operativen Ebene (Controls),
− Entlohnungsformen,
− Prozesszeitoptimierungen,
− Durchführung der Qualitätssicherung,
− Schnittstellenanforderungen,
− Besonderheiten der Fertigungstechnologie,
− Globalisierung (Browserfähigkeit).
Vor dem Hintergrund der erarbeiteten Projektziele können diese nun mit dem
Marktangebot abgeglichen werden. Dazu bietet der VDMA seinen Mitgliedern z.
B. spezifische Referenzlisten an. Bei der Komplexität des Angebots an MES-
Lösungen empfiehlt sich in diesem Zusammenhang möglicherweise die Unterstützung
durch ein Beratungsunternehmen, welches sich nachweislich bei der Auswahl
derartiger Unternehmenssoftware als erfolgreicher Partner bewährt hat. Hier
sind entsprechende Referenzen hilfreich für die Beurteilung. Die möglichen Anbieter
müssen jetzt auf Grundlage der Vorgaben bewertet werden.
Die Angebote werden neben den üblichen Kosten-Nutzen-Gesichtspunkten
auch beurteilt nach „weichen“ Faktoren wie:
− Das finanzielle Standing. Das anbietende Unternehmen sollte ebenso Nachweis
über seine wirtschaftliche Gesundheit wie über eine überzeugende Geschäftsstrategie
liefern.
− Die technische Zukunftsfähigkeit der Lösung und Entwicklungsstrategie für die
nächsten Jahre müssen erkennbar und nachvollziehbar sein.
− Die organisatorische Leistungsfähigkeit und die permanente Verfügbarkeit sind
nicht zu vernachlässigende Leistungsmerkmale, die sich zeigen im Service,
Softwarepflege (Update- und Releasepolitik) oder Projekt Know-how.
− Schließlich ist auch darauf zu achten, dass Anwender und Anbieter von ihrer
Unternehmensgröße zueinander passen. Beim mittelständischen Softwarehaus
ist davon auszugehen, dass es die Alltagsprobleme des mittelständischen Fertigungsunternehmens
verstehen und nachvollziehen kann. Die 2–3 Systemanbieter,
welche den Anforderungen am besten genügen, werden nun zur Abgabe eines
Pflichtenhefts und eines detaillierten Implementierungsplans aufgefordert.

80 3 Mehrwert durch Software
Außerdem sollte in Workshops, in denen mit Echtdaten des Unternehmens Abläufe
simuliert werden, die Systeme auf ihre Tauglichkeit überprüft werden.
Am Ende dieses Prozesses steht die Auftragserteilung an einen der letzten Anbieter
und mit der praktischen Umsetzung des Einführungsprojektes kann begonnen
werden.
3.3.5 Die MES-Einführung im Unternehmen
Die Grundlage für die Einführung des MES-Systems bildet der Implementierungsplan.
Darin sind die Einführungsschritte und die Abfolge der Organisationseinheiten
niedergelegt, in denen das System sukzessive eingeführt wird. Es hat
sich als nützlich erwiesen, solche Systeme schrittweise und nicht mit einem „Big
Bang“ einzuführen. Dabei ist es entsprechend der 80:20-Regel günstig dort anzufangen,
wo die größten RationalisierungsPotenziale liegen und die Möglichkeit
der Einbeziehung hochwertiger Maschinen und Anlagen am größten ist. Schnelle,
offensichtliche Erfolge sind gut für das Ansehen des Projekts und geben den nötigen
Schwung für die flächendeckende Umsetzung. Um Rückschläge zu vermeiden,
muss der Echtlauf des Systems gründlich vorbereitet werden. Neben der erforderlichen
Anwenderschulung steht hierbei vor allem die lückenlose und
konsistente Verfügbarkeit der Daten im Vordergrund, die das MES-System für
seinen Betrieb braucht. Auch hier gilt die alte Regel, dass der Output nur so gut
sein kann, wie dies der Input zulässt. Fehler, die in der Einführungsphase auftreten,
müssen dokumentiert und genau untersucht werden. Die Maßnahmen, die zur
Korrektur von Fehlern führen, müssen derart im Einführungsprozess verankert
werden, dass sie zur zukünftigen Fehlervermeidung dienen können. Während der
gesamten Einführungsphase ist die Einhaltung des Implementierungsplans sowohl
hinsichtlich der Meilensteintermine als auch hinsichtlich von Zielabweichungen
zu überwachen und nötigenfalls zu korrigieren. Der Projektfortschritt wird bis
zum Abschluss der Einführungsphase an den Verantwortlichen in der Geschäftsführung
in festgelegten Perioden berichtet. Sind die Einführungsschritte gemäss
Implementierungsplan abgeschlossen, so wird das Projekt formell abgeschlossen.
Das heißt unter anderem, dass die entstandenen Kosten von nachfolgenden Perioden
klar abgegrenzt werden und dass z. B. weitere Dienstleistungen des Anbieters
entweder neue Projekte betreffen oder als laufende Kosten zu verbuchen sind.
3.3.6 Der Betrieb der MES-Lösung
Wertschöpfungsprozesse in Unternehmen sind stets auch durch Veränderung gekennzeichnet.
Deshalb ist es nur natürlich, dass sich auch nach der Einführung eines
MES-Systems Zielabweichungen ergeben können. Einerseits können sich
Verhaltensweisen oder Abläufe „einschleichen“, welche den ursprünglichen Zielen
widersprechen oder sie nur suboptimal unterstützen. Andererseits verschieben
sich jedoch auch taktische oder gar strategische Ziele der Unternehmensführung
und die Systeme, welche die Zielerreichung unterstützen. In diesem Sinne bleibt

3.4 Innovative Technologien im Umfeld von MES 81
das MES-System auch nach seiner erfolgreichen Einführung Gegenstand des Monitoring
und Auditierung der Verantwortlichen von Controlling und Organisation.
Die Phase des Betriebs der MES-Lösung ist aber auch die Zeit, in der nun die
Kosten-Nutzen-Analyse abgeschlossen wird und eine Aussage über den wirtschaftlichen
Erfolg des Projekts erfolgen muss. Hierbei werden die gleichen
Kennzahlen und Messgrößen zu Grunde gelegt, die bei der Anforderungsanalyse
als Grundlage gedient haben. Auf diese Weise erhält das Management nicht nur
Informationen über den Erfolg des Projekts, sondern auch über die Projektfähigkeit
des Unternehmens und Hinweise zu möglichen erforderlichen Verbesserungsmaßnahmen.
Potenziale aufdecken.
3.4 Innovative Technologien im Umfeld von MES
Die Planung und Einführung von MES zur Verbesserung der Informationsverarbeitung
in der Fertigung ist kein einmaliger Prozess, sondern eine entscheidender
Schritt in eine erfolgreiche Zukunft. Hierbei darf MES allerdings nicht isoliert betrachtet
werden, sondern es müssen andere Softwaretechnologiefelder berücksichtigt
werden, die die Fabrik als informationsverarbeitendes System ebenfalls direkt
oder indirekt mit einbeziehen. Die aktuelle als auch zukünftige Rolle von MES
muss klar definiert werden, um die richtigen Weichen für die Zukunft zu stellen.
3.4.1 Die digitalisierte Fabrik
In den letzten Jahren ist generell ein Trend zur Digitalisierung und „Informatisierung“
klassischer Technologien festzustellen. Allgemein bekannte Beispiele sind
das digitale Fernsehen, die digitalisierte Telekommunikation oder die digitale Fotografie.
Der gemeinsame Ansatz all dieser Entwicklungen liegt darin, dass anstelle
der analogen Signalverarbeitung und -übertragung heute digitale Technologien
eingesetzt werden. Auf Basis moderner, standardisierter Informations- und Kommunikationstechnik
lassen sich einerseits leistungsfähigere und flexiblere Produkte
mit innovativen Services entwickeln, andererseits aber auch Medienbrüche und
technologiebedingte Inkompatibilitäten abbauen.
Der Trend der zunehmenden Digitalisierung von Produkten ist auch in der Automatisierungstechnik
und den darauf aufbauenden Fertigungs- und Logistiksystemen
seit längerem im Gange. Es findet eine zunehmende Substitution von
Hardware durch Software statt. Entscheidend ist, dass auch in diesem Sektor zunehmend
auf Standard-IT und -Software gesetzt wird. So werden beispielsweise
proprietäre Feldbussysteme durch Industrial Ethernet, speicherprogrammierbare
Steuerungen durch „Soft-SPSen“ oder spezielle Bedienpanels durch PC´s mit
Windowsoberflächen ersetzt. Darüber hinaus sollen in Zukunft Barcodes durch intelligente
Etiketten (RFID´s) oder kabelgebundene Kommunikationsnetze durch
Wireless Technologien ersetzt werden.

82 3 Mehrwert durch Software
Die Digitalisierung von Produkten und Systemen findet also nicht nur in den
konsumnahen, sondern auch den produzierenden Bereichen statt. Damit werden
die in der Fabrik zu verwaltenden oder zu steuernden Produkte und Produktionsmittel
immer kommunikativer und kompatibler. Gleichzeitig steigt aber auch die
Fülle an Informationen und Informationswegen, die über geeignete IT- und Softwaresysteme
zu managen sind. Hier könnte MES durchaus die Rolle eines „Backbones“
für die Fabrik einnehmen, der als Bindeglied zwischen der Fabrik und der
restlichen IT-Welt fungiert.
3.4.2 Die Digitale Fabrik
Bei der Digitalen Fabrik steht nicht der operative Fabrikbetrieb, sondern die
Wandlungsfähigkeit und Flexibilität der Produktion im Vordergrund. Nicht nur in
der Serienproduktion stellt sich immer wieder die Aufgabe, Fabriken aufgrund
neuer Produkte, Produktionsmittel oder Engpässe umzuplanen oder einzelne Fertigungsprozesse
zu optimieren. Die Digitale Fabrik zielt nun darauf, einen durchgängigen
digitalen Planungsprozess für Produktion und Fabrik einschließlich der
methodischen und rechnerbasierten Unterstützung sicherzustellen. Hierzu gibt es
inzwischen eine Vielzahl von Software-Werkzeugen, die vor allem in der Produktionsplanung
und Fabrikgestaltung eingesetzt werden. Die Software-Werkzeuge
bilden die Maschinen und Produkte mit ihren kompletten Strukturen, logistischen
Abläufen und technologischen Prozessen bis ins kleinste Detail ab, die dann virtuell
erprobt und verbessert werden. Ergebnis ist ein abgesichertes, digitales Modell
der Fabrik, bevor diese überhaupt gebaut oder umgebaut wird.
Das größte Potenzial bietet die Digitale Fabrik heutzutage für Unternehmen mit
langen Planungszyklen oder komplexen Fertigungsprozessen. Es ist daher nicht
verwunderlich, dass insbesondere die Automobilproduzenten den Einsatz dieser
Technologien massiv vorantreiben und sich quasi in einem Realisierungswettbewerb
befinden. Denn die Vorteile der Digitalen Fabrik für den Planungsprozess
hinsichtlich Verkürzung der Anlaufzeiten, Reduzierung von Planungsfehlern
und Senkung der Planungskosten sind unbestritten. Inzwischen setzt sich aber
immer mehr die Erkenntnis durch, dass noch ein erhebliches Rationalisierungs-
und Optimierungspotenzial in der Verknüpfung der Digitalen Fabrik mit der Realen
Fabrik besteht. Über die Rückkopplung realer Daten aus der Fabrik in die digitale
Fabrik könnten die zugrunde liegenden Planungsmodelle sukzessive verbessert
und der Realität angepasst werden. Es ist durchaus vorstellbar, dass die
Digitale Fabrik zukünftig nicht nur sporadische Planungsprozesse unterstützt,
sondern auch als Hilfsmittel für eine permanente Überprüfung und Optimierung
operativer Prozesse in der Fabrik genutzt wird.

3.4.3 Die echtzeitfähige Fabrik
3.4 Innovative Technologien im Umfeld von MES 83
Betrachtet man die Situation der Informationsverarbeitung in der Fabrik aus ganzheitlicher
Sicht, so trifft man heutzutage auf unterschiedliche Systeme und Informationsströme:
− Herzustellenden Produkte werden über CAD entwickelt und dann auf Basis abgeleiteter
NC-Programme und Zeichnungen hergestellt und montiert.
− Aufträge und Arbeitspläne werden über ERP geplant und operativ über MES
feingesteuert.
− Fabriken oder Fertigungsprozesse werden über die Werkzeuge der Digitalen
Fabrik simuliert und in den operativen Betrieb überführt.
− Maschinendaten werden in den Maschinen und Anlagen gesammelt und über
Bildschirm oder Netzwerke rückgemeldet.
Ein generelles Problem besteht darin, dass diese Informationsprozesse noch eine
Vielzahl von Medienbrüchen und Schnittstellen aufweisen. Es erweist sich damit
als außerordentlich schwierig, schnell auf sich verändernde Rahmenbedingungen
und Aufgabenstellungen in der Fabrik zu reagieren. Vor diesem Hintergrund
befasst sich die Forschung bereits mit dem weiterführenden Konzept der „echtzeitfähigen
Fabrik“, in der die physische Fabrik und deren Informations- und Kommunikationsprozesse
eine Reaktion auf veränderte Rahmenbedingungen, Störungen
und ähnliches in Echtzeit ermöglichen beziehungsweise zulassen. Ansätze zur
Realisierung der echtzeitfähigen Fabrik im Hinblick auf die Informations- und
Kommunikationsprozesse sind beispielsweise
− die Echtzeiterhebung von Produktions- oder Logistikdaten über passive oder
aktive RFID-Systeme,
− Echtzeitprozessregelung von Maschinen und Anlagen über Industrial Ethernet,
− zeitnahe Rückmeldung von Echtzeit-Daten für die Aktualisierung von ERP-
Planungen,
− Online-Übermittlung erhobener Echtzeit-Daten für Simulationszwecke in der
Digitalen Fabrik,
− direkte Verarbeitung von 3D-Produktdaten in Fertigungseinrichtungen wie
Steuerung (technologieabhängig).
Auch wenn diese Ansätze noch weit von der Realität entfernt sind und eventuell
als „Wunschdenken“ auf die Seite gelegt werden, zeigen sie doch anstehende
Aufgabenstellungen und Zielsetzungen auf. Die Basistechnologien zur Realisierung
dieser Ansätze sind heute vielfach schon vorhanden. Des weiteren wird intensiv
daran gearbeitet, diese Technologien noch besser aufeinander abzustimmen
und die bestehenden Medienbrüche und Inkompatibilitäten abzubauen. Die Weiterentwicklung
der Systemlandschaft und die Nutzung in der Praxis wird jedoch in
erheblichem Maße davon abhängen, inwieweit die Unternehmen bereit sind, noch
stärker als in der Vergangenheit in eine effiziente und flexible Informationsverarbeitung
in der Fertigung zu investieren.

84 3 Mehrwert durch Software
Wir sind der festen Überzeugung, dass durch einen konsequenten Softwareeinsatz
in der Fertigung bereits heute erhebliche Mehrwerte hinsichtlich Transparenz,
Flexibilität und Produktivität erschlossen werden können. Von der Erschließung
dieses Potenzials würden aber nicht nur die produzierenden Unternehmen, sondern
auch der Produktionsstandort Deutschland in hohem Maße profitieren.

3.4 Innovative Technologien im Umfeld von MES 85
4 MES – die neue Klasse von IT-Anwendungen
4.1 Einleitung und Motivation
In Kap. 2 wurde erläutert, warum zeitnahe Informationen für die operativen, nahe
am Fertigungsgeschehen agierenden Abteilungen wie die Arbeitsvorbereitung, die
Fertigungssteuerung, die Instandhaltung, die Qualitätssicherung und insbesondere
die Meister wichtig sind. Betrachtet man aber den Ist-Zustand in den Unternehmen,
stellt man in vielen Fällen fest, dass die Informationsbeschaffung auch heute
im Zeitalter moderner, IT-gestützter Systeme noch immer ein Schattendasein fristet.
Wenn überhaupt, erhalten Mitarbeiter, die in den oben genannten Abteilungen
tätig sind, allenfalls Informationen aus isolierten Insellösungen. Um den notwendigen
„Rundumblick“ über alle an der Fertigung beteiligten Ressourcen zu bekommen,
müssen die Informationen zusammengeführt und durch manuell erfasste
Daten ergänzt werden. Die Folgen sind für die heutigen, durch kurze Regelzyklen
gekennzeichneten Fertigungsprozesse fatal: die Informationen sind oft unvollständig
oder gar fehlerhaft, sie liegen zu spät vor und die eingeleiteten Maßnahmen
basieren oft auf Verdacht oder Schätzung, dass heißt auf nicht eindeutig abgesicherten
Erkenntnissen. Diese Lücke zu schließen, ist eine der wesentlichen Aufgaben
von MES-Systemen.
Mit der Erfassung und Auswertung von Daten ist jedoch nur eine Wirkungsrichtung
abgedeckt. Moderne Management-Ansätze gehen heute davon aus, dass
die relevanten Informationen auch an den Maschinen, Anlagen und Arbeitsplätzen,
also direkt bei den Werkern verfügbar sein müssen. Nur der umfassend informierte
Mitarbeiter kann seine Tätigkeiten in der Produktion im Sinne des Unternehmens
verrichten. Und dazu gehört heute nicht nur die richtige Arbeits- oder
Prüfanweisung bzw. die Zeichnung auf dem aktuellen Stand, sondern auch weiterführende
Informationen zum Beispiel zu Problemen, die bei der Herstellung des
gleichen Teiles zu einem früheren Zeitpunkt auftraten. Im Sinne des Gruppengedankens
ist es außerdem unerlässlich, dass sich auch die Werker die relevanten
Kennzahlen (Nutzungsgrade, Ausschussquoten, Prämienkennwerte etc.) zu den
Produktionsergebnissen der Arbeitsgruppe, des Meisterbereichs oder der Abteilung
ansehen und auf deren Basis an der Verbesserung der Produktionsergebnisse
mitarbeiten können.
Nach wie vor wird heute der Transport der Daten in Richtung Fertigung in vielen
Produktionsbetrieben auf dem herkömmlichen, „papierbehafteten“ Weg
durchgeführt. Lohnscheine und Fertigungspapiere werden direkt aus dem ERP-/
PPS-System heraus gedruckt, manuell sortiert und den betreffenden Meisterbereichen
zugeteilt. In Zeiten, wo die Produktionsplanung von eher langfristigen Ände-

86 4 MES – die neue Klasse von IT-Anwendungen
rungszyklen geprägt war, wirkte sich dies nicht besonders nachteilig aus. Heute
wird der in vielen Fällen mehrere Tage betragende Zeitversatz zwischen dem
Ausdruck der Papiere für einen Auftrag und dem tatsächlichen Arbeitsbeginn
mehr und mehr zum Problem: kurzfristige Reaktionen auf die Änderungen (Termine,
Liefermenge, Qualität etc.), die Kunden heute als Selbstverständlichkeit bei
Ihren Lieferanten einfordern, müssen per Hand auf den bereits gedruckten Papieren
nachgeführt oder die Dokumente neu erstellt werden. Die zwangsläufig entstehenden
Folgeprobleme dürften hinlänglich bekannt sein, vom enormen organisatorischen
Aufwand gar nicht zu reden.
Mit der konsequenten Ausrichtung auf die Belange der fertigungsnah agierenden
Mitarbeiter entsteht mit MES-Systemen eine neue Klasse von IT-gestützten
Anwendungen, die über die klassischen Ansätze der ERP oder PPS-Systeme bzw.
der Automatisierungstechnik hinausgehen, die neue Sichtweisen zulassen und die
ein praxisgerechtes Werkzeug für Werker, Meister, Instandhalter, Fertigungssteuerer
und QS-Verantwortliche bei der Bewältigung ihrer täglichen Aufgaben darstellen.
4.2 Ist-Zustand in den Fertigungsunternehmen
In den nachfolgenden Kapiteln werden die klassischen Wege der, Informationsbeschaffung
bzw. Fertigungssteuerung aufgezeigt und welche Probleme sich dadurch
für den oben genannten Personenkreis ergeben.
4.2.1 Hilfsmittel und Systeme für die operative Ebene
ERP-/PPS-Systeme
Als Konsequenz daraus, dass manuelle Aufzeichnungen auf Lohnscheinen und
Laufkarten erst mit einem Zeitversatz von oftmals mehreren Tagen im ERP-/PPS-
System zur Verfügung stehen, ergibt sich zwangsläufig folgende Regel: je zeitnaher
die Informationen sein müssen, umso weniger stellt das ERP-/PPS-System ein
echtes Hilfsmittel zur Steuerung der Fertigung dar. Oft sehr kurzfristig benötigte
Informationen zum Auftragsfortschritt und damit auch zum Liefertermin liegen so
zum Beispiel in der Regel erst nach Abschluss des gesamten Auftrags vor. Bedingt
durch retrograde Buchungen sind Auskünfte zu Material- und Lagerbeständen
(Rohmaterial, Halbzeuge, Fertigwaren) nicht auf dem aktuellen Stand und die
Mitarbeiter gehen in vielen Fällen von falschen Annahmen aus. Probleme mit den
Lieferterminen, zu hohe oder zu niedrige Bestände sind die zwangsläufige Folge.
Außerdem werden Auswertungen zu Aufträgen und Artikeln (u. a. die Nachkalkulation)
oft nur unter kaufmännischen Gesichtspunkten durchgeführt und sind wegen
der fehlerträchtigen, manuellen Aufschreibung nur mit entsprechender Unschärfe
verfügbar.
Muss das ERP-/PPS-System neben der eigentlichen Aufgabe als Grobplanungsinstrument
auch als Werkzeug zur Fertigungssteuerung genutzt werden, entstehen

4.2 Ist-Zustand in den Fertigungsunternehmen 87
Probleme bei der Feinplanung. Viele ERP-/PPS-Systeme planen auch heute noch
gegen unendlich verfügbare Kapazität der Produktionseinrichtungen. In der Praxis
gibt es jedoch Einschränkungen bzgl. Verfügbarkeit durch nicht besetzte Schichten
und nicht planbare Gegebenheiten wie Maschinenstörungen, nicht genügend
Personal mit ausreichender Qualifikation, qualitativ minderwertiges Rohmaterial,
kein Werkzeug usw. Durch die fehlenden zeitnahen Rückmeldungen zu diesen Ereignissen
über eine geeignete Systematik und durch die im ERP-/PPS-System
nicht vorhandenen Regelmechanismen ist der Regelkreis der Fertigungssteuerung
zu träge. Dadurch kann nicht zeitgerecht gegengesteuert werden, wenn Engpass-
und Konfliktsituationen eintreten. Der Fertigungsfortschritt verläuft nicht wie geplant
und früher gemachte Terminaussagen entbehren jeglicher Realität.
Automatisierungstechnik
Einrichtungen der Automatisierungstechnik haben in erster Linie die Aufgabe,
Anlagen, Prozesse und Maschinen aus technischer Sicht zu steuern oder zu regeln.
Im Laufe der letzten Jahre haben sich derartige Systeme jedoch immer mehr auch
zum Informationsmedium entwickelt. Es stellt in der Regel kein Problem für sie
dar, Prozesswerte oder andere technische Daten wie zum Beispiel Maschinenstörungen
zu erfassen, abzuspeichern und auszuwerten. Die Defizite im Sinne einer
Gesamtbetrachtung der Fertigungsprozesse ergeben sich jedoch dadurch, dass sie
keinen Bezug zu dispositiven und logistischen Daten haben. Der Meister oder Fertigungssteuerer
kann zwar den technischen Zustand der Maschine direkt ablesen,
die Beziehung zum betroffenen Auftrag, dessen Fertigungsfortschritt von der Störung
betroffen ist, muss über Umwege manuell hergestellt werden. Auch andere,
an der Produktion beteiligte Ressourcen wie Werkzeuge, das Material oder auch
das Personal sind der Maschinensteuerung meist nicht bekannt.
QS-Systeme
Der Fokus von Systemen zur Qualitätssicherung liegt logischerweise auf allen Ereignissen,
die mit dem Thema Qualität zu tun haben. Obwohl jedoch ein direkter
Zusammenhang zwischen dem Produktionsprozess und der erzeugten Qualität besteht,
arbeiten die QS-Systeme oft autark und ohne Integration in die Fertigung. Es
besteht keine systemtechnische Kopplung zwischen dem Fertigungs- und dem
Prüfauftrag, was zur Folge hat, dass eine direkte Planung der Prüfaufträge und
Prüfmittel nicht erfolgt. Außerdem entstehen isoliert betrachtete Q-Daten, deren
notwendige Zusammenführung mit den Verursachern von Qualitätsproblemen
(Fehler durch Personal, schlechtes Material, Werkzeuge etc.) wieder nur manuell
oder über separat einzurichtende Schnittstellen erfolgt.
Nutzungsschreiber zur Aufzeichnung von Maschinendaten
Bei diesen Geräten ist es ähnlich wie bei automatisierungstechnischen Einrichtungen.
Sie haben eine einseitig technische „Sichtweise“ und der Bezug zu Aufträgen,
zum Bedienpersonal oder zu den Werkzeugen kann gar nicht oder nur indi-

88 4 MES – die neue Klasse von IT-Anwendungen
rekt hergestellt werden. Um elektronische Auswertungen zu bekommen, müssen
die Daten abgelesen und manuell in ein separates System eingegeben werden. Ein
weiterer Nachteil ist das aufwendige, wartungsintensive und teure Aufzeichnungsverfahren
(Verbrauch an speziellen Formblättern, Tintenpatronen etc.) sowie
die gesamte Organisation, die für den Nachschub der Verbrauchsmaterialien erforderlich
ist. Auch die elektronischen Pendants der Nutzungsschreiber (z. B.
MDE-Systeme) verbessern die Situation nur dann, wenn eine automatische Beziehung
zur Welt der Aufträge hergestellt wird.
Veraltete BDE-Systeme
Mit BDE-Systemen, die vor einigen Jahren eingeführt wurden und die ITtechnischen
Grenzen unterlagen, verfolgten die Nutzer meist einen speziellen Ansatz.
Sie wurden zum Beispiel als Informationsquelle für Daten verwendet, die an
Schwerpunktmaschinen und -arbeitsgängen entstehen oder zur Fertigmeldung von
Aufträgen. Sie beherrschen meist nur die Auswertung zu einstufigen Fertigungsprozessen
(z. B. Schwerpunkt-Arbeitsgang Spritzgießen), sind oft nur Insellösungen,
die keine Schnittstellen zum ERP-/PPS-System besitzen. Außerdem fehlt
auch hier die Ressourcen-übergreifende Betrachtung z. B. zum Werkzeug, zum
Personal oder zum Material.
4.2.2 Manuelle Informationsbeschaffung und andere Hilfsmittel
Um einen Ausweg aus den oben dargestellten Defiziten zu finden, werden in vielen
Unternehmen zusätzlich zu den genannten Systemen Einrichtungen geschaffen,
mit deren Hilfe dringend benötigte Informationen zum aktuellen Geschehen
beschafft oder planerische Tätigkeiten unterstützt werden.
Plan- oder Stecktafeln
Die oft genutzte Plan- oder Stecktafel hat gegenüber PC-Monitoren den Vorteil,
dass sie eine übersichtliche, großflächige Darstellung des Planungsszenarios liefert.
Ihre Funktion basiert allerdings auf dem Ausdruck von Auftragsbelegen aus
dem ERP-/PPS-System und deren aufwendiger, manueller Verplanung an der
Stecktafel. Dadurch ergibt sich ein hoher Aufwand beim Stecken neuer Aufträge
und ganz besonders beim Umplanen (Eilaufträge mit hoher Priorität, Änderung
der Prioritäten, ungeplante Verzögerungen) bereits gesteckter Auftragskarten. Außer
der Visualisierung bietet die Stecktafel keinerlei Unterstützung bei Verfügbarkeits-Checks,
bei der Betrachtung von verketteten Vorgängen oder gar bei der Berücksichtigung
des realen Kapazitätsangebots, das durch Maschinenstörungen
oder fehlendes Personal eingeschränkt wird.

Terminjäger
4.2 Ist-Zustand in den Fertigungsunternehmen 89
Wie in den vorherigen Kapiteln dargestellt, liegen ohne BDE- oder MES-System
keine aktuellen Informationen zum Auftragsfortschritt vor und es können daher
„auf Knopfdruck“ keine präzisen Aussagen zu Lieferterminen und -mengen gemacht
werden. Da Kunden aber konkrete Auskünfte fordern, wurde in vielen Unternehmen
die Stelle eines „Terminjägers“ geschaffen. Er hat die Aufgabe, bei
Nachfrage alle notwendigen Informationen zu Kundenaufträgen zu beschaffen,
was mit einem hohen personellen Aufwand und Zeitverzögerungen zum Beispiel
durch das Suchen von Teilen verbunden ist.
Lohnscheine und Laufkarten
Sie dienen dazu, den Arbeitsvorrat in die Fertigungsbereiche zu „transportieren“
und Informationen zu den Aufträgen oder Arbeitsgängen zur Verfügung zu stellen.
Sie enthalten jedoch nicht immer den aktuellen Stand, da deren Ausdruck aus
dem ERP-/PPS-System erfolgt und kurzfristig geänderte Stückzahlen, eine neue
Maschinenzuordnung oder Änderungen an Arbeits- und Prüfplänen nicht automatisch
nachgeführt werden. Es entsteht ein hoher personeller Aufwand beim Ausfüllen
der Lohnscheine durch die Werker und es erfolgt keine Plausibilitätsprüfung
auf die Richtigkeit der Daten. Weiterer Aufwand, Zeitversatz und oftmals
auch Fehler entstehen dadurch, dass andere Mitarbeiter die Daten in das ERP-
/PPS-System per Hand eingeben müssen.
Stempelkarten
Stempelkarten werden auch heute noch in vielen Unternehmen dazu genutzt, die
Kommt-Geht-Zeiten der Mitarbeiter zu dokumentieren und daraus manuell deren
Anwesenheitszeiten als Grundlage für die Lohnberechnung zu ermitteln. Es entsteht
ein hoher Verwaltungs- und Materialaufwand. Auch hier werden zusätzliche
Personalkapazitäten benötigt, die Zeiten zu errechnen und in das Lohn- und Gehaltssystem
einzugeben. Außerdem ist eine Übersicht zu an- und abwesenden
Mitarbeitern nur lokal an der Stempeluhr verfügbar.
Arbeitsanweisungen, Zeichnungen und Prüfpläne
Gedruckte Informationen sind ebenfalls ein gewohntes Medium für Werker, Einrichter,
Prüfer und Meister. Auch sie enthalten jedoch nicht immer den aktuellen
Stand, da der Ausdruck nicht zeitnah zum Fertigungsbeginn aus dem ERP-/PPS-,
CAD- oder QS-System erfolgt. Es entsteht ein hoher Material-, Organisations- und
Verwaltungsaufwand beim Erstellen, Aktualisieren und Verteilen der Dokumente.

90 4 MES – die neue Klasse von IT-Anwendungen
4.2.3 Probleme bei der Zusammenführung der Daten
Oben beschriebene Systeme und Hilfsmittel sind meist Insellösungen und haben
entweder keine oder nur beschränkte Möglichkeiten, Daten mit anderen Systemen
auszutauschen. Ein Datenaustausch ist jedoch notwendig, um den erforderlichen
„Rundumblick“ zu erhalten oder die Daten gegeneinander abzugleichen. Nachfolgend
einige Beispiele:
− Um sicher zu stellen, dass eine lückenlose Erfassung der Produktivzeiten erfolgt,
sollte ein Abgleich von Anwesenheitszeiten der Mitarbeiter mit den Produktivzeiten
aus der BDE erfolgen. Werden leistungsbezogene oder Prämienlöhne
gezahlt, ist dieser Abgleich zwingend notwendig.
− Bei der Personleinsatzplanung (PEP) benötigt der Meister einerseits die Informationen
aus der Fehlzeitenplanung und Personalzeiterfassung (wer ist tatsächlich
anwesend?). Andererseits muss natürlich die zu bewältigende Auftragslast
als Ergebnis der Feinplanung für die Ermittlung des Personalbedarfs bekannt
sein.
− Daten müssen aus unterschiedlichen Bereichen und Systemen zusammengeführt
werden, wenn ein eindeutiger Produktnachweis gefordert wird und dokumentiert
werden muss, welcher Mitarbeiter welches Teil mit welchem Werkzeug
auf welcher Maschine unter welchen Prozessbedingungen gefertigt hat
und welche Rohmaterial-Charge verwendet wurde.
4.3 Der angestrebte Soll-Zustand
Ausgehend von der beschriebenen Istsituation wird sehr schnell deutlich, dass die
Informationsbeschaffung, der Informationsfluss und die Feinplanung in den Fertigungsunternehmen
signifikant zu verbessern sind. Welche Randbedingungen zu
beachten sind und welche Nutzenpotenziale ein MES-System bietet, soll in den
nachfolgenden Kapiteln anhand einiger repräsentativer Beispiele aufgezeigt werden.
4.3.1 Lückenlose, automatisierte Datenerfassung
Der Weg zur vernetzten Information in der Fertigung beginnt damit, dass die Daten
von allen relevanten Ressourcen und Prozessen möglichst lückenlos erfasst
und in einer übergreifenden Datenbasis gespeichert werden. Im Gegensatz zur traditionellen
Aufschreibung werden durch ein MES die wertschöpfenden Prozesse
sozusagen „fingerlos“ online erfasst und als Buchungen in die zentrale Datenbasis
eingetragen.

4.3 Der angestrebte Soll-Zustand 91
Abb. 4.1. Die integrierte Produktionsdatenbank als Voraussetzung für den „Rundumblick“
in der Fertigung
Einen weiteren Qualitätssprung bringen MES-Systeme mit einem gesamthaften
Ansatz, wenn nicht nur die Produktivzeiten, sondern auch die typischerweise heute
nicht beachteten Nebenzeiten (Gemeinkosten-, Warte-, Transport- oder Liegezeiten)
sowie Stillstands- und Störzeiten erfasst werden. Damit ist automatisch eine
bessere Datenbasis für die Nachkalkulation und das Aufspüren der echten
Kostenverursacher gegeben.
Zu beachten ist jedoch, dass die Vollständigkeit der Daten in direktem Zusammenhang
mit dem Aufwand für deren Erfassung steht. MES-Systeme werden Akzeptanzprobleme
erzeugen, wenn die zusätzliche Belastung der Mitarbeiter in keinem
vernünftigen Verhältnis mehr zu den erzielbaren Nutzeffekten steht. Daher
gilt es an dieser Stelle, Vereinfachungen in der Form zu schaffen, dass die Daten
zum Beispiel über den direkten Anschluss von Maschinen, Waagen und anderen
Einrichtungen automatisch übernommen werden und manuelle Dateneingaben
weitestgehend entfallen. Der Einsatz maschinell lesbarer Identträger (Barcodes,
Transponder, RFID-Tags etc.) zur Übernahme der gespeicherten Daten macht das
aufwändige, fehlerbehaftete Eintippen überflüssig. Weitere Erleichterungen bieten
ausgereifte MES-Systeme unter anderem dadurch, dass Erfassungslogiken hinterlegt
sind, die den Eingabeaufwand deutlich reduzieren. Hierzu einige Beispiele:
− Bei Aufträgen mit Bearbeitungszeiten über mehrere Tage unterbricht der Mitarbeiter
mit seiner Geht-Stempelung seinen aktuellen Auftrag zum Schichtende
und meldet ihn automatisch mit der Kommt-Stempelung am nächsten Morgen
an. Die mehrfache Unterbrechung und erneute Anmeldung des Auftrags entfällt
dadurch.

92 4 MES – die neue Klasse von IT-Anwendungen
− Die Zeitdifferenz zwischen der Fertigmeldung eines Arbeitsvorgangs innerhalb
eines mehrstufigen Auftrags und der Anmeldung des Nachfolgers wird vom
MES automatisch als Übergangs- oder Gemeinkostenzeit interpretiert. Separate
Buchungen sind hierbei nicht erforderlich.
− Mehrere Vorgänge mit kurzer Bearbeitungsdauer werden als sog. Sammelarbeitsgänge
zeitgleich an einem BDE-Terminal an- und abgemeldet. Damit entfallen
störende Eingabe- und Wegezeiten. Das MES nimmt automatisch eine
anteilige Zeitverbuchung auf die Einzelvorgänge nach einstellbaren Regeln vor.
4.3.2 Der I-Punkt für die Fertigung
Mit der Einführung von fertigungsnahen Systemen ist in der Regel auch der Aufbau
einer IT-Infrastruktur verbunden, die bis zu den Arbeitsplätzen und Maschinen
reicht. Leistungsfähige MES-Systeme sind in der Lage, die vorhandenen
Netzwerke, Industrie-PC´s und Datenerfassungseinrichtungen zusätzlich zu nutzen,
um Daten und Informationen auf elektronischem Weg – also „papierlos“ – an
den richtigen Ort in der Fertigung zu transportieren. Neben den bekannten Einsparungseffekten
schaffen MES-Systeme damit eine neue Qualität für die Einrichter
und Maschinenbediener: sie erhalten umfassende Informationen auf dem aktuellen
Stand und werden damit in die Lage versetzt, aktiv an der Gestaltung der Fertigungsprozesse
mitzuwirken. Auch hierzu einige Beispiele:
− Planungsdaten wie Auftragsbestand, Kundentermine, Maschinenwartungen,
Personalverfügbarkeit etc.
− Anzeige von Infos zum laufenden Auftrag (bereits produzierte Menge, errechnete
Restlaufzeit, bisher erreichter Leistungsgrad etc.)
− Darstellung von Fotos, Zeichnungen, Videos, Stücklisten, Arbeits- und Prüfanweisungen
am Bildschirm mit der Option, bei Bedarf einen Ausdruck auf einem
Drucker anzustoßen
− Leistungsvergleiche und Statistiken zu Ausschussquoten, Terminverspätungen,
Kennzahlen, Stillstands- und Störgründen etc., um den persönlichen Stand, den
der Abteilung oder des gesamten Werkes einschätzen zu können
− aktueller Soll-Istvergleich zu Kennzahlen wie Nutzungs- oder Auftragserfüllungsgrad
und Maschinenleistung oder -takt
Persönliche Informationen zum Resturlaub, zum Überstunden- bzw. Flexzeitkonto
oder zum erreichten Zeitgrad bei Prämien- oder Leistungslohn. Abbildung
4.2 zeigt beispielhaft, wie Mitarbeiter umfassend informiert und damit in Entscheidungsprozesse
eingebunden werden können: am I-Punkt sind Auswertungen
zu Maschinenstillständen im frei wählbaren Zeitraum verfügbar. Natürlich besteht
außerdem die Möglichkeit, Übersichten zu den im MES ermittelten Kennzahlen
und Statistiken auszudrucken und in Papierform im jeweiligen Produktionsbereich
zu veröffentlichen.

Abb. 4.2. Auswertungen zu Maschinenstillständen
4.3.3 Die Idee des „Manufacturing Cockpits“
4.3 Der angestrebte Soll-Zustand 93
Die Aufgaben eines Fertigungssteuerers, Instandhalters, eines Qualitätsbeauftragten
oder Meisters, in vielen Unternehmen auch die des Managements, sind
vergleichbar mit denen eines Piloten. Problemsituationen müssen schnell erkannt
und geeignete Maßnahmen mit möglichst kurzem Zeitversatz eingeleitet werden,
um eine Eskalation zu verhindern. Warum sollte daher der Cockpit-Gedanke nicht
auch auf die Produktion übertragen werden? Dazu muss der heute noch bestehende
Unterschied, dass an den Schaltstellen der Fertigung im Gegensatz zum Cockpit
eines Flugzeugs die notwendigen Informationen nur unzureichend oder zu spät
zur Verfügung stehen, durch integrierte MES-Systeme ausgeglichen werden.
Da naturgemäß jede Ebene im Unternehmen eine andere Sichtweise auf die Daten
haben möchte, besteht eine wesentliche Aufgabe von MES-Systemen darin,
die Daten zu verknüpfen, auszuwerten, zu verdichten und in geeigneter Form zum
Beispiel als Übersichten, Listen oder Grafiken verfügbar zu machen. Entscheidend
dabei ist, dass alle Auswertungen und Statistiken auf den gleichen Datenbestand
aufsetzen und daher Wahrheitsgehalt und Aktualität so gegeben sind, dass die Daten
als Entscheidungsgrundlage genutzt werden können.

94 4 MES – die neue Klasse von IT-Anwendungen
Die folgende Aufzählung soll beispielhaft verdeutlichen, welche typischen
Funktionen im Sinne des Manufacturing Cockpits ein richtig konzipiertes MES-
System den jeweiligen Bereichen eines Fertigungsbetriebes bieten kann. Der Fokus
liegt dabei auf den übergreifenden Funktionen, also denen, die gleichzeitig
den Blick auf unterschiedliche Ressourcen zulassen.
MES-Funktionen im Meisterbüro
− aktuelle Übersichten zu Aufträgen und Maschinen zum schnellen Erkennen von
Problemsituationen,
− einfache Planungstools zum Festlegen der Bearbeitungsreihenfolge von Aufträgen
und zum Umplanen von Aufträgen,
− Urlaubs- und Fehlzeitenplanung für die zugeordneten Mitarbeiter als Teil der
Personaleinsatzplanung,
− aktuelle Übersichten zu den an- und abwesenden Mitarbeitern,
− auftrags- und personalbezogene Schichtprotokolle,
− Stillstandsauswertungen zu Maschinen und Anlagen,
− Übersichten zu den aktuell gefertigten Qualitäten.
Abb. 4.3. Der graphische Maschinenpark
Mit dem in der Abbildung 4.3 dargestellten grafischen Maschinenpark hat der
Meister zu jeder Zeit einen Überblick über den aktuellen Status der Maschinen
und Aufträge Der entscheidende Vorteil besteht darin, dass alle Informationen

4.3 Der angestrebte Soll-Zustand 95
zeitgleich zur Verfügung stehen und damit den Verantwortlichen die Möglichkeit
geben, sofort zu reagieren. Damit wird aus einer nachlaufenden Statistik eine aktive
Regelung.
Arbeitsvorbereitung und Fertigungssteuerung
− Auftragsübergreifende Betrachtungen zum Fertigungsfortschritt inkl. Hochrechnungsfunktionen
und automatischer Planungshilfen,
− Materialbereitstellungs- und Umrüstlisten,
− Komplexe Feinplanungswerkzeuge auf Basis grafischer Plantafeln,
− Auftrags- und Artikelstatistiken, die Rückschlüsse darauf zulassen, wie ein
identisches Teil in früheren Aufträgen „gelaufen“ ist,
− Verfügbarkeitsbetrachtungen und -checks zu Maschinen, Werkzeugen, Personal
und Material.
Abb. 4.4. Graphische Plantafel
Die grafische Plantafel ist das zentrale Informations- und Feinplanungsinstrument
der Fertigungssteuerung. Hier werden die Kapazitäten buchungsfrei sowohl
mit ihren aktuellen als auch zukünftigen Zuständen abgebildet. Damit lassen sich
drohende Konflikte bereits im Voraus erkennen und beheben.

96 4 MES – die neue Klasse von IT-Anwendungen
Instandhaltung
− Grafischer Maschinenpark mit aktueller Anzeige der Maschinenzustände (zum
Beispiel auch inkl. Projektion mit Beamer in der Werkhalle),
− Wartungskalender für Maschinen und Werkzeuge,
− Störgrundstatistiken mit einstellbaren Detaillierungsgraden,
− Störklassenauswertungen,
− Verlaufsdarstellungen (Profile) zu Kennzahlen, die für die Instandhaltung wichtig
sind (Entwicklung des Nutzgrads, Maschinenzyklus etc.).
Abb. 4.5. Störgrundstatistiken
Störgrund- und Stillstandsstatistiken wie in der Abbildung 4.5 dargestellt, ermöglichen
den Verantwortlichen (Gruppe, Meister, Instandhaltung etc.) ein gezieltes
Aufspüren von Problemverursachern bei Maschinen und Anlagen.
QS-Abteilung
− automatisches Generieren von Prüfaufträgen auf der Basis von hinterlegten
Prüfplänen
− Online-Zählung von produzierten Teilen und automatische Überwachung von
Stichprobenintervallen auf Basis eines integrierten Terminals mit BDE- und
SPC-Funktionen
− Fertigungsleitstand mit Überprüfung der Verfügbarkeit von Prüfplänen

4.3 Der angestrebte Soll-Zustand 97
− Erfassen von Chargen- und Los-Informationen innerhalb der normalen BDE-
Buchungen
− Generieren eines Enstehungsnachweises für Zwischen- und Fertigprodukte
bzw. eines Verwendungsnachweises für Rohmaterial und Halbzeuge.
Abb. 4.6. Chargen- und Losverfolgung
Werden parallel zu den BDE-Meldungen auch Chargen- oder Losinformationen
mit erfasst, entsteht automatisch ein Entstehungsnachweis (Chargenbaum) für die
produzierten Erzeugnisse. Insbesondere vor dem Hintergrund der Anforderungen
der modernen Zertifizierungsregelwerke (ISO 9001/TS 16949) kommt der Chargen-
und Losdokumentation eine wachsende Bedeutung zu. Allgemein lässt sich
sagen, dass eine Fülle von Anforderungen der Auditierung ohne ein integriertes
MES heute nicht wirtschaftlich gelöst werden kann.
Controlling und Management
− Auswertungen zum Auslastungsgrad von Maschinen und den freien Produktionskapazitäten
in kurz- und mittelfristigen Planungszeiträumen
− Unterstützung des kontinuierlichen Verbesserungsprozesses durch langfristige
Beobachtung der Entwicklung von Nutzgraden und anderen Kennzahlen
− Nutzung von Methoden der Manufacturing Scorecard (MSC) (Kletti u.
Brauckmann 2004) zur kontinuierlichen Überwachung von definierten Zielen
− verdichtete Auswertungen und Statistiken zu „Problempunkten“ im Unternehmen
wie Krankheitsstand, Lieferproblemen, Terminverletzungen, Ausschussentwicklung,
Problemverursacher (Maschinen, Werkzeuge, produzierte Teile),
Entwicklung der Liegezeiten etc.

98 4 MES – die neue Klasse von IT-Anwendungen
Abb. 4.7. OEE Index zur Berechnung der Gruppenfähigkeit
Das Management nutzt verdichtete Auswertungen und individuell ermittelte
Kennzahlen wie den OEE-Index (Overall Equipment Efficiency), um die Effizienz
von Maschinen und Anlagen exakt beurteilen zu können. Damit stehen erstmals
objektiv messbare Kennzahlen für die operative Ebene zur Verfügung, die damit
zur Grundlage permanenter Verbesserungen werden. Besonders das Problem prozessrelevanter
objektiver Kennzahlen konnte in der Vergangenheit auf der Basis
des betrieblichen Rechnungswesens nicht gelöst werden.
Personalabteilung
− aktuelle An- und Abwesenheitslisten
− Delegation von zeitaufwendigen Routine-Tätigkeiten (Genehmigen von Urlaubsanträgen,
Aufnehmen von Krankmeldungen, Fehlzeitenplanung) zum
Meister und damit an den Ort, wo die Informationen in der Regel auch direkt
eintreffen bzw. ohnehin verarbeitet werden müssen
− Abgleichlisten, die einen automatischen Vergleich von Anwesenheits- und Produktivzeiten
liefern
− automatisierte Berechnung von Leistungs- und Prämienlöhnen und die erforderliche
automatisierte Integration zu den Lohn- und Gehaltssystemen.
− Aufbau eines Personalinformationssystems mit Daten, die zum Beispiel bei der
Personaleinsatzplanung hilfreich sind.

Abb. 4.8. Personalverfügbarkeit
4.3 Der angestrebte Soll-Zustand 99
Der in Abbildung 4.8 dargestellte Schichtplan zeigt auf Knopfdruck, wie viele
und welche Mitarbeiter an welchem Tag für welche Schicht verfügbar sind und
welche Fehlzeiten (z. B. Urlaub oder Weiterbildung) geplant sind.
4.3.4 Eskalationsmanagement und Workflow
Nahezu alle oben genannten Beispiele sind dadurch gekennzeichnet, dass die Daten
bei Bedarf von den entsprechenden Stellen angefordert werden. Eine vollkommen
neue Qualität der Informationsbereitstellung bieten MES-Systeme, die
über ein integriertes Eskalationsmanagement und einen darauf aufsetzenden, individuell
definierbaren Workflow-Prozess verfügen. Der entscheidende Vorteil besteht
darin, dass die notwendigen Informationen automatisch an den richtigen Ort
transportiert werden und sich der Verantwortliche nicht mehr aktiv darum bemühen
muss. Damit ist eine zeitnahe Benachrichtigung gegeben, wenn eine kritische
Situation eingetreten und ein Eingriff in laufende Prozesse erforderlich ist.
Für jede Eskalation bzw. jedes Ereignis kann zusätzlich ein Workflow hinterlegt
werden. Innerhalb dessen wird geregelt, auf welche Art (z. B. SMS auf Mobiltelefone,
per E-Mail, als Nachricht auf einen Pager oder als Popup-Fenster am
Arbeitsplatz-PC) die Benachrichtigung erfolgt. Wird die Nachricht nicht innerhalb
einer festgelegten Zeit vom Empfänger quittiert, sorgt die nächste Eskalationsstufe
dafür, dass die Meldung auch an den Vertreter oder Vorgesetzten versandt wird.

100 4 MES – die neue Klasse von IT-Anwendungen
Nachfolgend werden einige Beispiele aufgeführt, die die praktische Anwendbarkeit
im Fertigungsumfeld illustrieren sollen:
− Der Instandhalter bekommt eine Meldung auf seinem Pager, dass an einer Maschine
ein bestimmter Störgrund eingetreten ist.
− Das Wartungsintervall für ein Werkzeug ist erreicht. Der Verantwortliche im
Werkzeugbau erhält eine E-Mail, aus der er die Werkzeugnummer und die
durchzuführende Wartungsaktivität direkt ablesen kann.
− Das MES hat an einer Maschine die Verletzung einer Eingriffs- oder Toleranzgrenze
für einen Prozesswert (z. B. Temperatur oder Druck) erkannt. Der Einrichter
wird darüber automatisch per SMS informiert.
− Das lt. Prüfplan vorgegebene Prüfintervall bei der Abarbeitung eines Auftrags
wurde erreicht. Der Qualitätsbeauftragte wird darüber informiert und kann sofort
die notwendige Prüfung einleiten.
− Die Kommunikation zwischen dem ERP-/PPS-System und dem MES ist bei
der Übernahme der freigegebenen Fertigungsaufträge aus technischen Gründen
unterbrochen worden. Der Systemadministrator erhält eine E-Mail und kann sofort
Maßnahmen zur Fehlerbeseitigung einleiten.
Abb. 4.9. Automatisch generierter Workflow zur Fehlerbearbeitung
Ein Beispiel für einen Workflow. Sofort mit der Verletzung einer vordefinierten
Eingriffsgrenze kann vom MES ein ebenfalls vordefinierter Workflow erzeugt
werden, in dem festgelegt wird, welche Mitarbeiter mit welchen Aufgaben an der
Abarbeitung beteiligt sind. Alle Bearbeitungsschritte werden in einer Maßnahmeverfolgung
mit Datum und verantwortlichem Mitarbeiter erfasst.

Abb. 4.10. Maßnahmeverfolgung
4.5 Ausblick und weitere Entwicklung von MES-Systemen 101
Abbildung 4.10 zeigt eine Übersicht über alle aufgetretenen Eskalationen innerhalb
eines ausgewählten Zeitraums. Die ausgewerteten Daten lassen Rückschlüsse
auf die Reaktionszeit, die Bearbeiter und den Abschluss der Eskalation
zu.
Weitere typische Anwendungsfälle findet man darüber hinaus auch im Personal-
und Sicherheitsbereich. So kann man zum Beispiel einen Workflow dafür einrichten,
dass ein Mitarbeiter seinen Urlaubsantrag an einem I-Punkt (PC oder
Terminal mit Webbrowser) stellt und der Vorgesetzte automatisch darüber informiert
wird. Nach dem Genehmigen oder Ablehnen des Urlaubsgesuchs erhält der
Mitarbeiter wiederum die entsprechende Nachricht am Zeiterfassungsterminal,
wenn er am Abend seine Geht-Stempelung vornimmt.
4.5 Ausblick und weitere Entwicklung von MES-Systemen
Im gleichen Maß, wie sich Fertigungsunternehmen in den nächsten Jahren den
veränderten Anforderungen des Marktes stellen müssen, werden MES-Systeme
eine immer stärkere Bedeutung erlangen. Kürze Lieferzeiten, Kostendruck, geringere
Losgrößen und erhöhte Qualitätsbedürfnisse erfordern eine leistungsfähige
Fertigungsorganisation und -steuerung, die in der Lage ist, flexibel auf die Bedürfnisse
der Kunden und die internen Randbedingungen zu reagieren. Und dies
alles, ohne Qualitätsverluste und erhöhte Kosten in Kauf zu nehmen. Nur durch
den Einsatz von integrierten MES-Systemen wird es daher möglich sein, die internen
Reibungsverluste zu reduzieren, kostengünstiger zu produzieren und die Fertigungsprozesse
immer besser zu beherrschen. In diesem Sinne werden die darge-

102 4 MES – die neue Klasse von IT-Anwendungen
stellten MES-Funktionen für alle Unternehmensbereiche in Zukunft ein unverzichtbares
Werkzeug zur Bewältigung der täglichen Aufgaben sein.
Literatur
Kletti J, Brauckmann O (2004) Manufacturing Scorecard – Prozesse effizienter
gestalten, mehr Kundennähe erreichen – mit vielen Praxisbeispielen. Gabler,
Wiesbaden

4.5 Ausblick und weitere Entwicklung von MES-Systemen 103
5 Aufbau eines MES-Systems
Aus den Anforderungen an ein modernes MES-System ergibt sich die Notwendigkeit,
solche Systeme in einer geeigneten Form zu strukturieren. Insellösungen oder
auch klassische BDE-Systeme sind darauf ausgerichtet, mehrere monolithische
Softwaremodule parallel auf einer Integrationsplattform betreiben zu können. Der
Wunsch der Anwender, dass diese monolithischen Module miteinander kommunizieren
bestand schon immer. Die Realität sah leider oftmals anders aus, wie beispielsweise
die Notwendigkeit in einem früheren BDE-System, die Schichtleistung
der Maschine und die gefertigten Teile für den Arbeitsgang zum Schichtende
in zwei separaten Dialogen einzugeben.
Einer der wichtigsten Gründe für diese Probleme war das Verlangen des Marktes
nach Standardsoftware: Statt eine individuelle Programmierung zu beauftragen
und die dazu notwendige Analyse der Anforderungen zu betreiben, versprachen
diese Standardprodukte dem Anwender den schnellen und kostengünstigen Weg
zum Ziel. Die Grenzen dieser Lösungen sind entsprechend dem genannten Beispiel
klar zu erkennen: Die Integration dieser Produkte untereinander fand nur genau
an der Stelle statt, wo diese explizit geplant wurde. Wurde diese Integration
nicht für notwendig erachtet, dann stand diese auch nicht zur Verfügung und
musste teilweise mit erheblichen Kosten nachträglich erkauft werden.
In den letzten Jahren beschäftigen sich die Hersteller von MES-Lösungen sehr
intensiv damit, die Grenzen der bisherigen Softwarearchitekturen zu durchbrechen.
Die Stichworte „Prozessabbildung“, „Business Logik“ und „Prozess-
Workflow“ sind mittlerweile jedem Entscheider und jedem Berater im MES-
Umfeld vertraut, wobei ein Hinterfragen der Begrifflichkeiten sehr schnell zeigt,
dass oft ein unterschiedliches Verständnis vorhanden ist. Tatsächlich steckt hinter
dem Begriff MES und der zugehörigen Denkweise auch eine moderne Software-
Architektur, welche im Wesentlichen folgende Anforderungen abdecken soll:
− vollständige Abbildung aller Anforderungen unterhalb eines ERP-/PPS-
Systems (sog. horizontale Integration),
− Verfügbarkeit als Standardsoftware mit folgenden Eigenschaften:
- modulare Softwarestruktur,
- Ausbaufähigkeit entsprechend den Anforderungen des Anwenders,
- basierend auf gängigen Standards,
− einfache Anpassbarkeit der Standardmodule sowohl auf die Prozesse als auch
die funktionalen Anforderungen des Anwenders,
− Verfügbarkeit von standardisierten Schnittstellen auf allen Ebenen.

104 5 Aufbau eines MES-Systems
Die ersten beiden Punkte sind eine Grundvoraussetzung für ein ernstzunehmendes
MES-System. Ohne eine vollständige Abdeckung aller Anforderungen
des Anwenders unterhalb eines ERP-/PPS-Systems kauft sich der Anwender
genau die Probleme ein, welche er eigentlich vermeiden will. Die im zweiten
Punkt genannte Standardsoftware muss, wie noch ersichtlich wird, konform zu
den Anforderungen der MES-Architektur zur Verfügung stehen und unterscheidet
sich daher von den eingangs erwähnten ehemaligen monolithischen Standardprodukten.
Nur dann können die Vorteile bezüglich der Anpassbarkeit auf die Prozesse
des Anwenders vollständig genutzt werden. Über den vierten Punkt wird eine
Flexibilität bereitgestellt, welche ein MES-System als ein offenes und erweiterbares
System auszeichnet. Die letzten beiden Punkte zusammen- stellen die Basis
dar, mit welcher zukünftig ein MES-System einfach und flexibel auf die Anforderungen
des Anwenders an die Abbildung seiner sich ändernden Prozesse angepasst
werden kann.
Dieses Kapitel beschreibt die Architektur und den Aufbau eines MES-Systems
mit seinen notwendigen Komponenten. Der Leser erhält sowohl eine Übersicht
über die einzelnen Bestandteile eines MES-Systems. Auf Basis dieser Informationen
sollte es möglich sein, MES-Systeme nach ihrer Leistungsfähigkeit und Flexibilität
auszuwählen und zu bewerten. Des Weiteren macht es sich dieses Kapitel
zur Aufgabe, Informationen bereitzustellen, wie die für heutige Unternehmen so
wichtige variable Abbildung der Prozesse durch ein modernes MES-System gelöst
wird.
5.1 Software-Architektur eines MES-Systems
Die Architektur von modernen MES-Systemen orientiert sich wie andere Business-Lösungen
auch an der sog. „Business Service Architecture” bzw. “Enterprise
Service Architecture”, kurz ESA. Ein wichtiger Grund für die Wahl dieser Architektur
liegt darin, dass im Lebenszyklus eines MES-Systems wie auch in anderen
Business-Lösungen immer wieder neue Anforderungen an das System gestellt
werden, welche eine Anpassung der bisherigen Lösung an neue oder sich ändernde
Prozesse des Anwenders erfordern.
Die einzelnen Schichten der Architektur eines modernen MES-Systems und deren
Besonderheiten werden in den nachfolgenden Kapiteln erläutert.
Neben der Gewährleistung von vorwiegend technischen Eigenschaften kommt
sowohl der Architektur als auch den Basisfunktionen eines MES-Systems ein besonderer
Stellenwert zu. Unter der Voraussetzung, dass sowohl Architektur als
auch die Basisfunktionen sauber definiert und implementiert sind und sich die Basisfunktionen
an marktüblichen Standards orientieren, dann sind dies die besten
Voraussetzungen für ein offenes, erweiterbares und zukunftssicheres System sowie
zur Vermeidung von IT-Risiken.

Schnittstelle 3
Schnittstelle 2
Schnittstelle 1
5.1 Software-Architektur eines MES-Systems 105
Prozessabbildung
Business-Objekte und Methoden
Datenschicht
Basisfunktionen
Abb. 5.1. Software-Architektur eines MES-Systems
Benutzeroberfläche 1
Benutzeroberfläche 2
Benutzeroberfläche 3
Aus diesen Gründen leiden viele proprietäre Systeme am Mangel einer durchgängigen
Architektur oder den fehlenden Möglichkeiten, innerhalb der Basisfunktionen
neue Technologien schnell und problemlos ohne Auswirkungen auf die eigentlichen
Anwendungen einfließen zu lassen und stellen somit ein IT-Risiko dar.
5.1.1 Basisfunktionen
Unter den Basisfunktionen eines MES-Systems versteht man eine Sammlung von
softwaretechnischen Funktionen, welche produktübergreifend zur Verfügung stehen,
damit die darauf aufbauenden Produkte möglichst mit den gleichen Bausteinen
und nach einem einheitlichen Aufbau entwickelt werden. Wie bereits im vorigen
Kapitel dargestellt, ermöglicht eine gute Basisfunktionalität das Einbinden
oder Ersetzen von Technologien, ohne dass dies Einflüsse auf die einzelnen Produkte
hat.
Somit sorgen die Basisfunktionen für die Trennung der MES-Anwendungen
von den technischen Komponenten, welche die Grundlage für jedes IT-System
darstellen. In der Praxis fordern die Anwender, oftmals aus konzerninternen
Zwängen, den Wechsel des Betriebssystems, den Wechsel des Datenbanksystems
oder den Wechsel von Kommunikationsprotokollen für ihre MES-Anwendung.
Schon allein diese Änderungsforderungen zeigen die Schnelllebigkeit in der IT-
Branche auf und zeigen, wie wichtig es ist, dass sich solche Änderungen möglichst
nicht auf die eigentlichen Anwendungen auswirken.

106 5 Aufbau eines MES-Systems
Die wichtigsten Funktionen und Ziele der Basisfunktionen im Einzelnen sind:
− Bereitstellung einer einheitlichen Schnittstelle auf die zugrundeliegende Datenbank
mit dem Ziel der Datenbankunabhängigkeit. Ein modernes MES-System
unterstützt mehrere SQL-Datenbanksysteme. Die wichtigsten Datenbanksysteme
sind Oracle, Microsoft SQL Server sowie die IBM-Datenbanken
Informix bzw. DB2. Die Datenbankunabhängigkeit ist für ein MES-System besonders
wichtig, da aufgrund von Kosten für Lizenzen und Administrationsaufwendungen
das Datenbanksystem vom Anwender einfach ausgetauscht
werden kann.
− Bereitstellung einer einheitlichen Schnittstelle auf das zugrundeliegende Betriebssystem
mit dem Ziel der Unabhängigkeit vom Betriebssystem. Die wichtigsten
Betriebssysteme für den Einsatz von MES-Systemen sind Microsoft
Windows, Linux sowie die Unix-Derivate IBM AIX, HP UX und SUN Solaris.
Die Gründe für die Betriebssystemunabhängigkeit sind oftmals die gleichen
wie für die Datenbankunabhängigkeit.
− Bereitstellung von Kommunikationstechniken
Beispiele:
- gesichertere Netzwerkkommunikation auf Basis TCP/IP
- Bussysteme in der Fertigung
− Bereitstellung von Komponenten für MES-typische Aufgaben
Beispiele:
- Komponente für die Darstellung von Business-Diagrammen
- Komponente für das Zwischenspeichern von Daten
− - Komponenten für das sichere Erfassen und Prüfen von Daten
− Bereitstellung von Schnittstellen und Funktionen zum Einbinden von Produkten
mit den Bestandteilen Datenschicht, Anwendungsschicht und Prozessabbildung.
− Bereitstellung von getrennten Datenbankbereichen für OLTP 1 und Langzeit zur
Sicherstellung von Antwortzeiten einerseits sowie mittel- und langfristiger Verfügbarkeit
von Daten andererseits
− Bereitstellung von Technologien für Schnittstellen
Beispiele:
- WebServices
- OPC
- Excel-Export oder XML-Export
− - verschiedene Dateiformate
− Produktübergreifendes Alarmierungssystem mit den Kommunikationsendpunkten,
Email, Handy, Pager usw. (sog. Eskalations-Management)
− Funktionen für Protokollierung, Monitoring und Tracing (z. B. für das schnelle
Erkennen und Auffinden von Fehlerzuständen)
1 OLTP ist die Abkürzung für Online Transaction Protocol und steht an dieser
Stelle als Synonym für den zeitnahen Datenbankbereich eines MES-Systems

5.1 Software-Architektur eines MES-Systems 107
Für ein offenes System ist es zusätzlich wichtig, dass der MES-Hersteller einen
Teil seiner Schnittstellen offen legt, insbesondere für die Schnittstellen und Funktionen
zum Einbinden von Produkten. Ist dies der Fall, dann besteht für Partner
oder sogar für IT-versierte Anwender potenziell die Möglichkeit, eigene Anwendungen
in das bestehende MES-System zu integrieren.
Speziell beim Einsatz in der Lebensmittelindustrie und im Pharmabereich werden
zusätzliche technische Anforderungen bezüglich der sog. „FDA-Konformität“
an ein MES-System gestellt, welche idealerweise bereits durch die Basisfunktionen
eines MES-Systems abgebildet oder zumindest unterstützt werden. Zusätzlich
verfügt ein Lieferant geeigneter MES-Systeme für den Bereich Lebensmittel und
Pharma über Kenntnisse und Erfahrungen in der FDA-konformen Projektierung
und Entwicklung von Software.
5.1.2 Datenschicht
Die Datenschicht ist der Teil der MES-Anwendung, welcher für die Definition der
Datenbankstrukturen sowie für die darin abgelegten Daten zuständig ist und damit
für die sog. Persistenz der Daten sorgt. Jedes MES-Produkt besitzt zu einer Version
eines Produkts das zugehörige Datenmodell. Dieses Datenmodell wird heute
üblicherweise in relationalen Datenbanksystemen abgelegt und die zugehörigen
Daten werden mittels SQL (Structured Query Language) bearbeitet.
Die Notwendigkeit der Definition einer Datenschicht zeigt sich bei der Gesamtbetrachtung
wie Produkte in der Architektur eines modernen MES-Systems
abgebildet werden.
Aus der obigen Abbildung lässt sich erkennen, dass sich die Produkte eines
MES-Systems über drei Schichten der Systemarchitektur verteilen. Von diesem
Modell lässt sich eine Regel in der Form ableiten, dass Veränderungen bzw. Erweiterungen
an einem Produkt möglichst nur in einer Schicht stattfinden. Diese
Regel gewährleistet Stabilität und reduziert den Änderungsaufwand. Die Änderung
selbst findet genau in der Schicht statt, welche für die Änderung zuständig
ist.
Die Datenschicht übernimmt hierbei die Aufgabe, dass die Daten eines MES-
Produkts auf Basis des zugrunde liegenden Datenbanksystems zuverlässig und
dauerhaft geschrieben und auch wieder gelesen werden können. Die Datenschicht
definiert hierzu die notwendigen Tabellen und Felder innerhalb des Datenbanksystems.
Alle Änderungen, Modifikationen und Produkterweiterungen, die sich auf
die Persistenz der Daten beziehen, finden demnach in dieser Schicht statt. Weitere
Beispiele für den Eingriff in das Datenmodell sind die Umstellungen von Datenbankstrukturen,
z. B. aufgrund neuer Funktionalitäten oder eines weiteren Systemausbaus
in weitere Produktionsbereiche oder zur Abdeckung weiterer Anwendungen.
Damit wird deutlich, dass das Datenmodell oftmals technischen Änderungen
unterliegt, die nur bedingt mit den Anforderungen an die Anwendung konform
gehen.

108 5 Aufbau eines MES-Systems
Prozessabbildung
Business-Objekte
und Methoden
MM HR QM
Datenschicht MM HR QM
Basisfunktionen
MM HR QM
MM, HR und QM sind beispielhafte Produkte eines MES-Systems
Abb. 5.2. Produktabbildung in der Enterprise-Service-Architektur
Für den Anwender ergibt sich die Möglichkeit, über Reporting-Tools direkt auf
die Datenschicht zuzugreifen, um damit elegant und einfach eigene Auswertungen
zu erstellen. Aufgrund der beschriebenen produktinternen Veränderungen bei Produktupgrades
oder neuen Versionen eines MES-Produkts wird es häufig der Fall
sein, dass die auf der Datenschicht aufgesetzte Auswertung an die veränderte Datenschicht
anzupassen ist. Daraus lässt sich ableiten, dass direkte Zugriffe auf die
Datenschicht nicht als „releasesicher“ eingestuft werden können. Releasesicherheit
existiert erst dann, wenn über die Anwendungsschicht auf die Daten zugegriffen
wird.
5.1.3 Anwendungsschicht – Business-Objekte und Methoden
Die Anwendungsschicht setzt auf der Datenschicht auf und stellt der Prozessabbildung
Funktionalität zur Verfügung. Die Anwendungsschicht deckt folgende
wichtige Anforderungen ab:
− Die Anwendungsschicht stellt die Objekte und zugehörigen Methoden zur Erstellung
der Geschäfts- bzw. Businesslogik in der Schicht Prozessabbildung zur
Verfügung.
Unter einem Objekt versteht man an dieser Stelle z. B. „Maschine 3523 mit
zughörigen Daten“ oder „Arbeitsgang 7330022 010 mit zugehörigen Daten“.

5.1 Software-Architektur eines MES-Systems 109
Unter einer Methode versteht man Funktionen, mit welchen die Daten des Objektes
bearbeitet werden können oder Funktionen, die Aktionen für das Objekt
auslösen, wie z. B. das Anmelden einer Person an einer Maschine.
− Die Anwendungsschicht stellt ihre Objekte und Methoden unabhängig vom Datenmodell
bereit. Durch diese Vorgehensweise wird erreicht, dass bei Änderungen
der zugrunde liegenden Datenstrukturen die Anwendungsschicht für die
notwendige Kompatibilität sorgt und sich somit die Objekte und Methoden wie
gewohnt verhalten. Bei neuen Funktionen stellt die Anwendungsschicht neue
Objekte und neue Methoden hierfür explizit zur Verfügung.
Die Anforderungen an die Anwendungsschicht machen deutlich, dass diese
Schicht die wichtige Aufgabe hat, notwendige technische Veränderungen aufzufangen,
sodass die Prozessabbildung wie gewohnt funktioniert. Die Architektur
eines MES-Systems sorgt somit bei richtiger Umsetzung dafür, dass bereits definierte
Prozesse durch Veränderungen nicht beeinträchtigt werden.
5.1.4 Prozessabbildung
Die Prozessabbildung hat die Aufgabe, auf Basis der Methoden und Objekte der
Anwendungsschicht die eigentliche Geschäftslogik abzubilden. Synonym für die
Begriffe Geschäftslogik stehen auch die Begriffe Business-Logik oder Enterprise-
Logik.
Die Prozessabbildung empfängt über Schnittstellen oder grafische Oberflächen
Botschaften inklusive zugehöriger Daten, welche im Wesentlichen über „Wenndann“–Bedingungen
und Nutzung der Objekte und Methoden der Anwendungsschicht
abgearbeitet werden. Die Prozessabbildung beinhaltet somit die eigentliche
Logik einer Anwendung bzw. eines Produktes und nutzt dazu die darunterliegenden
Schichten. Ein wesentliches Merkmal der Prozessabbildung ist, dass ihr
die Objekte und Methoden sämtlicher Produkte zur Verfügung stehen. Somit ist es
gegenüber monolithischen Produkten problemlos möglich, in der Prozessabbildung
mehrere Produkte miteinander zu verweben.
Dieser Vorteil vergrößert sich noch deutlich, wenn zu einem späteren Zeitpunkt
weitere Produkte zum Einsatz kommen sollen. Falls notwendig, dann werden einfach
die Methoden der neuen Produkte in die bestehenden Prozessabbildungen
einbezogen. Somit wird deutlich, dass sich mit den genannten Möglichkeiten eine
vollständige horizontale Integration und Verwebung der Anwendungen schaffen
lässt, welche auch stufenweise erfolgen kann.
Ein weiterer Vorteil der Prozessabbildung ist die große Releasesicherheit, welche
diese Schicht bereitstellt. Die darunter liegenden Schichten gewährleisten eine
Kompatibilität bei Änderungen und Modifikationen wie z. B. bei Produktupgrades,
sodass die erstellte Prozessabbildung nicht beeinflusst wird.
Für die Wenn-dann-Beziehungen können nach wie vor die klassischen Konfigurationseinstellungen
genutzt werden. Diese werden der Prozessabbildung über
entsprechende Methoden aus der Anwendungsschicht zur Verfügung gestellt. Die
genannten „Wenn-dann-Bedingungen“ lassen sich aber auch grafisch darstellen,

110 5 Aufbau eines MES-Systems
es entstehen dann sog. Workflows. Der Vorteil einer grafischen Darstellung ist es,
dass solche Workflows einerseits klar und übersichtlich die Abläufe beschreiben,
andererseits gibt es die Möglichkeit, solche Workflows in elektronischer Form zu
erstellen und daraus dann die Prozessabbildung zu generieren.
5.1.5 Die Vorteile der ESA-Architektur für MES-Systeme
In Systemen ohne eine solche Architektur bedeuten Änderungen der Abläufe und
Prozesse des Anwenders oftmals immense Aufwendungen und Kosten innerhalb
der eingesetzten Software, da insbesondere bei produktübergreifenden Änderungen
zum Teil erheblich in die Standardverarbeitung eingegriffen werden musste.
Die vorgestellte Architektur eines MES-Systems kann bei richtiger und konsequenter
Anwendung die Kosten deutlich reduzieren und eine schnellere Umsetzung
gewährleisten. Im günstigsten Fall muss nur in die „Prozessabbildung“ eingegriffen
werden, d. h. die eingesetzten Standardprodukte müssen nicht geändert
werden.
Weitere Vorteile einer ESA-Architektur für MES-Systeme:
− Die Grenzen der klassischen Konfigurationsmöglichkeiten können mit der
ESA-Architektur fallen, neue Möglichkeiten wie grafische Workflows schaffen
Übersichtlichkeit, Transparenz und Sicherheit.
− Eine vollständige horizontale Integration ist realistisch, die Aufwendungen liegen
deutlich geringer als bisher.
− Eine stufenweise Einführung der Lösung ist wesentlich einfacher als bisher.
− Prozesse können in Form von grafischen Workflows abgebildet werden.
− Die Abläufe der Prozesse lassen sich gegenüber monolithischen Produkten wesentlich
leichter modifizieren, auch nach der Einführungsphase.
− Das Risiko, dass sich neue Fehler in bestehende Abläufe einschleichen, reduziert
sich.
− Die Aufwendungen bei Produktwechsel reduzieren sich.
− Die Testphasen und Testaufwendungen reduzieren sich.
− Für Partner oder IT-versierte Kunden besteht die potenzielle Möglichkeit, zum
MES-Lieferanten gleichwertige Produkte oder Module zu erstellen.
Abbildung 5.3 stellt den Unterschied einer produktübergreifenden Änderung zwischen
der klassischen Architektur und der ESA-Architektur dar.

Monolithische Architektur:
5.2 Schnittstellen eines MES-Systems 111
Monolithische
Produkte Material Arbeitsgänge Qualität
Enterprise Service Architecture:
Prozessabbildung
Neuer
Material Arbeitsgänge Qualität
Prozess
Business-Objekte
und Methoden Material Arbeitsgänge Qualität
Legende:
Standardprodukt
Anpassung
Abb. 5.3. Änderungstiefe bei monolithischer Enterprise-Service-Architektur
Methode Standardprodukt
Methode Anpassung
Es ist ersichtlich, dass in monolithischen Architekturen Eingriffe in mehrere
Standardprodukte notwendig sind und diese Änderungen müssen auch gegenseitig
korrekt miteinander kommunizieren. Innerhalb einer ESA-Architektur kann die
Änderung im günstigen Fall durch das Einrichten eines neuen Prozesses erfolgen,
welcher vorhandene Aufrufe der Standardprodukte nutzt.
Diese Vorgehensweise ist dann möglich, wenn die Produkte des MES-
Anbieters entsprechend der ESA-Architektur aufgebaut sind, d. h. neben der Bedienoberfläche
und den zugehörigen Schnittstellen besitzen diese Produkte ihre
eigene Datenschicht, ihre Anwendungsschicht sowie ihre eigene Prozessabbildung.
5.2 Schnittstellen eines MES-Systems
Mit Schnittstellen werden die Kommunikationseinrichtungen bezeichnet, mit welchen
unterschiedliche Systeme ihre Daten austauschen. Für ein modernes MES-
System sind Bereitstellung und Unterstützung von standardisierten Schnittstellen
unerlässlich, und zwar aus folgenden Gründen:

112 5 Aufbau eines MES-Systems
− MES-Systeme differenzieren und automatisieren die Prozesse von ERP-/PPS-
Systemen und komprimieren die technischen Daten im MES-Umfeld zu ERP-/
PPS-tauglichen Informationen. Schnittstellen fungieren als Bindeglied zwischen
diesen beiden Systemen und übernehmen den Datenaustausch bei der
Übernahme von Stammdaten und Bewegungsdaten sowie bei Rückmelden von
Istdaten, Änderungen und Korrekturen
− MES-Systeme koppeln direkt an den Fertigungsprozess an (z. B. an Maschinensteuerung,
BUS-Systeme oder RFID-Lesesysteme) und schaffen damit die
Voraussetzung für eine möglichst gute Automatisierung von Abläufen
− MES-Systeme entwickeln sich zunehmend als Integrationsplattform für vorhandene
Insellösungen. Daten werden an bestehende Systeme des Kunden weitergereicht
bzw. von dort eingesammelt, im MES-System mit den dort verfügbaren
Informationen abgeglichen und an das ERP-/PPS-System weitergeleitet.
Beispiele hierfür sind bestehende CAQ-Lösungen, bestehende CAD und DNC-
Lösungen sowie Systeme für die Rückverfolgbarkeit des Materialflusses.
Schnittstellen zwischen zwei Systemen verfügen prinzipiell über zwei Bestandteile.
Einerseits dem technischen Teil, welcher sich um die Kommunikation und
den Transport der Daten kümmert, andererseits um die eigentliche Definition der
Daten. Die nachfolgenden Kapitel werden sich im Wesentlichen mit dem technischen
Teil „Kommunikation und Transport“ beschäftigen, da die Dateninhalte von
Anwendung zu Anwendung variieren.
Für die Auswahl eines MES-Systems sollte auf jeden Fall beachtet werden,
dass das System neue Kommunikationswege unterstützt und die Dateninhalte für
die Schnittstellen flexibel zu definieren sind. Welchen Nutzen hat der Anwender
von einer hochmodernen Technologie, wenn jede kleine Anpassung aufwändig
und langwierig programmiert werden muss? Ein gutes MES-System zeichnet sich
an dieser Stelle dadurch aus, dass die Dateninhalte von Schnittstellen möglichst
einfach, z. B. im Rahmen des Customizing, an die Anforderungen des Kunden angepasst
werden können.
5.2.1 Schnittstellen zu übergeordneten Systemen
Die nachfolgenden Kapitel geben eine Übersicht zur Umsetzung der Aufgabe
„Kommunikation und Transport“ von Schnittstellen zu übergeordneten Systemen
wie ERP-/PPS-Systeme, Lohn und Gehaltssysteme. Zusätzlich werden die einzelnen
Möglichkeiten kurz bewertet.
5.2.1.1 Schnittstelle Datenbank zu Datenbank
Immer wieder tauchen Anfragen auf, warum kann man nicht einfach Datenbank
mit Datenbank koppeln kann. Mögliche technische Schnittstellen hierzu sind die
sog. nativen Treiber der Datenbankhersteller, aber auch ODBC oder JDBC. Die

ASCI XML
Dateischnittstelle
Internet oder
Intranet
WebService
Prozessabbildung
Business-Objekte und Methoden
Datenschicht
Basisfunktionen
Abb. 5.4. Schnittstellen zu übergeordneten Systemen
5.2 Schnittstellen eines MES-Systems 113
IDOC
RFC-Client
Gründe für solche Überlegungen sind naheliegend, da die Definitionen der Datenbankstrukturen
vorliegen und vermeintlich eine schnelle Implementierung möglich
ist. Wie im obigen Kapitel Datenschicht beschrieben, gehört die Datenschicht
zum innersten Teil eines MES-Systems und ist damit eine denkbar schlechte Basis
für das Aufsetzen von Schnittstellen. Datenbank-Änderungen, ggf. die Umstellung
des Datenbanksystems und das völlige Umgehen der Anwendungsschicht und der
Prozessabbildung sind die eindeutigen Argumente gegen eine solche Schnittstelle.
5.2.1.2 Dateibasierte Schnittstellen
Aus technischer Sicht angestaubt und in die Jahre gekommen, erfüllen dateibasierte
Schnittstellen aus Sicht der Anwendung nach wie vor ihre Aufgabe. Dateibasierte
Schnittstellen können auf der Prozessabbildung aufsetzen und sind damit
prinzipiell releasesicher. Weitere Vorteile sind der einfache Datenaustausch sowohl
in der Entwicklungsphase als auch in der späteren Anwendung, die gute
Kontrollierbarkeit der Inhalte und auch die einfache Möglichkeit, verarbeitete Dateien
für Kontrollzwecke wegzuspeichern. Die Nachteile liegen an der fehlenden
Onlinefähigkeit von dateibasierten Schnittstellen, da Dateien zyklisch abgefragt
werden müssen. Ein bevorzugter Einsatz von dateibasierten Schnittstellen findet
sich daher bei mittlere bis größere Datenmengen, bei denen ein bestimmter Zeitverzug
in Kauf genommen werden kann.

114 5 Aufbau eines MES-Systems
Neben proprietären Dateiformaten (ASCI, CSV usw.) kommen immer häufiger
XML-Dateien für den Datenaustausch zum Einsatz. Die Vorteile von XML-
Dateien sind die plattformunabhängige Speicherung von Daten und die Möglichkeit,
diese Dateien innerhalb von WebServices auszutauschen.
5.2.1.3 WebServices
WebServices sind aktuell im IT-Umfeld als ein mögliches Heilmittel für viele bestehende
Unzulänglichkeiten von Software-Systemen in aller Munde. Die wesentlichen
Eigenschaften von WebServices sind:
− normierter Standard,
− Netzwerk- bzw. Internet-basierter Datenaustausch,
− plattformunabhängiger Aufbau,
− Online-Fähigkeit,
− leichte Erweiterbarkeit.
Die genannten Eigenschaften zeigen, dass WebServices alle Voraussetzungen
mitbringen, um die Aufgaben einer systemübergreifenden Kommunikation zu lösen.
Aufgrund der normierten Standardisierung durch das World Wide Web Konsortium
W3C bieten WebServices die notwendige langfristige Stabilität und zielorientierte
Weiterentwicklung, welche für einen Industriestandard notwendig ist.
WebServices ermöglichen prinzipiell Online-Anfragen, sodass Ad-hoc-Anfragen
in anderen Systemen technisch machbar sind. Aus aktueller Sicht scheinen daher
WebServices mittelfristig die Standardtechnologie für den Datenaustausch zwischen
ERP-/PPS- und MES-Systeme zu werden.
5.2.1.4 RFC und IDOC
Diese Technologie stammt aus dem Umfeld von SAP und stellt die Basis für alle
Online-tauglichen Kommunikationsschnittstellen zwischen SAP R/3 und MES-
Systemen unter SAP dar. Unter RFC versteht man sog. Remote Function Calls, in
diesem Fall das Transportmittel für die Daten. Hierzu stellt SAP dem MES-
System eine Programmbibliothek sowie eine Entwicklungsumgebung zur Verfügung,
mit welcher MES-seitig die Schnittstelle realisiert werden kann. Die Daten
werden im IDOC-Format (Intermediate Document) übertragen, wobei aus dem
Aufbau dieses IDOCs die Datenstruktur und damit die Dateninhalte bestimmt
werden können. Der Nachteil dieser Lösung ist, dass SAP-seitig nur für die wichtigsten
Betriebssysteme die Programmbibliothek zur Verfügung gestellt wird und
dass diese Technologie ausnahmslos im SAP-Umfeld zum Einsatz kommt.
5.2.1.5 EDI
Diese Schnittstelle zum Austausch von strukturierten Geschäftsdaten wird nur zur
Vollständigkeit erwähnt. Innerhalb der Kommunikation ERP-/PPS und MES hat
EDI (Electronic Data Interchange) bisher keine tragende Rolle eingenommen.

5.2.2 Schnittstellen für die horizontale Integration
5.2 Schnittstellen eines MES-Systems 115
Ausgehend von der Architektur eines MES-Systems nutzen alle Schnittstellen die
Prozessabbildung, um über die verfügbaren Botschaften die definierten
Workflows mit entsprechenden Daten aufzurufen (Abb. 5.5). Aus der Definition
heraus bietet eine auf diese Art realisierte Schnittstelle folgende Vorteile:
− Schnittstellen nutzen somit die definierte Businesslogik.
− Es existieren auch für Schnittstellen Eingriffsmöglichkeiten in die Abläufe der
Workflows auf Ebene der Prozessabbildung.
− Schnittstellen bieten in diesem Fall Releasesicherheit.
Auf der Prozessabbildung setzen bei MES-Systemen üblicherweise die Benutzeroberflächen
und Erfassungssysteme auf. Somit es ist für das MES-System
möglich, z. B. einen Arbeitsgang an einem Erfassungsgerät zu starten und an einem
Info-Arbeitsplatz zu beenden. Legt der Hersteller des MES-Systems die Botschaften
in Richtung Prozessabbildung offen und macht diese Informationen seinen
Kunden oder Partnern zugänglich, dann stehen auf dieser Ebene neue
Möglichkeiten zur Verfügung, wie das MES-System eingesetzt werden kann. Die
Verwendung dieser Botschaften eignet sich besonders gut, bestehende Systeme
mit einer gewissen Intelligenz oder eigener Verarbeitung an ein MES-System anzukoppeln,
wodurch eine horizontale Integration möglich wird. Wird dieser Gedanke
konsequent weitergedacht, dann entwickelt sich das MES-System zur Integrationsplattform
und bisherige Insellösungen müssen nicht abgelöst werden,
sondern bleiben als spezialisierter Datensammler erhalten und liefern ihre Daten
an das MES-System ab.
5.2.3 Schnittstellen zum Produktionsmittel
Für ein MES-System sind Schnittstellen zum eigentlichen Produktionsmittel, wie
Maschine, Aggregat, oder Linie, aber auch zu Anlagensteuerungen, unverzichtbar.
Die wichtigsten Daten, welche ein MES-System an die Produktionsmittel weitergibt,
sind Sollwertvorgaben, Prozesswertvorgaben, Rezepturen und Mischungen
sowie DNC-Programme. Die wichtigsten Daten, welche ein MES-System von den
Produktionsmitteln aufnimmt sind im Wesentlichen Maschinentakt, Zählimpulse,
Betriebssignale, Maschinenstatus, Messwerte und Prozessdaten.
Ziel dieser Anbindungen sind zum einen ein hoher Automatisierungsgrad und
damit die Erhöhung der Wirtschaftlichkeit sowie die Reduzierung von Fehlbedienungen.
Andererseits richten sich die Anforderungen an die Erreichung und Kontrolle
einer spezifizierten Qualität des gefertigten Produktes sowie der Qualität
und Kontrolle des eigentlichen Fertigungsprozesses.

116 5 Aufbau eines MES-Systems
Insellösung 2
Insellösung 1
Abb. 5.5. MES als Integrationsplattform
5.2.3.1 Proprietäre Schnittstellen
Prozessabbildung
Business-Objekte und Methoden
Datenschicht
Basisfunktionen
MES-System
Es gibt eine Vielzahl an Schnittstellen zu Produktionsmitteln, deren Aufzählung
den Rahmen an dieser Stelle sprengen würde. Diese Vielfältigkeit stellt jedoch
durchaus ein Problem für MES-Hersteller und Kunden dar, da aufgrund fehlender
Standards jeder Maschinenhersteller bis vor wenigen Jahren und teilweise noch
heute eigene, proprietäre Steuerungen und Protokolle entwickelt, sodass sich die
Anbindung eines heterogenen Maschinenparks für den Anwender oftmals teuer
und aufwändig gestaltet hat. Einige MES-Hersteller haben sich mittlerweile im
Rahmen von jahrelanger Projektarbeit das Know-how zur Anbindung der unterschiedlichsten
Maschinen und Steuerungen erarbeitet, sodass auch heterogene
Maschinenparks wirtschaftlich an ein MES-System angekoppelt werden können.
Da es aber auch an dieser Stelle eine Weiterentwicklung geben wird, müssen
sich zukünftig die Maschinenhersteller dem Druck bezüglich standardisierter und
offener Schnittstellen beugen. Nur dann hat der Anwender die Sicherheit, dass
seine Investitionen auf längere Zeit gesichert sind und dass die Kosten für die Anbindung
einer Maschine an ein MES-System möglichst niedrig ausfallen.
5.2.3.2 OPC
Unter OPC (OPE für Process-Control) versteht man eine windowsbasierte Schnittstelle
zum Datenaustausch zwischen zwei Systemen. Diese Schnittstelle wurde

5.3 Benutzeroberflächen eines MES-Systems 117
speziell für die Maschinenanbindung entwickelt und hat den Vorteil, dass sich
ähnlich wie bei WebServices ein Konsortium (die OPC Foundation) um die Definition
und Einhaltung der Schnittstelle kümmert. Die weiteren Vorteile der OPC-
Schnittstellentechnologie sind:
− Auflösung der Herstellerabhängigkeit bei Hard- und Software
− Einfache Konfiguration der auszutauschenden Informationen
− Netzwerkfähigkeit
− OPC erlaubt einen parallelen Zugriff auf die Daten, welche der OPC-Server bereit
stellt.
5.2.3.3 Euromap 63
Euromap 63 ist eine standardisierte Schnittstelle für den Datenaustausch mit
Spritzguss-Maschinen, welche vom Europäischen Komitee der Maschinenhersteller
festgelegt wurde. Die Euromap-Schnittstelle weist folgende Eigenschaften aus:
− Euromap 63 ist spezialisiert auf den Datenaustausch mit Spritzguss-Maschinen
− Euromap 63 ist nicht an eine Plattform gebunden. Die Euromap-Fähigkeit ist
vielmehr eine Eigenschaft der Steuerung der Spritzguss-Maschine.
Aufgrund der Verschiedenartigkeit der Steuerungen der Maschinenhersteller
sowie der freien Definierbarkeit der Inhalte der Schnittstelle durch den Maschinenhersteller
fallen die Implementierungen von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich
aus. Der Abstraktionsgrad ist daher nicht so gut wie bei OPC, dennoch
zeigt sich, dass der Bereich Spritzguss durch die Verbreitung von Euromap 63 mit
zu den Maschinen gehört, die am häufigsten an MES-Systeme angebunden sind.
5.3 Benutzeroberflächen eines MES-Systems
Eine wesentliche Eigenschaft von MES-Systemen sind deren Benutzeroberflächen.
Die wichtigsten Einsatzgebiete sind einerseits spezialisierte Oberflächen für
die Verwendung in der Fertigung. Auf der anderen Seite sollen eine effektive
Konfiguration des Systems sowie die übersichtliche Präsentation der erfassten Daten
möglich sein. Das nachfolgende Kapitel gibt hierzu Auskunft über die technischen
Möglichkeiten, vor allem aber auch bezüglich des Nutzens, welchen MES-
Systeme an dieser Stelle den Anwendern zu bieten haben.
5.3.1 Technologien für Benutzeroberflächen
5.3.1.1 Lokaler Client
Diese Technologie existiert in mehreren Ausprägungen, vom einfachen
Client/Server-System bis hin zu verteilten Anwendungen, in welchen ein Teil der
Anwendung nicht mehr im Client ausgeführt wird.

118 5 Aufbau eines MES-Systems
Die Vorteile dieser Lösung:
− Die lokalen Ressourcen werden gut ausgenutzt
− Kommunikation findet nur für den Datenaustausch statt
− Komplexe Anwendungen sind problemlos realisierbar.
Die Nachteile dieser Lösung:
− Hoher administrativer Aufwand
− Hohe Kosten pro Client.
5.3.1.2 Thin Client
Im Gegensatz zum lokalen Client kommt bei einer Thin-Client-Lösung nur noch
eine Art Interpreter auf dem lokalen Arbeitsplatzrechner zum Einsatz. Sowohl die
Oberfläche als auch die Daten werden zunächst an den Client übertragen und definieren
dann zusammen die Anwendung. Über lokale Speicherstrategien am Client
werden längere Wartezeiten beim Laden der Daten reduziert.
Die Vorteile dieser Lösung:
− Niedriger administrativer Aufwand
− Geringe Kosten pro Client
− Die Nachteile dieser Lösung:
− Komplexe Anwendungen sind sehr aufwändig zu erstellen
− Hohe Anforderungen bezüglich der LAN-Infrastrukrur
− Eingeschränkte Möglichkeiten bei der grafischen Darstellung von technischen
Sachverhalten.
5.3.1.3 Windows Terminal Server und Citrix-Lösungen
Diese Lösungen basieren auf der Strategie, die Vorteile der beiden zuvor genannten
Lösungen zu verbinden. Es kommen normale Anwendungen zum Einsatz (lokale
Clients), welche allerdings auf speziellen Servern ausgeführt werden. Auf
dem lokalen Arbeitsplatzrechner wird nur noch ein spezieller Client ausgeführt,
welcher nicht mehr die Daten und die Anwendung interpretiert, sondern nur noch
die Bildschirmausgaben vom Server empfängt und anzeigt und umgekehrt die Benutzeraktionen
wie Tastatur und Maus an den Server leitet. Diese Kombination erlaubt
es, auch auf schwächeren Arbeitsplatzrechnern komplexe Anwendungen
auszuführen. Außerdem reduzieren sich die administrativen Aufwände, da eine Installation
der Anwendung nur noch auf dem Server notwendig ist.
5.3.1.4 Smart Clients
Microsoft propagiert aktuell sein neues Entwicklungsframework .NET. Dieses
Entwicklungsframework erlaubt die Erstellung von sog. Smart Clients. Der Entwickler
legt beim Entwicklungsprozess fest, welche Teile lokal und welche Teile
auf dem Server laufen, sodass sich die Anwendungen wie eine Mixtur aus lokalem

5.3 Benutzeroberflächen eines MES-Systems 119
Client und Thin Client darstellen. Smart Clients zeichnen sich außerdem noch dadurch
aus, dass keine separate Installationsroutinen mehr durchlaufen werden
müssen, stattdessen soll eine Software-Verteilung via Kopierbefehl die Administration
dieser Systeme erleichtern.
5.3.2 Benutzeroberflächen für Konfiguration, Monitoring und
Reporting
Als Plattform für den Bereich Konfiguration, Monitoring und Reporting kommt in
vielen Fällen das Betriebssystem Microsoft Windows mit den aktuellen Versionen
Windows XP und Windows 2000 zum Einsatz, diese gelten als Industriestandard.
Als Technologien für die Benutzeroberfläche kommen alle genannten Möglichkeiten
in Frage. Zur richtigen Auswahl der Technologie sollte der Nutzen der Anwendung
im Vordergrund stehen. Für Infoarbeitsplätze und einfaches Controlling
reichen Weblösungen sicher aus, dagegen werden auch in nächster Zukunft komplexe
Anwendungen wie Leitstände, Planungsmodule oder Anwendungen mit
speziellen Anforderungen an effektives Arbeiten einen lokalen Client benötigen.
Die Benutzeroberfläche eines MES sollte folgende wichtige Eigenschaften haben:
− Leichte Anpassbarkeit der Oberfläche für kundenspezifische Wünsche z. B.
durch Benutzerfelder
− Leistungsfähige Werkzeuge zum Erstellen von kundenspezifischen Reports
− Leistungsfähige Werkzeuge zum Erstellen von kompletten kundenspezifischen
Anwendungen (Application Designer)
− Wie bereits in den vorigen Kapiteln erläutert, ergeben auch hier die richtige
Kombination aus Technik und Anwendung den bestmöglichen Nutzen für den
Anwender.
5.3.3 Benutzeroberflächen für die Erfassung
5.3.3.1 Besondere Anforderungen an die Benutzeroberfläche
Im Bereich der Erfassung steht neben dem schnellen und effektiven Erfassen von
Daten die Anzeige der Istsituation im Vordergrund. Im Rahmen der Verlagerung
der Verantwortung in der Produktion hin zu den Werkern (z. B. Gruppenarbeit)
oder aufgrund von Einsparungen wird aber auch das Reporting im Bereich der Erfassung
zunehmend wichtiger, sodass schon auf der operativen Ebene Vergleiche
zum Vortag oder zur letzten Woche möglich werden. Aus den genannten Gründen
kommen auch im Bereich der Erfassung vermehrt Windows oder Windows CE-
Systeme (CE für consumer electronisc, Systeme für kleinere Anwendungen) zum
Einsatz, da aufgrund der grafischen Oberfläche mehr Informationen angezeigt
werden können.
Außerdem bieten diese Betriebssysteme gute Voraussetzungen für die Vernetzung
im lokalen Netzwerk sowie eine einfache Einbindung von Druckern. Die gu-

120 5 Aufbau eines MES-Systems
te Vernetzbarkeit bringt den windowsbasierten Systemen entscheidende Vorteile
im zunehmenden Segment der WLAN-Kopplungen, wobei in diesem Fall die Vorteile
„mobile Erfassung“ und „Online-Datenzugriff“ miteinander kombiniert werden.
Die Bedienung der Erfassungsgeräte erfolgt manuell über spezielle in das Gehäuse
integrierte Tastaturen oder Touchscreen-Technologie. Außerdem kommen
die unterschiedlichsten Lesesysteme für Barcodes, RFIDs oder sonstige Identträger
wie auch die biometrische Erkennung zum Einsatz.
Ein Argument für Windows-basierte Erfassungssysteme ist der Schutz der Investition,
da solche Geräte von nahezu allen MES-Systemen unterstützt werden.
Andererseits gibt es einen großen Markt an speziellen Terminallösungen, welche
auf anderen Betriebssystemen basieren, die vornehmlich dann zum Einsatz kommen,
wenn die Anforderungen einfacher sind oder die Kosten pro Erfassungsgerät
niedrig gehalten werden müssen.
5.3.3.2 Einsatzmöglichkeiten der unterschiedlichen Technologien für
Benutzeroberflächen
Auch im Bereich der Erfassung finden die weiter oben erläuterten Technologien
für Benutzeroberflächen Verwendung. Eine der wichtigsten Anforderung im Bereich
der Erfassung ist die Offline-Fähigkeit: Fällt der Server oder das Netzwerk
aus, so sollen je nach Anwendung die Erfassungsgeräte möglichst autark weiterarbeiten.
Aus diesem Grund kommen in den meisten Fällen lokale Clients zum Einsatz
(sog. Intelligente Clients), welche den Programmablauf steuern, einen Kommunikationsausfall
erkennen und die Daten lokal puffern.
Thin Clients wie webbasierte Lösungen gewinnen zunehmend an Bedeutung im
Bereich der Erfassung. Bisher hat die fehlende Offline-Fähigkeit von Thin Clients
deren Einsatz im Bereich der Erfassung stark eingeschränkt. Mit der zunehmenden
Verwendung von WLAN-Lösungen erreicht man eine höhere Ausfallsicherheit
und gewinnt an Mobilität, sodass sich auch Thin Clients im Bereich der Erfassung
einsetzen lassen, wodurch sich eine Reduzierung des administrativen Aufwands
erreichen lässt.
Ein aktueller Trend ist die Verwendung von Windows Terminal Server und
Citrix-Lösungen auch im Bereich der Erfassung. Verfügt man über eine hohe Ausfallsicherheit
des Netzwerks, so lassen sich auch hier die kombinierten Vorteile
dieser Technologie in der Fertigung nutzen.
5.4 Ausblick
„Nichts ist so stetig wie der Wandel“. Diese Aussage ist auch im Bereich MES-
Systeme mehr als zutreffend. Auf der einen Seite verändern sich die Technologien.
Der Trend geht, wie aus den obigen Ausführungen abgeleitet werden kann,
klar in Richtung Kostenreduzierung, Wirtschaftlichkeit und Ersparnis von administrativen
Aufwendungen. Die Bereitschaft der Anwender, in neue Technologien

5.4 Ausblick 121
zu investieren, orientiert sich nicht mehr an „Featuritis“, sondern klar am Ziel,
dass die Kosten für die IT reduziert werden müssen.
Auf der anderen Seite werden ähnliche Forderungen an die Fertigung eines
modernen Unternehmens gestellt. Abläufe müssen schnell geändert werden, Prozesse
müssen schnell und flexibel neu abgebildet werden, Wartungs-, Ausfall- und
Lagerzeiten müssen reduziert werden.
Ein wichtiges Hilfsmittel zur Erreichung dieser Ziele ist die Auswahl des richtigen
MES-Systems. Orientiert sich das MES-System an den technischen Anforderungen
der Anwender, dann ermöglicht das MES-System die Reduzierung der laufenden
Kosten für die eigene Verwendung.
Aber noch viel wichtiger ist, dass das richtige MES-System die notwendige
Flexibilität mitbringt, damit die Forderungen des Anwenders in einem überschaubaren
kostenseitigen und terminlichen Rahmen erfüllt werden können. Hierzu
stellt der MES-Lieferant ein MES-System sowie geschultes Personal zur Verfügung,
so dass über
− Parametrisierung
− Customizing
− Klassische Anpassung
− Eigenentwicklung durch den Anwender
− die Funktionen
− Prozessabbildung
− Schnittstellen
− Benutzeroberflächen
− möglichst optimal an die Bedürfnisse des Anwenders angepasst werden können.
Ein besonderes Augenmerk gilt dabei der einfachen Anpassbarkeit der Prozessabbildung,
da Änderungen im Lebenszyklus eines MES-Systems an dieser Stelle
die meisten Kosten verursachen. Des Weiteren sollte der MES-Anbieter sowohl
technologisch als auch anwendungsseitig möglichst viele der real existierenden
Anforderungen des Anwenders abdecken. Sind diese Voraussetzungen gegeben,
dann sollte einer partnerschaftlichen Beziehung zwischen dem richtigen MES-
Lieferanten und Anwender nichts mehr im Wege stehen, zumal solche Beziehungen
mittel- bis langfristig bestehen werden.

5.4 Ausblick 123
6 Integriertes Fertigungsmanagement mit MES
6.1 MES-Systeme ermöglichen Fertigungsmanagement
Während Büroarbeitsplätze im Laufe der letzten 20 Jahre mit PCs ausgestattet
wurden, erleben wir aktuell die konsequente Fortsetzung dieses Trends im Bereich
der Fertigung. Am Info-Punkt in der Fertigung entsteht der Büroarbeitsplatz des
Werkers.
Im Gegensatz zum Computereinsatz in der Verwaltung, bei der die Textverarbeitung,
Tabellenkalkulationsprogramme und ERP-Systeme im Vordergrund
stehen, nutzt der Werker Programme, die auf das fertigungsnahe Datenhandling
zugeschnitten sind.
Das MES-System ist das Informations- und Erfassungssystem für Fertigung
und Produktion. Hier werden die aktuellsten Statusinformationen zu Auftrag, Maschine,
Werkzeug, Material und Personal zusammengeführt und anwendungsgerecht
aufbereitet. Disponenten, Fertigungssteuerer, Logistiker, Fertigungsmeister
und der Werker selbst nutzen die Online-Informationen des MES-Systems und
können situativ die richtigen Entscheidungen treffen, wenn Produktionsprozesse
nicht planmäßig ablaufen. Ein optimales Fertigungsmanagement wird durch ein
MES-System erst ermöglicht.
Das ERP-System schaut durch ein Fernglas auf die Fertigung. Dort werden die
Produktionsabläufe geplant und nachkalkuliert auf der Basis von Fertigungsrückmeldungen
aus dem MES-System.
Prozessrechner mit Visualisierungen stellen Insellösungen dar, die auf den jeweiligen
Prozess optimal ausgelegt sind. Aus der Sicht des Fertigungsmanagements
ist dies der Blick durch ein Mikroskop. Das MES-System ist das Bindeglied
zwischen der ERP-Ebene und dem Fertigungsprozess. Hier sind alle Daten zusammengeführt,
die optimale Entscheidungen durch das Fertigungsmanagement
ermöglichen.
6.2 Das MES-Modell
MES-Systeme stellen erfasste Daten den Sollvorgaben gegenüber. Die MES-
Funktionalität ist somit aufgeteilt in eine Erfassungsfunktionalität und in eine Überwachungsfunktionalität
auf diesen erfassten Daten. Das MES-System wird
zielgerichtet eingesetzt und auf die Daten fokussiert, die für das jeweilige Unter-

124 6 Integriertes Fertigungsmanagement mit MES
nehmen wichtig sind. Der vorliegende Aufsatz gliedert sich in die drei Schwerpunktthemen:
MES-Datenanalyse
Die Aufgabe der Datenanalyse steht am Anfang eines MES-Projektes. Häufig
lassen sich aus dem Produktionsprozess oder der Branche des Anwenders die
typischen MES-Erfassungsobjekte ableiten. Das Ergebnis ist eine Aufstellung
der Erfassungsobjekte als Grundlage der Datenbasis des MES-Systems.
Erfassungsfunktionalität
Anforderungen an eine optimal abgestimmte Erfassungsfunktionalität bilden
den zweiten Schwerpunkt der MES-Anforderungen. Welcher Automatisierungsgrad
lässt sich bei der Erfassung umsetzen? Welche Daten müssen manuell
erfasst werden? Die Festlegungen, welche Erfassungsfunktionen sich optimal
in die bestehenden Fertigungsabläufe integrieren lassen, werden hierbei
getroffen.
Informationsdarstellung und Aufbereitung von Auswertungen MES-
Anwender interessieren sich für unterschiedliche MES-Erfassungsobjekte zu
unterschiedlichen Zeitpunkten in unterschiedlichen Kumulationen und unterschiedlich
aggregierten Darstellungen. Das MES-System muss für jeden Anwender
Informationsaufbereitungen bieten und erfasste Informationen über
Schnittstellen weiterleiten.
Die Zusammenhänge zwischen der Erfassungsfunktionalität und den Auswertungen
werden im MES-Modell dargestellt. Die Aufnahme der Daten erfolgt am
Erfassungsterminal mit den relevanten Erfassungsfunktionen auf den jeweiligen
Erfassungsobjekten, unter Berücksichtigung der Plausibilisierungen.
Das MES-System verwaltet die Daten in einer Datenbank, die als Datenarchiv
für die Übersichten und Auswertungen verwendet wird.
Die Erfassungsfunktionalität setzt auf Planungsvorgaben zu den jeweiligen Bezugsgrößen
auf, z. B. Vorgaben zum Auftrag und Artikel. Das Personal steuert die
Erfassungsdialoge und betätigt Auswahllisten oder es nimmt manuelle Eingaben
vor. Hierbei finden kontextsensitive Plausibilisierungen gegen die MES-
Datenbank statt.
Die Prozessschnittstellen zu Maschinen- oder Waagensteuerungen werden teilweise
durch manuelle Eingaben getriggert. Aktuelle und objektive Daten werden
direkt aus dem Prozess aufgenommen und zur Beschreibung des Fertigungsfortschritts
ausgewertet.
Der entscheidende Vorteil des MES besteht gegenüber traditionellen Erfassungssystemen
wie die immer noch vorhandenen Aufschreibungen darin, dass
erstmalig die Zeitdimension der Wertschöpfung mit betrachtet und erfasst wird.
Vor dem Hintergrund der Tatsache, dass ein überwiegender Anteil der Ressourcen
Potenziale sind, die proportional zur Zeit genutzt werden, wird eine Abbildung
dieser Abhängigkeiten zur einer wichtigen Entscheidungsgrundlage.

Planungsvorgaben
Abb. 6.1. Das MES-Modell
6.3 Datenanalyse – Informationen eines MES-System 125
MES-
Fertigungsmanagement
Maschinen- und Prozessschnittstellen
Übersichten,
Auswertungen
Manuelle
Meldungen
6.3 Datenanalyse – Informationen eines MES-System
Das moderne Erfassungsterminal ist in das Firmennetzwerk integriert und hat vollen
Zugriff auf die für die Fertigung relevanten Datenbestände des Unternehmens.
Der Erfassungsclient ist somit ein mächtiges Werkzeug und durch die Kommunikation
mit der Peripherie, die auf die Umgebung abgestimmt ist, ein regelrechter
„Alleskönner“. Zentrale Aufgabe des MES ist die ergonomische Fokussierung auf
die wesentlichen Datenobjekte und ein ergonomisches Datenhandling.
Wer die Einführung eines MES-Systems plant, muss sich zunächst Klarheit
darüber verschaffen, auf welchen Datenobjekten er seine Erfassung aufsetzen
möchte.
Die Frage nach dem Datenmodell des MES-Systems orientiert sich an der
Branche und den Produktionsprozessen. Je nach Einsatz sind andere Erfassungsobjekte
von Interesse: der Anlagenbauer interessiert sich für erfasste Zeiten und
kaum für Mengen, für den Serienfertiger dagegen ist die Prozessgeschwindigkeit
an der Maschine der wesentliche Faktor. Qualitätsprüfungen wiederum sind für
die beiden genannten Zielgruppen von gleicher Bedeutung.

126 6 Integriertes Fertigungsmanagement mit MES
Das MES-System übernimmt Vorgaben zum Auftrag und den geplanten Ressourcen
des Fertigungsprozesses aus dem ERP-System. Diese Daten werden in
entsprechenden Bestandstabellen verwaltet. Das MES-System verfügt aber auch
über MES-eigene Konfigurationsdaten, die MES-lokal gepflegt werden. Aus Auftragsvorgaben
und den Konfigurationen leitet das MES-System Vorgaben für die
Produktionsprozesse ab.
Rückmeldungen aus dem Produktionsprozess werden den MES-Erfassungsobjekten
zugeordnet. Die Daten werden den Vorgaben gegenübergestellt und
unterstützen das Fertigungsmanagement. Kumulierte Ergebnisse übergibt das
MES- an das ERP-System.
Festlegungen darüber, wie lange Daten im MES-System verbleiben, werden pro
Erfassungsobjekt ebenso getroffen, wie die Einordnung in das MES-Datenmodell,
die Stammdatenherkunft, die Verwendung und die Eigenschaften innerhalb des
MES-Systems und die Rückmeldungen in die ERP-Welt.
Material- und
Lagerdaten
Chargen
Lose
Qualitätsdaten
SPC
Prozessdaten
HYDRA- HYDRA
Produktions -
Datenbank
NC-Daten
Abb. 6.2. Auswahl der Erfassungsobjekte
Werkzeugdaten
6.4 Betriebsmittel Maschine oder Anlagenteil
Personalzeiten
Zutrittsdaten
Lohndaten
Maschinendaten
BDE
Auftragsdaten
Zentraler Bezugspunkt der klassischen Betriebsdatenerfassung ist die Maschine,
das Aggregat oder Anlagenteil. Die Festlegung der einzelnen Arbeitsplätze ist im
MES-System prozessabhängig und orientiert sich deshalb nur bedingt an den Vorgaben
des ERP-Systems. Das MES-System setzt auf einer feineren Maschinende-

6.4 Betriebsmittel Maschine oder Anlagenteil 127
finition auf, so wird eine Produktionslinie im MES meist auf einzelne Aggregate
herunter gebrochen, da die dort aktiven Prozessschritte die Basis für die Erfassung
darstellen.
Die Produktionsgeschwindigkeit, produzierte Mengen guter oder schlechter
Qualität, sowie Stillstandsgründe und Stillstandsdauern sind die wesentlichen Daten,
die zur Maschine erfasst werden.
6.4.1 Auftrag/Arbeitsgang
Ein Auftrag entsteht in der ERP-Welt und beschreibt mit seinen Planvorgaben das
Soll für den Produktionsprozess. Gleichzeitig dient er als Kostensammler für die
Aufnahme von erbrachten Leistungen (Zeiten) und produzierten Mengen. Der
Auftrag stellt deshalb das Rückgrat der Erfassung dar und ist somit das klassische
Erfassungs-Objekt.
Wer im Umfeld der Datenerfassung vom Auftrag spricht, meint meist den Arbeitsgang,
die Arbeitsfolge oder den Vorgang. Der Arbeitsgang beinhaltet alle Informationen,
die sich gemäß Arbeitsplan auf den jeweiligen Arbeitsplatz und die
Prozessstufe innerhalb des Auftrags beziehen.
Der Arbeitsgang transportiert Fertigungsinformationen an den Erfassungsplatz.
Dazu gehören Stammdaten aus dem Arbeitsplan (Vorgabegeschwindigkeit, Planarbeitsplatz,
Te, Tr, Arbeitsanweisungen) und dem Materialstamm (Stücklisteninformation,
Einsatzmengen, Zeichnungen) sowie die beschreibenden Daten des
Auftrags, wie Termin und Sollmenge, eventuell Kundeninformationen, Drucktexte
für Etikettenlayouts etc. Der Arbeitsgang bestimmt auch Ressourcenbedarfe, die
bei der Fertigung implizit oder durch manuelle Eingaben als MES-Meldeobjekt
zugeordnet und plausibilisiert werden.
Der Arbeitsgang nimmt gleichzeitig Informationen zum Fertigungsfortschritt
aus dem Produktionsprozess auf und stellt diese am Erfassungsplatz dar, übergibt
Informationen in die Datenbank des MES und sammelt Rückmeldedaten für das
ERP-System.
Neben den reinen Fertigungsaufträgen verarbeitet ein MES auch Nacharbeitsaufträge,
Projektaufträge, Gemeinkostenaufträge, Prüfaufträge, deren Handling
sich im Erfassungsprozess durchaus unterscheiden kann.
6.4.2 Material
Erfassungen können sich sowohl auf diejenigen Materialien beziehen, welche in
den Produktionsprozess einfließen, als auch auf das produzierte Material. Bezüglich
der einfließenden Materialien finden meist Plausibilisierungen gegen die
Stückliste statt. Ist ein Hersteller dazu verpflichtet, Einsatzmaterialien Chargenbezogen
zu erfassen, so muss er die Materialchargen im Produktionsprozess am
Erfassungsclient identifizieren. Der diskrete Mengenverbrauch, der am Arbeitsplatz
gemessen wird, stellt ebenfalls eine materialbezogene Meldung dar, die an
die Materialwirtschaft überführt werden kann.

128 6 Integriertes Fertigungsmanagement mit MES
Gefertigte Materialien werden als Gut-, Ausschuss- oder Nacharbeitsmengen
erfasst. Für verkettete Prozesse mit chargenbezogener Erfassung erzeugt das
MES-System eindeutige Chargen- oder Losnummern zur weiteren Verfolgung.
Materialien lassen sicht direkt in der Produktion sperren und können in diesem
Fall bis zum Verwendungsentscheid nicht mehr eingesetzt werden.
6.4.3 Ressourcen und Fertigungshilfsmittel
Ressourcen, die zur Durchführung des Fertigungsprozesses benötigt werden und
gleichzeitig nur in begrenzter Kapazität zur Verfügung stehen, werden planerisch
berücksichtigt, zugeordnet und durch den Fertigungsprozess belegt. Dazu gehört
das Werkzeug, speziell ausgebildetes Personal, wie der Einrichter oder der Qualitätsverantwortliche
in gleicher Weise, wie besondere Handlinggeräte oder benötigte
Vorrichtungen.
In vielen Produktionsumgebungen spielt die Ressource Werkzeug im Vergleich
zur Maschine die bedeutendere Rolle. Werkzeugbezogene Wartung basiert auf der
Erfassung der geleisteten Zeiten und Mengen (Takte oder Zyklen). Die Erfassung
der Werkzeugnummer ist dann unumgänglich, wenn mehrere Werkzeuge des gleichen
Werkzeugtyps vorhanden sind, wie dies beispielsweise in der Serienfertigung
üblich ist. Auf die Eingabe der Werkzeugnummer kann hingegen verzichtet werden,
wenn grundsätzlich das geplante Werkzeug zum Einsatz kommt.
Aktive Ressourcen sind gesperrt bezüglich der parallelen Verplanung und der
Verwendung an anderen Maschinen.
Maschinenprogramme oder Einstelldatensätze sind spezielle Ressourcen, die
das Terminal vor Beginn des Produktionsprozesses an die Maschinensteuerung
überträgt. Die Überwachung von Freigabekriterien und die Verwaltung von Versionen
sind bezüglich dieser Ressourcen ebenfalls Aufgaben des MES-Systems.
6.4.4 Prozesswerte
Bei hoch automatisierten Prozessen und in Fertigungsumgebungen, in denen die
Produktqualität in erheblichem Maße von einzelnen Prozesswerten abhängt, spielt
die Aufnahme und die permanente Kontrolle charakteristischer Prozesswerte eine
zentrale Rolle. Die MES-Erfassung nimmt hierbei direkt aus dem Prozess die relevanten
Signale (analog oder digital) auf, stellt diese dar und speichert sie nach
vorgegebenen Stichprobenmustern oder in festgelegten Intervallen in der Datenbank.
Bei chargenbezogener Fertigung besteht häufig die Anforderung, aufgenommene
Prozesswerte mit Bezug zu den produzierten Materialchargen zu speichern.

6.4.5 Personal
6.5 MES-Erfassungsfunktionalität 129
Zielsetzung der Erfassung des Bedienpersonals ist die Zuordnung der Leistung zu
einem Kostenträger, beispielsweise dem Fertigungsauftrag, dem Instandhaltungs-
oder Gemeinkostenauftrag. Die Personalmeldungen in der Fertigung werden in einem
integrierten MES-System kombiniert mit den Kommt/Geht-Stempelungen erfasst,
so dass eine Gegenüberstellung der Anwesenheitszeiten zu den produktiven
Einsatzzeiten am Arbeitsplatz ermöglicht wird. Arbeitet das Personal in Leistungsentlohnungsmodellen,
so bilden kostenstellen- oder auftragsbezogene Meldungen
der Werker die Basis zur Errechnung entsprechender Zeitsalden für die
hinterlegten Prämien- oder Akkordmodelle.
Soll-Ist-Vergleiche, wie beispielsweise aktuelle Personalübersichten basieren
auf den Personalmeldungen der Werker.
Die Identifikation der Person spielt eine zentrale Rolle bei der Umsetzung von
Zutrittskontrollanforderungen. Das MES-System unterstützt diesbezüglich neben
den herkömmlichen Kartenlesern spezielle Erfassungstechniken zur Prüfung biometrischer
Daten, wie Fingerprint-Lesern oder auch Netzhautscannern. Aufgabe
des MES-Systems ist die Verwaltung der Referenzbitmuster pro Person für den
Vergleich bei der Identifikation.
6.4.6 Prüfmerkmal
Der Prüfauftrag gibt einem Fertigungsprozess vor, in welchen zeitlichen oder
mengenbezogenen Intervallen einzelne Merkmale des eingesetzten oder gefertigten
Materials Prüfungen zu unterziehen sind. Aufgabe der MES-Erfassung ist die
Aufnahme der Prüfresultate, die Gegenüberstellung der Sollwerte und Toleranzen,
sowie die Anzeige der charakteristischen Verläufe, z. B. in Form von Regelkarten,
Paretoanalysen oder Auswertungen der statistischen Prozesskontrolle. Besonders
wichtig ist hier eine Funktion einiger MES-Systeme, direkt bei der Dateneingabe
oder Messung Unregelmässigkeiten oder Abweichungen von Sollvorgaben anzuzeigen.
6.5 MES-Erfassungsfunktionalität
Aus DV-technischer Sicht stellt die Erfassungsfunktionalität eines MES-Systems
eine in die Fertigungsumgebung verlagerte Schnittstelle dar. Der Bedeutung dieser
Schnittstelle wird meist wenig Beachtung beigemessen, obwohl eine gut funktionierende
Erfassungsschnittstelle für die Akzeptanz des MES-Systems entscheidend
ist.
Die Vielfalt der Erfassungsobjekte und deren automatisierte Identifikation, die
Ergonomie der Dialogführung, die Plausibilisierung erfasster Daten, die Techniken
der Erfassung sind vielfältige Aspekte, die bei der Planung und Umsetzung

130 6 Integriertes Fertigungsmanagement mit MES
eines MES-Systems zu beachten sind, damit eine zuverlässige Schnittstelle entsteht
und das MES-System seine Zielsetzung optimal erfüllt.
Eine Forderung, die jedes Unternehmen an die Erfassung stellt ist die, dass die
Erfassung von Daten in der Produktion praktisch ohne Zusatzaufwand für den
Werker durchgeführt werden soll. So utopisch die Forderung grundsätzlich ist, so
nachhaltig muss sie bei der Ausstattung der Erfassungsplätze und bei der Gestaltung
der Erfassungsfunktionen betrachtet werden.
Geprägt wird die Erfassung durch systemtechnische Forderungen, die eine gute
Datenqualität sicherstellen:
− Ergonomie Die effiziente Bedienbarkeit durch den Werker ist die Voraussetzung
für den Erfolg bei der Implementierung eines MES-Systems.
− Plausibilität und Vollständigkeit der Daten. Die ständige Überprüfung der
Konsistenz führt zu einer hohen
− Prozesssicherheit. Plausibilität und Vollständigkeit garantieren eine hohe
− Datenqualität und sind somit ausschlaggebend für den Nutzen der Erfassung.
− Außerdem wird hier geringst mögliche Nacharbeit durch Korrigieren oder
− Stornieren der erfassten Daten sichergestellt.
− Betriebssicherheit Die Offline-Fähigkeit des Erfassungsprogramms und die
Pufferung-smöglichkeiten erfasster Daten stellen die hohe Verfügbarkeit eines
MES-Systems sicher.
Aufgabe des Erfassungsterminals ist die Bereitstellung von Erfassungsdialogen
für den Werker zur Steuerung der Fertigungsabläufe, der Datentransport der Planungsvorgaben
für das jeweilige Erfassungsobjekt (Auftrag, Werkzeug, Material,
Personal etc.) in die Fertigung und die Aufnahme von Prozessparametern durch
entsprechende Schnittstellen zum Prozess. Dazu gehören außerdem die ergonomische
Informationsdarstellung am Terminal und die Bedienung der Systemperipherie,
wie zum Beispiel das Drucken von Begleitpapieren oder Etiketten. Weitere
Systemfunktionen unterstützen die Vergabe eindeutiger Identifikationen, z. B. zur
Kennzeichnung von Materialchargen.
6.5.1 Ausstattung des Erfassungsterminals
Die Ergonomie und Sicherheit wird durch den Einsatz von Identlesern und durch
eine möglichst papierarme und automatisierte Erfassung erzielt. Die örtlichen Gegebenheiten
in der Fertigung, die Entfernungen zum Meldeplatz, Temperaturschwankungen
oder eine schmutzige Umgebung, stellen bestimmende Faktoren
für die optimale Ausstattung der Erfassungsplätze dar.
Eine Vielfalt technischer Möglichkeiten bedient das Spektrum der Anforderungen
unterschiedlichster Branchen und unterschiedlichster Fertigungsverfahren.
Terminals mit Touchbedienung, mobile Erfassungsgeräte mit Wireless-LAN-
Anbindung, elektronische Leser und Scanner, Waagen und Maschinen- oder Anlagensteuerungen,
die Daten verdichten und entsprechende Schnittstellen zur Verfügung
stellen, unterstützen die ergonomische Erfassung durch das MES-System.

6.5 MES-Erfassungsfunktionalität 131
Für jedes Erfassungsobjekt ist die Art der Erfassung festzulegen. Ein Auftrag
lässt sich beispielsweise aus der arbeitsplatzbezogenen Planungsliste auswählen,
per Barcode auf dem Fertigungspapier melden oder manuell zuordnen. Das MES
muss alle Möglichkeiten zur Verfügung stellen und pro Arbeitsplatz eine individuelle
Konfiguration unterstützen
Waagenschnittstellen
Datenschnittstellen
Bussysteme
Zählimpulse
Betriebssignal
Abb. 6.3. Festlegung der Erfassungsinfrastruktur
Identleser
Begleitpapiere
Etiketten
Prozeßwerte
Die Ausstattung der Erfassungsterminals und die Wahl der Peripheriegeräte
müssen sich an den verwendeten Identifikationsmedien für die einzelnen Erfassungsobjekte
orientieren.
Stationäre PC-basierte Terminals mit Touchbedienung. PC-basierte Terminals
erschließen der Erfassungsanwendung alle Möglichkeiten. Grosse Displays
und Touchbedienung ermöglichen eine ergonomische Bedienerführung und
eignen sich ideal für die Informationsdarstellung in schriftlicher oder grafischer
Form. In den Erfassungsdialogen lassen sich Auswahllisten übersichtlich
bereitstellen. Peripheriegeräte mit entsprechenden Treiberprogrammen
stehen universell zur Verfügung. Wireless-LAN-Anbindungen
ermöglichen den flexiblen Einsatz PC-basierter Terminals.
Mobile Terminals. Wireless-LAN-Ausstattungen ermöglichen den Einsatz mobiler
Terminals, die eine örtliche Flexibilität mit der Online-Plausibilisierung
gegen die aktuelle Datenbasis verbinden. Die Auswahl der Terminalhardware

132 6 Integriertes Fertigungsmanagement mit MES
und des entsprechenden Betriebssystems müssen mit der Anwendung abgestimmt
werden. Neben PC-basierten Terminalarchitekturen spielen zunehmend
PDA’s oder auch Handys eine Rolle bei der mobilen Datenerfassung. Meist
sind mobile Terminals mit entsprechenden Leseeinrichtungen kombiniert.
Berührungslose Identifikation. Kontaktlose Karten für Personen, Transponder
zur Identifikation von Materialien in unterschiedlichster Geometrie und Ausführung,
geeignet selbst für widrigste Produktionsumgebungen, sorgen unter
dem Schlagwort der RFID-Techniken (radio-frequency-identification) für eine
neue Flexibilisierung bei der Identifikation der Erfassungsobjekte. Das flexible
Beschreiben verschiedener Segmente mit unterschiedlichen Attributen erschließt
neue Möglichkeiten, wie z. B. das Beschreiben des gleichen RFID mit
den unterschiedlichen Artikelnummern des Kunden und des Lieferanten in
verschiedenen Segmenten.
Kombinierte Identifikation. Kombinationen, wie z. B. berührungslose Personalkarten
für die Zutrittsberechtigung, der Barcode auf derselben Karte zur Anmeldung
am Erfassungsterminal des Arbeitsplatzes, und der Chip auf der Karte
für das Kantinenbuchungssystem ermöglichen den Einsatz eines zentralen
Ausweises für die Kommunikation mit unterschiedlichen Anwendungen. Mittlerweile
sind auch Klebeetiketten auf dem Markt, die auf der Klebeseite mit
einem RFID-Transponder ausgestattet sind und gleichzeitig auf der Oberfläche
mit Barcodes bedruckt werden.
Zur reinen Identerfassung sind mobile Lesegeräte geeignet, die eine Informationsaufnahme
am Ort ihres Entstehens ermöglichen. Das Chargenlabel eines
sperrigen Materials kann am Lagerort erfasst werden. Der Leser selbst kann
über eine Funkstrecke oder über eine Dockingstation mit einem stationären
Terminal verbunden sein.
Biometrische Daten. Die Personenidentifikation in sensiblen Umgebungen oder
bei der Zutrittskontrolle kann durch die Aufnahme und den Vergleich biometrischer
Daten erfolgen. Mittlerweile stehen Fingerprint-Leser oder auch Netzhautscanner
in einem vernünftigen Preis-Leistungsverhältnis zur Verfügung,
so dass ein breiter Einsatz dieser Identifikationsmöglichkeiten nicht mehr utopisch
ist, speziell für den Bereich der Zutrittskontrolle besteht die Anforderung,
Türöffner anzusteuern. Das Terminal unterstützt in diesem Fall entsprechende
Schnittstellen.
Drucker und gedruckte Codes. Barcodes oder auch Matrixcodes sind leicht und
flexibel herstellbar. Der Etikettendruck am Erfassungsplatz der Maschine hat
aus diesem Grund weiter an Bedeutung gewonnen. Der Einsatz in der Produktionslogistik,
zur Identifikation von Materiallosen oder Transportbehältern bei
Umbuchungs- oder Umlagerungsvorgängen, wurde in vielen Branchen durch
gesetzliche Bestimmungen notwendig und befindet sich weiter auf dem Vormarsch.

6.5 MES-Erfassungsfunktionalität 133
Alarmgeber. Die Anforderung der Alarmierung besteht direkt im Fertigungsprozess
am Erfassungsterminal. Die auslösenden Ereignisse werden durch das
MES-System dargestellt, aber auch in akustische oder optische Alarmierungen
umgesetzt. Durch einstellbare Eskalationsstufen werden durch das MES-
System per E-Mail, Pager oder Handy konfigurierbare Alarmsituationen direkt
an das verantwortliche Personal weitergeleitet.
Web-Clients zur Erfassung an entfernten Standorten
Unter dem Schlagwort der „verlängerten Werkbank“ arbeiten immer mehr Fertigungsumgebungen
mit dezentralen Produktionsstätten oder externen
Dienstleistern. Transparenz für die Fertigungssteuerung über den gesamten
Fertigungsprozess ist nur dann gegeben, wenn die externen Produktionsprozesse
ebenfalls in die Datenerfassung zum Fertigungsfortschritt einbezogen werden.
Neben der Ausstattung mit identischem Erfassungs-Equipment stellen
moderne MES-Systeme die Möglichkeit der Datenerfassung durch einen Web-
Client zur Verfügung. Konfigurierbare Erfassungsdialoge, die sich praktisch
auf jedem PC mit Internetanschluss aufrufen lassen, ermöglichen eine firmenübergreifende
Datenerfassung.
6.5.2 Informationsbereitstellung für den Werker
Der Informationsbedarf des Werkers nimmt aufgrund wachsender Bedeutung automatisierter
Abläufe in der Fertigung immer weiter zu. Die richtige Information
an der richtigen Stelle, umfassend, schnell und in ergonomischer Darstellung, dies
sind die Anforderungen an die Informationsbereitstellung durch das MES-System
in der Fertigung.
Das Erfassungsterminal zeigt die aktuellen Informationen zum Status aller Erfassungsobjekte
an, schafft dadurch Transparenz am Arbeitsplatz und gewährt die
Prozesssicherheit. Aktuelle Statusmonitore zum Zustand der Maschine und dem
Fertigungsprozess, zum Auftrag, Arbeitsgang und eingesetzten Materialchargen,
zum Maschinenbediener oder der Mannschaft, zu anstehenden Prüfungen und den
letzten Prüfergebnissen, zum aktuell geladenen Maschinenprogramm, zur Werkzeugnutzung
und den anstehenden Wartungsintervallen für Maschine oder Fertigungshilfsmittel
sind Beispiele für diesen Informationsbedarf.
Die Möglichkeiten zur Darstellung von Stamminformationen sind durch die
Vernetzung der Erfassungsterminals praktisch unbegrenzt: Bilder von Montagezeichnungen
oder Endartikeln, Arbeitsanweisungen in Form von Filmsequenzen
als Montageunterstützung, die Darstellung von Einstellparametern der DNC-
Programme durch geeignete Viewer, sind nur Beispiele der Informationsfülle,
welche dem Werker zur Verfügung gestellt wird. Entscheidend ist die Aktualität
der dargestellten Information, die im Vergleich zu gedruckten Vorschriften jederzeit
gewährleistet ist. Auswertefunktionen zur letzten Schicht, dem Nutzungsgrad
der Vorwoche, dem Materialverbrauch im laufenden Monat etc. runden den Funktionsumfang
des Erfassungsterminals ab.

134 6 Integriertes Fertigungsmanagement mit MES
Abb. 6.4. Darstellung aktueller Informationen am Erfassungsterminal
Die persönliche Motivation des Werkers spielt eine entscheidende Rolle bei der
Optimierung von Produktionsprozessen. Informationen zu den persönlichen Bedürfnissen
und der persönlichen Zielsetzung sind wesentliche Faktoren. Dazu gehören
der aktuelle Zeitsaldo des Mitarbeiters, der letzte Stand seines Leistungslohnes
sowie der Zielerreichungsgrad bezogen auf die individuelle Mitarbeiterzieldefinition.
Speziell mit dem Einzug der Methoden der Manufacturing
Scorecard (Kletti J, Brauckmann O,(2004)) gewinnen diese personenindividuellen
Informationsanzeigen weiter an Bedeutung.
Die MES-Systemarchitektur stellt Tools bereit, die zur Informationsaufbereitung
und zur Layoutgestaltung verwendet werden. Alle Informationsfunktionen
sind dadurch individuell gestaltbar und können durch ein Login in einen
individuellen Informationspool des Mitarbeiters verzweigen.
6.5.3 Modularität unterstützt die Vielfalt der Erfassungsdialoge
Die Akzeptanz der Mitarbeiter ist entscheidend für den Erfolg einer MES-
Einführung. Die meisten Mitarbeiter eines Unternehmens arbeiten mit dem Erfassungsterminal.
In der Gestaltung und Dialogführung stecken deshalb die entscheidenden
Potenziale bezüglich der Systemergonomie.
Moderne MES-Systemarchitekturen unterstützen eine flexible Anpassbarkeit
der Erfassungsfunktionen auf den Erfassungsprozess. Um das Customizing des

6.5 MES-Erfassungsfunktionalität 135
Standardsystems auf den individuellen Prozess zu ermöglichen, müssen die Voraussetzungen
dafür durch die Systemarchitektur geschaffen sein.
Die Modularität und Anpassbarkeit der Erfassungsdialoge auf den einzelnen
Arbeitsplatz muss gegeben sein. Bei den wenigsten Unternehmen findet sich eine
homogene Produktions- und damit Erfassungsstruktur. So bringt der Kunststoffspritzgießer
mit angeschlossenem Werkzeugbau sowohl die Anforderungen eines
Serienfertigers, wie auch die Anforderungen des Anlagenbauers in ein MES-
System ein. Die Erfassungsdialoge müssen sich in einem solchen Umfeld pro Arbeitsplatz
individuell gestalten lassen.
Die Einstellbarkeit bezogen auf den Bediener, z. B. durch Sprachwahl für ausländische
Mitarbeiter, stellt eine weitere Anforderung an die Flexibilität der Dialoggestaltung
dar.
Voraussetzung für die vielfältigen Konfigurationseinstellungen eines MES-
Systems, die Möglichkeiten des Customizings der Erfassungsfunktionen und die
individuelle Dialoggestaltung pro Arbeitsplatz ist eine modulare Systemarchitektur.
Die Integration der Erfassungsschnittstellen in die Dialoge muss einstellbar
sein, z. B. durch die Festlegung, dass das Feld Personalnummer ausschließlich per
Legic-Ident belegt wird oder dass ein Mengenrückmeldefeld aus der Waagensteuerung
ausgelesen wird.
6.5.4 Plausibilität im Erfassungsprozess
Eine gute Datenqualität erzielt das MES-System dann, wenn die Daten direkt im
Erfassungsvorgang plausibilisierbar sind. Abhängig vom jeweiligen Erfassungsobjekt
können im MES-System unterschiedlichste Prüfungen definiert werden. Statische
Prüfungen sind hierbei auf die Stamm- oder Vorgabedaten ausgerichtet, z. B.
„die Istmenge darf die Sollmenge nicht überschreiten“. Dynamische Prüfungen orientieren
sich dagegen am Verlauf des Produktionsprozesses, z. B. „kann bei überlappender
Produktion die gefertigte Menge eines Arbeitsgangs nicht höher
sein, als die des Vorgängerarbeitsgangs“.
Bei manueller Dialogführung können Plausibilitätsverletzungen, z. B. Mengenüberschreitungen,
dem Fertigungspersonal direkt angezeigt werden. Der Werker
kann durch geänderte Eingaben auf die Verletzung reagieren, indem er seinen
Fehler korrigiert und die richtige Menge eingibt. Offline Nachberabeitungen werden
dadurch weitgegehend vermieden.
Plausibilisierungen in der Kommunikation mit Maschinensteuerungen sind dagegen
im Dialog kaum lösbar. Die Schnittstelle zwischen Prozess und Erfassungs-
Client muss diese Verletzung durch eine geordnete Ausnahmebehandlung verarbeiten,
ohne die Datenqualität und -integrität zu verletzten.
Häufig sind Prüfungen nur in Teilbereichen eines Unternehmens sinnvoll, in
anderen hingegen völlig unbrauchbar. Moderne MES-Systeme unterstützen deshalb
dialogorientierte Plausibilisierungen, die durch Customizing-Einstellungen
für unterschiedliche Fertigungsbereiche (Kostenstellen, Arbeitsplätze, Maschinen-

136 6 Integriertes Fertigungsmanagement mit MES
aggregate) oder unterschiedliche Auftragsarten aktiviert und deaktiviert werden
können.
Eine wichtige Forderung ist die Statusprüfung auf allen Erfassungsobjekten,
durch die Plausibilisierungen des MES-Systems, wodurch eine integrale Prozesssicherheit
gewährt wird. Beispielsweise bewirkt eine materialbezogene Laborprüfung
mit negativem Ergebnis eine sofortige Sperre des betroffenen Materials.
Durch die Online-Statusprüfung vor jeglicher Verwendung von Materialien im Erfassungsdialog
wird sichergestellt, dass soeben gesperrtes Material im MES-
System nicht mehr für die Produktion angemeldet werden kann.
6.5.5 Welche Schnittstellen zum Prozess lassen sich sinnvoll nutzen?
Moderne MES-Systeme unterstützen auf der Erfassungsebene universell einsetzbare
Kopplungsmöglichkeiten. Oft besteht der anzubindende Maschinenpark aus
alten und neuen Maschinen, deren Steuerungen unterschiedliche Möglichkeiten
der Kommunikation zur Verfügung stellen. Die Modularität und die Konfigurationsmöglichkeiten
des MES spielen insbesondere bei der Prozessanbindung eine
große Rolle.
Takt- und Betriebssignalerfassung
Die einfache Takt- oder Betriebssignalerfassung über digitale I/O- oder Zähleingänge
stellt immer noch eine bedeutende Grundlage der MDE-Erfassung
automatisierter Fertigungsprozesse dar. Insbesondere die Lebensdauer älterer
Maschinen bestimmt auch zukünftig den Einsatz dieser universell verwendbaren
und effektiv arbeitenden Art der Maschinenkopplung.
Maschinensteuerungsprotokolle
Ein aufwändigeres Verfahren ist die direkte Kommunikation mit der Maschinensteuerung.
Diese ermöglicht dem Erfassungsterminal einerseits Daten direkt
in die Steuerung zu übertragen (z. B. ein Maschinenprogramm zur Bearbeitung
eines bestimmten Artikels) und andererseits Daten zum Produktionsfortschritt
oder zu auftretenden Maschinenstillständen oder beliebige Prozesswerte
aus der Steuerung aufzunehmen. Bei der Kommunikation muss sich das
Terminal an der Steuerungsversion und dem verwendeten Protokoll orientieren.
Waagen
Waagenschnittstellen sind wichtige Stützen einer automatisierten Datenerfassung.
Meist kommt der Anstoß zur Aufnahme eines Wiegeergebnisses aus
einem Benutzerdialog. Der Datentransfer von der Waagensteuerung zum Erfassungsterminal,
die potentielle Fehlerquelle des menschlichen Eingriffs, wird
automatisiert und abgesichert. Für die Kommunikation zur Waagensteuerung
gelten die gleichen Randbedingungen, wie für die Maschinensteuerungsanbindung.

6.5 MES-Erfassungsfunktionalität 137
Prozesskommunikation per OPC
Der Datentransfer per OPC (Object-Linking- and Embedding for Process-
Control) wird zur direkten Kommunikation mit der Maschinen- oder Anlagensteuerung
verwendet. Durch die OPC-Technologie steht ein Standardprotokoll
zur Verfügung, das den Datentransfer zwischen der Steuerung und externen
Kommunikationspartnern herstellerunabhängig unterstützt. MDE-Signale aus
der Maschine, wie Zähler, Taktzyklen, Status oder Prozesswerte, sind genauso
möglich, wie der Datentransfer in die Steuerung hinein. Voraussetzung für die
Nutzung dieser Art der Kommunikation ist die Unterstützung eines OPC-
Servers durch die Maschinen- oder Anlagensteuerung. Das Erfassungsprogramm
kommuniziert bei dieser Technik über einen OPC-Client mit einem
festgelegten Adressraum der Maschinensteuerung. Das Erfassungsprogramm
kann somit einerseits über definierte OPC-Variablen auf alle Informationen
zugreifen, die in diesem Adressraum hinterlegt sind, andererseits kann das Erfassungsprogramm
Datenfelder dieses Adressraumes beschreiben. Aufgabe des
OPC-Clients ist die logische Verbindung der Anwendungsprogramme mit den
OPC-Variablen.
Ein Vorteil der OPC-Kommunikation ist die Protokoll- und Steuerungsversionsunabhängigkeit.
Ein Nachteil ist dagegen die häufig verwendete Kommunikation
über das LAN, die eine hohe Netzwerkverfügbarkeit voraussetzt.
Spezielle Protokolle
In einigen Branchen haben sich spezielle Protokolle durchgesetzt, deren Anbindung
das MES unterstützen muss, wenn die Voraussetzungen maschinenseitig
bereits geschaffen sind. Das Euromap-Protokoll E63 für Spritzguss-
Maschinen aller bedeutender Maschinenhersteller ist ein Beispiel für eine solche
Normierung.
6.5.6 Datenkorrekturen im MES-System
Alle Daten, die durch das MES-System erfasst wurden, müssen dort auch änderbar
sein. Diese Forderung bezieht sich nicht nur auf manuell eingegebene Daten sondern
auch auf Daten, die durch Prozessschnittstellen aufgenommen wurden.
Die Änderungsfunktionalität muss durch entsprechende Berechtigungsprüfungen
abgesichert sein und die Durchführung muss im MES-System lückenlos
protokolliert werden.
Im Fall einer Korrektur muss das MES-System alle Abhängigkeiten zwischen
den Erfassungsobjekten berücksichtigen. Beispielsweise muss die Korrektur einer
Mengeneingabe sich auf alle betroffenen Erfassungsobjekte auswirken, z. B. auf
Maschine, Auftrag und Personal. Sämtliche Schnittstellen zu den übergeordneten
Systemen müssen im Falle von Korrekturen über entsprechende Stornosätze versorgt
werden.

138 6 Integriertes Fertigungsmanagement mit MES
6.5.7 Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit des MES-Systems
Ein MES-System stellt die Systemverfügbarkeit des Informationssystems für die
Fertigung sicher und bietet dadurch ein zusätzliches Sicherheitspotenzial gegen
den Ausfall des ERP-Systems. Praktische Erfahrungen belegen, dass während
mehrtägiger Ausfälle auf der ERP-Ebene der Auftragsvorrat im MES-System die
Fertigung am Leben erhalten hat, wodurch ein größerer wirtschaftlicher Schaden
vermieden werden konnte.
Das MES-System selbst verfügt über Sicherheitsmechanismen, die den Ausfall
des Unternehmensnetzwerks überbrücken können. Das Erfassungsterminal puffert
Daten, wenn keine Verbindung zum MES-Server besteht. Plausibilisierungen zum
Erfassungsobjekt sind bei LAN-Ausfall gegen die lokal verfügbaren Datenbestände
möglich.
Stromausfall, Datenbankausfall oder Hardware-Fehler der Systemhardware
können selbst bei redundanter Systemauslegung zum Totalausfall der MES-
Erfassung führen. In diesem Fall greift die Organisation des Notbetriebs. Das
MES-System stellt für diesen Fall eine Funktionalität zur effektiven Nacherfassung
der Daten bereit.
6.6 MES-Informationen für das Fertigungsmanagement
Gute und objektive Entscheidungen können nur dann getroffen werden, wenn zuverlässige
Informationen zur Verfügung stehen. Das MES-System garantiert jederzeit
aktuellste Informationen zum Fertigungsumfeld an den Arbeitsplätzen der
MES-Anwender. Dazu gehören Darstellungen des Online-Status zum Auftrag, der
Maschine, dem Prozess, dem Werkzeug, dem aktuell eingesetzten und produzierten
Material, sowie der Qualität und dem Personal.
Für jede Zielgruppe stellt das MES-System objektive Informationen mit unterschiedlichem
zeitlichen Bezug dar, so enthält das MES beispielsweise zu einem
Auftrag oder Artikel unterschiedliche Informationen unter verschiedenen Zeitaspekten:
Planungslisten für die nächste Schicht, die aktuell laufenden Arbeitsgänge
an den Arbeitsplätzen des Maschinenparks, die erledigten Aufträge vom Vortag,
oder die Darstellung benötigter Istzeiten im Vergleich zu den Vorgabezeiten aller
Aufträge zu einem speziellen Artikel im letzten Vierteljahr.
Der Werker an der Maschine interessiert sich für eine andere Informationsdarstellung
als der Fertigungsleiter. Alle erfassten Daten lassen sich deshalb durch
unterschiedlichen Zeit- oder Bereichsbezug kumulieren und grafisch aufbereiten:
Für den Maschinenführer ist es wichtig, dass alle Maschinenzustände, die aufgenommen
wurden, zur Einzelanalyse für die Gruppenbesprechung ebenso zur Verfügung
stehen, wie die Nutzungsauswertungen als Grundlage für das Reporting
des Bereichsvorgesetzten beim Fertigungsleiter, und die Werks-OEE-Kennzahlen
(OEE = Overall Equipment Efficiency) zum objektiven Vergleich verschiedener
Werke durch das Management in der Unternehmenszentrale.

Leitstand
Schnittstellen
zu ERP, TQM,
Lager
Meister,
AV
6.6 MES-Informationen für das Fertigungsmanagement 139
GF
HYDRA- HYDRA
Produktions -
Datenbank
Controlling
Abb. 6.5. Informationsdarstellungen für MES-Anwender
6.6.1 Transparenz durch MES-Aktualiät
QS
Personalbüro
Schnittstellen
zu Lohn- und
Gehalt
Das MES-System schafft Transparenz durch die Darstellung von Online-
Informationen zur aktuellen Situation in der Fertigung. Permanente Statusinformationen
und darauf aufsetzende Soll-Ist-Vergleiche zu allen Erfassungsobjekten:
Aktuelle Statusübersichten zu Auftrag, Arbeitsgang, Maschine und Aggregat,
Werkzeug und Werkzeugteil, Fertigungspersonal, Verbrauchsmaterialien und
Einsatzchargen, verwendete Maschinenprogramme, Prozessverläufen und aktuellen
Prüfergebnissen.
Potenziale aus der Nutzung dieser Online-Informationen ergeben sich in der
Fertigungsplanung und -steuerung. Durch die Bereitstellung einer umfassenden
Informationsbasis unterstützt das MES-System den Fertigungssteuerer im Falle
von Umplanungen bei der Auswahl der richtigen Entscheidung, indem die Auswirkungen
auf die konkurrierenden Bedarfe direkt dargestellt werden.
Permanente Statusabgleiche im MES-System führen zu aktualisierten Darstellungen
auf allen Erfassungsobjekten:
− Auftragsübersichten mit aktuellen Soll-Ist-Vergleichen
− Maschinenstatusübersichten mit Darstellung des aktuellen Status
− Materialbestandsentwicklungen

140 6 Integriertes Fertigungsmanagement mit MES
− Personalstatusübersichten und aktualisierte Personaleinsatzplanungen
− Aktualisierte Rüstlisten
− Werkzeugbedarfslisten
− Aktualisierte Listen anstehender Wartungen pro Ressource.
Abb. 6.6. Darstellung aktueller Maschinenstatus und der geplanten Arbeitsgänge
Alarmsituationen, die aus kritischen Veränderungen in der Fertigung resultieren,
lassen sich durch das Alarmmanagement des MES-Systems darstellen, und
per Mail oder Handy direkt an den Verantwortlichen adressieren. Durch Eskalationsstufen
wird ein Workflow im MES-System generiert, der zu einem geordneten
Umgang mit kritischen Situationen führt.
6.6.2 Anwendergerechte Auswertungen
Auswertungen im MES-System sind über alle Erfassungsobjekte und über beliebige
Zeiträume möglich. Auf allen Erfassungsobjekten des MES-Systems werden
Auswertungen zur Verfügung gestellt. Die folgenden Beispiele geben nur einen
kleinen Querschnitt wieder:
− Artikel-, Auftrags- und Arbeitsgangprofile
− Analysen zu Transport, Liege-, und Lagerzeiten innerhalb der Produktion

6.6 MES-Informationen für das Fertigungsmanagement 141
− Darstellung von Gemeinkostensalden aus der Erfassung aller Nebenzeiten
− Stillstandsanalysen zu Maschinen- und Anlagen über beliebige Zeiträume
− Gegenüberstellungen von Produktivitätskennzahlen
− Personalinformationen zu durchgeführten Tätigkeiten
− Leistungslohnentwicklungen für Einzelpersonen oder Prämiengruppen
− Istwertverläufe zu Prozesswerten
− Traceability-Auswertungen zur Material- und Chargenverfolgung in der Produktion
− SPC-Analysen über definierte Qualitätsmerkmale und Ausschussanalysen
− Werkzeughistorien mit Darstellung der Standzeiten.
Abb. 6.7. Maschinenstillstandsanalyse
Mächtige MES-Systeme stellen die verfügbaren Auswertungen auch auf einem
Web-Client zur Verfügung. Das MES-System ist somit global als Werkzeug nutzbar:
Der Produktionsleiter kann auch an einem fremden Standort alle relevanten
Informationen zu seinem Verantwortungsbereich einsehen und er kann Kennzahlen
der einzelnen Unternehmen übergreifend direkt vergleichen. Fertigungsunternehmen,
deren Struktur sich durch die Globalisierung und durch Produktionsverlagerungen
verändern, profitieren von den werksübergreifenden objektiven
Vergleichsmöglichkeiten der Trends aus den MES-Systemen der einzelnen Standorte.

142 6 Integriertes Fertigungsmanagement mit MES
Aus den aktiven Datenbeständen löscht das MES-System üblicherweise alle
Bewegungsdaten nach einem definierbaren Zeitintervall von einigen Monaten. Erfasste
Informationen, deren Langzeitdatenhaltung im MES-System erfolgt, werden
zusammengefasst und in Archivtabellen überführt. Auswertungen auf diesen Archivdaten
können durch entsprechende Schalter in die aktuelle Auswertungen mit
einbezogen werden.
6.6.3 Fertigungsnahe Zieldefinition
Das MES-System stellt mit seinen Auswertungen keine statischen Daten dar.
Vielmehr zeigt das MES-System die zeitlichen Verläufe und die aktuellen Werte
in einer Trendkurve. Für vorgegebene Zielvereinbarungen gibt das MES-System
die Zwischenergebnisse auf dem Weg zum Ziel und damit den Grad der Zielerreichung
an.
Das MES-System kann zur Formulierung von Zielvereinbarungen eingesetzt
werden. Die Basis hierfür sind die Erfassungsobjekte und deren Verknüpfung.
Beispiele sind die Vorgaben von Zielwerten für die Maschinenstillstandsminimierung,
für die Ausschussquote oder die Formulierung von Nutzungskennzahlen,
deren Erreichen binnen einer festgelegten Frist angestrebt wird.
Abb. 6.8. Darstellung der Manufacturing Scorecard des MES-Systems HYDRA

6.6 MES-Informationen für das Fertigungsmanagement 143
Die Zielvereinbarungen können auf beliebige Organisationseinheiten herunter
gebrochen werden. Es lassen sich für das Werk, die Kostenstelle oder den Arbeitsplatz,
die Prämiengruppe oder den einzelnen Mitarbeiter Vorgaben festlegen.
Das Ziel wird bekannt gegeben und die Istwerte auf dem Weg zur Zielereichung
werden konsequent verfolgt. Jeder Beteiligte dieses Innovationsprozesses
kann in Informationsdarstellungen des MES-Systems ablesen, welcher Grad der
Zielerreichung aktuell vorliegt. Persönliche Zieldarstellungen und deren Erreichungsquotient
werden in die mitarbeiterbezogene Informationsdarstellung integriert.
Das MES-System unterstützt die Organisation nachhaltig, da die Mitarbeitermotivation
durch die Zielwertvorgaben auf Dauer garantiert ist.
Literatur
Kletti J, Brauckmann O (2004) Manufacturing Scorecard. Gabler, Wiesbaden

6.6 MES-Informationen für das Fertigungsmanagement 145
7 Feinplanung und Steuerung mit MES
7.1 Überblick und Zielsetzung
7.1.1 Einordnung der Feinplanung und Steuerung
In einem Fertigungsunternehmen ist die eigentliche Produktionsplanung eingebettet
in die Rahmenbedingungen, die durch die Branche und die Unternehmenspolitik
vorgegeben sind. Beginnend mit der strategischen Ausrichtung eines Unternehmens
und der daraus abgeleiteten Absatzplanung ergeben sich die Rahmenbedingungen
für die Produktionsplanung. Teil dieser strategischen Planung ist
auch die Investitions- und Wachstumsplanung, um die nötigen Produktionskapazitäten
für die Fertigungsprozesse bereitzustellen.
Aus dieser kurzen Einleitung wird deutlich, dass die Ansprüche bezüglich zeitlicher
Gültigkeit und Genauigkeit eines Plans und die damit einhergehenden Planungsprobleme
abhängig von der Ebene (Grob-/Feinplanung) und der Sichtweise
(AV/Fertigungssteuerung) der jeweiligen Zielgruppe stark differieren.
Angewandt auf die Fertigungsplanung hat sich auch hier der ziel- und bedarfsorientierte
Ansatz einer mehrstufigen Fertigungsplanung als Basis eines integrierten
Fertigungsmanagements bewährt.
Zur Einordnung der Begrifflichkeiten und der im Folgenden näher betrachteten
Feinplanung in MES-Systemen hier eine Übersicht der verschiedenen Planungsebenen:
1. Taktische Planung (Absatzplanung)
Festlegung von Rahmenbedingungen wie geplante Investitionen oder auch Wachstumsziele.
Vorgabe von Basisdaten wie dem Betriebskalender und von abgeleiteten Zielen
für die Produktion wie zum Beispiel die Minimierung von Lagerbeständen.
Fristigkeit � langfristige, strategische Planung
Gültigkeit � jährlich; gegebenenfalls vierteljährliche Revision
WER � Management/GF
2. Produktionsgrobplanung
� lang-/mittelfristig
Umsetzung der strategischen Planung in Primärbedarfe unter Berücksichtigung
von konkreten Bedarfen (Bestellungen /Abrufe). Im Rahmen der Materialbedarfs-

146 7 Feinplanung und Steuerung mit MES
planung werden Möglichkeiten zur Deckung der eingehenden Primärbedarfe und
der sich durch die Stücklistenauflösung ergebenden Sekundärbedarfe ermittelt.
Als Ergebnis entstehen bei Eigenfertigung konkrete Fertigungsaufträge und
damit die in der Fertigungsplanung zu verplanenden Bedarfe. Abhängig von der
Fertigungstiefe beziehungsweise der Komplexität der Arbeitspläne sind die einzelnen
Fertigungsaufträge zur Abbildung der fertigungsrelevanten Abhängigkeiten
teilweise zu Auftragsnetzen verknüpft.
Unter Berücksichtigung des frühesten Start und des spätestens Endtermins (Liefertermin
abzüglich Sicherheitszeit) erfolgt im ERP-/PPS-System eine Grobterminierung.
Bei dieser Grobterminierung erfolgt teilweise ein sog. Kapazitätsabgleich, wobei
die Machbarkeit der entstandenen Fertigungsaufträge grob abgeglichen wird.
Für diesen Abgleich wird zum Beispiel die Leistungsfähigkeit der Produktion in
Materialmengen pro Zeiteinheit ausgedrückt und häufig werden dabei nur die
Endfabrikatsstufen betrachtet.
An dieser Stelle muss deutlich darauf hingewiesen werden, dass dieser Abgleich
nur gegen eine angenommene, abstrakte Kapazität und ohne Berücksichtigung
von technologischen Gegebenheiten erfolgen kann und damit die Aussagekraft
entsprechend zu werten ist.
Durch diese viel zu grobe Einschätzung besteht das Risiko, unrealistische Terminvorgaben
oder sogar Zusagen gegenüber dem Kunden zu machen und zusätzlich
den entstehenden Auftragsvorrat für die Fertigung unrealistisch zu planen.
Durch entsprechend durchdachte Konzepte für die Optimierung der Grobplanung
in einem Unternehmen kann der entstehende Auftragsvorrat für die Fertigung realistischer
gestaltet werden.
Leider zeigt die Praxis bis heute, dass in vielen ERP-/PPS-Implementierungen
an dieser Stelle nur eine Durchlaufterminierung gegen unendliche Kapazität stattfindet
und damit die Machbarkeitsentscheidung in den Köpfen der Prozesskenner
oder gar erst im Rahmen der Fertigung fällt.
3. Feinplanung
Durch die grobterminierten Fertigungsaufträge ergeben sich die entsprechenden
Kapazitätsbedarfe für die notwendigen Ressourcen. Dabei wird zwischen den primären
Ressourcen (Maschinen/Anlagen) und den sekundären Ressourcen (Personal,
Werkzeuge etc.) unterschieden.
Im Rahmen der Feinplanung werden die grobterminierten Fertigungsaufträge in
Konkurrenz zueinander auf die zur Verfügung stehenden Kapazitäten belegt.
Durch diese Art der Belegung lassen sich realistische Aussagen bezüglich Terminen
und der Auslastungssituation treffen.
Die im Rahmen der Feinplanung fixierten Aufträge werden zur Ausführung in
die Produktion übergeben. Die Rückmeldungen der Fertigung werden in die Feinplanung
rückgekoppelt und somit ist ein permanenter Abgleich des Plans mit den
realen Gegebenheiten möglich. Da die Realität mit an Sicherheit grenzender
Wahrscheinlichkeit vom Plan abweicht, muss in der Feinplanung auf solche Abweichungen
reagiert werden.

7.1.2 Aufgaben der Feinplanung und Steuerung
7.1 Überblick und Zielsetzung 147
Im Rahmen der Feinplanung erfolgt – je nach Organisation – auf Abteilungs-,
bzw. Gruppenebene die Zuteilung der grobterminierten Aufträge/Arbeitsgänge auf
die aktuell zur Verfügung stehenden Ressourcen.
Im Gegensatz zur Grobplanung auf Ebene ERP-/PPS sieht sich die umsetzende
Fertigung mit der aktuellen Realität konfrontiert. Diese Realität zeigt sich beispielsweise
durch
− technische Störungen der Produktionsmittel (Maschinenstillstand, Werkzeugbruch,
etc.),
− Verarbeitungsprobleme mit dem eingesetzten Material,
− neue Prioritäten im Produktionsprogramm oder durch Kundeneinflüsse,
− Ausfälle von Mitarbeitern durch Krankheit oder,
− auch sehr indirekte Faktoren wie z. B. Umwelteinflüsse.
Es steht fest – wie die Auflistung verdeutlichen soll –, dass in der Fertigungsrealität
zahlreiche Ereignisse auftreten, die zu Abweichungen der „Planung“ führen.
Dadurch ergibt sich die Notwendigkeit, nahezu permanent über geeignete
Maßnahmen zu entscheiden.
Die Aufgabenstellung an den Fertigungsteuerer ergibt sich im Wesentlichen in
Abhängigkeit von der jeweils betrachteten Fertigungsbranche, der logistischen
Gegebenheiten wie auch der Fertigungstiefe. Die beiden folgenden Fallbeispiele
sollen dies verständlich machen.
Bei einer hohen Fertigungstiefe bietet sich eine zweitstufige Vorgehensweise
an, bei der auf einer zentralen Ebene die Zuteilung der Arbeitsgänge auf Fertigungsinseln/Gruppen
erfolgt und die finale Entscheidung bezüglich der zu wählenden
Ressourcen und der konkreten Fertigungsreihenfolge an die Gruppe delegiert
wird.
In Bereichen mit hohem Termindruck und kurzen Auftragsvorläufen, wie zum
Beispiel bei Automobilzulieferern ist eine Planung, die auf strategischen Abwägungen
beruht kaum möglich, da die Zeit zwischen Auftragseingang und Durchführung
nur minimalen Spielraum bietet. Ein zeitaufwändiger und strategischer
Planungsansatz steht hier in keinem sinnvollen Verhältnis zum erzielbaren Ergebnis,
das meist ohnehin nur von kurzer Gültigkeitsdauer ist. Zusammenfassend lassen
sich die Kernaufgaben der Feinplanung und Steuerung in einem integrierten
Produktionsumfeld wie folgt benennen:
− Ressourcenbelegung,
− Überwachung des Auftragsdurchlaufs,
− Auflösung von Konflikten,
− Abgleich mit der Grobplanung.

148 7 Feinplanung und Steuerung mit MES
7.2 Einsatz von MES zur Feinplanung und Steuerung
7.2.1 Überblick
Aus Sicht eines MES ist die Feinplanung oder genauer die technologische Ressourcenbelegung
und die Rückkopplung der fortschreitenden Realität nur als Einheit
zu betrachten. Während in herkömmlichen Planungssystemen wie zum Beispiel
ERP-/PPS-Systemen dieser Regelkreis meist durch eine Neuplanung
Anwendung findet, verschmelzen in aktuellen MES-Systemen die Planwelt mit
der Realität in der Ist-Situation.
Die Kernaufgabe der Feinplanung ist es, den kapazitätsorientierten Auftragsvorrat
aus der Grobplanung in eine technologieorientierte Belegung von verfügbaren
Ressourcen zu überführen. Die Unterscheidung der Kapazitätsorientierung eines
ERP-/PPS und der Technologieorientierung eines MES lässt sich recht
anschaulich am Beispiel einer Spritzgussfertigung mit häufig vielen gleichartigen
oder zumindest vergleichbaren Maschinen verdeutlichen.
Angenommen, in der zu planenden Abteilung stehen zehn technisch gleichwertige
Spritzguss-Maschinen zur Verfügung und es wird in zwei Schichten zu je 8
Stunden gearbeitet. Für die Grobplanung steht damit pro Tag eine Kapazität von
320 Stunden zur Verfügung. Eine Unterscheidung der einzelnen Maschinen ist an
dieser Stelle, das heißt für die Grobplanung im ERP-/PPS-System, irrelevant.
Für die Fertigung und damit zum Beispiel den Schichtführer und schlussendlich
den Maschinenbediener ist es jedoch absolut von Interesse, auf welcher der Maschinen
ein Auftrag nun tatsächlich gefertigt wird. Erschwerend kommt hinzu,
dass bei genauer Betrachtung sich die zehn Maschinen eben doch im Detail unterscheiden
und sei es nur durch den aktuellen Rüstzustand. So verfügen beispielsweise
nur zwei Maschinen über ein bestimmtes Zusatzaggregat, das für die Fertigung
einiger weniger Produkte benötigt wird. Möglicherweise haben auch nur
bestimmte Maschinen und im Weiteren in Kombination mit bestimmten Werkzeugen
die Freigabe aus Qualitäts- oder Kundensicht.
Bei investitionsintensiven Anlagen und häufig im Bereich prozesstechnisch
komplexer Abläufe erfolgt die Grobplanung meist bereits auf physikalischen Einzelkapazitäten,
eine Kapazitätsauswahl im MES entfällt damit. In solchen Fällen
liegt der Schwerpunkt häufig auf der Reihenfolgenplanung unter Berücksichtigung
der Kapazität von sekundären Ressourcen.
Aus der Grobplanung werden die dort gesetzten Eckpunkte als Restriktionen
für die Feinplanung mit dem Auftragsvorrat übergeben. Im Wesentlichen handelt
es sich hierbei um die folgenden:
− frühestmöglicher Auftragsbeginn,
− spätestmögliches Auftragsende,
− Auftragsmenge.

Arbeitsgang
9820 010
Arbeitsgang
0282 010
7.2 Einsatz von MES zur Feinplanung und Steuerung 149
Arbeitsgang
9217 020
?
Abb. 7.1. Kapazitätspool vs. Einzelkapazität
Arbeitsgang
2963 010
Arbeitsgang
4927 020
Arbeitsgang
6238 020
Wie der Auftrag nun innerhalb der vorgegebenen Grenzen ausgeführt wird, ist
für die ERP-/PPS-Ebene nicht von Interesse und obliegt der Produktion selbst. Der
Puffer beziehungsweise die sich aus dem Puffer ergebenden Freiheitsgrade können
im Rahmen der Feinplanung genutzt werden. Damit wird deutlich, dass die
Handlungsfähigkeit der Feinplanung im Wesentlichen durch die vorgegebenen
Randbedingungen bestimmt wird. Jedoch gerade im Extremfall von engen Randbedingungen
(zum Beispiel sehr engen Terminen) macht sich die Feinplanung im
MES durch ihre Technologienähe und die zeitnahe Rückführung der Ist-Situation
bemerkbar.
So lassen sich durch geschickte Reihenfolgenbildung Rüstzeiten massiv verringern
beziehungsweise verhindern und somit Engpässe an anderen Stellen ausgleichen.
Andererseits können Transport- und Umbauzeiten von Zusatzaggregaten
oder Werkzeugen optimiert werden, wenn deren Belegung unter Berücksichtigung
der realen Kapazität, des aktuellen Lager- oder Einbauorts und ggf. geplanten
Maßnahmen wie zum Beispiel Wartung im Rahmen der Feinplanung abgebildet
wird.
Neben den aus der Grobplanung vorgegebenen Rahmenbedingungen sind für
eine sinnvolle Feinplanung im MES und Wahrnehmung der entsprechenden, hier
zu erfüllenden Aufgaben weitere Strukturen mit meist technologischem Hintergrund
notwendig, die in den folgenden Absätzen behandelt und die jeweilige
Notwendigkeit verdeutlicht werden.

150 7 Feinplanung und Steuerung mit MES
7.2.2 Umgang mit primären Kapazitäten in MES
Eine wesentliche Basisinformation ist die Definition der primären Kapazitäten im
MES. Sie ergeben sich aus den Maschinen oder allgemeiner Arbeitsplätze, die den
primären Bedarf der Arbeitsgänge decken. Dieser Bedarf wird als solcher mit dem
Fertigungsauftrag beziehungsweise den enthaltenen Arbeitsgängen übergeben.
Das Kapazitätsangebot im MES spiegelt die realistische Kapazität der Produktion
wider, die sie zur Erledigung ihrer Aufgaben zur Verfügung hat. Das Kapazitätsangebot
im ERP-/PPS hingegen dient primär zur Grobplanung und ersten
Machbarkeitsprüfung und ist damit in der Regel nur eine Untermenge der praktisch
möglichen Leistungsfähigkeit. Dies ist aus mehreren Gründen notwendig.
Zum einen muss ein gewisser Sicherheitsfaktor für unvorhergesehene Ausfälle
enthalten sein. Weiterhin wird für die Grobplanung nicht zwischen einzelnen Aggregaten
oder gar Produktausprägungen unterschieden, es wird vielmehr von einem
durchschnittlichen Bedarf (Produkt-Mix) ausgegangen. Auch diesem Fakt
muss bei der Festlegung der Plankapazität für die Grobplanung Rechnung getragen
werden.
Bei Systemeinführungen wird häufig im Enthusiasmus der zentralen Stammdatenverwaltung
auch davon gesprochen, die primären Kapazitäten (Arbeitplätze)
und das zeitliche Kapazitätsangebot aus dem ERP-/PPS ins MES automatisiert zu
übernehmen. Doch wie bereits weiter oben im entsprechenden Kapitel näher erläutert,
differieren die Ausprägungen häufig aufgrund des jeweiligen Kontextes
der Systeme beziehungsweise der Anwendungsfälle. So führt zum Beispiel das
einmalige, kurzfristige Einführen einer Zusatzschicht im MES nicht zur Anpassung
der Plankapazität oder gar des Werkskalenders im ERP-/PPS. Die Differenzierung
wird auch sehr deutlich am Beispiel der Spezifikation der primären Kapazitäten.
So werden ERP-/PPS-seitig häufig mehrere physikalische Einzelkapazitäten
oder Maschinen zu einer Pool- oder Kapazitätsgruppe zusammengefasst.
Teilweise erfolgt die Definition der Kapazitäten auch einfach durch Abbildung der
Kostenstellen.
Für alle Arten von Arbeitsplätzen wird die zeitliche Verfügbarkeit in Form eines
Zeitmodells oder auch Schichtkalenders hinterlegt. Aufgrund der Notwendigkeit,
im MES auch sehr kurzfristig Änderungen an diesem Modell (zum Beispiel
eine Sonderschicht) durchzuführen, muss die Gestaltung dieser Modelle im MES
möglichst flexibel gestaltet werden. Da die Durchführung solcher Änderungen
durchaus üblich ist und im Gegensatz zu den Arbeitszeitkalendern im ERP-/PPS
nicht im Rahmen des Stammdaten-Änderungsdienstes erfolgt, müssen sie an sich
einfach und intuitiv durchführbar sein, wie das folgende Beispiel zeigt.
Zur Berücksichtigung der besonderen Gegebenheiten werden im MES verschiedene
Arten von Arbeitsplätzen unterschieden:
1 Einzel-/Maschinenkapazität
Dies ist die typische Art einer Maschinenkapazität, die exklusiv zu belegen ist und
sich im Wesentlichen durch die hinterlegte, zeitliche Verfügbarkeit definiert. Die
Verfügbarkeit kann außerdem durch einen generellen Nutz- oder Leistungsgrad

7.2 Einsatz von MES zur Feinplanung und Steuerung 151
beeinflusst werden, um zum Beispiel weniger leistungsfähige, aber technologisch
gleichwertig einsetzbare Maschinen einer Gruppe zu klassifizieren.
Abb. 7.2. Schichtmodell am Beispiel des MES HYDRA
Die Laufzeitberechnung erfolgt ausschließlich durch Parameter, die sich aus
dem Paar Arbeitplatz und Arbeitsgang ergeben.
Beispiele:
- Spritzguss-Maschine
- Spindelpresse
- Stanzmaschine
- Schweißroboter
2 Gruppenkapazität
In Abgrenzung zu den vorgenannten Einzelarbeitsplätzen stehen bei dieser Art neben
der primären Kapazität, die sich durch die hinterlegte Verfügbarkeit des Arbeitsplatzes
selbst ergibt, die spezifische Verfügbarkeiten weiterer, benötigter
Ressourcen im Vordergrund.
Die letztendlichen Restriktionen beziehungsweise Belegungsengpässe ergeben
sich meist durch die verfügbare Personalkapazität oder ganz allgemein durch die
benötigten sekundäre Ressourcen und Fertigungshilfsmittel. An solchen Arbeits-

152 7 Feinplanung und Steuerung mit MES
plätzen richtet sich die Laufzeit von Arbeitsgängen häufig an der Art oder Anzahl
eingesetzter Ressourcen aus, der Arbeitsplatz selbst steht im Hintergrund. Dies
wird bei Betrachtung personalintensiver Bearbeitungsschritte deutlich.
Beispiele:
- Montagebereiche
- Handarbeitsplätze
3 Maschinenkapazität mit 2. Dimension (Öfen, Galvanikbäder, ...)
Als besondere Variante von Maschinenkapazitäten versteht sich diese Gruppe von
Kapazitäten, die neben der zeitlichen Verfügbarkeit durch eine weitere Dimension
bestimmt wird. Diese Dimension ist zum Beispiel das räumliche Fassungsvermögen
eines Galvanikbades oder eines Glühofens.
Durch geeignete Kombinatorik verschiedener Aufträge ergeben sich somit Bestückungspläne
und daraus abgeleitet die Laufzeit der einzelnen Arbeitsgänge.
Selbstverständlich folgt die Findung der Kombinationen klar hinterlegten Regeln,
die sich durch technologische Parameter ergeben. So sind zum Beispiel Glühprogramme
oder Temperaturverläufe ganz allgemein zu beachten. Häufig stellen jedoch
auch die Werkstückträger (die zum Beispiel säurebeständig sein müssen) an
sich einen Engpass dar, was sich wiederum durch geeignete Abbildung als sekundäre
Ressourcen beziehungsweise Fertigungshilfsmittel abbilden lässt.
Beispiele:
- Galvanikbäder
- Glühöfen
- Lackierstraße
4 Bearbeitungszentrum
Eine besondere Herausforderung für eine systemgestützte Belegungsplanung stellen
die Bearbeitungszentren dar. Dabei wird davon ausgegangen, dass zu einem
Zeitpunkt genau 1 Werkstück und damit ein Arbeitsgang bearbeitet wird, die
Werkstückzufuhr jedoch parallel erfolgen kann. Durch geeignete Kombination
mehrerer Arbeitsgänge unter Verwendung der entsprechenden Werkzeuge wird
nun das Ziel verfolgt, die Spindel möglichst durchgängig laufen zu lassen. Bei näherer
Betrachtung der Freiheitsgrade und Randbedingungen wird der Umfang der
Aufgabe deutlich. So ist über geeignete technologische Parameter wie zum Beispiel
das NC-Programm und Größenverhältnisse die Kombinatorik von Arbeitsgängen
zu prüfen und die einzelnen Bearbeitungszeiten eines Werkstücks mit den
Bestückungszeiten abzugleichen. Weiterhin werden in der Regel mehrere solcher
Bearbeitungszentren von einem Mitarbeiter betreut, so dass eine Bestückung für
eine bestimmte Zeit ohne weiteren Personaleinsatz ausreichen muss. Neben den
eigentlichen Bearbeitungszentren sind die verschiedenen Werkzeuge zu berücksichtigen,
die häufig aus automatisierten Werkzeugmagazinen zugeführt werden,
die teilweise auch mehrere Anlagen versorgen, wodurch sich eine zusätzliche Restriktion
ergibt.

7.2 Einsatz von MES zur Feinplanung und Steuerung 153
Neben der eigentlichen Belegungsplanung muss eine geeignete Laufzeitberechnung
der verschiedenen Arbeitsgänge auf diesen Bearbeitungszentren erfolgen.
Für diese Berechnung ist zu berücksichtigen, dass die Arbeitsgänge zwar parallel
auf der Anlage aktiv sind, jedoch sequentiell bearbeitet werden. So wirkt sich die
Maschinenkombination, die Werkstückwechselzeit, die Palettenkapazität und die
Häufigkeit der Wiederholung auf die Laufzeit der einzelnen Arbeitsgänge aus.
Beispiel:
- CNC-Palettenmaschinen
7.2.3 Modellierung der Prozesse im MES
Die prozessfähige und durchgängige Abbildung von Fertigungsabläufen beginnt
unbestreitbar mit der Qualität und Prozessnähe der Stammdaten. Denn auf dieser
Basis werden Kalkulationen durchgeführt, entstehen Preise und letztendlich die
Vorgaben für die Umsetzung einer Fertigung.
Durch die zunehmende Leistungsfähigkeit der PPS-Systeme und vor allem den
steigenden Möglichkeiten zur Abbildung der Prozesse in den dort gepflegten
Stammdaten wie Arbeitsplänen und Stücklisten lässt sich der oben genannte Ansatz
in einer Vielzahl von Fertigungsbereichen tatsächlich umsetzen.
Gehen wir im Weiteren davon aus, dass dieser Ansatz als zielführend erkannt
und damit das Bestreben zur Generierung von guten Stammdaten vorhanden ist.
Weiterhin wächst aus diesem Bewusstsein die Erkenntnis, dass die Erfahrungen
aus den Prozessen permanent reflektiert und fast zwangsläufig zur permanenten
Optimierung der Vorgaben und damit auch der Stammdaten zu nutzen sind.
Damit spiegeln die, aus der Grobplanung an die Feinplanung zur Umsetzung
übergebenen, Fertigungsaufträge die Überlegungen und das Know-how der Vorgaben
und Stammdaten wider, auf deren Basis diese generiert wurden. Daraus entsteht
der Wunsch oder vielmehr die Notwendigkeit, diese Informationen im Rahmen
der Umsetzung in der Fertigung und damit im MES zu berücksichtigen oder
gar durchzusetzen.
Zur Verdeutlichung dieser Notwendigkeit, hier die Abläufe einer Großmaschinenmontage
wie zum Beispiel Baumaschinen. Die Auftragsgröße ist recht gering,
da es sich um aufwändige und kundenbezogen gefertigte Großmaschinen handelt.
Die einzelnen Baumaschinen werden in verschiedenen, sequentiellen Montageschritten
auf den Einzelkomponenten aufgebaut und ab einem bestimmten Montageschritt
individualisiert betrachtet.
Damit die einzelnen Komponenten abgestimmt aufeinander gefertigt werden
und die Auswirkungen der einzelnen Schritte bereits planerisch berücksichtigt
werden, müssen die vorgelagerten Fertigungsaufträge (Komponenten) im Sinne
einer Baugruppe zusammengefasst und entsprechend im MES berücksichtigt werden.

154 7 Feinplanung und Steuerung mit MES
Material 1
Material 2
Material 3
Material 4
Teil 1
Lager
Fertigungsauftrag Baugruppe A
10 20 30 40 50
Fertigungsauftrag Baugruppe B
10 20 30 40 50
Fertigungsauftrag Baugruppe C
10 20 30 40
10 20 30 40 50
Fertigungsauftrag Erzeugnis 1
Abb. 7.3. Baugruppenorientierte Fertigung/Montage
Fertigung
Montage
Ablieferung
Erzeugnis 1
Zurück zum Beispiel der Montage, die sich bei genauer Betrachtung im Auftragsnetz
„nur“ als einzelne Komponente darstellt. Innerhalb dieses einzelnen
Montageauftrags ist die Sequenz im Sinne einer Vorgänger-/Nachfolgerbeziehung
einzuhalten. Um die Flexibilität der einzelnen Arbeitsschritte zu gewährleisten,
gilt es hier jedoch, diese Sequenz für jede individualisierte Einzelmaschine zu berücksichtigen.
Häufig ist dies bei der Montage von Großmaschinen alleine aufgrund
des Platzbedarfs und der verfügbaren Zwischenlagerkapazität zwingend erforderlich.
Nachdem eine einzelne Maschine an sich fertig ist, schließen sich noch diverse
nachgelagerte Arbeitsschritte an, wie zum Beispiel verschiedene Kontroll- und
Prüfvorgänge, Testläufe oder banale Dinge wie die Ausstattung mit Dokumentationen
und sonstigen ergänzenden Ausstattungsmerkmalen.
Diese Arbeitsschritte unterliegen dann keiner strikten Sequenz mehr, sondern
können – wieder bezogen auf Einzelmaschinen – in beliebiger Reihenfolge durchgeführt
werden. Da es sich aber durchaus um zeitintensive Tätigkeiten handelt, die
auch entsprechend restriktive Kapazitäten wie zum Beispiel einen Prüfstand benötigen,
ist eine detaillierte Feinplanung durchaus nötig und damit eine entsprechend
feine Aufteilung des Arbeitsplans.
Sicher sind die durchaus komplexen Abläufe der Realität für dieses Beispiel
stark vereinfacht, es zeigt aber sehr schön viele unterschiedliche Beziehungen auf,
die für die Feinplanung und Umsetzung einer Fertigung unbedingt berücksichtigt
werden müssen, um eben den Abläufen in der Realität nahe zu kommen. Ähnliche
Szenarien lassen sich für beliebige Prozesse und Abläufe aufbauen und dadurch

7.2 Einsatz von MES zur Feinplanung und Steuerung 155
auf zahlreiche Beziehungen stoßen, die für eine hinreichende Abbildung im Rahmen
der Stammdatenmodellierung beziehungsweise der MES Feinplanung unverzichtbar
sind.
Um eine ausreichend exakte und realitätsnahe Modellierung der Prozesse erreichen
zu können, bilden moderne ERP-/PPS-Systeme und damit auch MES Systeme
im wesentlichen folgende Arbeitsplanstrukturen ab:
− Aufträge unterschiedlicher Auftragsarten
− Arbeitsgänge zur Abbildung der technologieorientierten Arbeits- oder Prozessschritte
− Arbeitsgangsplitts zur Nutzung paralleler Produktionsmöglichkeiten wie
gleichartiger Anlagen mit dem Ziel der Durchlaufzeitreduzierung
− Einzelteilbetrachtung (Serialisierung oder Individualisierung) zur Betrachtung
der einzelnen Prozessschritte bezogen auf jedes Einzelteil
− Auftragsnetze zur Vernetzung mehrerer Aufträge untereinander und damit zum
Beispiel der Abbildung von Projekten oder einer typischen Baugruppenmontage
− Variable Beziehungen zwischen einzelnen oder auch mehreren Arbeitsschritten
(Arbeitsgängen) eines Auftrags zur Abbildung von beispielsweise
- strikter Vorgänger-/Nachfolgerbeziehung
- exakte Synchronierung einer Parallelität um zum Beispiel eine Erstteilprüfung
exakt bezogen auf den herstellenden Produktionsschritt zu terminieren.
− Abbildung von Teilnetzen innerhalb von Aufträgen um dieses untereinander
parallelisieren und gegebenenfalls wieder zusammenführen zu können.
− Unterstützung von Überlappung mit unterschiedlichen Ausprägungen:
KANN-Überlappung
Solche Überlappungen sind initial nicht vorgesehen, können jedoch bei Be-
darf zur Durchlaufzeitreduzierung genutzt werden.
SOLL-Überlappung
Hierbei wird bereits bei der Terminierung und auch der Feinplanung von Überlappungen
ausgegangen, das heißt sie dient der Reduzierung der Prozessdauer.
Kann aus bestimmten Gründen nicht überlappend gefertigt werden, ist dies
auch zulässig.
− MUSS-Überlappung
Im Falle einer definierten MUSS-Überlappung muss diese aus Prozessgründen
eingehalten werden und ist entsprechend bei der Feinplanung einzuhalten und
im Rahmen der anschließenden Umsetzung zu plausibilisieren.
7.2.4 Personal – die besonders wertvolle Ressource
Mit zunehmender Komplexität der Fertigungsprozesse und der Bedeutung des
Mitarbeiters in produzierenden Unternehmen nimmt auch der Einfluss der Personalverfügbarkeit
auf die Fertigungsplanung und umgekehrt die Fertigungsplanung
auf die Personaleinteilung zu.

156 7 Feinplanung und Steuerung mit MES
So ist in vielen Unternehmen eine Fertigungsplanung ohne Berücksichtigung
des Schichtplans undenkbar geworden. Dies erfolgt heutzutage in den meisten Fällen
immer noch unter Zuhilfenahme von manuell erstellten Listen oder den unsäglichen,
in vielen Unternehmen kaum noch weg zu denkenden Excellisten. Bei Betrachtung
der Funktionalitäten aktueller und integrierter MES-Systeme ist dieser
Zustand kaum nachvollziehbar, gehört doch die An-/Abwesenheitsplanung der
Mitarbeiter wie auch die aktuelle Anwesenheitszeiterfassung zu den Grunddisziplinen,
auf die im Kapitel detailliert eingegangen wird.
7.2.5 Modellierung der technischen Sicht
Neben den Beziehungen, die sich aus den Stücklisten und Arbeitsplänen ergeben,
bestimmen zahlreiche, vor allem prozessnahe, technologische Parameter den Prozess.
Je detaillierter die Einflüsse der Prozesse Berücksichtigung finden, desto realistischer
wird ein Plan und seine Eintrittswahrscheinlichkeit nimmt zu.
Bei solchen technologischen Parametern handelt es sich zum Beispiel um die
mögliche Kombinatorik von unterschiedlichen Ressourcen zur Herstellung eines
bestimmten Artikels zum Beispiel die Kombinatorik von Maschine und Werkzeug.
Derartige Einschränkungen entstehen aus technischen oder auch aus qualitätsorientierten
Gründen. Dies bedeutet, dass im ersten Fall eben ein bestimmtes
Werkzeug zur Herstellung eines Produkts nur auf bestimmten Anlagen eingesetzt
werden kann. Im anderen Fall entsteht – unabhängig von der rein technischen
Möglichkeit – in einer bestimmten Kombination keine ausreichende Qualität oder
es wurde ganz einfach noch keine entsprechende Freigabe durch die QS oder den
Kunden erteilt. Dieses einfache Beispiel lässt sich beliebig auf andere Ressourcen
wie Prüfmittel, NC-Programme aber auch Personen übertragen und damit entsprechend
zahlreiche Anwendungsfälle in der Praxis finden.
Durch die Abbildung dieser Gegebenheiten werden im Rahmen der Feinplanung
die Möglichkeiten zur Deckung der Bedarfe, die sich aus den Aufträgen beziehungsweise
den Arbeitsgängen ergeben genauer spezifiziert. Durch die weiter
oben beschriebenen Beziehungen innerhalb der Aufträge beziehungsweise zwischen
Aufträgen ergeben sich die Möglichkeiten zur zeitlichen Variation auf den
möglichen Kapazitäten.
Weiterhin ergeben sich durch die Reihenfolge auf einer Kapazität weitere Indizien,
die im Rahmen der Feinplanung für eine letztendliche Belegungsentscheidung
von Interesse sind. Nehmen wir der Einfachheit wegen eine Maschine, die
mit gleichartigen Arbeitsgängen unterschiedlicher Aufträge belegt werden soll, ist
neben den terminlichen Restriktionen aus den Aufträgen auch die Reihenfolge an
sich von Bedeutung, da sich dadurch möglicherweise enorme Rüstzeiten sparen
lassen. Anders betrachtet kann eine Reihenfolge, die aus terminlichen Gründen
eingehalten werden muss, zu unnötigen Umbau-/Rüstaufwänden führen, die als
solche in den rein produktorientierten Arbeitsplänen und damit der Kalkulation
nicht berücksichtigt wurde.
Um solche Zeiten in der Feinplanung berücksichtigen zu können, bieten MES
Systeme entsprechende Strukturen wie zum Beispiel die sog. Rüstwechselmatrix

Modellierung technologischer Beziehungen:
7.2 Einsatz von MES zur Feinplanung und Steuerung 157
Artikel Werkzeug Maschine
• Passt das Werkzeug rein technisch auf die Maschine?
• Ist das Werkzeug aktuell verfügbar (oder zum Beispiel in
Wartung)?
• Ist die Kombination von der QS / dem Kunden freigegeben?
Feinplanung gültiger Kombinationen
Abb. 7.4. Modellierung technologischer Beziehungen
an. Über die erwähnten und recht diskreten Parameter hinaus, verbergen sich leider
noch viele technologische Parameter nur in den Köpfen der Prozesskenner wie
zum Beispiel der Arbeitsvorbereiter oder Maschinenführer. Um die darin verborgenen
immensen Potenziale systematisch, objektiv und personenunabhängig nutzen
zu können, bieten einige wenige MES-Systeme bereits weitergehende Möglichkeiten
zur Modellierung von Expertenwissen oder auch Erfahrungen und
Nutzung im Rahmen der MES Feinplanung.
Warten
Dynamische
Rüstzeit
Die dynamische Rüstzeit...
• ergibt sich aus der
Rüstwechselmatrix
• wird aufgrund der
Belegungsreihenfolge
eines Arbeitsplatzes ermittelt
Abb. 7.5. Statische vs. Dynamische Rüstzeit
Rüsten Bearbeiten Abrüsten
Statische
Rüstzeit
Liegen Transport
Die Statische Rüstzeit...
• ist im Arbeitsplan hinterlegt
• ist unabhängig von der
Belegungsreihenfolge

158 7 Feinplanung und Steuerung mit MES
7.2.6 Strategien zur Ressourcenbelegung
Die wesentliche Aufgabe der Feinplanung ist die Erstellung eines Plans zur
Durchführung der, aus der Grobplanung vorgegebenen Aufträge auf den zur Verfügung
stehenden Kapazitäten unter Berücksichtigung der technologischen Randbedingungen.
Ein solcher Plan wird durch Belegung der verschiedenen Ressourcen
erzeugt, weshalb die entsprechende planerische Aktivität auch als Ressourcenbelegung
bezeichnet wird.
Je nach Branche, dem Fertigungsumfeld, der Terminsituation und der gewünschten
Flexibilität im Rahmen der Feinplanung ergibt sich der zeitliche Vorlauf,
mit der die Ressourcenbelegung vor der Umsetzung in der Fertigung selbst
erfolgt. Zur Abbildung der zeitlichen Gegebenheiten stehen im MES System entsprechende
Möglichkeiten zur Verfügung. So werden verschiedene Zeitbereiche
oder auch Zeithorizonte angeboten, die sich flexibel einstellen und damit die Feinplanung
auf die spezifischen Belange eines Unternehmens anpassen.
Zur Unterstützung der Anwender bei der Erledigung Ihrer Aufgaben stellen
MES Systeme im Rahmen der Feinplanung die Möglichkeit zur automatischen Erstellung
einer Ressourcenbelegung zur Verfügung. Dabei wird unter Berücksichtigung
der definierten Horizonte und der weiter oben beschriebenen, zahlreichen
Beziehungen und Restriktionen ein anstehender Auftragsvorrats gegen das verfügbare
Kapazitätsangebot verplant.
• Planungsvorlauf
• Planungshorizont
•
•
Fixierungshorizont
Simulationshorizont
Abb. 7.6. Feinplanungshorizonte eines MES

7.2 Einsatz von MES zur Feinplanung und Steuerung 159
Dabei wird in der Regel zwischen einer Neuplanung und einer Deltaplanung
unterschieden. Bei einer Neuplanung werden zuerst alle bereits vorhandenen Belegungen
ausgeplant und anschließend der gesamte verplanende Auftragsvorrat
neu verplant. Bei einer Deltaplanung wird versucht, Änderungen des Auftragsvorrats
in eine existierende Belegung einzuarbeiten.
Um für einen bestimmten zeitlichen Bereich, den sog. Fixierungshorizont, die
Belegung festzuschreiben und damit für die Fertigung verbindlich zu halten, besteht
die Möglichkeit der Fixierung Belegungen, die wiederum automatisiert oder
durch manuelle Interaktion erfolgen kann.
Zur Unterstützung der unterschiedlichen teilweise auch branchentypischen Zielen
stehen im Rahmen der MES Feinplanung verschiedene Planungsstrategien zur
Verfügung. Bei den erwähnten Zielen handelt es sich beispielsweise um die Optimierung
der Rüstzeit, Verkürzung der Durchlaufzeit, die Minimierung von Umlaufbeständen
oder die Termintreue.
Im folgenden eine Übersicht typischer Heuristiken und deren Einsatzgebiet beziehungsweise
Zielrichtung:
Regel/Strategie�
�Kriterium
max.
Kapazitätsauslastung
minimale
Durchlaufzeit
minimale
Zwischenlagerkosten
minimale
Terminabweichung
Abb. 7.7. Einordnung einiger Standardheuristiken
KOZ LOZ KRB GRB SZ
sehr gut schlecht gut gut gut
sehr gut sehr gut gut schlecht mäßig
gut mäßig mäßig mäßig mäßig
schlecht schlecht mäßig sehr gut sehr gut
KOZ Kürzeste Operationszeit
LOZ Längste Operationszeit
KRB Kleinste Restbearbeitungszeit
GRB Größte Restbearbeitungszeit
SZ geringste Schlupfzeitregel
Durch die Berücksichtigung der verschiedenen technologischen Gegebenheiten
in der MES Feinplanung liegt die Eintrittswahrscheinlichkeit einer so entstandenen
Ressourcenbelegung recht hoch und kann durch Optimierung und Detaillierung
der Parameter permanent verbessert werden.
So werden Restriktion durch fehlende Maschinenfreigaben, aktuell gesperrte
Werkzeuge oder Urlaubssituationen berücksichtigt. Dies gilt selbstverständlich für
die automatische Planung beziehungsweise Erstellung von Planvorschlägen als
auch die manuelle Interaktion.

160 7 Feinplanung und Steuerung mit MES
Für die Planung von Personen im Sinne von Fertigungspersonal lassen sich in den
Unternehmen zwei grundlegende Vorgehensweisen unterscheiden, die im wesentlichen
vom Umfeld, der Flexibilität und der Einsetzbarkeit der Mitarbeiter bestimmt
werden. Der große Unterschied beschreibt sehr schön die Varianz, der sich
MES Systeme im Bereich der Feinplanung stellen müssen.
− Im einen Fall ergibt sich die verfügbare und planbare Personalstärke sich aus
der An-/Abwesenheitsplanung und gilt als Restriktion für die Fertigungsplanung.
− Im anderen Extremfall ergibt sich aus der Fertigungsplanung heraus der Bedarf
an entsprechend qualifiziertem Personal, der als Vorgabe für die Personaleinsatzplanung
herangezogen und befriedigt werden muss.
7.2.7 Konfliktauflösung durch Simulation & Optimierung
Wie im vorhergehenden Kapitel beschrieben, bestehen zahlreiche Alternativen zur
Verplanung eines Auftragsvorrats nach vorgegebenen Strategien. Die Anzahl der
Variationen wird noch drastisch erhöht, wenn man die manuellen Eingriffe mit berücksichtigt.
Durch Anwenden verschiedener Strategien und objektive Bewertung der Ergebnisse
lassen sich verschiedene Simulationen durchführen.
Ausgangsplan
Belegungsplan
Abb. 7.8. Bestandteile eines gespeicherten Plans
Planungsprofil (der Planerstellung)
Planungsvariante (der Planerstellung)
Basierende Schichtmodelle
Planbewertung (Kennzahlen)

7.2 Einsatz von MES zur Feinplanung und Steuerung 161
Die dabei entstandenen Plansituationen lassen sich aufgrund der objektiven
Bewertung miteinander vergleichen und somit bessere Pläne finden.
Die wesentlichen Funktionalitäten zur zielführenden Durchführung von Simulationen
sind im Folgenden beschrieben, wodurch auch die generelle Arbeitsweise
deutlich wird.
− Es besteht die Möglichkeit, einen Belegungsplan als Simulation zu speichern.
Bei einer solchen Simulation sind neben dem Plan selbst die zugrunde liegenden
Basisdaten, wie die Planungsstrategie, das Kapazitätsangebot und die Ausgangssituation
abgelegt.
− Die Erstellung von mehreren Simulationen erfolgt auf einer auswählbaren Ausgangssituation,
da sonst keine Vergleichbarkeit gewährleistet werden kann.
− Eine Simulation selbst kann wiederum als Ausgangssituation für weitere Simulationen
verwendet werden.
− Es besteht die Möglichkeit, ausgehend von einer Ausgangssituation mehrere
Planungsläufe mit unterschiedlichen Parametern/Strategien automatisiert starten
zu können.
− Um eine objektive Vergleichsmöglichkeit bieten zu können, werden die verschiedenen
Pläne/Simulationen objektiv durch Kennzahlen bewertet und wiederum
mit einem Plan sprich einer Simulation zusammen abgespeichert.
− Nach Vergleich mehrerer Simulationen und der Auswahl einer entsprechenden
Variante kann diese Plansituation als verbindlicher Belegungsplan übernommen
und gespeichert werden. Da sich in diesem Fall in der Regel die Ausgangssituation
inzwischen geändert hat, erfolgt eine solche Übernahme unter
Berücksichtigung des aktuellen Zustands. Eventuell auftretende Konflikte oder
Abweichungen werden entweder direkt beseitigt, oder falls dies nicht eindeutig
möglich ist, zur Bearbeitung ausgewiesen.
− Für Simulationen in der Zukunft, sprich über den üblichen Feinplanungshorizont
hinaus werden sog. Plan- oder Kapazitätsaufträge unterstützt, um realistische
Auslastungen auch dann zu simulieren, wenn noch nicht alle konkreten
Bedarfe vorhanden sind.
Wie in der Übersicht bereits erwähnt wurde, besteht die Notwendigkeit, verschiedene
Simulationen durch objektive Kennzahlen zu bewerten, um eine Vergleichbarkeit
mehrerer Situationen erreichen zu können. Hier einige Beispiele für
typische Kennzahlen zur Bewertung eines Planes:
− Verspätungssumme,
− Leerzeiten,
− Termintreue,
− Rüstaufwand.

162 7 Feinplanung und Steuerung mit MES
Plan A Plan B
Abb. 7.9. Planbewertung
Welcher Plan ist der bessere ?
Neben den üblichen Kriterien existieren in den Unternehmen spezifische Kenngrößen,
die besondere Gegebenheiten berücksichtigen und damit häufig sehr deutlich
die Qualität einer Belegung beurteilen lassen.
Zur Abbildung solcher Spezifika lassen sich anwenderspezifische Bewertungskriterien
flexibel, auf die jeweiligen Gegebenheiten abgestimmt, einstellen. Bekanntermaßen
besteht ein Dilemma der Fertigungsplanung darin, dass die verschiedenen
Ziele untereinander konkurrieren. So ist bei einer optimalen Rüstsituation
möglicherweise die Auslastung oder die Termintreue vernachlässigt oder
im umgekehrten Fall geht die Berücksichtigung aller Wunschtermine oder sogar
Terminzusagen zu Lasten des Rüstaufwands oder der Umlaufbestände.
Dieser permanente Zielkonflikt lässt sich recht anschaulich durch das folgende
Schema darstellen, bei dem die Eckpunkte der Pyramide die konkurrierenden Ziele
und die Kugel in der Mitte das individuelle Ziel beziehungsweise den Kompromiss
darstellt.
Durch geeignete Gewichtung von Einzelzielen lassen sich diese zusammenführen
und zu einem kombinierten Ziel – unter Akzeptanz gewisser Kompromisse –
zusammenfassen. Nun lassen sich verschiedene Pläne erzeugen und bezüglich dieses
kombinierten Zieles beurteilen und somit gegeneinander bewerten.
Die unterschiedlichen Simulationen lassen sich durch Auswahl und Anwendung
unterschiedlicher Planungsstrategien erzeugen. Muss beispielsweise eine
Überlast ausgeglichen werden, kann durchaus das Kapazitätsangebot durch eine
zusätzliche Schicht oder auch der Simulation neuer Anlagen variiert werden.

Individuelles Ziel
Hohe
Termintreue
7.2 Einsatz von MES zur Feinplanung und Steuerung 163
Geringe
Rüstkosten stkosten
Geringe
Umlaufbestände
Umlaufbest nde
Abb. 7.10. Zielkonflikt bei der Fertigungsplanung
Gleichmäß
Gleichmäßige
ige
Kapazitäts Kapazit ts-
auslastung
Lässt sich so durch Variation eines Kriteriums die Situation bezogen auf das
individuelle Ziel verbessern, kann ausgehend von der „besten“ Situation wiederholt
und durch die Variation anderer Parameter das Ergebnis weiter optimiert
werden.
Zusammengefasst lässt sich hiermit durch das Finden „besserer“ Pläne die Gesamtsituation
immer weiter optimieren. Entscheidend für die Qualität und den Erfolg
dieser Vorgehensweise ist die Stimmigkeit des individuellen Ziels an sich.
Die Hersteller von MES Systemen bieten unterschiedliche Strategien zur systemgestützten
Optimierung an. Die Optimierung von Planungsproblemen im allgemeinen
und die Anwendung in der Fertigungsplanung im speziellen beschäftigt
schon seit Jahren die Forschung. So waren vor vielen Jahren die sog. Optimalplanungsstrategien
modern, konnten sich jedoch aufgrund der langen Laufzeiten und
der extremen Auswirkungen kleiner Unstimmigkeiten bei der Modellierung auf
das Ergebnis nicht durchsetzen. Aktuelle Forschungsarbeiten beschäftigen sich
mit den Algorithmen, die sich an der Natur orientieren und die Prozesse der Evolution
nachempfinden. Nachteil dieser Ansätze ist, dass sie sehr stark lösungsspezifisch
sind und sich damit in Reinkultur nur bedingt für Standardsysteme eignen.
Einige MES-Anbieter haben den Trend erkannt und konnten durch frühzeitige
Kooperationen und Zusammenarbeit mit Instituten, Hochschulen und Kunden die
Erkenntnisse nutzen und als konkrete Funktionalitäten ins eigene Produkt einbringen.

164 7 Feinplanung und Steuerung mit MES
7.2.8 Monitoring des Auftragsdurchlaufs
Neben der Planung der Zukunft besteht eine wesentliche Aufgabe darin, den Auftragsdurchlauf
zu überwachen. Dies erfolgt in MES Systemen durch die permanente
Rückkopplung der Ist-Situation in Abgleich mit der Feinplanung.
Durch die fortschreitende Zeit werden die Rückmeldungen von der Planung
abgetragen und damit ein permanenter Soll-/Ist-Vergleich durchgeführt. So wird
zum Beispiel durch Hochrechnung der Restlaufzeit eines Arbeitsgangs aufgrund
der aktuellen Rückmeldungen direkt erkennbar, ob die Planung eingehalten werden
kann oder zum Beispiel aufgrund von technischen Problemen die Vorgabezeit
nicht erreicht wird. Aufgrund dieser frühzeitigen Information lassen sich Maßnahmen
einleiten oder gar die Probleme noch hinreichend beseitigen, um das Ziel
doch noch zu erreichen.
Ein weiteres Beispiel ist ein erkannter Stillstand einer Maschine, der direkt auf
die Feinplanung rückgekoppelt und beispielsweise in der grafischen Plantafel visualisiert
wird. So wird dem Anwender direkt dargestellt, welche Störung vorliegt
und die Auswirkungen auf die Fertigungssituation aufgezeigt.
Wie in diesem Beispiel schon angesprochen bietet die grafische Plantafel einen
Gesamtüberblick der Fertigung und stellt damit ein wesentliches Werkzeug eines
integrierten MES Systems dar.
Im Gegensatz dazu gilt im herkömmlichen PPS Umfeld heute noch das überwiegend
angewandt Vorgehen, welches darin besteht, dass die Planungen unabhängig
und ohne Bezug zur Realität durchgeführt werden und damit ins Leere laufen.
Die Rückmeldungen aus der Fertigung werden lediglich in zeitlichen viel zu
Abb. 7.11. Grafische Plantafel am Beispiel des MES HYDRA

7.2 Einsatz von MES zur Feinplanung und Steuerung 165
großen Intervallen, zum Beispiel einmal pro Schicht – was in der Realität häufig
nicht einmal erreicht wird – durchgeführt. Diese Rückmeldungen werden dann im
Rahmen der nächsten Planung berücksichtigt und dabei Rückstände oder Abweichungen
ausgeglichen. Im Gegensatz dazu scheinen die Vorteile bei Einsatz eines
MES unglaublich.
7.2.9 Reaktive Planung mit MES
Wie bereits zu Anfang erwähnt, besteht aufgrund der zeitnahen Rückmeldung aus
der Fertigung durch entsprechende Erfassungsinfrastruktur im MES die Möglichkeit,
Abweichungen sofort zu erkennen und entsprechend darauf zu reagieren. Aus
diesem Grund spricht man bei der Feinplanung im MES auch von der reaktiven
Planung.
Neben den bereits hinreichend beschriebenen planerischen Aktivitäten lassen
sich die reaktiven Eingriffe dadurch kennzeichnen, dass sie sehr kurzfristig und
eben aufgrund eines unvorhergesehenen Ereignisses notwendig werden.
Hier einige Beispiele für derartige, unvorhergesehene Ereignisse, mit denen die
verantwortlichen Anwender tagtäglich konfrontiert werden.
− technische Störungen an Maschinen,
− Krankheit von Mitarbeitern,
− Schwierigkeiten mit Einsatzmaterial,
− kurzfristige Änderungen von Terminen oder Auftragsmengen,
− Werkzeugdefekt.
Die verschiedenen Störungen haben mehr oder weniger drastische Auswirkungen
auf das Umfeld und die notwendige Reaktion hängt jeweils von der Störung, den
Auswirkungen und vor allem den Möglichkeiten an sich ab. Von entscheidender
Bedeutung ist jedoch, dass die Störung an sich und die systematisch erkennbaren
Auswirkungen zeitnah und objektiv aufgezeigt werden. Die notwendigen Maßnahmen
können dann unterschiedliche Ausprägungen haben. Hierzu wiederum einige
Beispiele:
Aufgrund eines Maschinenausfalls müssen die geplanten Aufträge auf andere
Maschinen gelegt werden, hierzu ist eine Neuplanung nötig. Da bei entsprechender
Auslastung nicht alle Aufträge in der ursprüngliche geplanten Zeit umsetzbar
sind, kann dies eventuell mit einer zusätzlichen Schicht der Ausfall kompensiert
werden oder mit dem Kunden eine Teillieferung und die Restlieferung zu einem
späteren Zeitpunkt verabredet werden.
Bei einem Automobilzulieferer kann aufgrund von Qualitätsproblemen ein
wichtiger und dringender Auftrag nicht mit der geplanten Leistung produziert
werden. Durch Split des Arbeitsgangs und Belegung einer parallelen Anlage kann
der Termin gehalten und damit neben dem Imageverlust auch sensible Vertragsstrafen
vermieden werden.
Ein bedeutender Kunde benötigt kurzfristig eine Mehrmenge und das Unternehmen
möchte diesem Kunden aushelfen. Durch Einplanung des entsprechenden
Auftrags und vor allem der Berücksichtigung aller technologischen Gegebenheiten

166 7 Feinplanung und Steuerung mit MES
werden die Auswirkungen transparent. Die unterschiedlichen Störungen und
Auswirkungen werden in geeigneter Art und Weise vom MES an den Anwender
eskaliert. Dabei kann es sich um eine direkte Visualisierung, zum Beispiel in der
grafischen Plantafel handeln. Um zum Beispiel in der Nachtschicht einen Maschinenstillstand
oder eine andere schwerwiegende Abweichung an eine Bereitschaft
weiterzuleiten, werden auch entsprechende Medien wie zum Beispiel SMS auf ein
Mobiltelefon oder aber auch eine Email eingesetzt.
Neben dem kurzfristigen Aufzeigen von Störungen und Konflikten kann das
MES dem Anwender durch Aufzeigen und Bewerten von Ausweichmöglichkeiten
unterstützen. So lassen sich auch in einem solchen Fall verschiedene Szenarien
simulieren und die damit erreichten Ergebnisse bewerten. Damit stehen zum Beispiel
für die Anordnung einer Sonder- oder einer Wochenendschicht objektive
Entscheidungsgrundlagen zur Verfügung. Es wäre jedoch auch denkbar, dass
durch teure Überstunden die Auswirkungen nur geringfügig besser würden und
dies aus betriebswirtschaftlicher Sicht unsinnig wäre. Um den Faden an dieser
Stelle noch etwas weiter zu verfolgen, ließen sich in der – wenn auch monetär gesehen
– unwirtschaftlichen Sonderschicht besondere Aufträge legen, um den
Imageverlust zu mindern.
7.3 Verwaltung von Produktionsmitteln (Ressourcen)
Wie aus den vorhergehenden Darlegungen deutlich wird, gehört die Verplanung
von sog. sekundären Kapazitäten oder auch Fertigungshilfsmittel zu einer wesentlichen
Aufgabe der Feinplanung eines MES. Im Folgenden zur Verdeutlichung
dieser Notwendigkeit einige weitere Beispiele:
Durch die zunehmende Komplexität der Fertigungsprozesse und der technologischen
Prozesstiefe nimmt auch die Notwendigkeit hochwertiger und damit nur
begrenzt verfügbarer Zusatzaggregate oder Werkzeuge zu. So stellen in vielen
Fertigungsbereichen diese Aggregate eigentlich den Engpass für die Fertigungsdurchführung
dar.
Die Arbeitsplan- und Arbeitsplatzgestaltung in ERP-/PPS-Systemen orientiert
sich meist an kostenrechnerischen beziehungsweise kalkulatorischen Einheiten,
während die Fertigungsrealität sich mit technologieorientierten Einheiten beschäftigt.
Daraus resultiert teilweise, dass die Grobplanung Kapazitäten betrachtet, die
für die Umsetzung in der Fertigung als unkritisch gelten, während die eigentlichen
Engpässe nicht berücksichtigt werden.
Bei eng verzahnten Lieferketten stellen häufig auch die Transporteinheiten eine
beschränkte Kapazität dar, die für die Erstellung eines realistisch machbaren Plans
ebenso von Bedeutung sind, wie die Produktionsmittel an sich. So ist eine Produktion
nicht ausführbar, wenn die besonders für dieses Material nötigen Behälter
nicht verfügbar sind, weil sie beispielsweise noch nicht gereinigt sind oder auch
noch beim Spediteur im Lager stehen.
In sensiblen Bereichen wie beispielsweise der Lebensmittel- oder Medizinbranche
müssen für die Produktionsanlagen, aber auch alle beteiligten Ressourcen wie

7.3 Verwaltung von Produktionsmitteln (Ressourcen) 167
Mischtanks, Transportbehälter oder Pumpen, sog. Logbücher geführt und entsprechende
Reinigungszyklen eingehalten werden. Um dem enormen internationalen
Konkurrenzdruck in diesen Bereichen stand zu halten und trotzdem den hohen
Anforderungen entsprechen zu können, sind die Hersteller gezwungen, derartige
Gegebenheiten durch Einführung von MES Systemen abzubilden.
Zur realistischen Verplanung von Fertigungshilfsmitteln ist eine geeignete
Verwaltung eben solcher Ressourcen Voraussetzung. Diese Aufgabe übernimmt
in einem MES-System das Ressourcenmanagement, das sich neben den Fertigungshilfsmitteln
selbstverständlich ebenso mit den primären Kapazitäten, also
den Maschinen, beschäftigt.
Durch die Berücksichtigung der Ressourcen bei der Feinplanung lässt sich klar
ableiten, zu welchem Zeitpunkt an welchen Arbeitsplätzen oder Maschinen welche
Ressourcen benötigt werden. Daraus wiederum können durch das MES Ressourcenmanagement
entsprechende Transport- oder Bereitstellungsaufträge generiert
werden und die Bereitstellung zum Bedarfstermin sicherstellen.
Unter Berücksichtigung von Transportkapazitäten lassen sich diese Transportaufträge
im Rahmen der Feinplanung analog zu Fertigungsaufträgen auch betrachten
und damit eine Belegungsplanung durchführen.
7.3.1 Statusverwaltung
Für jede einzelne Ressource wird, wie bei Maschinen üblich, der Status erfasst.
Zum besseren Verständnis hier ein beispielhaftes Statusmodell für eine bestimmte
Art von Ressource:
Ressourcen Status
• Gesperrt
• Warten auf QS-Freigabe
• Freigegeben
• Aktiv/in Einsatz
• Sonst (z.B. Wartung)
• Neu/außer Einsatz
Abb. 7.12. Beispielhaftes Statusmodell

168 7 Feinplanung und Steuerung mit MES
Aufgrund der unterschiedlichen Ressourcenarten wird im Ressourcenmanagement
auch die Gestaltung der Statusmodelle flexibel gehalten, um den verschiedenen
Besonderheiten gerecht zu werden. Neben dem diskreten Status lässt
sich weiterhin der Lagerort der Ressourcen verwalten.
Durch den integrierten Ansatz eines MES lassen sich die Mengen und Zeiten,
der Bearbeitung, direkt auf die Ressource verbuchen. Damit werden neben der Erfassung
dieser Informationen auch die Basisdaten für die Überwachung von takt-
oder einsatzzeitgesteuerte Wartungsintervallen bereitgestellt. Diese Wartungsintervalle
werden im MES-eigenen Wartungskalender geplant, der den Funktionsumfang
eines integrierten MES abrundet.
Durch die Erfassung und Aufzeichnung aller Aktivitäten, bezogen auf jede einzelne
Ressource, baut sich im MES eine Historie in Form eines Logbuches auf,
die anschließend nach Ressourcen und damit nach Maschinen ausgewertet werden
kann. Ein solches Logbuch wird zum Beispiel in der Lebensmittelindustrie und
vor allem auch im Pharmabereich zwingend gefordert.
7.3.2 Anonyme und individualisierte Ressourcen
Im Sinne eines MES verstehen sich Ressourcen als nicht verbrauchende Betriebsmittel
in einer konkret verfügbaren Anzahl, die zur Fertigung benötigt werden und
nicht direkt in das Produkt eingehen. Sie unterscheiden sich in ihrer Funktion und
Verwendung durch die Klassifizierung in Ressourcentypen.
Eine Maschine ist eine einem Arbeitsplatz 1:1 zugeordnete Ressource und damit
mit einem Arbeitsplatz identisch bzw. eine spezielle Ausprägung eines Arbeitsplatzes.
Damit stellt die Maschine als Arbeitsplatz die primäre Kapazität dar,
die verplant wird, ist aber gleichzeitig eine Ressource mit den damit verbundenen
Aufgaben. Eine Maschine bzw. ein Arbeitsplatz besitzt im MES-System eine eindeutige
Identität.
Werkzeuge, Transportbehälter, Hilfsstoffe und Anlagen sind Ressourcen,
die Arbeitsplätzen vom Prinzip her temporär oder fix zugeordnet werden können.
Diese können mehrfach vorkommen und anonym geführt sein oder eine eindeutige
Identität haben. Die Verplanung der Kapazitäten erfolgt sekundär. Die Zuordnung
von Ressourcen erfolgt entweder als Fertigungshilfsmittel im Arbeitsplan oder fix
zu Arbeitsplätzen direkt im MES.
Abbildung 7.13 zeigt beispielhaft verschiedene Ressourcen, die in einer Fertigung
zum Einsatz kommen können:

Maschinen
Peripheriegeräte
Abb. 7.13. Beispiele für Ressourcentypen
Ressourcen
7.4 Zusammenfassung 169
Personen
Werkzeuge
Ressourcen unterscheiden sich in ihrer Eigenschaft durch die Klassifizierung in
Ressourcentypen. So werden beispielsweise Werkzeuge zusammengefasst. Neben
der reinen Klassifizierung werden über diese Zusammenfassung auch bestimmte
Funktionalitäten im MES gesteuert. So ist beispielsweise für einen Typ von Ressourcen
ein Belegungsplanung sinnvoll, bei einem anderen die Erfassung von
Einsatzzeiten.
7.4 Zusammenfassung
Einleitend in das Thema wurde erläutert, wie sich das Fertigungsmanagement und
die Feinplanung eines MES in die gesamten Planungsabläufe eines Fertigungsunternehmens
integriert. Dazu wurden die verschiedenen Planungsebenen vorgestellt
und auf deren Schwerpunkte bezüglich Detaillierung und zeitlichem Bezug eingegangen.
Ausgehend von dieser Einführung wurde im weiteren der Schwerpunkt, nämlich
der Ebene Feinplanung, und der Anforderungen betrachtet, die sich aus der
speziellen Aufgabenstellung in diesem Bereich ergibt. Hieraus entsteht als logische
Konsequenz eines integrierten Fertigungsmanagements die Verwaltung von
Ressourcen auf individualisierter und technologischer Ebene.

170 7 Feinplanung und Steuerung mit MES
Als Essenz ergibt sich, dass in der Fertigungsrealität permanent Ereignisse
auftreten, die zu Abweichungen des Plans führen und deren Beseitigung
beziehungsweise Behandlung den Alltag beherrscht. Die Unterstützung der
Anwender zur Bewältigung dieser Problemstellung versteht ein MES als
elementare Aufgabe im Bereich der Feinplanung & Steuerung. Die ursprünglichen
und der Grobplanung ausschließlich zugrunde liegenden Ziele
und Optimierungsstrategien treten bei diesen kurzfristigen Entscheidungen
in den Hintergrund.
Durch die folgenden Kapitel wurde anschließend beschrieben, wie ein integriertes
MES in einem Fertigungsunternehmen zielführend und effektiv zur Unterstützung
eben im Bereich des Fertigungsmanagements eingesetzt werden sollte.
Dabei wurde wiederum der Fokus im Besonderen auf die Feinplanung und das
Ressourcenmanagement gelegt.
Die Ansätze wurden jeweils durch praxisorientierte Beispiele verdeutlicht, die
sich durch entsprechende Abstraktion leicht auf beliebige, andere Branchen oder
Fertigungstypen übertragen lassen und somit der spezifische Nutzen eines MES an
dieser Stelle völlig transparent auf der Hand liegt.
Zum Abschluss dieses Kapitels lässt sich noch folgender Leitsatz erwähnen,
den jedes Unternehmen, unabhängig von der Branche oder auch der Organisation,
berücksichtigen sollte.
Die Präzision/Detaillierung eines Plans und damit der Aufwand zur Planerstellung
muss in einem gesunden Verhältnis zur Eintrittswahrscheinlichkeit
des Plans stehen!

8 Qualitätssicherung mit MES
8.1 Gelebte Qualität
7.4 Zusammenfassung 171
Die Qualitätssicherung war und ist heute immer noch ein selbständiger Zweig in
vielen Fertigungsunternehmen. Die historisch bedingte Trennung zwischen der
Qualitätssicherung und dem Fertigungsmanagement hat oft zu einer inhomogenen
Systemlandschaft geführt. Getrennte Meldedialoge, z. B. in der Betriebsdatenerfassung
und der Fertigungsprüfung sind die Folge. Fertigungs- und Prüfaufträge
werden separat angemeldet und die Fehler- und Ausschusserfassung erfolgt nicht
selten in beiden Systemen. Zu vermeiden ist auch die unnötige Konfrontation der
Anwender mit zwei Systemen, zumal Betriebsdaten auch Qualitätsdaten sind.
Hinzu kommt, dass sich zwei verschiedene Systeme nur mit hohem Aufwand integrieren
lassen. Monolithische Standardprodukte sind zwar kostengünstig, haben
aber klar erkennbare Grenzen. Eine Integration zweier Systeme gibt es nur an definierten
Stellen und spätere Erweiterungen sind mit erheblichen Kosten verbunden.
Ein MES sieht die Qualitätssicherung in das Fertigungsmanagement integriert.
Dadurch werden Meldedialoge reduziert, Schnittstellen vermieden und die Akzeptanz
bei den Anwendern gesteigert. Ein weiterer Vorteil der Integration innerhalb
eines MES zeigt sich bei Auditierungen und Zertifizierungen. Speziell im Lebensmittel-
und Pharmabereich kommt die Forderung nach der FDA-Konformität
hinzu. Bei der Erfüllung der FDA-Auflagen können die Synergien der Integration
in einem MES optimal genutzt werden. Idealerweise sind diese durch die Basisfunktionen
führender MES-Systeme erfüllt. Nachfolgend werden Funktionalitäten
und Nutzen einer integrierten Qualitätssicherung aufgezeigt. Dabei wird bewusst
auf die Beschreibung der verschiedenen Normenwerke (QS9000, TS16949, VDA,
etc.) verzichtet.
Neben der Qualitätsplanung werden auch Methoden zur Fehlervermeidung und
Sicherstellung der Produktqualität betrachtet. Bereits in der Fertigungsprüfung
kann so die Vollständigkeit der zugehörigen Qualitätsdatenbasis überprüft werden.
Durch die Einleitung von Maßnahmen lassen sich eventuelle Defizite rechtzeitig
beseitigen. Weitere Aspekte der integrierten Qualitätssicherung sind die Teilbereiche
Dokumentation, Bewertung und Analyse. Mit der Dokumentation ist dabei
keinesfalls die Verwaltung von Formularen gemeint. Vielmehr geht es um die lückenlose
und effiziente Darstellung aller qualitätsrelevanter Daten. Hervorzuheben
ist die Traceability (Rückverfolgung und Verfolgung von Losen, Chargen und
Produkten). Vom Wareneingang, über die entstehenden Zwischenprodukte/Halb-

172 8 Qualitätssicherung mit MES
fabrikate bis hin zur Auslieferung der Endprodukte kann die gesamte Entstehung
vollständig ermittelt werden.
Erst durch den Einsatz eines MES werden übergreifende Auswertungen und
Analysen mit einem wesentlich höheren Informationsgehalt ermöglicht. Unter
Einbeziehung aller fertigungsbezogener Informationen, dazu gehören insbesondere
Maschinen- und Prozessdaten, ist die Einleitung effizienter Maßnahmen zur
Fehlervermeidung und Prozessoptimierung möglich.
8.2 Geplante Qualität
Ein Qualitätsplan ist eine Form von Projektplanung, um Abläufe, welche sich an
Unternehmenszielen und Kundenwünschen orientieren, zu definieren und deren
Einhaltung zu überwachen. Die DIN ISO/CD2 9001:2000 sagt zur Qualitätsplanung
unter 5.5.2: „Die Organisation muss die Tätigkeiten und Mittel zur Erreichung
von Qualitätszielen bestimmen und planen. Die Planung muss mit anderen
Forderungen des QM-Systems vereinbar sein. Die Planung muss sich auf folgende
Bereiche erstrecken:
− im QM-System geforderte Prozesse,
− benötigte (Produkt-) Realisierungsprozesse und -mittel,
− Festlegung der Qualitätsmerkmale auf unterschiedlichen Stufen zur Erzielung
der gewünschten Ergebnisse,
− Verifizierungstätigkeiten.
Annahmekriterien und benötigte Qualitätsaufzeichnungen. Die Planung muss
sicherstellen, dass organisatorische Änderungen gelenkt durchgeführt werden und
dass das QM-System während der Änderungen aufrechterhalten bleibt.“ Mit einer
inhaltlich vollständigen und transparenten Qualitätsplanung wird der Grundstein
gelegt, um seinen Kunden nachzuweisen, dass die Lieferanten die Anforderungen
zu Funktion und Qualität erfüllen. Ein MES unterstützt den Anwender bei der systematischen
und frühzeitigen Vorbereitung und Planung aller Maßnahmen, welche
zum Erreichen einer, den Kunden zufriedenstellenden, Leistung erforderlich sind.
8.2.1 Qualitätsstammdaten eines MES
Für die Planung und Durchführung qualitätssichernder Maßnahmen stellt ein MES
Funktionen zur Verwaltung von Basisdaten zur Verfügung. Zur Fehleranalyse
werden meist folgende Stammdaten herangezogen:
− Fehlerarten
− Fehlerorte
− Fehlerursachen
− Verursacher
− Maßnahmen
− Kostenarten.

8.2 Geplante Qualität 173
Diese Daten sollten in einer hierarchischen Struktur abgelegt werden. Damit
können beispielsweise Auswertungen auf der obersten Gruppenebene beginnend
nach Fehlerschwerpunkten detailliert werden.
Abb. 8.1. Gruppierung von Fehlerarten
Sollten die Fehleranalysekriterien detailliert und damit in einer entsprechend
großen Anzahl vorliegen, unterstützt das MES den Anwender, um nur die relevanten
Teilmengen dieser Basisdaten mit Artikeln, Artikelgruppen, Merkmalen oder
Prüfplänen zu verknüpfen. Diese Maßnahme trägt zur Vermeidung von Fehleingaben
und zur Steigerung der Akzeptanz an den Erfassungsplätzen bei.
Mit dem Einsatz eines MES ergeben sich bereits auf Ebene der Basisdaten
Synergien. Es entfällt die doppelte Pflege gleichartiger Daten, wie dies bei monolithischen
Standardprodukten der Fall ist. Entsprechende Stammdatenschnittstellen
sind meist mit hohen Kosten und administrativen Aufwänden verbunden.
Unter anderem können folgende qualitätsrelevante Basisdaten im MES zentral
(d.h. für alle MES-Funktionen gemeinsam) verwaltet werden:
− Einheiten
− Arbeits-/Prüfplätze
− Fehlerarten/Ausschussgründe
− Kostenarten
− Personen.

174 8 Qualitätssicherung mit MES
8.2.2 Präventive Fehlervermeidung mit FMEA
Mit Hilfe der FMEA werden bereits während der Konstruktion des Produkts beziehungsweise
Fertigungsprozesses potentielle Mängel erforscht. Diese gilt es im
Anschluss durch geeignete Maßnahmen zu eliminieren oder, wenn dies nicht möglich
ist, zu minimieren. Diese Art der präventiven Fehlervermeidung gilt als die
kostenoptimierte Art der Schwachstellenbeseitigung. Die FMEA kann als Konstruktions-,
Design- oder Prozess-FMEA erfolgen. Meist sind die Übergänge zwischen
diesen Formen fließend. Entsprechend flexibel sollte das MES mit diesen
Arten umgehen.
Durch die Beurteilung der Fehlerursachen hinsichtlich ihrer Wahrscheinlichkeit
des Auftretens, der Bedeutung und der Entdeckung ergeben sich entsprechende
Risikoprioritätszahlen, welche zur Bewertung herangezogen werden. Diese bildet
eine wichtige Grundlage für die Prüfplanung. Durch die Risikobewertung wird bereits
im Vorfeld ersichtlich, welche Merkmale während der Produktion in welcher
Intensität geprüft werden müssen.
Durch den Einsatz einer FMEA im Rahmen eines MES können die hier erfassten
Daten effektiv und dauerhaft zur weiteren Verarbeitung in der Prüfplanung
genutzt werden.
8.2.3 Prüfplanung – das Fundament der Produktqualität
Für jede Prüfung, egal ob im Wareneingang, in der Fertigung oder für Maschinenfähigkeitsuntersuchungen,
müssen Merkmale definiert werden, mit deren Hilfe die
Qualitätsanforderungen kontrolliert werden. Für jedes Merkmal müssen Mittel,
Tätigkeiten und Überprüfungen anhand von Spezifikationen festgelegt werden.
Diese Merkmale werden in der Prüfplanung definiert und zusammenfasst.
Durch die Möglichkeit, Prozess- und Produktmerkmale gleichzeitig zu verwenden,
stehen dem MES für Auswertungen, Zertifikate und Regelkreise alle qualitätsrelevanten
Daten zur Verfügung. Das MES ermöglicht es, Prüfpläne zu erstellen, welche,
je nach Bedarf, für Artikel, Artikelgruppen, Arbeitsgänge, Kunden, Lieferanten,
Normen und/oder Prozesse gilt.
Bereits während der Konstruktion wird klar, welche Merkmale eines Produkts
qualitätsrelevant sind. Bei Verwendung einer FMEA ergibt sich aus den Risikoprioritätszahlen
eine entsprechende Gewichtung. Durch die Integration der FMEA
in das MES können hier definierte Merkmale direkt übernommen werden. Alternativ
kann die Übernahme von Merkmalen auch über das Auslesen von CAD-
Zeichnungen erfolgen. Damit wird eine doppelte und fehleranfällige Dateneingabe
vermieden.
Durch die Zuweisung zu verwendender Prüfmittel bzw. Prüfmittelgruppen kann
gesteuert werden, welche Messmittel zur Qualitätsdatenerfassung verwendet werden
sollen. Dabei wird der Prüfer durch direkte Anbindung von Messmaschinen
und Messmitteln unterstützt. Das spart Zeit, vermeidet Fehleingaben und erhöht
die Akzeptanz an den Erfassungsplätzen.

8.2 Geplante Qualität 175
Durch den Einsatz des MES stehen in der Fertigungsprüfplanung bereits alle
produktionsspezifischen Daten (Arbeitspläne etc.) zur Verfügung. Darauf kann
zugegriffen werden, um beispielsweise für jeden qualitätsrelevanten Arbeitsgang
entsprechende Merkmale anzulegen. Durch einen Vergleich der Arbeitspläne mit
dem Prüfplanbestand kann das MES bereits im Vorfeld Defizite in der Prüfplanung
aufdecken. Durch die direkte Verknüpfung der Qualitätssicherung mit der
Fertigungsplanung stehen ohne gesonderten Eingabe- oder Schnittstellenaufwand
alle Informationen über produzierende Maschinen, verwendete Werkzeuge und
Nester und an Maschinen angemeldete Personen zur Verfügung. Diese Daten
müssen mit monolithischen Standardsystemen unter Umständen doppelt gepflegt
werden.
Besondere Anforderungen an die Prüfplanung stellt die Variantenfertigung.
Hierbei werden gleichartige Produkte hergestellt, welche sich nur in Details unterscheiden.
Sollten für jedes Produkt separate Prüfpläne gepflegt werden, würde
dies zu einem enormen planerischen Aufwand führen. Abhilfe schaffen hier sog.
Spezifikationslisten. Der Inhalt eines Prüfplans kann sich dadurch auf die Auflistung
der zu prüfenden Merkmale, ohne die Angabe von Spezifikationen, beschränken.
In einer separaten Liste werden für alle zu produzierenden Produktvarianten
dann lediglich die spezifischen Ausprägungen festgelegt. Alternativ kann
die Verwendung von Konfigurationsmerkmalen zum Einsatz kommen. Dabei wird
in der Prüfplanung zu jedem Merkmal festgelegt, wie sich die Spezifikationen aus
den Konstruktionsmaßen ergeben. Die Toleranz- und Plausibilitätsgrenzen des
Merkmals werden relativ vorgegeben. Im Auftrag selber stehen dann die zu verwendenden
Sollwerte, aus denen die restlichen Spezifikationen berechnet werden.
Diese Funktionalitäten zeigen, wie ein MES den Prüfplaner unterstützt. Durch den
Einsatz dieser Planungsvariante verringert sich der Pflegeaufwand auf ein Minimum.
Gleichzeitig werden potenzielle Fehler durch Datenredundanz vermieden.
Mit der Verwendung von Methoden zur Dynamisierung kann die Prüffrequenz
aufgrund von Erfahrungswerten deutlich reduziert werden. Diese Funktionen
kommen hauptsächlich in der Wareneingangsprüfung zum Einsatz. Für eine Dynamisierung
muss im Vorfeld geplant werden, nach welchen Regeln sie erfolgen
soll. Außer der Verwendung gebräuchlicher Normen (ISO 2859, ISO 3951 etc.)
Abb. 8.2. Dynamisierungshistorie

176 8 Qualitätssicherung mit MES
stellt das MES dem Prüfplaner Mittel zur Verfügung, um eigene Regelwerke zu
erstellen. Alternativ kann eine dynamisierte Prüfung auch in der Fertigung eingesetzt
werden, um beispielsweise das Prüfintervall nach dem Auftreten eines Fehlers
zur Überprüfung der Wirksamkeit einer Korrekturmaßnahme temporär zu erhöhen.
Um den Forderungen nach einer lückenlosen Dokumentation aller qualitätsrelevanter
Daten über die gesamte Wertschöpfungskette nachzukommen, besteht
für den Anwender eines MES die Möglichkeit, einen Control-Plan zu verwenden.
Diese beinhalten alle Planungsdaten der gesamten Produktherstellung. Ein
Control-Plan fasst die Daten mehrerer Prüfpläne zusammen. Dem Anwender bietet
sich die Möglichkeit, seine Daten entweder im Control-Plan oder in den spezifischen
Prüfplänen zu pflegen.
Alle Änderungen an den Planungsvorgaben müssen nachvollziehbar dokumentiert
werden. Aus diesem Grund werden alle relevanten Daten (Control-Plan,
Prüfpläne, Spezifikationslisteneinträge etc.) vom MES mit Versionsnummern und
Änderungsgründen versehen. Das Freigeben und Aktivieren eines Versionsstandes
stellt sicher, dass nur ein berechtigter Personenkreis Modifikationen in den Produktionsprozess
übergeben kann. Außerdem können Änderungen im Vorfeld geplant
und gezielt zu einem festen Zeitpunkt aktiviert werden. Durch die Verwendung
der Versionsverwaltung wird automatisch dokumentiert, wann, warum und
von wem Veränderungen durchgeführt wurden. Diese Daten stellt das MES für
Recherchen z. B. im Teilelebenslauf zur Verfügung.
Beinhaltet das MES eine Erstmusterprüfung, wird der Anwender beim Import
der zugehörigen Merkmale in Fertigungsprüfpläne unterstützt. Alle relevanten
Einstellungen werden übernommen und können optional bearbeitet werden. Auch
dies reduziert den Planungsaufwand und verhindert Fehler, welche beim manuellen
Kopieren von Qualitätsmerkmalen auftreten können.
8.2.4 Prüfmittel – Reduktion von Messunsicherheiten
Prüfmittel unterliegen dem Verschleiß. Der Einsatz von Prüfmitteln ist nur dann
zuverlässig, wenn diese fähig sind, dass heißt den Hersteller- und Prozessvorgaben
entsprechen. Um diese Fähigkeit sicherzustellen, müssen in regelmäßigen Abständen
Untersuchungen nach bestimmten Normen (QS9000, VDI 2618 etc.) durchgeführt
werden. Daraus ergibt sich, dass vor dem produktiven Einsatz Tätigkeiten,
Mittel und Termine zur Sicherstellung der Prüfmittelfähigkeit definiert werden
müssen.
Durch den Einsatz eines MES werden die Möglichkeiten eines effizienten Prüfmittelmanagements
voll ausgeschöpft. Im Rahmen der Qualitätsplanung wird für
Prüfmittelfähigkeitsuntersuchungen definiert, welche Merkmale mit welchen Ressourcen
nach welchen Spezifikationen kontrolliert werden. Je nachdem, welche
Norm zugrunde liegt, muss im Vorfeld festgelegt werden, anhand welcher statistischer
Kennwerte (Wiederholbarkeit/Messmittelstreuung, Vergleichbarkeit/Prüferstreuung,
Wiederholbarkeit/Vergleichbarkeit, Streuung von Teil zu Teil und Gesamtstreuung)
der Fähigkeitsnachweis erfolgen muss.

8.2 Geplante Qualität 177
Durch den Einsatz eines MES Prüfmittelmanagements wird die Planung von
Fähigkeitsuntersuchungen vereinfacht. Während der Kalibrierplanung wird festgelegt,
in welchen Intervallen diese anstehen. Dabei können neben Zeit- auch Stückintervalle
verwendet werden. Bei Ermittlung der Fälligkeit nach Stückintervallen
werden die der Messwerterfassung vorliegenden Informationen über verwendete
Prüfmittel benutzt. Für jeden Arbeitsplatz, an dem Prüfungen durchgeführt werden,
kann mit Hilfe eines Verschleißfaktors definiert werden, wie stark das Prüfmittel
in dieser Umgebung in Mitleidenschaft gezogen wird. So wird ein Prüfmittel
an einer Maschine unter dem Einfluss von Öl und Kühlmitteln schneller
verschleißen als beim Einsatz im Reinraum. Mit Hilfe dieser Funktionalitäten
kann das MES die Anzahl durchzuführender Kalibrierungen deutlich verringern,
da eine realitätsnahe, am Verschleiß orientierte Terminplanung möglich ist. Durch
die Verwendung von Vorwarnzeiten kann der Zeitpuffer von der ersten Benachrichtigung
bis zur Fälligkeit der Kalibrierung individuell definiert werden.
8.2.5 Lieferantenbewertung – Optimierung des Beschaffungsprozesses
Die Qualität der in die Produktion einfließenden Materialien hat, gerade in Bezug
auf die steigende Spezialisierung und die Verringerung der Fertigungstiefe, einen
großen Einfluss auf die Qualität der Produkte. Um im Einkauf die besten Lieferanten
selektieren zu können, müssen effektive Methoden zur Beurteilung angewandt
werden. Eine dieser Methoden ist die Lieferantenbewertung.
Die Lieferantenbewertung ist eine klassische Domäne von ERP-/PPS-
Systemen. Dabei werden alle einfließenden Faktoren gesammelt. Daten von Subsystemen
werden über Schnittstellenfunktionen eingelesen. Aus all diesen Einzelfaktoren
und eventuellen subjektiven Kriterien werden Kennzahlen für unterschiedliche
Lieferanten ermittelt. Diese werden zur Bewertung der Lieferanten
benutzt. Darüber hinaus sind sie bei Lieferantengesprächen von großem Nutzen.
Durch diese Methoden lässt sich die Qualität der gelieferten Waren kontinuierlich
verbessern.
Wenn alle in die Lieferantenbewertung einfließenden Daten bereits im MES
vorliegen, kann die Lieferantenbewertung in einfachen Fällen auch im MES selber
erfolgen. Durch die dem MES vorliegenden zeitnahen Daten ist auch ein
‚Schnappschuss’ der aktuellen Qualitätslage eines Lieferanten möglich.
Um die Lieferantenbewertung im MES durchführen zu können, müssen vorher
die zugehörigen Kriterien definiert bzw. vom ERP-/PPS übernommen werden.
Dies erfolgt in Form von Bewertungskatalogen. Hier können, in einer frei definierbaren
Hierarchie, verschiedene Bewertungsblöcke definiert werden. Diesen
werden die Bewertungskriterien zugeordnet. Dabei erfolgt eine Unterteilung in die
Kategorien ‚subjektiv’ und ‚automatisch ermittelbar’. Während die subjektiven
Kriterien manuell beurteilt werden müssen, ermitteln die automatischen ihr Ergebnis
direkt aus dem Datenpool des MES.
Sowohl die Bewertungskriterien als auch deren Blöcke können unterschiedlich
gewichtet werden. Aus der aktuellen Einstufung eines Kriteriums und dessen Ge-

178 8 Qualitätssicherung mit MES
wichtung ergibt sich die Einstufung des Blocks. Das Lieferantenergebnis berechnet
sich aus den Bewertungen und Gewichtungen der zugehörigen Blöcke.
Auch bei den Bewertungskatalogen verwendet das MES die, schon aus der
Prüfplanung bekannte, Versionisierung und Aktivierung. Damit wird auch in diesem
Bereich sichergestellt, dass alle Änderungen an den Planungsgrundlagen lückenlos
dokumentiert werden.
Der entscheidende Vorteil beim Einsatz eines MES ist die Möglichkeit, alle im
System vorhanden Daten direkt zur Beurteilung von Lieferanten heranziehen zu
können. Das Ergebnis der MES-Lieferantenbewertung ist entweder direkt verwendbar
oder kann im ERP-/PPS zur ganzheitlichen Beurteilung eines Lieferanten
herangezogen werden.
8.2.6 Aufbau von Workflows mit Eskalationsszenarien
Um die Qualitätsanforderungen an Produkte erfüllen zu können, müssen alle
Maßnahmen, welche der Qualitätssicherung dienen, geplant werden. Dazu gehören
auch Führungs- und Ausführungstätigkeiten sowie die Reaktion auf qualitätsbeeinflussende
Ereignisse.
Qualitätsrelevante Abläufe werden im Bereich der Planung in Form von
Workflows definiert. Durch den Funktionsumfang des MES stehen der Definition
dieser Workflows deutlich mehr Möglichkeiten als bei monolithischen Standardprodukten
zur Verfügung. So kann das Festellen von Fehlern in der nachgelagerten
Qualitätsprüfung direkte Auswirkungen auf die laufende Produktion haben. Im
einfachsten Fall werden Meister/Schichtführer, bei welchen Aufträge des fehlerhaften
Artikels produziert werden oder zur Produktion anstehen, über die Probleme
informiert
Auch Reklamationen können anhand von hinterlegten Workflows gezielter bearbeitet
werden. Damit stellt das MES sicher, dass bewährte Abläufe bei der Bearbeitung
berücksichtigt werden. Ein weiterer Vorteil dieser Art der strukturierten
Reklamationsbearbeitung ist, dass der aktuelle Status und der historische Verlauf
der Handlungen anhand der im Workflow durchlaufenen Schritte jederzeit dargestellt
werden kann.
Um alle diese Möglichkeiten ausnutzen zu können, müssen die zugrunde liegenden
Workflows erst einmal definiert werden. Dies sollte möglichst in grafischer
Form erfolgen. Nur so bleiben komplexe Abläufe transparent und pflegbar.
Fortgeschrittene MES-Systeme bieten die Flexibilität, für einen unterschiedlichen
Datenkontext (Kundenreklamationen, interne Reklamationen etc.) auch unterschiedliche
Formen von Workflows zu verwenden. Durch die Überwachung des
Workflows in Verbindung mit einer zeitlichen Steuerung stellt das MES sicher,
dass der Ablauf nicht zum Stillstand kommt. Bei der Planung können auch Funktionen
des Eskalationsmanagements angesprochen werden. Damit können später
bestimmte Personen(gruppen) gezielt benachrichtigt werden.

Abb. 8.3. Workflow gestützte Reklamationsbearbeitung
8.2 Geplante Qualität 179
Die kontinuierliche Verbesserung der Workflows führt zu einer deutlichen Effizienzsteigerung
innerbetrieblicher Abläufe. Eine flexible Workflowsteuerung
und -überwachung mit mannigfaltigen Möglichkeiten der bereichsübergreifenden
Kommunikation ist die Stärke eines MES.
8.2.7 Qualitätsplanung innerhalb der Fertigungsvorbereitung
Durch die Tatsache, dass die Qualitätsplanung Bestandteil eines MES ist, ergeben
sich einige Funktionen, welche bei monolithischen Standardprodukten, wenn überhaupt,
nur durch den Einsatz von Schnittstellen erkauft werden können. So
können, gerade in der Fertigungsplanung, historische Daten aus der Qualitätssicherung
verwendet werden. Einige Möglichkeiten, welche das MES dadurch zur
Verfügung stellen kann, werden nachfolgend aufgelistet:
− Vor der Freigabe eines Fertigungsauftrags kontrolliert das MES, ob für den Artikel
und/oder Kunden Reklamationen vorliegen. In diesem Fall wird der Fertigungsplaner
auf diesen Umstand hingewiesen. In weiteren Recherchen (zum
Beispiel einer Analyse, ob die Fehlerursache mit der verplanten Maschine zu-

180 8 Qualitätssicherung mit MES
sammenhängt) kann eine Entscheidung getroffen werden, ob der Fertigungsauftrag
wie geplant freigegeben werden soll.
− Vor der Freigabe von Fertigungsaufträgen auf bestimmten Maschinen testet das
MES, ob für den Prozess durch die Qualitätssicherung eine entsprechende Maschinenfähigkeit
nachgewiesen wurde. Ist dies nicht der Fall, sind folgende
Szenarien vorstellbar:
− Der Fertigungsauftrag kann an dieser Maschine nicht freigegeben werden.
− Eine entsprechende Maschinenfähigkeitsprüfung wird veranlasst.
− Eine Hinweismeldung erscheint. Optional kann der Fertigungsauftrag freigegeben
werden.
− Vor der Freigabe eines Fertigungsauftrags wird durch das MES geprüft, ob bei
dem zu fertigenden Artikel für den Kunden eine Erstmusterfreigabe vorliegt.
Bei Defiziten kann eine der folgenden Reaktionen erfolgen:
− Der Fertigungsauftrag kann nicht freigegeben werden.
− Die Erstmusterfreigabe wird eingeholt.
− Eine entsprechende Erstmusterprüfung wird veranlasst.
− Eine Hinweismeldung erscheint. Dennoch kann der Fertigungsauftrag freigegeben
werden.
− Bei der Fertigungsplanung kann das MES auf cm- und cmk-Werte aus der Qualitätssicherung
zugreifen. Diese Daten stehen für eine optimale Maschinenzuordnung
zur Verfügung.
Ein MES ist monolithischen Standardprogrammen nicht nur durch die Analyse
historischer Daten überlegen. So können bereits in der Fertigungsplanung eventuelle
Defizite der Prüfplanung erkannt werden. Durch entsprechende Maßnahmen
kann bereits vor Produktionsbeginn reagiert werden, um diese Lücken zu schließen.
Beispiele hierfür sind nachfolgend aufgelistet:
− Durch die Verbindung aus Fertigungs- und Qualitätsplanung können Prüfer und
Messmittel verplant werden. Engpässe werden rechtzeitig aufgezeigt und können
durch Korrekturen vermieden werden. Ein zusätzlicher Nutzen ergibt sich
aus der Möglichkeit, die Prüfer entsprechend ihrer Qualifikation zu verplanen.
Hinweise und Assistenten des MES unterstützen den Fertigungsplaner und weisen
auf potenzielle Probleme hin.
− Bei der Berechnung der Laufzeit eines Fertigungsauftrags kann das MES auf
Informationen ein- oder nachgelagerter Prüfungen zurückgreifen. Aus diesen
Angaben lassen sich realistischere Aussagen über die Produktionszeiten ableiten.
− Bei der Freigabe von Fertigungsaufträgen wird sichergestellt, dass die zugehörige
Planungsebene der Qualitätssicherung vollständig vorhanden ist. Defizite
(fehlende Prüfpläne etc.) können durch die rechtzeitige Einleitung entsprechender
Korrekturmaßnahmen behoben werden.
− Bei der Fertigungsplanung ermittelt das MES, ob während der Produktion Kalibrierungen
für die durch die Prüfplanung zugewiesene Messmittel fällig werden.
Diese Informationen werden durch das MES angezeigt und können dann
entsprechende Maßnahmen auslösen. Daraus entstehende Verzögerungen der

8.3 Integrierte Qualität 181
Fertigung werden bereits im Vorfeld visualisiert. Diese Funktionalität entfaltet
ihre ganze Effektivität bei Verwendung stückbezogener Kalibrierintervalle.
8.3 Integrierte Qualität
Prozessqualität ist die Voraussetzung für Produktqualität. Nur durch fähige und
beherrschte Prozesse können qualitativ hochwertige Produkte gefertigt werden.
Wird ein Fehler rechtzeitig, zum Beispiel schon in der Konstruktion, erkannt, entstehen
wesentlich geringere Kosten als bei der Entdeckung in der Produktion, der
Endkontrolle oder, noch unangenehmer, durch den Kunden. Dies wird durch die
Zehnerregel der Fehlerkosten eindrucksvoll veranschaulicht. Hiernach steigern
sich die Kosten mit jeder Phase, in der er später, in Bezug auf seinen Entstehungszeitpunkt,
aufgedeckt und beseitigt wird. Um Fehler zu vermeiden, müssen qualitätssichernde
Methoden im gesamten Prozessablauf, vom Wareneingang über die
Fertigung bis hin zum Warenausgang, zum Einsatz kommen.
In der Fertigung sichern Fähigkeitsuntersuchungen die Eignung von Fertigungsprozessen
und den daran beteiligten Maschinen. Damit ist sichergestellt,
dass qualitätsrelevante Merkmale innerhalb der vorgegebenen Toleranzen gefertigt
werden können. Die in diesen Untersuchungen gewonnen Erkenntnisse können
mit Hilfe des MES für die statistische Prozesskontrolle (SPC) der Fertigung
herangezogen werden.
Um die Prüfmittelfähigkeit nachzuweisen und die Herstellerangaben zu überwachen,
ist der Einsatz eines Prüfmittelmanagements notwendig. Nur mit Hilfe
regelmäßiger Kalibrierungen kann sichergestellt werden, dass die gemessenen
Werte realistisch sind. Das MES unterstützt den Anwender bei der Verwaltung
von Prüfmitteln, deren Kalibrierung und der Bereitstellung für die Anwender.
Darüber hinaus werden Fälligkeiten überwacht, wodurch auf anstehende Kalibrierungen
bereits rechtzeitig hingewiesen werden kann.
Das Reklamationsmanagement regelt die Bearbeitung von Reklamationen, deren
Fehleranalyse und die Ergreifung und Überwachung von Sofort- und Abstellmaßnahmen.
Um sicherzustellen, dass in Reklamationen analysierte Fehler keine
Auswirkungen auf aktuelle oder zukünftige Produktionsprozesse haben, unterstützt
die Workflow-Steuerung des MES den Anwender durch Einflussnahme auf
die Prüfplanung und die laufenden Wareneingangs-, Fertigungs- und Endprüfungen.
Durch die konsequente Anwendung eines MES kann nach einiger Zeit auf eine
breite Wissensbasis zurückgriffen werden. Dadurch wird vorhandenes Wissen benutzt,
um im Falle einer Wiederholung durch Verwendung bereits erfolgreich angewendeter
Problemlösungsstrategien schneller und damit kostengünstiger reagieren
zu können. Mit der Bildung von Qualitätsregelkreisen trägt das MES durch
Fehlervermeidung maßgeblich zur Reduktion der Kosten bei steigender Produktqualität
und Kundenzufriedenheit bei.

182 8 Qualitätssicherung mit MES
8.3.1 Qualität durch Informationsmanagement
Durch die Integration von Fertigungs- und Qualitätsmanagement können alle relevanten
Daten übersichtlich in einer Anwendung dargestellt werden. Anwender
müssen nicht mehrere Systeme parallel betreiben, um Informationen einzusehen
und zu pflegen. Redundante Eingaben und/oder teure Schnittstellen können entfallen.
Mit dem Einsatz eines in das MES integrierten Maßnahmen- und Eskalationsmanagements
stehen einheitliche Werkzeuge zur zielgerichteten und dokumentierten
Benachrichtigung und Aufgabenverteilung zur Verfügung. Damit ergeben
sich kurze Informationswege zwischen Schichtführern, Maschinenbedienern, Prüfern
und den Qualitätsverantwortlichen. Die integrierte Terminüberwachung unterstützt
die Anwender dabei, wichtige Tätigkeiten nicht aus den Augen zu verlieren.
Mit Hilfe der workflow-basierten Prozesssteuerung kann firmeninternes Knowhow
transparent abgebildet und effizient genutzt werden. Bei der Krankmeldung
eines Mitarbeiters des QS-Labors wird beispielsweise der Vorgesetzte informiert,
bei welchen Aufträgen durch den Ausfall Prüfungen gefährdet sind. Als Konsequenz
daraus könnten in der Personalplanung die anstehenden Aufgaben auf andere
Kollegen mit gleicher Qualifikation verteilt werden.
8.3.2 Sicherstellung der Zulieferqualität
Die Produktqualität wird entscheidend vom Qualitätsniveau der Zulieferungen bestimmt.
Wurde mit den Lieferanten keine Qualitätsvereinbarung getroffen, reduziert
die Wareneingangsprüfung das Risiko, dass fehlerhafte Materialien oder
Komponenten in die Fertigung einfließen. Eine Dynamisierung hilft, den daraus
entstehenden Prüfaufwand herabzusetzen. Hierbei wird nach mehreren fehlerfreien
Lieferungen eines Artikels von einem Lieferanten die Prüfung reduziert. Im
Fall eines festgestellten Fehlers kann diese wieder verschärft werden.
Durch den Einsatz eines MES kann in der Fertigung auf die Ergebnisse der Wareneingangsprüfung
zugegriffen werden. Die Daten, aus welchem Wareneingang
die einfließenden Materialen bzw. Komponenten stammen, stellt die Material- und
Produktionslogistik zur Verfügung. Sollten während der Produktion Probleme auftreten,
welche auf einen mangelhaften Wareneingang zurückzuführen sind, kann
das MES sofort Maßnahmen ergreifen, um die Prüfung der Zulieferungen zu verschärfen.
Wenn Lieferungen, resultierend aus der Wareneingangsprüfung, zurückgewiesen
werden, besteht im MES die Möglichkeit der direkten Erstellung einer Lieferantenreklamation.
Umgekehrt kann bei einem Wareneingang anhand der aktuellen und historischen
Lieferantenreklamationen sofort geprüft werden, ob die Lieferung als potenziell
kritisch einzustufen ist. Eine Benachrichtigung sorgt für die nötige Sensibilisierung
der Mitarbeiter.

8.3.3 Fertigungsbegleitende Qualitätssicherung
8.3 Integrierte Qualität 183
Um sicherzustellen, dass der Fertigungsprozess qualitätsfähig und beherrscht ist,
wird meist eine statistische Prozessregelung eingesetzt. Alternativ kann auch die
zufällige Stichprobenprüfung, die sog. Annahmestichprobenprüfung Anwendung
finden. Beiden Methoden ist gemein, dass sie durch statistische Berechungen Aussagen
über die aktuelle Qualitätslage des Fertigungsprozesses liefern. Diese können
verwendet werden, um im Bedarfsfall mit Hilfe von Fehleranalysen und den
daraus abgeleiteten Korrektur- und Abstellmaßnahmen den Produktionsprozess direkt
zu beeinflussen. Die Prüfungen dienen damit als Grundlage von Regelkreisen,
welche einen abgeschlossenen Wirkungsablauf darstellen, um innerhalb eines
Prozesses ein Qualitätsprodukt zu erzeugen.
Gerade in der fertigungsbegleitenden Prüfung bringt der Einsatz eines MES gegenüber
monolithischen Standardprodukten wesentliche Vorteile. So werden
durch eine entsprechende Kennzeichnung qualitätsrelevanter Objekte (Artikel,
Arbeitsgänge, Lose) bedarfsgerecht Funktionen und Anzeigen des Qualitätsmanagements
aktiviert. Die Zusammenführung von Fertigungs- und Qualitätsmanagement
durch ein MES ermöglicht eine einheitliche Sichtweise auf den Herstellungsprozess.
Statt der bisherigen Teilung von produktiven Arbeitsgängen und
Prüfschritten entsteht durch eine uniforme Betrachtung ein planbares und transparentes
Gesamtgebilde. Dabei kann ein Fertigungsauftrag mehrere Arbeitsgänge
unterschiedlicher Ausprägung enthalten.
Fertigungsauftrag 34581
Arbeitsgang 0100 0100
Drehen Drehen
ADE: Startdatum: 21.03.2005
Durchlaufzeit: 18,5Std
Prioriät: 3
Arbeitsgang 0200 0200
Oberflächenveredelung
ADE: Startdatum: 23.03.2005
Durchlaufzeit: 103 Std.
Prioriät: 3
Arbeitsgang 0250 0250
Laborprüfung
Sollmenge: 2200
Gutmenge: 2212
Ausschuss: 78
CAQ: Durchmesser: 20mm ± 3mm
Breite: 12,3cm ± 0,3cm
Grat: i.O. / n.i.O.
Sollmenge: 2200
Gutmenge: 2203
Ausschuss: 9
Sollmenge: 2200
Gutmenge: 2198
Ausschuss: 5
CAQ: Schichtdicke 5µm ± 1µm
Kohlenstoffgehalt 0,5% ± 0,04%
Oberfläche i.O. / n.i.O.
Abb. 8.4. Aufträge mit produktions- und prüfungsrelevanten Arbeitsgängen

184 8 Qualitätssicherung mit MES
Sie können entweder produktiv, prüfend oder produktiv und prüfend sein.
Durch diese Aufteilung entsteht eine einheitliche Basis für Planung, Abarbeitung,
Verbuchung und Auswertung.
Die Ergebnisse der Qualitätsprüfung können dabei nachfolgende Arbeitsgänge
beeinflussen. So kann zum Beispiel bei mangelhaften Merkmalen ein Nacharbeitsschritt
erforderlich werden. Ebenso kann der Prüfentscheid Auswirkungen auf die
Verwendung der entstandenen Halb- oder Fertigprodukte haben.
Weitere Vorteile der Integration von Fertigungs- und Qualitätsmanagement
durch ein MES sind nachfolgend aufgelistet:
− Gut- und Ausschussmengen werden einheitlich zurückgemeldet und bewertet,
unabhängig davon, ob die Klassifizierung fertigungs- oder qualitätsbegründet
erfolgte. Einzelne Systeme haben immer wieder Probleme bei der unterschiedlichen
Handhabung.
− In allen Anzeigen und Reports können gleichzeitig der Auftragsfortschritt und
entsprechend die Auftragsqualität visualisiert werden.
− Bei der fertigungsnahen Datenerfassung an der Maschine sind alle relevanten
Daten auf einen Blick ersichtlich. Neben den aktuellen Stückzahlen werden
auch Informationen über anstehende Prüfungen und aufgetretene Grenzwertverletzungen
visualisiert. Der Anwender wird durch farblich hervorgehobene Anzeigen
auf qualitätskritische Informationen gezielt hingewiesen.
− Auch bei der intervallgesteuerten Prüfung stehen alle Auftragsdaten direkt und
ohne Umwege zur Verfügung. Mit dem direkten Zugriff auf die Produktionsmengen
ergeben sich produktionsnahe Stückintervalle.
− Bei Zeitintervallen kann die Berücksichtigung des Maschinenstatus zum Aussetzen
der Prüfung führen. Damit werden realistische Zeitintervalle erreicht,
welche bei getrennter Auftrags-, Maschinen- und Qualitätsdatenerfassung so
nicht realisierbar wären.
− Eine entsprechende Anbindung vorausgesetzt, kann bei einer Verschlechterung
der Qualitätslage Einfluss auf die Maschine ausgeübt werden. Wird zum Beispiel
bei einer automatisierten Qualitätsprüfung eine Eingriffsgrenze verletzt,
kann dies zum Maschinenstillstand führen.
8.3.4 Optimierung der Prüfmittelüberwachung
Der Einsatz eines Prüfmittelmanagements ist nötig, um sicherzustellen, dass in
Unternehmen nur Messmittel eingesetzt werden, welche eindeutig gekennzeichnet
sind. Diese müssen kontrolliert und freigegeben sein. Durch eine Prüfung wird
gewährleistet, dass das Messmittel den Vorgaben des Herstellers entspricht. Die
Messwerte müssen in einem definierten Toleranzbereich liegen. Die aus der Prüfung
resultierenden Ergebnisse müssen reproduzierbar sein. Sollte die ermittelte
Messungenauigkeit nicht mit den Qualitätsforderungen vereinbar sein, muss das
Prüfmittel gesperrt werden.
Das MES unterstützt den Anwender bei der Verwaltung und Überwachung seiner
Prüfmittel. Durch die Tatsache, dass auch die Prüfungen im MES erfolgen,

8.3 Integrierte Qualität 185
stehen alle Informationen über die Einsatzhäufigkeit zur Verfügung. Diese können
zum Beispiel für die Ermittlung von verschleißabhängigen Kalibrierintervallen
verwendet werden. Eine Überwachung der Fälligkeit kann bei stückbezogenen
Kalibrierintervallen zeitnah und direkt an der Maschine erfolgen.
Sollte ein Messmittel während des Einsatzes fällig werden, so wird der Prüfer
direkt benachrichtigt. Eine weitere Verwendung des fälligen Prüfmittels wird optional
unterbunden. Durch die Integration des Qualitätsmanagements können
Messmittel bei Bedarf vor Ort kalibriert werden. Diese Handhabung ist vorwiegend
bei unbeweglichen Prüfmitteln, wie zum Beispiel Messmaschinen sinnvoll.
8.3.5 Transparentes Reklamationsmanagement
Eine Reklamation ist immer das Ergebnis schlechter Qualität. Sei es durch fehlerhafte,
unzureichende Information oder durch ungenügende Produktqualität. Dabei
spielt es keine Rolle, ob es sich um eine interne, Kunden- oder Lieferantenreklamation
handelt.
Das Reklamationsmanagement des MES unterstützt bei der Erfassung und der
Bearbeitung von Reklamationen. Ferner werden ergriffene Sofort- und Korrekturmaßnahmen
überwacht. Das System ist dem Anwender bei der Fehleranalyse behilflich.
Selbstverständlich stehen alle einer Reklamation zugeordneten Daten,
einschließlich der Kosten, späteren Auswertungen zur Verfügung.
Bewährte Abläufe werden durch die workflow-gestützte Bearbeitung von Reklamationen
berücksichtigt. Gleichzeitig wird die Bearbeitung einer Reklamation
lückenlos dokumentiert. Durch den Funktionsumfang des MES ergeben sich gegenüber
monolithischer Standardsoftware zusätzliche Synergien. Bei bestimmten
Störgründen einer Maschine wird automatisch eine interne Reklamation erzeugt.
Durch die eingeleitete Fehleranalyse mit den daraus resultierenden Maßnahmen
können zukünftig gleichartige Fehler vermieden oder zumindest minimiert werden.
Abb. 8.5. Beispiel für eine strukturierte Fehleranalyse

186 8 Qualitätssicherung mit MES
Auch das integrierte Eskalationsmanagement eröffnet neue Möglichkeiten. Bei
der Anlage einer Reklamation eines Artikels, für den geplante Fertigungsaufträge
vorliegen, kann der Qualitätsverantwortliche benachrichtigt werden, um durch geeignete
Maßnahmen präventiv Folgereklamationen auszuschließen.
8.4 Dokumentierte Qualität
Der sinnvolle Umgang mit der Ware „Information“ ist ein zunehmend wichtiger
Faktor für die Wettbewerbsituation im Markt. Immer mehr Unternehmen sehen
daher in ihrer Dokumentation ein wesentliches Qualitätskriterium der eigenen
Produkte. Verstärkte Bedeutung hat die Anforderung, entscheidende Informationen
ohne großen Zeitverlust und Kostenaufwand sofort abrufen zu können. Dies
ist insbesondere bei Reklamationen, Produkthaftungen, Lieferanten- und Kundengesprächen
von Interesse. Die breite Datenbasis eines MES, geschaffen durch die
Interaktion verschiedener Module, ermöglicht den Unternehmen eine effektive
Bearbeitung der jeweiligen Aufgaben.
Die Interpretation des Begriffs „Dokumentation“ hinsichtlich der Qualitätssicherung
ist dabei vielschichtig. Grundsätzlich ist darunter die effiziente und lückenlose
Erfassung, Verwaltung, Archivierung und Aufbereitung von qualitätsrelevanten
Daten zu verstehen.
Bei genauerer Betrachtung ergeben sich verschiedene Aspekte des Begriffs
„Dokumentierte Qualität“. Einerseits geht es um den zentralen Zugriff auf Belege,
welche in den unterschiedlichen Bereichen der Qualitätssicherung benötigt werden
oder dort entstehen. Zu beachten ist, dass diese Dokumente keinesfalls ausschließlichen
Qualitätsbezug haben müssen. Vielmehr geht es auch um den Zugriff auf
Informationen aus Abteilungen außerhalb dieses Fachbereichs, den „qualitätsfernen“
Abteilungen. Umgekehrt müssen Dokumente, welche in der Qualitätssicherung,
z. B. durch die Erfassung von Messwerten, entstehen, übergreifend zur Verfügung
gestellt werden. Der Einsatz eines MES ermöglicht die gegenseitige
Informationsbereitstellung in geeigneter Art und Weise. Entscheidend ist dabei die
Vernetzung innerhalb eines MES (horizontale Integration), denn der effiziente Datenzugriff
verschlechtert sich mit der Anzahl der installierten Systeme aus denen
diese stammen.
Zusätzlich sind die direkt mit den Qualitätsdaten in Korrelation stehenden Informationen
einzubeziehen. Dabei sind im Vorfeld die Einflussgrößen zu ermitteln,
welche für die Dokumentation der Qualitätssicherung von Bedeutung sind.
Umgekehrt muss die Auswirkung von Änderungen der eigentlichen Qualitätsdaten
auf „qualitätsferne“ Unternehmens- und Produktprozesse berücksichtigt werden.
Eine besondere Bedeutung kommt der Traceability zu. Diese ist hinsichtlich der
Produkthaftung, insbesondere der seit 1990 gültigen Gesetzgebung mit der Neuerung
der Beweisumkehr, der Haftungsdauer von 10 Jahren und dem erweiterten
Produktbegriff wichtig. Hinzu kommt dass seit dem 1. August 2002 gültige Gesetz
zur Änderung schadensersatzrechtlicher Vorschriften, welches auch Schmerzensgeldansprüche
in die Produkthaftung einbezieht.

8.4 Dokumentierte Qualität 187
Ein weiterer Grund zur Einführung eines Traceability-Managements ist die
Verordnung (EU) Nr. 178/2002 des Europäischen Parlaments und Rates. Diese
besagt, dass bis zum 01. Januar 2005 alle Betriebe der Lebensmittelbranche ein
System zur Rückverfolgbarkeit implementieren müssen.
8.4.1 Vernetzung von Informationen
In der Qualitätsdatenerfassung eines MES kann sowohl auf Auftragsdokumente,
Werkzeug- und Maschineninformationen als auch auf Daten bzgl. der Fertigungsplanung
zugegriffen werden. Dadurch wird der beschränkte Informationsabruf einer
Insellösung „Qualitätssicherung“ durchbrochen. Die geplante Fertigungsdauer
und damit der Fertigstellungstermin sind ebenso abrufbar wie der Fertigstellungsgrad
des aktuellen Auftrags. Des Weiteren hat der Prüfer Einsicht in hinterlegte
Arbeitspläne und damit einen Überblick über den nachfolgenden Fertigungsprozess.
Nur dieser umfassende Zugriff auf alle relevanten Informationen ermöglicht
bei Qualitätsproblemen die Einleitung der richtigen Maßnahmen. Bei Schwachstellen,
welche z. B. auf Werkzeugverschleiß zurückzuführen sind, kann sofort
ermittelt werden, ob ein Ersatzwerkzeug vorhanden ist oder eine komplette Umrüstung
auf ein anderes Produkt erforderlich wird. Durch den globalen Zugriff auf
die Information der nächsten geplanten Maschinenwartung kann sofort entschieden
werden, diese vorzuziehen. Ein MES liefert alle erforderlichen Information in
der notwendigen Aktualität.
Das MES ermöglicht jedem Anwender den Zugriff auf die für ihn relevanten
Daten. Dokumente müssen nur einmal erstellt und anschließend lediglich mit den
einzelnen Funktionsbausteinen vernetzt werden. Dadurch entfällt eine redundante
Pflege und Zuweisung. Eine Artikelzeichnung kann zum Beispiel zentral beim Artikelstamm
hinterlegt werden und steht allen MES-Modulen zur Verfügung. Sowohl
bei Erfassung von Messwerten im Prüflabor als auch bei den Arbeitsgang-
und Auftragsinformationen an der Maschine kann auf dieses zentral hinterlegte
Dokument zurückgegriffen werden.
8.4.2 Qualitätsdaten zielgerecht nutzen
Es wird immer wichtiger, Informationen aus verschiedenen Unternehmensbereichen
in einer übersichtlichen Form bereitzustellen und funktional zu verknüpfen.
Der ausschließliche Zugriff auf Qualitätsdaten reicht nicht mehr aus. Der
Zugriff auf alle Daten ermöglicht die Rückverfolgung von Qualitätsdaten bis zum
Entstehungszeitpunkt. Reibungsverluste werden minimiert, da alle Berechtigten
die Informationen zu jeder Zeit von jedem Ort abrufen können. Neben den Qualitätsmanagern
können alle anderen Abteilungen, vom Einkauf und der Entwicklung
bis hin zum Servicemitarbeiter beim Kunden, auf einer einheitlichen Datenbasis
arbeiten. Dadurch ist die notwendige Flexibilität, insbesondere der funktionalen
Verknüpfung, ohne Zusatzkosten gewährleistet.

188 8 Qualitätssicherung mit MES
Ein Beispiel hierfür ist die Einbeziehung des Mitarbeiterführerscheins aus dem
Personalmanagement. Reichte früher die Dokumentation „Wer hat was geprüft“
aus, wird es heute immer wichtiger, die notwendige Prüferqualifikation zu berücksichtigen.
Unter der Einbeziehung des Mitarbeiterführerscheins ist es möglich,
Prüfungen von Personen, welche nicht die notwendige Qualifikation besitzen, zu
unterbinden. Unter Berücksichtigung der Gültigkeitskriterien besteht sogar die
Möglichkeit zu kontrollieren, ob der Prüfer einen bestimmten Artikel in den letzten
Monaten häufig genug geprüft hat, um die Qualifikation zur Prüfung dieses
Artikels weiterhin zu behalten. Gegebenenfalls muss die Qualifikation neu erbracht
werden.
Eine klassische Dokumentation von Qualitätsdaten sind die Prüfbescheinigungen
nach der EN 10204, wie z. B. das Abnahmeprüfzeugnis 3.1, 3.2
und das Werksprüfzeugnis 2.1, 2.2. Seitens der Kunden besteht sehr häufig die
Anforderung nach speziellen Zertifikaten mit erweitertem Inhalt. Die Form und
der Inhalt können dabei von Kunde zu Kunde variieren. Oft beschränkt sich die
Vereinbarung darauf, dass z. B. im Reklamationsfall ein Zertifikat mit den gewünschten
Informationen zur Verfügung gestellt werden muss. Spätestens bei der
Ausweitung des Inhalts auf relevante Daten von zugehörigen Prozessmerkmalen
gibt es meistens Probleme. Nicht so beim Einsatz eines MES. Hier sind die geforderten
Dokumente vom Inhalt flexibel gestaltbar und können an Kundenanforderungen
angepasst werden.
Die Einbeziehung aller qualitätsrelevanten Ereignisse, welche die Produktqualität
beeinflussen, stellt eine Erweiterung der klassischen Dokumentation dar.
Darunter fällt die Verbindung von Produktions- und Qualitätsdaten. Einen großen
Einfluss auf die entstehende Produktqualität haben Störungen, welche während
des Entstehungsprozesses auftreten. Gleiches gilt für die Kennwerte der Prozess-,
Maschinen- und Werkzeugparameter. Insgesamt können fünf Ursachengruppen
für abweichende Qualität verantwortlich sein:
− der Mensch als Bedien- und Prüfpersonal,
− das eingesetzte Material als Ergebnis eines vorgelagerten Fertigungsprozesses,
− die Maschine mit der elementaren Einflussgröße Werkzeug,
− die Methode, welche maßgebend das Zusammenspiel von Mensch und Maschine
bestimmt und
− die Mitwelt mit verschiedenen Umgebungseinflüssen, wie z. B. Temperatur
und Staub.
Ein Beispiel für die Bedeutung der Einflussgröße „Werkzeug“ ist die Gefahr der
Lunkerbildung bei Unterschreitung einer vorgegebenen Werkzeugtemperatur. Auf
Grund der Abhängigkeit der Produktqualität von den vielfältigen Einflussgrößen
der genannten Ursachengruppen kommt der Verknüpfung aller Informationen eine
große Bedeutung zu. Dies verdeutlicht die, im Rahmen der Produkthaftung erforderliche,
lückenlose Dokumentation des Teilelebenslaufs, welcher Bestandteil eines
MES ist.
Im Teilelebenslauf müssen zu den bekannten Einflussgrößen noch weitere Informationen
enthalten sein. Es sind grundsätzlich alle wichtigen Ereignisse, von

8.4 Dokumentierte Qualität 189
der Zeichnungserstellung bis zur Verschrottung der Werkzeuge, aufzuführen. Bei
Änderungen sind diese zu beschreiben und zu begründen. Mögliche Inhalte eines
Teilelebenslaufs sind:
− das Datum der Bemusterung und der Beginn der Serienlieferung,
− Angaben zur Werkzeugreparatur,
− zu Prozessoptimierungen,
− zu Indexänderungen und
− der Verwendung neuer Werkstoffe.
Bei komplexen Produkten, wie Maschinen oder Autos, kommt zur historischen
Betrachtung noch die Anforderung, Ereignisse nach der Produktfertigstellung in
den Teilelebenslauf zu integrieren. Wird ein sicherheitsrelevantes Bauteil ausgetauscht,
muss auf Grund der Rückverfolgbarkeit im Rahmen der Produkthaftung
diese Änderung dokumentiert werden. Um im Schadensfall die richtigen Maßnahmen
ergreifen zu können, wird festgelegt, wer bei welchen Ereignissen aktiv
werden muss. Tritt der Schadensfall ein, ist eine Terminüberwachung aller Aktivitäten
gefordert. Diese sind wiederum in den Teilelebenslauf zu integrieren.
Keinesfalls dürfen die in einem Teilelebenslauf dokumentierten Änderungen
von qualitätsrelevanten Daten isoliert betrachtet werden. Vielmehr gilt es zu berücksichtigen,
dass jede Änderung auch Auswirkungen auf andere Unternehmensbereiche
bzw. Prozesse haben kann. Während in einer monolithischen Qualitätssicherung
die Gefahr besteht, dass diese unerkannt bleiben oder sich nicht
notwendigerweise automatisch auf andere Bereiche auswirken, gewährleistet ein
MES die sofortige Informationsweiterleitung. Allen Unternehmensbereichen stehen
die geänderten Inhalte bzw. Dokumente unmittelbar zur Verfügung. Folgekosten,
verursacht durch eine verzögerte Einbeziehung geänderter und qualitätsrelevanter
Daten, werden vermieden. Eine nachträglich erforderliche Korrektur von
Messwerten kann den Prüfentscheid und damit den Qualitätsstatus des zugehörigen
Produktionsloses beeinflussen. Das MES unterbindet in diesem Fall eine Weiterverarbeitung
des gesperrten Loses in allen nachgelagerten Produktionsprozessen.
Alle Lose, in welches das gesperrte Los bereits eingeflossen ist, werden
ebenfalls gesperrt und eine Auslieferung wird verhindert. Im schlimmsten Fall
müssen bereits versandte Produkte im Rahmen einer Rückrufaktion aus dem Umlauf
gebracht werden. Um den Schaden und die damit verbundenen Kosten zu begrenzen,
sind die Automatismen eines MES nötig. Durch den übergreifenden
Zugriff auf alle relevanten Daten kann schnell und effektiv reagiert werden.
Ähnliche Auswirkungen haben die im Rahmen einer Prüfmittelkalibrierung oder
Maschinen-/Werkzeugwartung festgestellten unzulässigen Abweichungen. Die
mit diesem Prüfmittel dokumentierten Ergebnisse können auf falsch erfassten
Messwerten basieren. Auch in diesem Fall müssen die Produktionslose, bei welchen
das Prüfmittel zum Einsatz kam, gesperrt oder mit einem Weiterverarbeitungshinweis
versehen werden. Sofern die festgestellten unzulässigen Abweichungen
nicht korrigiert werden können, ist das Objekt zu sperren und steht damit
nicht mehr als Ressource zur Verfügung. Mit der Sperrung muss durch das MES
sofort überprüft werden, ob diese bereits in zukünftigen Fertigungsaufträgen ver-

190 8 Qualitätssicherung mit MES
plant ist. Stehen keine Alternativressourcen zur Verfügung muss umgeplant werden.
Auch die im Rahmen einer Reklamation ermittelten Fehlerursachen können direkte
Auswirkungen auf die aktuelle oder anstehende Fertigung haben. Wird als
Fehlerursache ein falsch zugewiesenes DNC Programm oder eine nicht durchgeführte
Wartung ermittelt, sind umgehend entsprechende Maßnahmen einzuleiten.
Gegebenenfalls sind die aktuellen Maschineneinstellungen und die eingesetzten
Werkzeuge zu überprüfen. Wichtig ist, dass die Überprüfungsprozesse schnell angestoßen
werden und weitestgehend automatisiert ablaufen, wodurch Folgekosten
vermieden werden. Dazu trägt auch der Einsatz des MES übergreifenden Eskalationsmanagements
bei. Diese ermöglicht bei der Anlage einer Reklamation die automatische
Überprüfung, ob für den reklamierten Artikel geplante oder aktuelle
Fertigungsaufträge vorliegen. Ist die Überprüfung positiv, erfolgt eine Benachrichtigung
des Fertigungsleiters oder des Planungsverantwortlichen. Bei der Zuweisung
bestimmter Fehlerursachen oder Maßnahmen kann wiederum eine Eskalation
mit automatischer Benachrichtigung ausgelöst werden. Bei nicht erfolgter Bestätigung
des Nachrichtenempfangs werden automatisch weitere Personen, zum Beispiel
Stellvertreter, informiert.
Diese Beispiele verdeutlichen die Auswirkung der Änderung qualitätsrelevanter
Daten oder Entscheide auf andere Unternehmensbereiche und Prozesse und offenbaren
die Notwendigkeit eines MES als Integrationsplattform für frühere Insellösungen.
8.4.3 Traceability
Zur Rückverfolgbarkeit müssen alle Lose bzw. Chargen oder sogar einzelner Produkte
eindeutig gekennzeichnet werden. Dies ist über alle Herstellungsphasen und
logistischen Prozessen aufrecht zu erhalten. Nur dadurch ist die Ermittlung der
Herkunft von Produkten entlang der Wertschöpfungskette möglich.
Abb. 8.6. Tracing

8.4 Dokumentierte Qualität 191
Die Traceability beinhaltet neben der Rückverfolgung („Tracing“) auch die
Verfolgung („Tracking“) eines Produkts im Entstehungs-/Lieferprozess, was die
Verbindung des Informationsflusses mit dem physischen Warenfluss voraussetzt.
Lager / Materialpuffer
Auftrag 1 AVO 100
Abb. 8.7. Tracking
Lager / Materialpuffer
Auftrag 1 AVO 200
Auftrag 2 AVO 100
Auftrag 3 AVO 100
Auftrag 1 AVO 300
Warenausgang
Die Gründe für die Einführung einer Traceability sind gesetzliche Vorschriften
im Rahmen der Produkthaftung sowie allgemeine Kundenforderungen. Nicht nur
unter dem Gesichtspunkt gesetzlicher Vorschriften gewinnt die Traceability an
Bedeutung. Sie wird auch hinsichtlich der Produktionskostensenkung immer
wichtiger, was sie zunehmend zu einem strategischen Unternehmensfaktor macht.
In vielen Firmen sind Qualitätssicherungssysteme in Form einer Insellösung etabliert.
Diese sind jedoch für eine vollkommene Rückverfolgbarkeit nicht ausreichend,
was im Schadensfall zu Problemen führen kann. Verbunden mit den gesetzlichen
Vorschriften ist die Einführung eines Traceability-Systems unentbehrlich.
Die Unterstützung der Anwender zur Bewältigung dieser Anforderung
ist die elementare Aufgabe eines MES. Anders ausgedrückt: MES ist die Sicherstellung
der Traceability von Produkten.
In einem Traceability-System werden alle Details einer Produktentstehung
rückverfolgbar dokumentiert. Dazu gehören Informationen aus allen Modulen eines
MES, z. B.:
− einfließende und entstehende Lose bzw. Chargen,
− materialbeschreibende Los- und Chargenattribute (z. B. Gewicht, Länge, Klebstellen,
Herstellungsdatum, Verfallsdatum),
− verwendete Betriebsstoffe,

192 8 Qualitätssicherung mit MES
− eingesetzte Maschinen,
− ermittelte Prozessdaten,
− am Fertigungsprozess beteiligte Personen,
− verwendete Werkzeuge,
− Reparaturen von Maschinen und Werkzeugen,
− Qualitätsdaten (z. B. Messwerte, verwendete Prüfmittel und Prüfentscheide.
Vom Wareneingang über die Zwischenprodukte/Halbfabrikate bis zum Endprodukt,
Bemusterungen) werden alle Vorgänge im Systemhintergrund erfasst.
Zentrale Bedeutung haben hierbei die Los- bzw. Produktverfolgung, die Prozessabbildung,
die Dokumentation der Teileverwendung und die Verbindung aller
qualitätsrelevanten Daten.
Bei der Gesamtbetrachtung wird der Nutzen eines Traceability-System deutlich.
Durch seinen Einsatz kann dort aktiv in den Prozess eingegriffen werden, wo
Fehler entstehen. Dies wird durch die ausführliche Dokumentation, Überwachung
und Visualisierung des gesamten Fertigungsprozesses möglich. Hinzu kommt die
Vernetzung der Produktionsprozesse mit den Produktionssystemen.
Nur der Einsatz eines MES schafft die notwendige Datenvernetzung, wodurch
die Anforderungen an alle Anforderungen erfüllt werden. Traceability ist mehr als
pure Qualitätssicherung und bringt entlang der gesamten Wertschöpfungskette
unmittelbare wirtschaftliche Vorteile. Prozesse können optimiert, die Durchlaufund
Prüfungszeiten der Produkte reduziert werden.
8.5 Analysierte und bewertete Qualität
Heute ist es wichtiger denn je, entscheidungsrelevante Informationen in einer übersichtlich
aufbereiteten Form zu erhalten. Auswertungen und Analysen in Echtzeit
liefern wichtige Informationen, um fundierte Entscheidungen oder Maßnahmen
im täglichen betrieblichen Ablauf zeitnah zu treffen. Für jede Unternehmensebene
(vom Einkauf, Verkauf, Produktion bis hin zur obersten Managementebene)
müssen die Daten schnell und zielgerichtet zur Verfügung stehen.
In den Zeiten der globalen Informationsbeschaffung spielt die isolierte Betrachtung
und Analyse von Qualitätsdaten nur eine untergeordnete Rolle. Dies bedeutet
nicht, dass die statistischen Kennwerte und Analysen von reinen Qualitätsdaten
nicht mehr wichtig sind. Sie werden weiterhin benötigt, bilden sie doch oft die
Grundlage übergreifender Bewertungen. Um immer kürzer werdende Produktzyklen
zu realisieren, Prozesse zu optimieren und dem Wettbewerb stets einen Schritt
voraus zu sein, müssen jedoch alle Bewertungspotenziale ausgeschöpft werden.
Auf schnell ändernde Rahmenbedingungen muss flexibel reagiert werden können.
Monolithische Standardprodukte mit fest definierten Integrationspunkten haben
hier ihre Grenzen schnell erreicht. Notwendige Erweiterungen der Schnittstellen
müssen, abgesehen von der nicht vorhandenen Flexibilität, teuer erkauft werden.
Ein integriertes System bietet die geforderte Flexibilität, da es von seiner
Grundstruktur her bereits Zugriff auf alle Daten aus „qualitätsfernen“ Bereichen,
wie z. B. Maschinen-, Werkzeug-, Personal- und Prozessdaten ermöglicht. Die In-

8.5 Analysierte und bewertete Qualität 193
formationsgewinnung im Unternehmen wird verbessert, bildet die Grundlage für
Prozessoptimierungen und den zukünftigen Unternehmenserfolg.
8.5.1 Verbesserungspotenziale in der Fertigung
Die Qualität von Produkten wird von vielen Faktoren beeinflusst. Eine ausschließliche
Analyse der Qualitätsdaten durch
− Regelkarten,
− statistische Kennwerte,
− Verteilungstests,
− Fehlerschwerpunkte,
− Reklamationen,
− Prüfmittelkalibrierungen, etc.
trägt nur einen kleinen Teil zur Verbesserung des Fertigungsprozesses und der
Produktqualität bei. Das Optimierungspotenzial wird damit nicht vollständig ausgeschöpft.
Entscheidend ist die Einbeziehung der externen Einflussgrößen, auch
als „qualitätsferne“ Parameter bezeichnet. Dazu gehört
− die Erfassung und Verarbeitung von Prozessdaten,
− das Betriebsmittelmanagement,
− das Materialmanagement und
− das Personalmanagement.
Mit einem vertretbaren Aufwand und geringen Kosten gelingt dies durch den
Einsatz eines MES. Während in einem CAQ-System die Ermittlung von Korrelationen
innerhalb der Produktmerkmale ohne großen Aufwand durchführbar ist,
stoßen diese bei der Einbeziehung von Prozessmerkmalen schnell an ihre Grenzen.
Dabei beinhaltet gerade die übergreifende Analyse von Produkt- und Prozessmerkmalen
ein erhebliches Verbesserungspotenzial. Der Druck oder die Temperatur
einer Maschine kann bestimmte Produktmerkmale maßgebend beeinflussen.
Wird eine derartige Abhängigkeit anhand einer übergreifenden Korrelationsanalyse
erkannt, kann die Fehlerquote durch eine Überwachung des
Drucks oder der Temperatur nachhaltig gesenkt werden. Es ist denkbar, dass
durch die automatische Überwachung das Prüfintervall von Produktmerkmalen
verlängert werden kann, wodurch Prüfkosten eingespart werden.
Die übergreifende Analyse der Maschinendaten ermöglicht eine zusätzliche
Optimierung des Fertigungsprozesses. Durch die Auswertung der Stillstandsgründe
oder des Nutzungsgrads, bezogen auf die dort produzierten Artikel und Artikelgruppen,
kann die für die Fertigung jeweils optimale Maschine ermittelt werden.
Betrachtet man die maschinenbedingten Stör- und Ausschussgründe hinsichtlich
der während der Prüfung festgestellten Produktfehler und Fehlerursachen,
ist eine weitere Verbesserung möglich. Neben der Untersuchung der
Durchlaufzeit gibt es weitere „qualitätsferne“ Faktoren, welche die Wertschöpfung
optimieren können.

194 8 Qualitätssicherung mit MES
Ein weiteres Beispiel für die Vorteile eines umfassend vernetzten Datenpools
ist die nestbezogene und nestvergleichende Analyse unter Einbeziehung der gesamten
Werkzeughistorie. Dadurch wird erkennbar, wie sich Reparaturen/Wartungen
einzelner Nester auf die Produktqualität auswirken bzw. ob einzelne Nester
bei der Wartung/Reparatur häufig nachgearbeitet werden müssen.
Ein Vorteil eines MES ist, dass für Analysen die notwendigen Daten aus allen
Bereichen schnell, zielgerichtet und kostengünstig zur Verfügung stehen. Da die
gesamte Datenerfassung und Verarbeitung auf einheitlichen Stammdaten beruht,
gelten diese Auswertungen als gesichert. Es gibt keine doppelte Stammdatenpflege
von z. B. Ausschuss- und Störgründen, Fehlerarten, Fehlerursachen. Dadurch
besteht nicht die Gefahr, dass Fehler im Qualitätsmanagement und im Rahmen
der Störgrundzuweisung in der Maschinendatenerfassung doppelt oder
unvollständig erfasst und getrennt analysiert werden. Ohne diese einheitliche Betrachtung
ist es schwierig, eine klare Struktur zur Ermittlung der Anzahl von Ausschussteilen
zu definieren.
8.5.2 Aus Reklamationen lernen
Für eine umfassende Reklamationsanalyse ist es unerlässlich, dass auch auf die
Werkzeugdaten (Wartungsergebnisse und Reparaturen) sowie auf die Maschinenauswertungen
(z. B. Stör-, Ausschuss-, Maschinenstillstandsgründe) zurückgegriffen
werden kann. Es ist wichtig zu klären, ob es während des Produktionszeitraums
Schwierigkeiten an der Maschine gegeben hat oder aufgrund von
Problemen ein Werkzeugwechsel erfolgt ist. Dadurch können Fehlerursachen
schnell erkannt und Abstellmaßnahmen zur künftigen Vermeidung ergriffen werden.
Im Rahmen der Rückverfolgung besteht ein schneller Zugriff auf alle eingesetzten
Materialien, inklusive der zugehörigen Detailinformationen. Die Frage
„auf welcher Maschine, mit welchem Werkzeug und durch welche Schicht bzw.
Person das fehlerhafte Produkt gefertigt wurde“ kann dadurch schnell beantworten
werden. Infolgedessen ergibt sich eine verkürzte Bearbeitungsdauer von Reklamationen,
was wiederum im Sinne der Kundenorientierung ist.
8.5.3 Six Sigma – der Verschwendung Einhalt gebieten
Trotz der Einführung von Qualitätsmanagementsystemen z. B. nach ISO
9000:2000, QS-9000, VDA 6.1 oder ISO/TS 16949:2002 gibt es noch erhebliches
Verbesserungspotenzial der Prozesse und Produkte. Erfahrungen zeigen, dass sich
in den Unternehmen die Fehlerkosten auf bis zu 30% des Jahresumsatzes belaufen.
Diese Reserve gilt es auszuschöpfen. Weitere Optimierungen können durch
− die Reduzierung der Durchlaufzeiten,
− die Reduzierung von Beständen,
− die Erhöhung der Produktivität und
− die Steigerung der Termintreue
erreicht werden.

8.5 Analysierte und bewertete Qualität 195
Six Sigma ist eine geeignete Methode zur Verbesserung der Qualität von Produkten
und Prozessen. Es ist die Basis zur Erhöhung der Kundenzufriedenheit und
zur nachhaltigen Ergebnisverbesserung. Die Idee von Six Sigma ist es, die Anzahl
von Fehlern in Prozessen zu erkennen, zu messen und danach systematisch zu eliminieren.
Auch wenn Six Sigma im Kern auf der Anwendung statistischer Methoden
basiert, ist das Konzept, unter anderem durch die Einbeziehung von Erkenntnissen
über Prozesse, wesentlich umfassender. Dies belegt der erfolgreiche
Einsatz in administrativen Bereichen, wie dem Kundenservice und der Auftragsabwicklung.
Eine Begrenzung von Six Sigma auf die Daten des Qualitätsmanagements
ist nicht ausreichend. Vielmehr müssen Informationen aus allen Bereichen
eines Unternehmens, wie dem Betriebsmittel-, Material- und Personalmanagement,
zur Verfügung stehen. Beispiele hierfür sind die Durchlaufzeiten
von Aufträgen und die Stör- und Stillstandsgründe bei Produktionsstopp. Dies belegt,
wie wichtig der Einsatz eines MES mit seinen vernetzten Informationen ist.
Zur Erreichung der Prozess- und Produktverbesserungen wird häufig nach dem
DMAIC-Zyklus gearbeitet. Der DMAIC-Zyklus gliedert sich in fünf Phasen.
Durch sie wird gewährleistet, dass ein Verbesserungsprojekt richtig definiert und
mit den geeigneten Methoden durchgeführt wird.
Definition des Projektzieles,
Überprüfung der
Messsysteme und
Sammeln der Daten
Aufzeigen der
Ursachen für
die Prozessstreuung
Optimierung
des
Prozesses
hinsichtlich
der Zielgröße
Überwachung
der kritischen
Prozessparameter
Define Measure Analyze Improve Control
Symptom
Ursache
Natürliche
Streuung
Abb. 8.8. Die fünf Six Sigma Projektphasen nach DMAIC
Das Erreichte
halten
Erfahrungen belegen, dass die Verschwendung in einem Unternehmen auf
Grund von Fehlern, zu langen Durchlaufzeiten und zu hohen Kosten mittels Six
Sigma innerhalb weniger Monate drastisch gesenkt werden konnte. Hinzu kommt,
dass die Ergebnisse von Six Sigma Projekten in vielen MES-Funktionen, wie der
Ressourcen- und Auftragsplanung, direkt verwendet werden können.

196 8 Qualitätssicherung mit MES
8.5.4 Qualitätsinformationen – Mehrwert im MES
Im Bereich der Auswertungen bietet ein MES gegenüber monolithischen Standardsystemen
mehrere Vorteile. Zum einen können Daten aus „qualitätsfernen“
Modulen direkt in den Qualitätsauswertungen verwendet werden. Ferner erlangen
viele Auswertungen anderer MES-Module erst durch die direkte Verknüpfung mit
den Daten der Qualitätssicherung die erforderliche Aussagekraft und Präzision.
Ein Beispiel hierfür ist die Ermittlung der Auftragskosten. Zu den Auftragskosten
gehören, neben dem zur Produktion eingesetzten Personal, den verwendeten
Werkzeugen, dem verbrauchten Material auch die Prüfkosten und eventuell anfallende
interne Reklamationskosten. Die Prüfkosten setzen sich wiederum aus dem
eingesetzten Personal kombiniert mit der Prüfdauer und den eingesetzten Messmitteln
und -maschinen zusammen. Bei einer integrierten Lösung können die
durch die Prüfung verursachten Kosten mit Auftragsbezug automatisch und in
Echtzeit einer zentralen Kostenstelle zugebucht werden. Da die eingesetzten
Messmittel und -maschinen bekannt sind, können bei Bedarf die anfallenden Kalibrierkosten
anteilig auf den jeweiligen Auftrag gebucht werden. Über die
Abb. 8.9. grafischer Maschinenpark mit Qualitätsinformationen

8.5 Analysierte und bewertete Qualität 197
Schnittstelle des MES zum ERP-/PPS-System erfolgt abschließend die Rückmeldung
aller Auftragskosten. Anhand des umfassenden Informationsgehalts kann im
ERP-/PPS-System eine bessere und genauere Kostenkalkulation erfolgen.
Die Einbeziehung der Qualitätsdaten in andere MES-Auswertungen ermöglicht
eine höhere Fertigungstransparenz. Dadurch können bei laufenden Prozessen ad-
hoc Entscheidungen besser getroffen werden. In einem grafischen Maschinenpark
kann das MES neben dem aktuellen Maschinen- und Auftragsstatus auch die Qualitätslage
anzeigen. Der direkte Abruf von Detailinformation in Form von Regelkarten,
festgestellten Qualitätsfehlern, eingeleiteten Maßnahmen und ppm-Werten
unterstützt den Anwender bei zu treffenden Entscheidungen.
Hinzu kommt, dass für die Qualitätssicherung wichtige Maßnahmen meist über
den Benutzerkreis eines CAQ-Systems hinaus von Bedeutung sind. Durch ein systemweites
Maßnahmen- und Eskalationsmanagement wird eine optimale Verteilung
und Bearbeitung von Aufgaben und die Ermittlung der „wahren“ Wirksamkeit
gewährleistet.
Ein MES ermöglicht jederzeit den Vergleich des aktuellen ppm-Wertes (Anzahl
Fehler je eine Millionen Möglichkeiten) mit den in der Qualitätssicherung vorgegebenen
Grenzwerten. Über eine automatische Erfassung der Anzahl gefertigter
Teile über das MES ist, unter Einbeziehung der Anzahl fehlerhafter Einheiten, eine
sofortige Berechnung der produzierten ppm-Rate möglich. Bei einer Verletzung
des Grenzwertes kann sofort gewarnt und eine Eskalation ausgelöst werden.
Voraussetzung dafür ist, dass die Erfassung der Anzahl gefertigter und fehlerhafter
Teile zentral und nicht doppelt, d.h. in der Qualitätssicherung und der Fertigung,
erfolgt.

9 Personalmanagement mit MES
9.1 Überblick
8.5 Analysierte und bewertete Qualität 199
Personal ist eine wichtige, wenn nicht „die wichtigste Ressource“ in einem Fertigungsunternehmen.
Die Personalkapazitäten für den Einsatz in der Fertigung effektiv
und flexibel zu verplanen, ist eine Domäne eines MES. In einer vernetzt arbeitenden
Fertigung ist es wichtig, nicht nur Anlagen und Maschinen, Aufträge
und Qualitäten, sondern auch im besonderen Maße die Personalkapazitäten in Planungen
und Optimierungen einzubeziehen.
Die steigende Bedeutung der „Ressource“ Personal im Fertigungsprozess hängt
vornehmlich mit zwei Ursachen zusammen:
1. Da die Lohn- und Lohnnebenkosten in den Industrieländern sehr hoch sind, haben
sie einen großen Einfluss auf die Produktionskosten. Durch den allgemeinen
Trend zur Globalisierung und die wirtschaftliche Öffnung vieler Staaten im
Osten stehen die Mitarbeiter in unseren Breiten in direkter Konkurrenz zu Mitarbeitern
in anderen Ländern. Um diesem Standort-Nachteil entgegenzuwirken
ist es wichtig, das Personal möglichst effektiv einzusetzen.
2. Der Einsatz hoch entwickelter und spezialisierter Maschinen erfordert eine
gleichermaßen hohe Qualifizierung des Bedienpersonals. Daraus ergibt sich die
steigende Notwendigkeit, die Mitarbeiter gezielt auf Basis ihrer Fähigkeiten
und ihres Wissens einzusetzen.
Um die Herausforderungen, die sich daraus ergeben, erfolgreich meistern zu können,
bedarf es effektiver Lösungen, welche die Anforderungen abbilden. Zur effektiven
Umsetzung dieser Aufgaben stellt der Bereich Personalmanagement innerhalb
eines MES-Systems Werkzeuge bereit. Eine besonders wichtige Rolle
spielt hierbei die nahtlose Integration des Teilbereichs Personal in die Gesamtlösung
MES, um einen vollständigen umfassenden Blick auf die Planung, die Abläufe
und die Ergebnisse der Fertigung zu erhalten.
Neben der Einsatzplanung von Mitarbeitern hat ein Unternehmen weitere Anforderungen
an das Personalmanagement in den Bereichen Sicherheit, Zeiterfassung
und Mitarbeiterführung. Für diese Punkte bieten leistungsfähige MES-
Systeme ebenfalls Lösungen, um die anstehenden Aufgaben elegant und mit geringem
Aufwand zu meistern.

200 9 Personalmanagement mit MES
9.2 Personalzeiterfassung
Eine wichtige Funktion des Personalmanagements in einem MES-System ist die
Personalzeiterfassung, deren Bedeutung sich in den letzten Jahren von der Verwaltung
der Anwesenheits- und Fehlzeiten der Mitarbeiter zu einem Steuerungssytem
für die Personalressourcen entwickelt hat.
9.2.1 Aufgaben der Personalzeiterfassung
Die Personalzeiterfassung beschäftigt sich mit den drei Schwerpunkten Zeiterfassung,
Zeitwirtschaft und Personaleinsatzplanung.
9.2.1.1 Zeiterfassung
Als Ersatz für die früheren Stempeluhren werden die Kommt- und Geht-
Stempelungen der Mitarbeiter an Computer-Terminals erfasst. Zusätzlich können
auch Pausen und Gründe für verspäteten Arbeitsbeginn und verfrühtes Ende der
Arbeitszeit gemeldet werden. Aktuelle Informationen über den Resturlaub und
Zeitguthaben oder die Stempelungen der letzten Tage können am Terminal abgefragt
werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, den Mitarbeitern Nachrichten an
das Terminal zu schicken und diese beispielsweise bei einer Kommt-Stempelung
anzuzeigen.
9.2.1.2 Zeitwirtschaft
Die Aufgabe der Zeitwirtschaft ist es, die Arbeitszeit durch Rundung der Stempelungen
und Verrechnung der Pausen zu ermitteln. Über den Abgleich mit der im
Arbeitszeitmodell hinterlegten Sollzeit errechnet sich die eventuell vorhandene
Mehr- oder Minderarbeit. Diese kann ausgezahlt oder auf einem Zeitkonto gesammelt
werden. Neben den Zeitkonten wird auch das Urlaubskonto geführt. Die
Zeitwirtschaft verbucht die vom Mitarbeiter geleistete Arbeitszeit anhand frei konfigurierbarer
Entlohnungsvorschriften auf Lohnarten, die am Monatsende summiert
und an die Lohnbuchhaltung übergeben werden. Arbeitszeitmodelle werden
hier in einem weiten Sinne verstanden: von der bekannten Tages-Schichtzeit über
Gleitzeit bis hin zur Monats-, Jahres-, oder gar Lebensarbeitszeit. Mit dem
Workflow-Management können Abläufe wie die Beantragung von Urlaub oder die
Korrektur fehlerhafter Stempelungen papierlos abgebildet werden. Darüber hinaus
zeigen aktuelle Übersichten an- und abwesende Mitarbeiter, die Entwicklung der
Arbeitszeit und Statistiken über Fehlzeiten.

Abb. 9.1. An- und Abwesenheitsübersicht
9.2.1.3 Personaleinsatzplanung
9.2 Personalzeiterfassung 201
Die Personaleinsatzplanung beschäftigt sich damit, welcher Mitarbeiter zu welchen
Zeiten und Schichten arbeitet. Hierbei spielen die Tätigkeit und die Qualifikationen
der einzelnen Mitarbeiter eine große Rolle. Wenn eine ausreichende
Schichtstärke sichergestellt ist, kann im nächsten Schritt geplant werden, an welchem
Arbeitsplatz bzw. an welchem Auftrag die Mitarbeiter arbeiten sollen. Auch
bei der Einplanung der Aufträge im Leitstand kann über die Personaleinsatzplanung
geprüft werden, ob für die aktuelle Auftragssituation genügend Personal mit
den entsprechenden Fähigkeiten vorhanden ist.
9.2.2 Zeitwirtschaft im MES- oder ERP-System
Während die Zeiterfassung fester Bestandteil eines MES-Systems ist, kann die
Zeitwirtschaft oftmals auch im ERP- oder Lohnbuchhaltungssystem durchgeführt
werden. Der Vorteil dieses Ansatzes liegt darin, dass keine Schnittstelle zur Lohnbuchhaltung
benötigt wird und eine einfache Integration zur Finanzbuchhaltung

202 9 Personalmanagement mit MES
und zum Controlling besteht. Demgegenüber stehen die Vorteile der Nutzung der
Zeitwirtschaft im MES-System:
− Die ermittelte Anwesenheitszeit kann den in der BDE gemeldeten Auftragszeiten
gegenübergestellt werden. Dieser Abgleich ist wichtig, um sicherzustellen,
dass die gesamte Arbeitszeit des Mitarbeiters in der BDE erfasst wurde, da diese
Daten für das Controlling oder eine Leistungsentlohnung benötigt werden.
− Die Durchführung der Zeitwirtschaft im MES-System ermöglicht die Erfassung
von Fehlzeiten, die Korrektur fehlerhafter Stempelungen und die Genehmigung
von Überstunden dezentral durch den Meister in der ihm beispielsweise aus der
BDE bekannten Oberfläche. Die Installation eines weiteren Arbeitsplatzes entfällt.
− Für die Personaleinsatzplanung ist es erforderlich, dass die geplanten Arbeitszeiten
der Mitarbeiter im MES-System hinterlegt sind. Damit ist es beispielsweise
möglich, bei der Planung der Aufträge im Leitstand die Ressource Personal
zu berücksichtigen.
− Während die Lohnbuchhaltungssysteme eine standardisierte Schnittstelle zur
Übergabe der Monatslohnarten besitzen, müssen Schnittstellen zur Übernahme
der geleisteten Arbeitzeiten aus dem Zeitwirtschaftssystem für den Abgleich
mit der BDE und der geplanten Arbeits- und Fehlzeiten für die Personaleinsatzplanung
meistens projektspezifisch realisiert werden.
Ein Beispiel für ein ERP-System, das eine Zeitwirtschaft beinhaltet ist SAP-HR.
Beim Einsatz von SAP muss die Entscheidung getroffen werden, ob das MES-
System als Subsystem zur Erfassung der Stempelungen eingesetzt wird oder ob
die Zeitwirtschaft im MES-System zum Einsatz kommt. Für beide Alternativen
kommt die Schnittstelle HR-PDC zum Einsatz.
9.2.3 Flexibilisierung der Arbeitszeit
Trends wie „Just in time“ beschäftigen sich damit, die Kosten für Lagerhaltung
und das Umlaufvermögen zu reduzieren, indem immer genau das gefertigt wird,
was der Kunde gerade braucht. Eine Folge davon sind große Schwankungen der
Auslastung in der Fertigung und mancher Abteilungen in der Verwaltung.
Auch die saisonale Schwankung der Nachfrage nach bestimmten Produkten
sorgt für eine unterschiedliche Verteilung des Bedarfs an Arbeitskräften. Gleichzeitig
nehmen die Personalkosten einen großen Teil der Produktionskosten ein, so
dass die Vermeidung von unproduktiven Löhnen eine immer wichtigere Aufgabe
der Personalplanung darstellt. Diese und viele weitere Gründe machen eine zunehmende
Flexibilisierung der Arbeitszeit erforderlich.
Eine einfache Möglichkeit, dieser Anforderung zu begegnen, ist die Einführung
eines Zeitkontos. Unabhängig davon, ob die Mitarbeiter die Bewegungen ihres
Zeitkontos aufgrund des Arbeitsanfalls selbst entscheiden oder ob der Auf- und
Abbau des Kontos vom Unternehmen gesteuert wird, bietet ein Zeitkonto die
Möglichkeit, den Einsatz von Arbeitskräften an den Bedarf anzupassen.

9.2 Personalzeiterfassung 203
Dementsprechend kommen unterschiedliche Konten zum Einsatz. Wenn der
Mitarbeiter den Verlauf des Kontos selbstverantwortlich bestimmt, spricht man
von einem Gleitzeitkonto. Ein Flexzeitkonto nutzen Unternehmen, um ihrerseits
Mehr- und Minderarbeit zu steuern. Bei saisonal schwankendem Auftragseingang
kann über ein Jahreskonto gesteuert werden, dass sich die Arbeitszeit auf Jahressicht
ausgleicht. Ein über eine längerer Zeit anhaltendem hohen Bedarf an Arbeitskräften
kann über ein Lebensarbeitszeitkonto abgebildet werden. Hierbei
kann die erbrachte Mehrarbeit dazu führen, dass ein Mitarbeiter früher die Möglichkeit
hat, seine Rente zu beantragen.
Abb. 9.2. Flexibler Schicht-Tagestyp
Erforderliche Mehrarbeit kann vor oder nach der regulären Arbeitszeit geleistet
werden. Bei Unternehmen, die, um eine hohe Maschinenauslastung zu erreichen,
bereits in 3 Schichten arbeiten, können zusätzliche Schichten am Wochenende
eingeplant werden.
Aber auch im 3-Schichtbetrieb besteht die Möglichkeit, gleitende Arbeitszeiten
einzuführen. Entscheidend für die Produktion ist nicht, dass die Mitarbeiter ihre
Arbeitszeit zu bestimmten Uhrzeiten pünktlich beginnen und beenden, sondern
dass genügend Personal zur Bedienung der Maschinen anwesend ist. Mit einer
gleitenden Schichtübergabe, bei der sich die Mitarbeiter bzgl. der Ablösung ab-

204 9 Personalmanagement mit MES
sprechen, kann sowohl den Anforderungen des Unternehmens, als auch den Wünschen
der Mitarbeiter entsprochen werden.
9.3 Motivation und Mitarbeiterführung
Eine Studie des Gallup-Instituts kommt zu dem Ergebnis, dass in Deutschland im
Jahr 2002 nur 15 Prozent der Arbeitnehmer motiviert bei der Arbeit waren. 67
Prozent der Werktätigen gehen unmotiviert zur Arbeit und 18 Prozent arbeiteten
sogar bewusst destruktiv. Vergleiche mit den Vorjahren zeigen, dass die Anzahl
der motivierten Mitarbeiter abnimmt. Diese Entwicklung ist erschreckend, wenn
man weiß, welches Potenzial in motivierten Arbeitskräften steckt und wenn man
sich vorstellt, was passiert, wenn diese Kraft teilweise sogar gegen das Unternehmen
eingesetzt wird.
Automatisch drängt sich die Frage auf, wie die Motivation der Mitarbeiter gesteigert
werden kann, doch viele Führungskräfte wissen nicht, dass es ihre Aufgabe
ist, dieses Potenzial freizusetzen. Hier sind Führungsseminare auf allen Führungsebenen
erforderlich, um diese Aufgabe zu verdeutlichen.
Es gibt verschiedene Motivatoren für Mitarbeiter. Die Übertragung von Verantwortung
an seine Mitarbeiter ist eine Möglichkeit, die Motivation zu verbessern.
Dies kann beispielsweise durch die Einführung von gleitenden Arbeitszeiten
erfolgen: Der Arbeitnehmer ist selbst dafür verantwortlich, seine Arbeitszeiten an
das Arbeitsaufkommen anzupassen und hat zusätzlich die Möglichkeit auch private
Wünsche mit einfließen zu lassen.
Daraus resultiert direkt die nächste Führungsaufgabe: Damit der Mitarbeiter die
ihm übertragenen Aufgaben erfolgreich bearbeiten kann, ist es erforderlich, die
Ziele zu definieren und die Ergebnisse zu prüfen. Für eine objektive Beurteilung
sind messbare Zielgrößen erforderlich. Durch den Einsatz eines MES-Systems
werden Auftrags- und Maschinendaten erfasst, die als Zielgrößen eingesetzt werden
können. Die Manufactoring Scorecard (Kletti u. Brauckmann 2004) dient als
Werkzeug zur Visualisierung der Ziele und des aktuellen Stands der Zielerreichung.
9.3.1 Leistungs- und Prämienentlohnung
Die Bezahlung kann auch als Motivationsfaktor für die Mitarbeiter eingesetzt
werden. Anhand bestimmter Vorgaben, die mit den erreichten Leistungen ins Verhältnis
gesetzt werden, kann beispielsweise ein prozentualer Leistungsgrad ermittelt
werden, der die Höhe einer Prämie bestimmt.
Während früher eher Einzelakkord, bei dem die Leistung des einzelnen Arbeiters
für seine eigenen Zulagen ausschlaggebend ist, eingesetzt wurde, stehen heute
Gruppenprämien bei vielen Firmen im Vordergrund. Ein Vorteil der Leistungsentlohnung
auf Gruppenbasis liegt darin, dass bei diesem Ansatz die Zusammenarbeit
der Mitarbeiter gefördert wird. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, auch Mitarbei-

9.3 Motivation und Mitarbeiterführung 205
ter wie Vorarbeiter oder Staplerfahrer, die nur indirekt am Fertigungsprozess beteiligt
sind, in die Prämie mit einzubeziehen.
Die Datengrundlage für die Leistungslohnermittlung bilden in erster Linie die
Auftragsmeldungen. In einem MES-System können aber auch Maschinendaten,
Daten aus der Personalzeiterfassung oder Qualitätsdaten aus dem CAQ-Modul in
den Leistungslohn einfließen, ohne dass dafür Schnittstellen benötigt werden. Gegenüber
einer Leistungsprämie, bei der die Vorgabe- und die Ist-Zeit ins Verhältnis
gesetzt werden, verrechnet eine Nutzungsprämie zusätzlich Werte wie Gutmenge
und Ausschuss. Nutzungsprämien sind dann sinnvoll, wenn die Ist-Zeit
hauptsächlich vom Takt der Maschine bestimmt wird und der Werker nahezu keinen
Einfluss darauf hat.
Abb. 9.3. Zeitgradentwicklung
Eine weitere Integration der Leistungslohnermittlung zur Zeiterfassung bildet
die Abgleichliste, in der geprüft werden kann, ob die gesamte Anwesenheitszeit
der Mitarbeiter auf Aufträge verbucht wurde und damit die Datengrundlage für
den Leistungslohn vollständig ist.
Da die Tarifverträge in verschiedenen Branchen und Regionen sehr unterschiedlich
sind und die Berechnung des Leistungslohns in den einzelnen Betrieben
stark variiert, bedarf es in der Leistungslohnermittlung einer hohen Flexibilität
und einer leichten Anpassbarkeit der Verrechnungsvorschriften. Die Zeitgradent-

206 9 Personalmanagement mit MES
wicklung liefert einen grafischen Überblick über den Verlauf der Leistungen der
einzelnen Prämiengruppen.
9.3.2 Qualifizierung der Mitarbeiter
Damit die Mitarbeiter ihre Aufgaben erfolgreich meistern können, ist es erforderlich,
das notwendige Wissen und die erforderlichen Fähigkeiten durch Weiterbildung
zu erwerben und auszubauen. Gleichzeitig zeigt die Fortbildung dem Arbeitsnehmer,
dass er dem Unternehmen die Weiterbildungskosten wert ist und
fördert damit seine Zufriedenheit und Motivation.
Gerade der anhaltende Trend zur Automatisierung in der Fertigung erfordert
eine ständige Weiterbildung des Bedienpersonals. Nur durch die Spezialisierung
auf bestimmte Aufgabenbereiche kann sichergestellt werden, dass die komplexen
Maschinen und Systeme richtig bedient werden und sie damit eine hohe Produktivität
erreichen.
Wichtig für das Unternehmen ist es, die Investitionen in seine Mitarbeiter gewinnbringend
umzusetzen. Deshalb ist es eine Aufgabe des MES-Systems, die
Qualifikationen zu erfassen und fertigungsnah anzuzeigen. Beispielsweise durch
eine Plausibilitätsprüfung beim Anmelden eines Auftrags kann sichergestellt werden,
dass der Bearbeiter des Auftrags die notwendigen Qualifikationen hat. Durch
diese Maßnahme wird die zu erwartende Qualität der erzeugten Produkte verbessert,
aber auch die Motivation der Mitarbeiter gesteigert, da sie nicht für Aufgaben
eingesetzt werden, für die ihnen die notwendigen Kenntnisse fehlen.
9.4 Personaleinsatzplanung
Aktuelle Studien zeigen, dass etwa 60 bis 70 Prozent aller Unternehmen ein Standard-Tabellenkalkulationsprogramm
als Werkzeug zur Planung des Personaleinsatzes
einsetzen. Die Zuordnung, welcher Mitarbeiter an welchem Arbeitsplatz die
eingeplanten Aufträge bearbeitet, wird häufig auch an Wandtafeln geplant.
Das Problem dieser Methoden liegt darin, dass Daten wie beispielsweise die
Urlaubsanträge der Mitarbeiter an mehreren Stellen gepflegt werden müssen. Solche
redundante Datenhaltung bedingt unnötigen Mehraufwand und führt dazu,
dass die einzelnen Stände auseinander laufen. Dadurch kommt es zu Fehlern in
der Personalplanung und die Produktion wird aufgrund von Personalmangel oder
Personalüberdeckung unwirtschaftlich. Obwohl die Daten mehrfach gepflegt werden,
sind sie oft an anderen wichtigen Stellen nicht verfügbar. Beispielsweise bei
der Einplanung der Aufträge wäre es sinnvoll, die Planung mit den vorhandenen
Personalkapazitäten abgleichen zu können.
Um die Anforderungen zur Planung des Personaleinsatzes erfolgreich abzubilden,
sind mehrere Werkzeuge notwendig, welche die Personalkapazitäten in unterschiedlichen
Sichten und Abhängigkeiten darstellen.

9.4.1 Urlaubs- und Schichtplanung
9.4 Personaleinsatzplanung 207
Für die Bearbeitung der Urlaubsanträge seiner Mitarbeiter braucht der Vorgesetzte
einen Überblick, ob noch genügend Personal für einen geregelten Arbeitsablauf
vorhanden ist. Bei dieser Betrachtung reicht es nicht aus, die Anzahl der geplant
verfügbaren Mitarbeiter zu berücksichtigen, sondern auch deren Tätigkeit und
Kontostände müssen beachtet werden.
Abb. 9.4. Urlaubs- und Schichtplanung
Während die Urlaubsplanung oft über einen längeren Zeitraum im Voraus erfolgt,
wird die Schichtplanung eher mittel- bis kurzfristig eingesetzt. Aufgabe der
Schichtplanung ist es, sicherzustellen, dass die einzelnen Schichten mit genügend
Personal belegt sind. Da hierbei nur Daten aus der Personalzeiterfassung zugrunde
liegen, wird beim Bedarf mit Erfahrungswerten oder mit Vorgaben aus dem ERP-
System gearbeitet.
Die Urlaubs- und Schichtplanung wird hauptsächlich von Meistern und
Schichtführern benutzt. Deshalb ist es erforderlich, dass dieses Modul intuitiv zu

208 9 Personalmanagement mit MES
bedienen ist und einfache Planungsmöglichkeiten bereitstellt. Das Ergebnis der
Planung ist der Schichtplan, der den Mitarbeitern ausgedruckt oder in elektronischer
Form zur Verfügung steht oder den der Werker am Terminal abrufen kann.
9.4.2 Prüfung der Personalkapazitäten bei der Feinplanung
Die Personalbedarfsübersicht zeigt den Bedarf an Mitarbeitern gruppiert nach
Qualifikation. Der Bedarf resultiert aus den an einem Arbeitsplatz eingeplanten
Aufträgen oder kann fest am Arbeitsplatz hinterlegt werden. Demgegenüber stehen
die eingeplanten Personalkapazitäten mit den zugeordneten Qualifikationen.
Daraus resultiert eine Darstellung, welche die Deckung des Personalbedarfs, den
Mangel an Arbeitskräften und die Überdeckung des Bedarfs anzeigt.
Abb. 9.5. Personalbedarf
Da ein Mitarbeiter über mehrere Qualifikationen verfügen kann, wird die Personalbedarfsübersicht
in unterschiedlichen Sichtweisen eingesetzt:
− Bei der Darstellung einzelner Qualifikation kann geprüft werden, ob genügend
Arbeiter mit der entsprechenden Fähigkeit eingeplant sind.

9.4 Personaleinsatzplanung 209
− Die Summendarstellung für mehrere oder alle Qualifikationen zeigt, ob die Anzahl
der Mitarbeiter zur Bearbeitung der eingeplanten Aufträge ausreichend ist.
Diese Prüfung ist erforderlich, da in der Einzeldarstellung nicht berücksichtigt
wird, dass den Mitarbeitern mehrere Qualifikationen zugeordnet sein können.
Die Summendarstellung für mehrere oder alle Qualifikationen zeigt, ob die Anzahl
der Mitarbeiter zur Bearbeitung der eingeplanten Aufträge ausreichend ist.
Diese Prüfung ist erforderlich, da in der Einzeldarstellung nicht berücksichtigt
wird, dass den Mitarbeitern mehrere Qualifikationen zugeordnet sein können. Bei
gleichzeitigem Einsatz des Fertigungsleitstands kann die Personalbedarfsübersicht
genutzt werden, um die aktuelle Planung oder eine Planungssimulation anhand der
Personalkapazitäten zu bewerten. Hier zeigt sich der Vorteil eines MES-Systems,
bei dem die Integration zwischen den einzelnen Modulen ohne die Definition und
Realisierung von Schnittstellen möglich ist.
9.4.3 Einplanung der Mitarbeiter auf die Arbeitsplätze
Die Personalbelegung wird eingesetzt, um die Mitarbeiter auf die Arbeitsplätze
einzuplanen. Analog zur Personalbedarfsübersicht ermittelt sich der Bedarf an Arbeitern
mit bestimmter Qualifikation anhand der Aufträge oder wird direkt am Arbeitsplatz
definiert.
Die Personalbelegung zeigt im unteren Bereich die verfügbaren Mitarbeiter und
im oberen Bereich die zu belegenden Arbeitsplätze. Durch Auswahl eines Planungsprofils
kann die Darstellung auf eine Planungseinheit mit bestimmten Arbeitsplätzen
und Mitarbeitern eingeschränkt werden. Bei der manuellen Zuordnung
der Personen zu den Arbeitsplätzen erfolgt eine Plausibilitätsprüfung, ob der
Werker über die erforderliche Qualifikation verfügt.
Die Einplanung der Mitarbeiter kann auch automatisch erfolgen. Hier werden
die Arbeiter anhand ihrer Qualifikationen automatisch auf die Arbeitsplätze zugeordnet.
Wenn mehrere Werker die gleiche Qualifikation besitzen, kann anhand einer
Rangstufe festgelegt werden, welcher Mitarbeiter die erforderlichen Fähigkeiten
am besten beherrscht. Mit diesen Daten versucht die Personalbelegung einen
möglichst optimalen Plan zu finden, bei dem die Arbeitsplätze vollständig mit den
qualifiziertesten Arbeitern belegt sind. Das Ergebnis der Personalbelegung ist ein
Personaleinsatzplan, der den Mitarbeitern gedruckt oder über eine Informationstaste
am Terminal bekannt gegeben wird.

210 9 Personalmanagement mit MES
Abb. 9.6. Personalbelegung
9.5 Sicherheit im Fertigungsunternehmen
Die Anschläge vom 11. September 2001 in New York und Washington haben die
Welt verändert. Eine Folge dieser Ereignisse ist das gestiegene Sicherheitsbedürfnis
vieler Unternehmen. Doch es gibt noch weitere Gründe, die Ein- und Ausgänge
zum Firmengelände und die Türen verschiedener Räume innerhalb des Unternehmens
zu überwachen:
− Im Gegensatz zu einer Schließanlage ermöglicht ein Zutrittskontrollsystem
(ZKS) die Vergabe zeitlicher Berechtigungen. Damit kann beispielsweise gesteuert
werden, dass bestimmte Mitarbeiter nur zu den Arbeitszeiten an Wochentagen
Zutritt bekommen, während andere Mitarbeiter rund um die Uhr und
eventuell auch am Wochenende Zugang zu ihrem Arbeitsplatz haben.
− Bei einer Schließanlage führt ein verlorener Schlüssel oft zum Austausch der
gesamten Anlage, während im Zutrittskontrollsystem der verlorene Ausweis
seine Berechtigungen durch Zuordnung eines neuen Ausweises verliert.
− Besonders in sicherheitsrelevanten Bereichen ist es erforderlich, die Zutritte der
Mitarbeiter zu protokollieren.

9.5 Sicherheit im Fertigungsunternehmen 211
− Die Prüfung der Berechtigungen für bestimmte Räume, Hallen und Lagerbereiche
und die Protokollierung der Zutritte erhöht den Diebstahlschutz. Auch in
Bezug auf Werksspionage ist es erforderlich, zu definieren, welche Mitarbeiter
und Besucher welche Bereiche betreten dürfen.
− In Hochsicherheitsbereichen besteht die Anforderung, den Schlüssel vor Missbrauch
zu schützen. Hier ist es möglich, die Identität des Mitarbeiters durch einen
zusätzlichen Pincode oder durch biometrische Merkmale (beispielsweise
ein Fingerabdruck) zu verifizieren.
− Im Feuerfall ist es erforderlich, eine Liste aller Mitarbeiter, die auf dem
Firmengelände sind, zu haben, um feststellen zu können, welche Mitarbeiter
nicht an den Sammelstellen angekommen sind.
− Über das Eskalationsmanagement besteht die Möglichkeit, Alarme bzgl. unerlaubt
geöffneter Türen oder Sabotage an den Zutrittslesern direkt an die zuständigen
Mitarbeiter weiterzuleiten.
Durch den Einsatz eines leistungsfähigen MES-Systems sind diese Anforderungen
abgedeckt. Zusätzlich können aktuelle Informationen zum Zustand der
einzelnen Zugänge im Sicherheitsleitstand angezeigt werden:
Abb. 9.7. Sicherheitsleitstand

212 9 Personalmanagement mit MES
9.6 Ausblick
Der Begriff „Humankapital“ wurde 2004 von einer unabhängigen Jury zum Unwort
des Jahres gewählt. Unabhängig davon, ob dieser Begriff gut oder schlecht
gewählt ist, zeigt er die steigende Bedeutung der Mitarbeiter für die Unternehmen.
Nach vielen Jahren, in denen hauptsächlich finanzielle Kriterien zur Beurteilung
eines Unternehmens herangezogen wurden, ist es ein neuer Ansatz, die Mitarbeiter
mit ihrem Wissen und ihren Fähigkeiten in die Bewertung einzubeziehen.
Aus dieser wichtigen Bedeutung des Personals folgt zwangsläufig, dass es ebenfalls
als wichtiger Bestandteil in ein MES-System eingebunden sein muss.
Hierbei ist es besonders wichtig, Aufgaben wie Personalzeiterfassung, Personaleinsatzplanung
und Zutrittskontrolle nicht als einzelne Disziplinen zu sehen,
sondern zusammen mit anderen Modulen wie beispielsweise der Feinplanung zu
betrachten. Die Stärke eines MES-Systems ist es demnach, die Fertigung aus vielen
unterschiedlichen Blickwinkeln zu betrachten und damit eine ganzheitliche
Abbildung der Fertigung zu erreichen.
Literatur
Kletti J, Brauckmann O (2004) Manufacturing Scorecard – Prozesse effizienter
gestalten, mehr Kundennähe erreichen – mit vielen Praxisbeispielen. Gabler,
Wiesbaden.

10 MES unter SAP
10.1 Motiva
9.5 Sicherheit im Fertigungsunternehmen 213
Durch den hohen Verbreitungs- und Standardisierungsgrad nimmt die SAP in
doppelter Hinsicht einen besonderen Stellenwert unter den ERP-Systemen am
Markt ein: Zum einen „lohnen“ Entwicklungen für MES-Anbieter im SAP-
Umfeld durch die hohe Marktdurchdringung, zum anderen ist SAP einer der wenigen
Anbieter im ERP-Umfeld, die ein eigenständiges MES-System außerhalb
mySAP-ERP aktiv befürworten, um damit die vertikale Integration ihren Kunden
bieten zu können. Seit Mitte 2004 wurde ein Partner-Konzept gerade im Fertigungsumfeld
für die sog. Manufacturing-Anwendungen massiv verstärkt: Allen
Bemühungen voran die Partnerinitiative Adaptive Manufacturing.
Durch diese Initiative und entsprechende Veröffentlichungen stellt die SAP
klar, dass für viele Branchen und Anwendungsgebiete der Einsatz eines eigenständigen
MES empfehlenswert ist, um die volle Funktionalität der SAP ERP und
Logistik Lösungen nutzen zu können. Man setzt SAP-seitig auf Integration von
MES-Lösungen der Partner.
Das Wort Integration eines MES in die ERP-Welt gewinnt bei SAP eine neue
Bedeutung und erfordert eine ganze Bandbreite von Schnittstellen und Integrationstechnologien
von einem MES und damit natürlich auch von einem MES Anbieter.
Entscheidend ist es jedoch für den SAP-Anwender, d.h. das Fertigungsunternehmen,
das mySAP einsetzt, den Blick für das eigentlich Notwendige nicht zu
verlieren, um die Qualität der Anwendung sicherzustellen. Die geeignete Technologie
selbst sollte dabei nur die Grundlage sein, um eine Anwendung realisieren
zu können. SAP bietet eine Technologie-Plattform zur Realisierung einer „breiten“
Anwendungspalette mit sehr tiefer Integration des MES in die SAP-Welt. Die
SAP stellt ihre Technologie-Plattform SAP NetWeaver in den Mittelpunkt dieser
Bemühungen. So bedeuten Logos wie „Certified for SAP NetWeaver“ zunächst
einmal nur, dass der jeweilige Anbieter die Technologie anwendet, jedoch nicht,
dass hier ein Mehrwert in der Applikation selbst erzeugt wurde.
Das Zertifikat „Powered by NetWeaver“ zielt dann schon wesentlich mehr in
Richtung Anwendung. Damit wird bestätigt, dass ein Partner seine Anwendung
auf der NetWeaver-Plattform in die SAP Anwendungen integriert.
Technologie und Anwendung zu trennen ist für den Anwender, speziell im SAP-
Umfeld, sehr schwierig. Aufwändige Marketingaktionen der SAP und des SAP-
Umfeldes tragen hier nicht immer zur Erhöhung der Transparenz bei. Allein die
verwendeten Fachbegriffe und Schlagwörter drängen vor allem dem mittelständischen
Fertigungsunternehmen immer mehr die Frage auf: „Was ist der Nutzen für

214 10 MES unter SAP
mein Unternehmen?“. Die Antwort auf die Frage und die damit vorhandenen Begriffsbestimmungen
für die Einbindung eines MES-Systems in mySAP ERP ist die
Motivation der folgenden Ausführungen.
10.2 Einordnung des MES im SAP-Umfeld
10.2.1 Entwicklung des MES in der SAP-Historie
Speziell im SAP-Umfeld, wurde zu Beginn der 90er Jahre ein einfaches Rückmeldesystem,
was nichts anderes war, als ein reiner Datensammler, am Markt als Betriebsdatenerfassung
(BDE) oder später sogar als MES angeboten. Häufig bestanden
bzw. bestehen diese Systeme aus einer mehr oder minder komplexen
Rückmeldehardware und einer sehr einfach gehaltenen Schnittstellen-Software zu
SAP R/3. Diese Systeme haben nach der Erfassung die Daten über konventionelle
Dateischnittstellen an das R/3-System „abgeliefert“. Beim Einsatz solcher Systeme
wurden die strukturellen Unzulänglichkeiten sichtbar. Aufgrund ihrer Struktur
sind diese Systeme nicht in der Lage, Daten bereits vorzuverarbeiten oder sogar
umfangreichere Plausibilitätsprüfungen vorzunehmen. Über die Erfassungsmechanismen
konnten eigentlich nur die manuellen Aufschreibungen, der sog. Werkstattschreiber,
durch eine elektronische Datenaufnahme ersetzt werden. Die fehlende
Vorverarbeitung und Plausibilitätsprüfung der Daten führte zu einer
mangelhaften Datenqualität der Ist-Daten im SAP-System. Um die Datenqualität
zu erhöhen, mussten die erfassten Daten nachbearbeitet werden. Die mangelnde
Objektivität von Daten, die auf solchem Weg ermittelt werden, lässt automatisch
Zweifel an der Richtigkeit von betriebswirtschaftlichen Kenngrößen und Steuerungsvorgaben
für die Fertigung aufkommen, die auf Basis solcher Daten in R/3
„errechnet“ werden. Der Versuch, bei gleicher Systemarchitektur bessere Datenqualität
zu erreichen, ist mit hohen Kosten für den manuellen Pflegeaufwand der
Daten und für die IT-Infrastruktur zur Erreichung von besserer Systemperformance
verbunden. Außerdem führte diese Bemühung dazu, dass das Erfassungs-
/BDE-System und die darüber liegende SAP-Anwendung – im Wesentlichen die
Warenwirtschaft (MM) und die Produktionsplanung (PP) – so eng miteinander
verzahnt wurden, dass nur geringfügige Änderungen im Fertigungsprozess eine
aufwändige Softwareänderung im Erfassungssystem, an der Schnittstelle und in
R/3 zur Folge hatten. Aus dieser Zeit stammen auch Ansätze, in der Soll- gleich
Ist-Rückmeldungen generiert wurden, um damit IT-Kosten zu vermeiden. Eine
Verbesserung der Plandaten oder gar eine realistische Nachkalkulation, sind so natürlich
nicht zu erwarten. Für starre Fertigungsprozesse, die in einem eingeschwungenen
Zustand sind, kann ein Fertigungsunternehmen unter Umständen auf
permanent aktuelle Rückmeldungen über die Qualität des Fertigungsprozesses
verzichten. In einer modernen Fertigung im Zeitalter zunehmender Flexibilität, die
von den Kunden gefordert wird, ist dies nicht mehr akzeptabel.

10.2 Einordnung des MES im SAP-Umfeld 215
10.2.2 Anforderungen an ein MES im SAP-System-Umfeld
Die Konsequenz daraus war, das untergelagerte System intelligenter, d. h. prozessnäher
zu gestalten, mit dem Ziel, durch prozessnahe Plausibilitätsprüfungen
die Datenqualität zu verbessern.
Prozessnah bedeutet in diesem Zusammenhang reaktiv aufgrund der aktuellen
Fertigungssituation und der Steuervorgaben aus dem ERP (Termine, Sollmengen,
Prüfpläne) Prüfungen vorzunehmen und die Ergebnisse an das ERP zu melden.
Diese lösen dort Aktionen aus, oder versetzen den Anwender durch entsprechende
Information in die Lage, steuernd einzugreifen.
IT-technisches Ziel ist natürlich auch, durch Vorverarbeitung die Datenflut im
mySAP ERP-System einzudämmen, um die IT-Kosten für das SAP-System zu reduzieren.
Beispiele hierfür sind das Melden von Meilensteinen in der Materialwirtschaft
(MM), während der Materialtransport mit allen Materialbewegungen im
MES sichergestellt wird oder das Kumulieren von Mengen und Zeiten und lohnscheinbezogenes
Rückmelden an SAP-PP.
Gleichzeitig ist es wichtig, mySAP ERP und das unterlagerte MES so aufeinander
abzustimmen, dass keine Redundanz entsteht. D.h. die Systeme müssen so
miteinander „verzahnbar“ sein, dass sie sich für den Anwender als durchgängige
Lösung darstellen und der Anwender beispielsweise nur in einem System die
Stammdatenpflege vornehmen muss. Die Funktion beider Systeme sollte sich also
ergänzen und keinesfalls überlappen. Das ist die Forderung für eine dedizierte
Implementierung in einem Fertigungsunternehmen.
Für ein weitverzweigtes Fertigungsunternehmen, d.h. ein Unternehmen, das
zwar eine zentrale IT besitzt aber mehrere Fertigungsstandorte, die unterschiedlichen
Branchen angehören, ergibt sich eine weitere wichtige Anforderung. Das
MES soll so flexibel sein, dass es sich auf die unterschiedlichen Fertigungsorganisationen
einstellen kann, jedoch eine einheitliche Integration zum zentralen SAP-
System sicherstellt.
Je nach Fertigungsorganisation oder Branche wird in einem Standort eine
Werkstattsteuerung im MES-System benötigt. Im anderen Standort des Unternehmens
ist diese Funktion nicht notwendig oder wird im mySAP ERP abgebildet.
10.2.3 Ebenendarstellung eines Fertigungsunternehmens
Aus dieser Fragestellung heraus, ist es zunächst wichtig zu strukturieren, welche
Prozesse und Systemfunktionen in einem Fertigungsunternehmen vorliegen und
welches System (SAP oder MES) diese zugeordnet werden können oder müssen.
In jüngster Zeit hat SAP in Veröffentlichungen die Aufgaben und Funktionen
eines Fertigungsunternehmens unter dem Gesichtspunkt der Zuordnung zum Begriff
MES definiert. Aus diesen Veröffentlichungen heraus lässt sich ein Ebenenkonzept
ableiten, das die Prozesse und Funktionen darstellt. Diese Funktionen
werden zu Ebenen zusammengefasst.

216 10 MES unter SAP
Personal-
Management
Absatzplanung
Kapazitätsplanung
Auftragsverwaltung
Vetrieb / Versand
Materialwirtschaft
Produktionsplanung
Termin / Reihenfolgeplanung
Fertigungssteuerung Qualitätsmanagement
Transportmanagement Lagerverwaltung
Automation
Prozesssteuerung
Maschinensteuerung
Abb. 10.1. Funktionale Ebenen eines Fertigungsunternehmens
Ebene 1a: Unternehmensplanung
Ebene 1a
Ebene 1b
Ebene 2
Ebene 3
Auf der obersten Ebene liegen die klassischen ERP-Funktionen, wie Absatzplanung,
Kapazitätsplanung, Kundenauftragsverwaltung, Vertrieb und Versand.
Ebene 1b: Planung und Disposition der Fertigung
Auf der Ebene 1b liegen die Funktionen für Produktplanung, Produktionsflussplanung
und der Materialwirtschaft. Dazu gehört auch das Supply Chain Management,
mit dem die gesamte logistische Abwicklung auf Unternehmens- und
Konzernebene, aber auch die Logistik zwischen Kunden und Lieferanten gesteuert
wird. In Abgrenzung dazu ist das unten beschriebene Transportmanagement, die
sog. Intra-Logistik, d. h. die Materialsteuerung innerhalb der Fertigung des Unternehmens,
zu sehen. Darüber hinaus sind hier die SAP Anwendungen des APO angesiedelt.
Der Zeithorizont für Planungen ist hier grundsätzlich mittel- und langfristig.

Ebene 2: Fertigungsmanagement
10.2 Einordnung des MES im SAP-Umfeld 217
In der Ebene 2 liegen alle Prozesse, die weitgehend der Umsetzung der Fertigungspläne
dienen, die auf der darüber liegenden Ebene erstellt wurde. Hier werden
der Materialfluss und die eigentliche Produktion gesteuert.
Funktionen und Aufgaben wie die reaktive Planung, also die eigentliche Fertigungssteuerung,
auch Werkstattsteuerung genannt, sind hier angesiedelt. Der zeitliche
Horizont ist kurzfristig.
Ebene 3: Automation
Je nach Branche und/oder Fertigungsstruktur finden sich auf der Ebene Funktionen,
die in der Prozessindustrie/Fließfertigung weitgehend von Prozessleitsystemen
übernommen werden. In einer diskreten Fertigung werden diese Funktionen
der Steuerung des Fertigungsprozesses weitgehend auf der Ebene der Fertigungssteuerung
(Werkstattsteuerung) abgebildet. Auf dieser Ebene sind auch alle Funktionen
und Prozesse im Fertigungsunternehmen angesiedelt, die Maschinen und
Anlagen steuern, aber auch für den Austausch von Informationen und Steuerparametern
von und zur Maschine/Aggregat zuständig sind.
10.2.4 Unternehmensprozesse in mySAP ERP und MES-System
Im Folgenden werden den IT-Systemen mySAP ERP und dem MES-System diese
Funktionen und Prozesse zugeordnet. Diese Zuordnung ist für die „außen“ liegenden
Ebenen augenfällig. Die Funktionen der Ebene 1 Unternehmensplanung sind
die klassischen Disziplinen des ERP-Systems und werden von mySAP ERP abgedeckt.
Auch die Funktionen zur Fertigungsplanung und zur mittelfristigen Disposition
von Material und Ressourcen werden größtenteils durchgängig in mySAP
ERP implementiert.
Die Funktionen der Ebene 4 und 5 sind weitgehend dem MES-System zuzuordnen
oder müssen zumindest in ein MES integrierbar sein.
Die Steuerung des Fertigungsprozesses erfolgt im MES-System (Funktion Prozesssteuerung).
Dazu gehören die klassische Erfassungsfunktion und natürlich die
Integration der maßgeblichen Technologien zur Anbindung von Maschinen, Aggregaten
und Prozessanlagen. Die Bereitstellung sämtlicher Daten für die überlagerten
Ebenen ist Grundvoraussetzung. Dies ist die Basis, um die Anforderung der
sog. vertikalen Integration sicherzustellen.
Da jedoch im Fertigungsunternehmen immer mehr davon ausgegangen wird,
dass Prozesse nicht unbedingt vollständig in einem System ablaufen, sondern vertikal
über mehrere Systemebenen hinweg unterstützt werden müssen, ist neben der
Zuordnung der Funktionen zu einem System die „Zusammenstellung“ der Funktionen
aus mehreren Systemen zu einer Prozessabbildung der „wesentlich interessantere“
Bestandteil einer Systemintegration.

218 10 MES unter SAP
Transportmanagemnt
Termin- und
Reihenfolgenplanung
Absatzplanung
Kapazitätsplanung
Auftragsverwaltung
Vetrieb / Versand
Produktionsplanung
Materialwirtschaft
mySAP ERP
Fertigungssteuerung
Prozesssteuerung
Maschinensteuerung
Abb. 10.2. Einordnung der Prozesse eines Fertigungsunternehmens in die IT-Landschaft
IT-technisch beinhaltet dieser Bereich von „überlappenden Funktionen“ weitgehend
die der Ebene 3 des vorliegenden Modells. Diese Prozesse können je nach
Fertigungsorganisation oder Branche entweder vollständig in MES- oder in SAP-
Systeme implementiert werden. Oder aber, und das scheint die Zukunft zu sein,
sie zerfallen in Teilprozesse und werden sowohl im SAP als auch im MES-System
abgebildet.
Relevante Prozesse im MES-System
Wie bereits oben erwähnt, gibt es Funktionen/Prozesse, die entweder vollständig
oder auch nur teilweise im MES abgebildet werden. Die Anbindung des MES an
das mySAP ERP muss so flexibel sein, dass folgende Funktionen, je nach Anwendung
und Fertigungsorganisation, in einem Unternehmen „zu- und abschaltbar“
sind.
Termin- und Reihenfolgeplanung, Fertigungssteuerung
Während die Termin- und Reihenfolgenplanung, beispielsweise bei Serienfertigung,
im Sinne einer Fertigungssteuerung mittel- bis langfristig, das heißt, Tage
Zeitwirtschaft
Qualitätsmanagement
Lagerverwaltung

10.2 Einordnung des MES im SAP-Umfeld 219
im voraus im Produktionsplan erfolgt, gibt es Branchen- und Fertigungsorganisationen,
bei denen diese Pläne entweder erst kurz vor Produktionsbeginn erstellt
oder während der Produktion geändert werden müssen. Zur Differenzierung dieser
Planungsarten wurde der Begriff „reaktive Planung“ geprägt. Dieser Begriff steht
für die Erstellung eines durchführbaren Produktionsplans, der im Hinblick auf die
Produktionsbedingungen zum Zeitpunkt der Erstellung optimiert wurde. Die reaktive
Planung ist dann notwendig, wenn beispielsweise für verschiedene Aggregate
und Produktionseinrichtungen aufgrund der verwendeten Materialien technische
Einschränkungen vorliegen. Wenn bei der Produktion die dafür verantwortlichen
Eigenschaften der Materialien jedoch erst bekannt werden, dann ist es notwendig,
direkt am Aggregat die Änderung der Planung oder die eigentliche Planung oder
Fertigungssteuerung vorzunehmen.
Ein Beispiel hierfür ist die Stahlindustrie. Hier werden aufgrund der Materialeigenschaften
direkt vor oder während dem Produktionsprozess Planänderungen
entschieden, was zu Mehr- oder Minderlieferungen für den Produktionsauftrag
führen kann.
Sind darüber hinaus weitere Produktionsstufen betroffen, die die übergelagerten
Planungssysteme wie die SAP-Module PP, MM oder APO erfordern, so ist es
notwendig, diese über die betroffenen Systeme anzusteuern. In diesem Fall ist es
die Aufgabe des MES, die SAP-Module synchron mit Informationen zu versorgen
bzw. neue Planungsvorgaben oder gar einen neuen Plan dort abzurufen oder dessen
Erstellung auszulösen.
Transportmanagement
Je nach Fertigungsablauf und Infrastruktur eines einzelnen Fertigungsunternehmens
hat der Begriff Transportmanagement ganz unterschiedliche Bedeutungen.
Das Transportmanagement beinhaltet grundsätzlich nicht die Transporte von
Materialien von einem Produktionswerk zum anderen, zu einem Verteilzentrum
oder direkt zum Endkunden. Diese Funktionen werden üblicherweise im SAP-
System mit dem Supply-Chain-Management abgehandelt. In bestimmten Fertigungsindustrien,
wie der Stahlindustrie, gibt es darüber hinaus große Entfernungen
zu überbrücken. Zwischen einzelnen Fertigungsbereichen, wie Hochofenstahlwerk
und Warmwalzwerk, ist die Transportlogistik innerhalb des Werkes eine
wichtige und völlig unabhängige Aufgabe zum Supply Chain Management. Dies
gilt aber auch für die Fertigungsunternehmen, die aufgrund des Wachstums über
die Firmenhistorie hinweg sehr schwierige infrastrukturelle Voraussetzungen haben
(Betriebsteile durch öffentliche Straßen getrennt, Betriebsteile zwar am gleichen
Ort, jedoch weit voneinander entfernt).
Hier gehört das Transportmanagement und die Transportlogistik teilweise oder
vollständig zum Fertigungsprozess und muss ähnlich flexibel wie der Fertigungsprozess
selbst gehandhabt werden. In diesem Fall ist es sinnvoll, das Transportmanagement
als eigene Logistikfunktion innerhalb des MES abzubilden. Das gleiche
gilt auch für die typischen, während der Produktion entstehenden Materialien
(WIP = work in process). Die entstandenen Zwischenmaterialien haben nur eine

220 10 MES unter SAP
„kurze Lebensdauer“ und daher ist es nicht notwendig, diese in einer eigenen
Dispostufe in der Materialwirtschaft (MM) zu führen.
Neben der Erfassung und Verfolgung von Zwischenmaterialien im Produktionsprozess,
spielt auf der Ebene Transportmanagement die Dokumentation des
Entstehungsprozesses von Kundenendprodukten eine maßgebliche Rolle. Speziell
in der Pharma-, Lebensmittel- und Automotivindustrie spielt die Los- und Chargenverfolgung
bis hin zur Einzelteilverfolgung eine immer größere Rolle. In den
Bereichen Tracking und Tracing stellt SAP in seinen Branchenlösungen zunehmend
mehr Funktionen zur Verfügung, die jedoch vom MES in den Fertigungsprozess
integriert werden müssen.
Qualitätsmanagement
Für alle Branchen gilt immer mehr, dass das Qualitätsmanagement kein eigenständiger
Prozess im Fertigungsunternehmen, sondern in den Fertigungsprozess
selbst zu integrieren ist: die sog. fertigungsbegleitende Qualitätssicherung. Der
Mitarbeiter in der Fertigung selbst soll die Qualität des Produktes prüfen, Einstellungen
korrigieren, die die Qualität des Materials bzw. des Endproduktes beeinflussen
oder einfach Qualitätsdaten erfassen. Dieses bezeichnet man typischerweise
klassisch mit dem Begriff Werkerselbstprüfung.
Zur Unterstützung dieses Prozesses ist es notwendig, dass die Erfassungsfunktionen
an der Maschine oder am Aggregat auch die Überwachungsfunktionen
für die Qualitätssicherung beinhalten. Die Steuerung dieses Qualitätsmanagements
und die Archivierung der Daten, liegt jedoch im SAP-QM. Die
Qualifizierung, ob erfasste Daten oder Vorgänge für die Qualitätssicherung oder
die Produktdokumentation relevant sind, muss direkt im Fertigungsprozess erfolgen.
Der Fertigungsprozess ermöglicht alles, was für die fertigungsbegleitende Produktdokumentation
notwendig ist. Transport- und Qualitätsmanagement laufen im
MES-System auf einer Ebene. Zum Zeitpunkt der Datenentstehung werden hier
online Beziehungen zwischen Produkt und Qualitätsdaten sowie Messwerten hergestellt.
Zeitwirtschaft in der Fertigung
In einem Unternehmen ist die Zeitwirtschaft bis hin zur Lohnberechnung Bestandteil
des Personalmangementsystems und damit Bestandteil von SAP HR
Von dieser „Regel“ kann dann abgewichen werden, wenn in einem Fertigungsunternehmen
eine Leistungslohnberechnung für die produktiven Mitarbeiter in der
Fertigung erfolgen soll.
Dann ist es wichtig, dass die Vorverarbeitung der Daten direkt zum Zeitpunkt
des Entstehens erfolgt und zeitnah der Workflow für die Datenpflege sichergestellt
wird. Beispiel: Pflegt ein Meister Personalbuchungen bereits während der aktuellen
Schicht und nicht ein Zeitbeauftragter erst in der nächsten Schicht oder gar am
nächsten Tag, so ist ein zeitnaher Abgleich und Plausibilitätstest der Personal- und
Mengen-Meldungen möglich. Dies bedeutet Datenqualität und Sicherheit für den

10.3 MES als integrierte Lösung im SAP-System 221
Fertigungsprozess und gerechte und vor allem effektive Entlohnung in Konformität
zur Produktqualität und Produktivität.
Für Unternehmen, in denen die leistungsorientierte Entlohnung in der Produktion
keine Rolle spielt, ist es sinnvoll, die Zeitwirtschaft klassisch im SAP-Umfeld
(Modul HR) abzubilden. Somit reduziert sich die Funktionalität im MES auf einfache
Erfassung von Zeitereignissen wie KOMMT, GEHT, Pause oder ähnliches.
Aber auch Anforderungen an Plausibilitätschecks von Mitarbeitern in der Fertigung,
sind an das MES zu stellen. Im Sinne einer Gesamtlösung ist es wichtig,
dass das System (SAP plus MES) die beiden Alternativen unterstützt.
10.3 MES als integrierte Lösung im SAP-System
Das im vorhergehenden Kapitel beschriebene Ebenen-Konzept, vor allem die hier
vorgesehene Überlappung von Funktionen und Prozessen, erfordert eine flexible
und skalierbare Methode, um das SAP-System mit dem MES-System zu verknüpfen.
Hierfür stellt SAP über konventionelle Schnittstellentechnologie, also den bloßen
Austausch von Daten zwischen zwei Systemen, zahlreiche Methoden und
Verfahren zur Verfügung, die für eine Anbindung eines unterlagerten MES vielfältige
Integrationsmöglichkeiten bieten.
Seit Mitte 2004 verfolgt die SAP mit der Freigabe des Produktes SAP NetWeaver
das Ziel, alle bestehenden Integrationsverfahren in diesem Produkt zusammenzufassen.
Damit spielt der SAP NetWeaver automatisch eine zentrale Rolle
bei der Integration eines MES Systems im mySAP ERP.
10.3.1 Bedeutung des SAP NetWeaver für die Integration des MES
Ziel ist es, den NetWeaver als eine Art Integrator für alle Applikationen eines Unternehmens
zu implementieren. Applikationen oder Teilapplikationen sollen beliebig
austauschbar werden. Das heißt auch, dass mySAP ERP automatisch wieder
in Einzelapplikationen (sog. Services) „zerfallen“ muss, um als Anwendung die
notwendige Flexibilität aufzuweisen. In einer SAP Roadmap soll mySAP ERP erst
2007 vollständig „NetWeaver“-fähig sein.
Da die Idee des NetWeaver den ESA * -Definitionen genügt, bedeutet das konsequenterweise
auch, dass die SAP-Applikationen selbst den anderen „nicht SAP“-
Anwendungen des Unternehmens gleich gestellt sind. Damit kommt dem MES-
Gedanken eine weitere bedeutende Dimension hinzu. Das MES ist damit eine
Sammlung von fertigungsnahen Diensten, die außerhalb der ERP-Applikation liegen,
jedoch über eine geeignete Systemplattform, wie oben dargestellt, zu einer
Gesamtanwendung „verwoben“ werden können.

222 10 MES unter SAP
mySAP
CRM
mySAP
SRM
mySAP
ERP
mySAP
SCM
mySAP
PLM
SAP NetWeaver Exchange Infrastructure XI
MES - System
SAP Enterprise Portal
MES Add On
for SAP NetWeaver
Application Interfaces
PP-PDC, POI,
QM-IDI, PCS
BAPI´s
Automation Layer
OPC RFID Euromap Profibus SIEMENS S7 Prozessanbindung Terminals
Abb. 10.3. Überblick über Integrationsszenarien im SAP NetWeaver
Die Metagroup sagt hierzu: „Der SAP NetWeaver ist das erste funktionsfähige
Produkt, das die Enterprise Service Architektur unterstützt. Danach sollen alle
Anwendungen eines Unternehmens als sog. Services in den SAP Netweaver integriert
werden. Dem Anwender stehen die Services dann über eine einheitliche Architektur
und Oberfläche zur Verfügung. Der Anwender selbst nimmt dann keine
einzelnen Systeme mehr wahr, sondern nur noch eine Lösung, die seine Prozesse
abbildet.“
Laut Aussage der MetaGroup befindet sich SAP mit dem Produkt NetWeaver
im Mitbewerb zu IBM und Microsoft. Diese verfügen über die gleiche Strategie,
nach der ebenfalls auf Betriebssystemebene versucht wird, eine einheitliche Plattform
am Markt einzuführen.
Der IT-Einführungsaufwand für Anwendungen soll durch diese Strategien in
Zukunft stark zurückgehen. Um dies zu erreichen stellt die SAP im Netweaver eine
Art Entwicklungsumgebung für Partner zur Verfügung mit der Workflows und
Lösungen realisiert werden: das Composite Application Framework. Damit können
unter anderem die sog. Cross Applications erzeugt werden.
Die Exchange Infrastructure (XI) steht für die technische Anbindung von Systemen,
auch dem MES-System, an den SAP NetWeaver zur Verfügung. Dies ist
die Kommunikationsebene, über die alle im SAP NetWeaver zu integrierenden
Systeme miteinander kommunizieren.

10.3 MES als integrierte Lösung im SAP-System 223
Zum besseren Grundverständnis werden im Folgenden die Begriffe Composite
Application Framework und die Cross Application erläutert.
SAP NetWeaver
Composite Composite Application Application Framework
Framework
PEOPLE INTEGRATION
Multi channel access
Portal Collaboration
INFORMATION INTEGRATION
Bus. Intelligence
Master Data Mgmt
PROCESS INTEGRATION
Integration
Broker
APPLICATION PLATFORM
J2EE
DB and OS Abstraction
Knowledge Mgmt
Business
Process Mgmt
ABAP
Abb. 10.4. Schematische Darstellung des SAP NetWeaver
Composite Application Framework
Eine wichtige NetWeaver-Komponente für das zukünftige Design von Anwendungen
ist das Composite Application Framework. Im SAP NetWeaver soll diese
Entwicklungsumgebung die Abbildung des Geschäftsprozesses als Workflow
(Guided Procedures) ermöglichen. Dieser Idealzustand, sofern man ihn erreicht,
würde das Fertigungsunternehmen in die Lage versetzen, sich seine gesamten Geschäftsprozesse
in einem System, der sog. SAP Business Suite, über den SAP
NetWeaver abzubilden. Unabhängig davon, welche Anwendungen im Einsatz
sind, erfahren diese über den SAP NetWeaver eine vollständige Integration. Die
MetaGroup spricht in diesem Zusammenhang nicht mehr von ERP-Beratern, die
ERP-Systeme einführen, sondern von „Geschäftsprozessdesigner“, die mit Hilfe
der in SAP NetWeaver enthaltenen Entwicklungstools die Prozesse des Fertigungsunternehmens
direkt im System entwickeln. Die SAP hat aus diesem Grund
die Produkte wie Master Data Management und das Business Warehouse in den
Life Life Cycle Cycle Mgmt Mgmt

224 10 MES unter SAP
NetWeaver integriert. Mit dem Master Data Management sollen alle Daten eines
Fertigungsunternehmens zentral verwaltet werden, ungeachtet der physikalischen
Datenspeicherung. Dieser Ansatz geht weit über eine „zentrale“ Datenbank hinaus,
da in diesem Datenmanagement auch die logischen Abhängigkeiten und
Zugriffspfade beinhaltet sind.
Cross Applications (XAPPS)
Die SAP-Definition aus der Literatur für die Cross Application lässt sich wie folgt
zusammenfassen: Eine sog. Cross Application verbindet und aggregiert Daten über
die Fertigungslandschaft hinweg. Informationen aus verschiedenen Prozessen,
Linien und Werksanlagen sind damit transparenter. Das zusammengesetzte Anwendungspaket
enthält vorkonfigurierte Inhalte (die sog. iViews) sowie eine direkte
Integration, z. B. mit den Dashboards und dem Alert-Management aus my-
SAP ERP.
Hierfür werden die Services für Datenzugriff, Analyse und Geschäftslogik genutzt,
um beliebige Datenquellen in der Fertigung anzubinden, wie etwa Lösungen
für die Fertigungsautomatisierung und -steuerung oder Wartungsanwendungen.
Das zusammengesetzte Anwendungspaket erlaubt es allen an der Wertschöpfungskette
beteiligten Fachleuten, auftretende Fragen über das SAP Enterprise
Portal gemeinsam zu bearbeiten und in jeder Anwendung der mySAP Business
Suite Maßnahmen zur Problemlösung zu ergreifen.
Das bedeutet für ein Fertigungsunternehmen, um mySAP ERP zukünftig optimal
einsetzen zu können, muss ein MES-System in diesem Umfeld die notwendigen
Funktionen bereitstellen, um dem Anwender mit SAP zusammen eine Gesamtlösung
für seine Fertigung anzubieten.
10.3.2 Schnittstellen zu den mySAP- ERP-Anwendungen
Grundsätzlich muss bei einer Implementierung im SAP-Umfeld der klassische Datenaustausch
zwischen zwei Applikationen, z. B. zwischen der SAP-Produktionsplanung
(PP) oder der SAP-Warenwirtschaft (MM) und dem untergelagerten MES
möglich sein.
Zu den einzelnen SAP-Modulen in mySAP ERP stellt SAP, ebenfalls basierend
auf der NetWeaver Technologie, Schnittstellen zur Verfügung, über die das untergelagerte
MES System erfasste Daten an das ERP übermittelt und notwendige Daten
für die Information des Anwenders und vor allem für die Steuerung des MES
aus dem SAP System lädt.
Die Anwendungen in mySAP ERP und dem MES-System werden über die
Anwendungsschnittstellen verbunden.
Über diese Schnittstellen, über die zu bestimmten Zeitpunkten Informationen
zwischen den beiden Systemen ausgetauscht werden, ist es gut möglich, zwei Prozesse,
die in zwei unterschiedlichen Systemen vollständig ablaufen, miteinander
zu verbinden.

10.3 MES als integrierte Lösung im SAP-System 225
Im Folgenden sind die wichtigsten Schnittstellen zu der ERP-Anwendung aufgeführt.
Wichtig ist, dass das MES die geforderte Schnittstellentechnologie unterstützt.
Maßgebend für den Anwender ist jedoch der Inhalt, der über die Schnittstelle
ausgetauschten Daten.
mySAP
CRM
mySAP
SRM
mySAP
ERP
mySAP
SCM
mySAP
PLM
Abb. 10.5. Überblick Application Interfaces
Plant Data Collection (PP-PDC)
Fertigungsaufträge
PP-PDC
Materialbewegungen
MM-MOB
Terminierungsdaten
PP-POI
Personal-/Lohndaten
HR-PDC
Qualitätsdaten
QM-IDI
.
BAPI´s
HYDRA
MES
Über diese Schnittstelle werden klassisch Rückmeldungen, Stamm- und Bewegungsdaten
zu Fertigungsaufträgen zwischen mySAP ERP und dem MES-System
ausgetauscht. Das MES-System meldet über diese Schnittstelle Zeitereignisse oder
verdichtete Daten in Form von Lohnscheinen an das SAP-System zurück. Dadurch
wird mySAP ERP zeitnah mit den Produktionsparametern versorgt. Der gebräuchliche
Betriebsmodus dieser Schnittstelle an einem unterlagerten MES ist die
Meldung über Lohnscheine. Hier werden aufsummierte bzw. verdichtete Zeiten
und Mengen auftragsbezogen rückgemeldet. Nur so ist eine Vorverarbeitung der
Daten möglich und das SAP-System wird, was die Datenmenge und die Systemperformance
des untergelagerten Systems betrifft, entlastet.
Production-Optimizing-Interface (PP-POI)
Über die Schnittstelle PP-POI ermöglicht mySAP ERP dem MES-System sämtliche
Stamm- und Bewegungsdaten für Material wie Stücklisten, Arbeitsplatzin-

226 10 MES unter SAP
formationen sowie Plan-/Fertigungsaufträge und Lagerbestände auszulesen bzw.
geänderte Informationen an das Produktionsplanungssystem zurück zu schreiben.
Diese Funktion ist von besonderer Bedeutung, wenn das MES, Funktionen der
Werkstattsteuerung oder der reaktiven Planung übernehmen soll. In diesem Fall
werden über die POI-Schnittstelle zum einen Plantermine an die Steuerungskomponente
des MES als Meilensteintermine gegeben und zum anderen meldet das
MES nach erfolgter Planoptimierung die geänderten Termine an das MES zurück,
um dort die notwendigen „Konsequenzen“ aus diesen Terminänderungen abzuleiten.
Inspection Data Interface (QM-IDI)
Diese Schnittstelle wird im Bereich des Qualitätsmanagements eingesetzt. Hierüber
werden vom MES-System die Vorgaben für die Qualitätssicherung „gelesen“.
Die gesamte Prüfabwicklung kann dann im MES-System erfolgen und die
für die Qualitätsdokumentation notwendigen Messwerte und Qualitätsinformationen
werden an mySAP ERP rückgemeldet. Die sehr umfangreiche Schnittstelle
muss natürlich vom untergelagerten MES skalierbar bedient werden können. Je
nach Ausprägung des Qualitätsmanagements in den Fertigungsunternehmen muss
die gesamte Bandbreite von einfacher Messdatenerfassung bis hin zur vollständigen
Ausführung und Umsetzung der durch das SAP vorgegebenen Prüfpläne verfügbar
sein.
Process-Control-System (PI-PCS)
In der Prozessindustrie ist eine Vielfalt von Steuersystemen im Einsatz. Die Steuerungsszenarien
reichen von vollautomatisierten, durch Prozesssysteme gesteuerten
Anlagen bis zu weitgehend manuell bedienten Anlagen mit geringem Automatisierungsgrad.
Um diese Anlagen und Steuerinformationen zu versorgen bzw. Prozessmeldungen
zu erfassen, stellt SAP die sog. PI-PCS Schnittstelle zur Verfügung.
Die PI-PCS Schnittstelle ermöglicht sowohl den Download von Steuerrezepten
an die untergelagerte Steuerung als auch den Upload prozessbezogener Daten in
Form von Prozessmeldungen. Die Rückmeldungen auftragsbezogener Daten über
die Schnittstelle PI-PCS ersetzt die auftragsbezogenen Rückmeldungen über PP-
PDC.
In Steuerrezepten werden folgende Daten übergeben:
− Prozess- und Steuerungsparameter,
− textuelle Anweisungen für den Anlagenfahrer in teilautomatisierten oder voll
manuell bedienten Anlagen,
− Informationen über rückzusendende Prozessmeldungen.
Prozessmeldungen geben Auskunft über
− den Status von Prozessaufträgen,
− Verbrauch und Produktion von Materialien,

− den Status von Ressourcen,
− ausgewählte Prozessereignisse.
10.3 MES als integrierte Lösung im SAP-System 227
Business Application Programming Interface (BAPI)
Sollen Prozesse im Unternehmen enger miteinander „verwoben“ werden, ist es
notwendig, dass der Datenaustausch zwischen beiden Systemen intensiver wird.
Sollen die Prozesse kundenspezifisch angepasst werden, bedeutet das häufig eine
Anpassung in beiden Systemen (in MES und in SAP). Die Verbindung beider Systeme
wird damit bei steigender Flexibilität des Fertigungsprozesses zur „Belastung“.
Um die Systeme effektiver einzusetzen, bietet SAP mit dem Business Application
Programming Interface (BAPI) die Möglichkeit, Teilprozesse aus SAP
„heraus zu lösen“, um sie vom untergelagerten MES-System mitnutzen zu können.
Damit verhält sich das untergelagerte MES wie ein virtueller Benutzer im SAP.
Der Vorteil für den SAP Anwender ist, dass die Einbindung des MES durch die
Verwendung von ihm bekannten und damit reproduzierbaren Abläufen im SAP
geschieht. Voraussetzung ist, dass das MES die SAP Funktionen so unterstützt
und ergänzt, dass die durchgängige Abbildung des Fertigungsprozesses möglich
wird. Bei der Implementierung wird vom MES-Hersteller deshalb neben dem
notwendigen Prozess-Know-how des Fertigungsunternehmens auch das notwendige
SAP Anwendungswissen vorausgesetzt.
Mit dieser Vorgehensweise können kundenspezifische Änderungen im MES
vorgenommen werden, ohne parallel SAP-seitig Änderungen durchführen zu müssen.
10.3.3 Integration von MES-Funktionen über das SAP-Portal
Das Enterprise Portal der SAP verfolgt die Zielstellung, Informationen aus nahezu
beliebigen Anwendungen im Web zur Verfügung zu stellen. Neben der SAP gibt
es am Markt weitere Anbieter von Portallösungen, wie beispielsweise die IBM.
Jedoch hat die SAP durch die Verbindung des Portals mit dem NetWeaver und der
ERP-Anwendung selbst Wettbewerbsvorteile bei Unternehmen, die bereits SAP-
Anwendungen im Einsatz haben.
Grundsätzlich ist das SAP-Portal somit eine „anwendungsneutrale Einrichtung“,
die sowohl SAP-Inhalte als auch MES-Inhalte darstellen soll.
Für alle Bereiche im Fertigungsunternehmen, in denen dem Anwender kein
Portalzugang zur Verfügung steht oder es sich um Key- oder Poweruser handelt,
die mächtigere Funktionen außerhalb des Portals benötigen, sind darüber hinaus
umfangreiche MES-Anwendungen notwendig, die ausschließlich im MES-System
selbst zur Verfügung stehen.
Das SAP-Portal bietet für den Anwender eines MES-Systems zwei interessante
Integrationsmöglichkeiten. Zum einen die Manufacturing Intelligence Dashboards.
Dabei handelt es sich um eine Art Monitore, die dem Anwender Navigations- und
Alarmmöglichkeiten zur Verfügung stellen. Zum anderen sind die sog. Business

228 10 MES unter SAP
Packages ganze MES-Anwendungspakete, die üblicherweise Bestandteil des
MES-Systems sind, jedoch im SAP-Portal ablaufen.
10.3.3.1 Manufacturing Intelligence Dashboards
Die SAP oder der SAP-Partner stellt speziell für Auswertungen in Fertigungsunternehmen
ein sog. Manufacturing Intelligence Dashboard zur Verfügung. Basierend
auf der Technologieplattform SAP NetWeaver erhalten Anwender über vorkonfigurierte
Portale Informationen aus dem MES-System. Die Dashboards
unterstützen Mitarbeiter in der Fertigung, damit sie qualifizierte Entscheidungen
schneller treffen können. Die SAP stellt vorkonfigurierte Rollen für Werksleiter,
Fertigungsleiter, Wartungsleiter und Qualitätsbeauftragte zur Verfügung.
In der schnelllebigen Arbeitswelt von heute ist die Bereitstellung relevanter und
aktueller Informationen für Gruppen-, Team- und Abteilungsleiter von entscheidender
Bedeutung.
Es steht ein Spektrum an Funktionalitäten zur Verfügung. Dazu gehören die
Anbindung an Fertigungsanwendungen und Datenquellen, die Visualisierung und
Analyse von Fertigungs- und anderen Daten, das KPI- und Alert-Management,
Qualitätsanalysen und eine ereignisbasierte Werk-SAP-Integration.
Über die KPI (Key Performance Indicators) können für die Fertigung beispielsweise
Daten über Fertigungsgrade, Anlagenauslastung und Ausschussraten
bereitgestellt werden. Der sog. Alertmonitor verschickt Warnmeldungen (Alerts),
wenn Sicherheitsbestände unterschritten werden, die Ausschussrate einen bestimmten
Grenzwert überschreitet oder ein Indikator für die Produktqualität auf
ein Problem hinweist. Das MES liefert Ereignisbenachrichtigungen, unter anderem
bei einer Änderung des Auftragsstatus, beim Ausfall einer Anlage oder bei
Qualitätsproblemen. Diese Informationen stehen dann im Manufacturing Dashboard.
Die Hauptanwendung im Fertigungsumfeld liegt auf Managementebene, die aktuelle
Informationen zur Verfügung stellen. Für die Mitarbeiter in der Fertigung,
die im Detail aktuelle Informationen benötigen, ist der Zugriff auf detaillierte
MES-Funktionen nötig.
Hierfür bietet das Dashboard die wichtige Drill-Down-Funktion. So können
Mitarbeiter in der Fertigung direkt in ihre gewohnte MES-Systemumgebung „verzweigen“.
Damit findet eine echte Integration in die SAP Bedienoberfläche statt
ohne dass Funktionen, die im MES bereits vorhanden sind in mySAP ERP „nachprogrammiert“
werden müssen.
10.3.3.2 Business Packages
Die SAP bietet verschiedene Anwendungen und Services in Form von benutzer-
und aufgabenorientierten Business Packages. Darüber hinaus können auch SAP-
Partner im SAP-Portal eigene Business Packages anbieten. Sie beruhen auf SAP-
Produkten und Anwendungen von MES-Partnern. Im Wesentlichen beinhalten die
Pakete im Fertigungsumfeld Informationen und Workflows für die Managementebene
in der Fertigung.

10.4 Unterstützung der Adaptive Manufacturing Initiative der SAP 229
Die Business Packages sind eine Sammlung von sog. iViews (Interactive
Views). Interactive Views sind eigenständige Softwaremodule, die sich in das
SAP Enterprise Portal einfügen und dem Anwender damit alle grundsätzlichen
Features (wie die Rollenorientierung und das Berechtigungskonzept) zur Verfügung
stellen. Der iView bietet somit die Möglichkeit, Informationen (Content) direkt
aus dem MES-System dem Portal-Anwender weiterzuleiten oder diese in einen
vordefinierten Workflow aufzunehmen. Der iView selbst ist aber Bestandteil
des MES Systems.
10.4 Unterstützung der Adaptive Manufacturing Initiative
der SAP
Der Begriff Adaptive Manufacturing steht ab 2005 bei der SAP vor allem für Aktivitäten,
die dem mySAP-ERP Anwender ermöglichen sollen, MES-Funktionen
zu nutzen.
Mit einer damit verbundenen Partner-Initiative kündigt die SAP ihren Kunden
an, dass mySAP ERP für einen optimierten Einsatz in der Fertigung durch ein eigenständiges
MES-System ergänzt werden kann bzw. für einige Branchen ergänzt
werden muss. Damit verschafft sich die SAP einen klaren Marktvorteil, da dem
SAP-Anwender Funktionen von lauffähigen MES-Systemen zur Verfügung stehen
und die SAP-Anwendung sich damit in das teilweise sehr heterogene Fertigungsumfeld
unterschiedlicher Branchen einpassen kann.
SAP forciert mit dieser Initiative darüber hinaus das Partnering und knüpft diese
Initiative an die Verwendung des SAP NetWeaver. Es werden qualifizierte
Partner gesucht, die den SAP-Kunden ein leistungsfähiges MES anbieten. Um die
Qualifikation dieser Partner auch für die SAP Kunden transparent zu machen, bietet
die SAP den Partnern den Erwerb des „powered by NetWeaver“-Zertifikat an.
Für das Fertigungsunternehmen, das ein MES-System unterhalb von SAP auswählt,
sind folgende Kriterien relevant.
10.4.1 Skalierbarkeit der MES-Lösung
Um die notwendige Flexibilität für eine Anwendung zu erreichen, muss die Architektur
des MES sicherstellen, dass unterhalb von mySAP ein MES skalierbar ist.
Das gilt auch innerhalb einer Installation bei einem Fertigungsunternehmen. Denn
je nach Fertigungsbereich sind die Anforderungen an ein MES ganz unterschiedlich.
In weitgehend automatisiert laufenden Fertigungsbereichen wie dem Kunststoffspritzguss,
steht die technische Anbindung von Maschinen, beginnend, bei
der Datenerfassung von Mengen oder Störungen und Prozessparametern bis hin
zur Übergabe von Maschineneinstelldaten, im Vordergrund. Im personalintensiven
Produktionsbereich, wie der Montage, geht es um Erfassung von Zeiten und
das Anzeigen von Bildinformationen wie Montageanweisungen. Für beide Anwendungen
werden unterschiedliche Erfassungstechnologien benötigt.

230 10 MES unter SAP
Darüber hinaus muss der Fertigungsprozess sich selbst permanent anpassen.
Zum einen hervorgerufen durch ablauftechnische Optimierungen, zum andern aber
auch durch immer dynamischer ablaufende Produktänderungen, bei immer geringer
werdenden Losgrößen.
Die Dynamik des Fertigungsprozesses in einem Unternehmen erfordert ein anpassungsfähiges
und damit technisch skalierbares MES-System:
− Dynamische Erweiterungsmöglichkeit der IT-Infrastruktur durch konsequenten
Einsatz von Standards als Betriebssystem, Datenbank und Netzwerktechnik,
− Unterstützung der gängigen Schnittstellen zu den SAP-Anwendungen (siehe
10.3.2),
− Einbinden in die SAP Integrationsszenarien, um eine bedarfsorientierte Informationsverteilung
im Unternehmen zu ermöglichen (siehe 10.3.3),
− Vom Anwender anpassbare MES-Bedienoberfläche, zur Generierung eigener
Auswertungen in der Fertigung.
10.4.2 MES für die horizontale Integration
Um sicher zu sein, dass ein MES-System innerhalb eines Fertigungsunternehmens
einen zukunftssicheren Einsatz garantiert, müssen Funktionen vorhanden sein, die
die horizontale Integration für die Anwendung sicherstellen. Grundsätzlich bedeutet
dies, dass Komponenten für:
− Auftragsdatenerfassung,
− Maschinendatenerfassung,
− Leitstand,
− Material- und Produktionslogistik,
− Personalzeiterfassung,
− Leistungslohn,
− Qualitätssicherung,
− Zutrittskontrolle,
− DNC,
− Prozessdaten,
− Werkzeug- und Ressourcenmanagement
vorhanden sein müssen, um in der vollen Anwendungsbreite einem Fertigungsunternehmen
eine durchgängige Lösung bieten zu können.
10.4.3 Anbindung der Maschinen- und Steuerungsebene
Eine weitere entscheidende Eigenschaft mit der das MES die Integrierbarkeit von
mySAP ERP in verschiedene Fertigungsorganisationen und Branchen sicherstellt,
ist die Unterstützung von allen gängigen Technologien auf der Automationsebene.
Neben Verwendung von Standards muss hier das MES-System in der Lage sein,

10.4 Unterstützung der Adaptive Manufacturing Initiative der SAP 231
auch sehr individuell programmierte Prozessleitsysteme, Erfassungssysteme oder
gar Maschinen und Aggregate anzubinden, die nach wie vor bei vielen Fertigungsunternehmen
im Einsatz sind. Denn nur so ist eine flächendeckende Lösung
im Unternehmen und die Vermeidung von neuen Insellösungen zu erreichen.
Ganz im Gegenteil soll das MES dafür sorgen, dass bestehende Insellösungen in
der Fertigung in das MES integrierbar sind und damit eine homogene Schnittstelle
zum SAP-System geschaffen wird.
Folgende gängige Technologien und Erfassungsstandards muss ein MES dem
SAP-Anwender zur Verfügung stellen:
RFID – Radio Frequency Identification
Während in den vergangenen Jahren die Identifikation von Material, Personal und
Auftragspapieren via Barcodelabels die Erfassung im Produktionsablauf bestimmte,
ist das RFID-Verfahren immer weiter auf dem Vormarsch. Aufgrund der mittlerweile
sehr preiswerten Technologie bietet RFID durch die Möglichkeit, dass die
Datenträger im Fertigungsablauf beschrieben werden können, eine breite Anwendungspalette,
z. B.: bei der Materialverfolgung durch die Nutzung des Datenträgers
als „elektronische“ Etiketten. Voraussetzung ist selbstverständlich, dass das
MES die hierfür notwendige Anwendung für diese Technik zur Verfügung stellt.
OPC-Open-Link-Enabling (OLE) für Process Control
Die Kommunikationstechnik OPC, die mittlerweile viele Hersteller von Fertigungsmaschinen
und Anlagen unterschiedlichster Branchen unterstützen, ist im
Moment auf dem Weg sich als flächendeckender Standard durchzusetzen. Deshalb
ist es notwendig, dass ein MES über diesen Weg in der Lage ist, Maschinen-,
Qualitäts- und Prozessdaten aus Maschinen und Aggregaten auszulesen. Darüber
hinaus müssen Steuerinformation (sog. Einstelldaten) vom ERP über das MES
teilweise auftrags-/produktbezogen an das Fertigungsaggregat gebracht werden.
Wie bereits erwähnt, muss diese Funktionalität vor allem auch im Bereich der
Kunststofffertigung-Standards, wie Euromap, E63 oder herstellerspezifische Kommunikationsprotokolle,
gleichermaßen unterstützt werden.
GFDA und GAMP4 Konformität
Neben den bereits erwähnten technischen Standards ist das MES auch für die Umsetzung
von Qualitätsstandards der amerikanischen Food and Drug Administration
(FDA) und daraus abgeleiteten Vorschriften GAMP4 (Good Automation Manufacturing
Process) und den entsprechenden europäischen Normen maßgeblich.
Diese Qualitätsnorm fordert vor allem von Lebensmittel- und Pharmaherstellern
eine Validierung von eingesetzten ERP- und MES-Systemen, die für die Fertigungssteuerung
und in der Produktion eingesetzt werden. Neben den Qualitätsanforderungen,
die an Hersteller der ERP- und MES-Software gestellt wird, muss
die Software Sicherheitsanforderungen sicherstellen, die in der Norm 21 CFR Part
11 der FDA vorgeschrieben werden. Dies sind weitgehend funktionale Sicher-

232 10 MES unter SAP
heitsanforderungen, die die Software erfüllen muss. Heute ist der Einsatz einer
MES-Software für ein Fertigungsunternehmen, das eine Validierung nach FDA
erhalten will, Grundvoraussetzung, um die Kosten hierfür in vertretbarem Rahmen
halten zu können.
10.4.4 Beispiele für die Integration von MES und mySAP ERP
Gerade im SAP-Umfeld ist es wichtig für den Anwendungsnutzen des Fertigungsunternehmens,
die technologischen Erfordernisse von dem eigentlichen Anwendungsnutzen
zu trennen. Um dies etwas transparenter zu machen, sind die wichtigsten
vorgenannten Möglichkeiten im Folgenden in einem Anwendungsbeispiel
zusammengefasst. Ziel dieser Darstellung ist es, die aufgezeigten technischen
Möglichkeiten mit dem jeweiligen Anwendungsnutzen gegenüber zu stellen.
In diesem einfachen Beispiel wird ein durchgängiges Integrationsszenario des
MES HYDRA der Fa. MPDV und mySAP ERP dargestellt.
Das MES verfügt über eine vollständige Auftragsdaten- und Maschinendatenerfassung.
Zur Erledigung der Auftragsdatenerfassung und der Werkstattsteuerung
ist das MES über die Anwendungsschnittstelle PP-PDC an mySAP ERP angebunden.
Über diese Schnittstelle werden wie im Kapitel 10.3.2 dargestellt, die Auftragsvorgaben
über den Download als Auftragsvorrat an das MES übertragen.
Benutzerspezifische Informationen werden direkt am mySAP ERP gelesen. Der
MES-Hersteller nutzt in diesem Beispiel ein eigen entwickeltes Modul, das von
der SAP mit dem „powered by NetWeaver“-Logo zertifiziert wurde. Die Auftragsdaten
werden erfasst, teilweise aggregiert, und an mySAP ERP über PP-PDC
zurückgemeldet. Materialbewegungen werden ebenfalls im MES erfasst, dabei
werden die Work in Process (WIP) Materialien im MES nicht nur erfasst, sondern
Materialbewegungen visualisiert. Die Meldungen an die SAP- Materialwirtschaft
(MM) erfolgen nur zu den vordefinierten Meilensteinen (Dispo Stufen). Somit ist
die Abgrenzung zur SAP-Materialwirtschaft (MM) und dem sog. Transportmanagement
gegeben und damit systemseitig eine optimale Ergänzung von SAP durch
das unterlagerte MES. Sollte ein Maschinenstillstand oder ein Bedienereingriff eine
Instandhaltungsmaßnahme notwendig machen, wird im Modul PM direkt über
die Verwendung eines BAPI´s ein Instandhaltungsauftrag ausgelöst. Ob die Erfassung
des PM-Auftrags, also die Aggregation der Zeiten über eine MES-Funktion
erfolgt, weil z. B. an den Arbeitsplätzen oder Maschinen über das MES bereits eine
Maschinendatenerfassung läuft oder ob diese Zeiten manuell über mySAP ERP
Funktionen erfolgt, hängt allein von der vorhandenen IT-Infrastruktur oder der
Organisation des Anwenders ab. Wichtig für die Flexibilität ist, dass die implementierte
und hier dargestellte Systemkonfiguration wahlfrei beide Alternativen
unterstützt.
Neben den klassischen Funktionen eines MES stehen in diesem Beispiel dem
SAP-Anwender die folgenden zusätzlichen Funktionen zur Verfügung, deren Realisierung
in diesem Beispiel auf Basis der NetWeaver-Technologie erfolgt ist.

Manufacturing Cockpit
10.4 Unterstützung der Adaptive Manufacturing Initiative der SAP 233
Da nun die Maschinendatenerfassung fast vollständig als Anwendung im MES abläuft,
jedoch bestimmte Informationen im ganzen Unternehmen verfügbar sein
sollen, werden diese Informationen in der SAP-Oberfläche den Anwendern angeboten.
Dies soll je nach Ausprägung des SAP-Systems im SAP GUI oder im SAP
Portal erfolgen (siehe Abschn. 10.3.3). Im vorliegenden Beispiel wird eine Zustandsübersicht
aller Maschinen, Aggregate und Arbeitsplätze als Statusmonitor
dem Anwender im SAP-Portal angeboten.
Abb. 10.6. Maschinenübersicht im Web
Manufacturing Master Data Control (MMDC)
MMDC steht für eine kontinuierliche Verbesserung von Stammdaten. Vor allem
für flexible Fertigungsprozesse, die ständiger Änderung unterliegen, ist es wichtig,
einen permanenten Abgleich zwischen den Planvorgaben und den Istwerten vorzunehmen.
Klassisch wird dieser Soll-Ist-Vergleich auftragsbezogen entweder im
MES oder im ERP durch entsprechende Auswertungen unterstützt. Diese Auswertungen
dienen jedoch ausschließlich der klassischen Nachkalkulation. Was jedoch
häufig vollständig fehlt, ist der Rückfluss dieser Informationen zur Verbesserung
der Planvorgaben. Diese Planvorgaben sind Grundlage nicht nur für die Fertigungsplanung,
sondern für die gesamte Unternehmensplanung. Die Aufgabe des
MMDC ist es, diesen Regelkreis nicht nur zu unterstützen, sondern zum Zwangsablauf
für die Anwender zu machen.

234 10 MES unter SAP
Planung
Terminierung
Vorkalkulation
Planwerte Nachkalkulation
Ausführung im MES
Abb. 10.7. Regelkreis zur Optimierung der Fertigungsstammdaten
Abb. 10.8. Soll-Ist-Vergleich der Plandaten
Rückmeldung

10.4 Unterstützung der Adaptive Manufacturing Initiative der SAP 235
Mit MMDC wird ein Regelprozess aufgebaut, der auftragsübergreifend Planvorgaben
aus dem Arbeitsplan und aus den Ist-Daten ermittelte verbesserte Sollvorgaben
gegenüberstellt. Um den Regelkreis sicherzustellen, werden solche Abweichungen
in einer Übersicht dem Anwender als eine Art To-Do-Liste dargestellt.
Diese Liste muss von dem verantwortlichen Mitarbeiter abgearbeitet werden,
indem jede Abweichung der Ursache zugeordnet werden muss.
Zielverfolgung in der Fertigung: Manufacturing ScoreCard
Die Manufacturing Scorecard ist eine von MPDV Mikrolab GmbH entwickelte
Methode, um systemgestützt Ziele in der Fertigung zu definieren und deren Erreichungsgrad
zu verfolgen. Im SAP-Umfeld ist dies ein typisches Beispiel zur Anwendung
der Key Performance Indicators (KPI) in einem Manufacturing Intelligence
Dashboard. Das jeweilige Ziel aus dem Modul Manufacturing Scorecard
wird im Dashboard hinterlegt. In der sog. KPI-Watchlist des Dashboards werden
die definierten Ziele und der jeweilige aktuelle Erfüllungsgrad im Überblick angezeigt.
Für Detailinformationen ist es sinnvoll, in das MES-System zu verzweigen.
Zielerreichung:
z. B. Prozessgrad,
Nutzgrad
Abb. 10.9. Kontrolle der Zielerreichung über die Manufacturing Score Card

236 10 MES unter SAP
Anbindung des Automations-Layers
Für die Anbindung der Maschinen und Prozessanlagen unterstützt in diesem Beispiel
das MES moderne Technologien wie den OPC (siehe Abschn. 10.4.3). Entscheidend
ist, dass das MES für die Prozessebene eine Standardisierung zur Maschinenanbindung
vornimmt, um das i. Allg. heterogene Steuerungsumfeld integrieren
zu können, ohne viele proprietäre Anbindung an das SAP-System realisieren
zu müssen.
Im vorliegenden Beispiel hat der Hersteller mit dem Produkt hierzu den Process
Communication Controller bereitgestellt, der quasi standardisierten Schnittstellen
wie oben beschrieben zum SAP-System und zu den Maschinen und den Prozessanlagen
Technologien zur Verfügung stellt wie:
− OPC,
− Direktanbindungen an Steuerungen wie Simens S7,
− Potenzialfreie Kontakte zur Mengenzählung und Störsignalerfassung,
− Treiber zu Feldbussystemen, wie dem Profibus,
− Treiber zu Maschinensteuerungsnetzen,
− Direktanbindung an Waagen oder gesamte Waagensysteme.
OPC
Euromap
z. B.seriell,
LAN,
Profibus,
SINEC H1
Process Communication Controller
Maschinen
steuerung
seriell,
LAN,
Profibus
Waage
LAN,
seriell
Abb. 10.10. Verbindung der Automatisierungsebene
Barcode
RFID
Maschinenanbindung
digital,
analog

10.5 Zusammenfassung
10.5 Zusammenfassung 237
Der Begriff MES gewinnt im SAP-Umfeld immer mehr an Bedeutung, da die SAP
gegenüber den Anwendern Ihrer Produkte deutlich kommuniziert, dass die optimale
Einbindung von mySAP ERP in die immer flexibler werdende Fertigungswelt
mit einem eigenständigen MES-System zu erreichen ist.
Mit dem SAP NetWeaver will SAP hierzu die notwendige Technologieplattform
zur Verfügung stellen. Einige dieser Technologien sind noch in der Entwicklung
und die Marktdurchdringung wird noch einige Zeit in Anspruch nehmen. Bis
dahin gilt es jedoch, die bereits bestehenden Forderungen der Anwender mit den
bereits bestehenden Technologien zu erfüllen und ein MES einzusetzen, das zwar
zum einen die zukunftsträchtigen NetWeaver unterstützen wird, jedoch bereits
heute schon seine Leistungsfähigkeit in der Anwendung unter Nutzung der aktuellen,
zur Verfügung stehenden Integrationstechnologien unter Beweis stellt.
Für den SAP-Anwender ist vor allem wichtig, dass neben der technischen Implementierung
des MES-System in die SAP-Welt, das MES die notwendige Flexibilität
in Bezug auf die Anwendung aufweist und die zu mySAP ERP notwendigen
komplementären Funktionen für die Fertigung liefert. Entscheidend ist dabei
auch, dass der Beratungspartner bei der Einführung des MES oder des mySAP
ERP über das notwendige Prozess-Know-how der Fertigungsabläufe des Unternehmens
verfügt.

11 MES in der Kunststoffverarbeitung
11.1 Besonderheiten der Kunststoffindustrie
10.5 Zusammenfassung 239
Die Kunststoffindustrie, im Besonderen die diskrete Fertigung, war historisch bedingt
ein Vorreiter in den Disziplinen Betriebsdatenerfassung, Feinplanung und
Qualitätssicherung. Das vernetzte Denken eines MES-Systems bringt wesentliche
Vorteile. Maschinen und Werkzeuge in diesem wichtigen Industriezweig befinden
sich auf einem hohen technischen Niveau und die Fabriken sind modern ausgestattet.
Als Verfahren werden Spitzgießen, Blasformen, Extrusion sowie daraus abgeleitete
Spezialfertigungsarten eingesetzt. Meist ist die Kunststofffertigung mit weiteren
automatisierten Fertigungsbereichen verbunden. Die Endprodukte bestehen
in vielen Fällen aus einer Kombination von Komponenten Kunststoff, Metall und
Kautschuk. Dabei sind die Vorteile eines MES-Systems auch in weiteren Sparten
anwendbar. Stanzen und Pressen sowie sämtliche taktgebundene Automaten lassen
sich problemlos in das System integrieren und es ergeben sich daraus weitere
Vorteile für das gesamte Fertigungssegment.
Bei der Frage der Erhöhung der Wirtschaftlichkeit stehen in vielen Fällen Investitionen
im Maschinenpark und Werkzeugbereich im Vordergrund einer Diskussion.
Bei näherer Betrachtung zeigt sich allerdings, dass es wesentlich wirtschaftlicher
ist, die Planung zu verbessern, sowie alle Stör- und Ausschussgründe
exakt zu erfassen und auszuwerten, als zu versuchen, eine höhere Rentabilität über
technische Maßnahmen zu erzielen. Die Zielsetzung lautet, den vorhandenen Maschinenpark
besser auszulasten und die Qualität zu erhöhen und auf diesem Wege
zu höherer Effizienz zu gelangen. Ein MES-System mit den Funktionen elektronischer
Leitstand, Betriebsdatenerfassung, Maschinendatenerfassung, Werkzeug-
und Materialverwaltung bringt Transparenz in die Fertigung und erhöht die Wirtschaftlichkeit.
In Abschn. 11.11 ist dazu eine detaillierte Berechnung unter Berücksichtigung
der verschiedenen Einflussfaktoren aufgeführt.
Der Einsatz von MES-Systemen ist immer besonders wirksam, wenn folgende
Voraussetzungen erfüllt sind:
− Möglichkeit der automatischen Erfassung direkt an den Maschinen,
− Automatikbetrieb,
− Vorhandensein einer größeren Anzahl gleichartiger Maschinen,
− Fertigung mit hochinvestiven Maschinen und Werkzeugen,
− Betrieb über 7 Tage mit 24 Stunden,
− Forderung nach hohem Nutzungs- und Auslastungsgrad,

240 11 MES in der Kunststoffverarbeitung
− Produktion von großen Stückzahlen,
− Forderung nach Lieferfähigkeit „Just In Time“.
Bei der Fertigung von Kunststoffteilen im Spritzgießprozess sind all die genannten
Voraussetzungen gegeben. Bedeutende Anwendungsbereiche im Bereich
Kunststoff sind
− Automobilindustrie,
− Technische Teile,
− Verpackung,
− Medizintechnik,
− Elektroindustrie.
Die Produkte im Kunststoffbereich sind komplex, laufen in hohen Stückzahlen
und haben erhebliche Anforderungen an Qualität, Preiswürdigkeit und Liefertreue.
Da Technologien, Maschinen und Werkzeuge bereits auf einem hohen Standard
angelangt sind, ergeben sich an dieser Stelle nur evolutionäre Verbesserungsmöglichkeiten.
Es ist daher wesentlich effizienter mit Hilfe eines MES-Systems
dafür zu sorgen, dass die Produktion mit hohem Nutzungsgrad, geringem Ausschuss
und hoher Qualität arbeitet.
11.2 Einsetzbare MES-Module
Im Bereich der kunststoffverarbeitenden Industrie können alle MES-Module eingesetzt
werden. Im Folgenden wird für die Bezeichnung der Module die Terminologie
der VDI-Richtlinie VDI 5600 benutzt.
Tabelle 11.1. VDI Richtlinie Kunststoffbereich
VDI Richtlinie Kunststoffbereich
Feinplanung und Steuerung Leitstand
Materialmanagement Materialverwaltung
Betriebsmittelmanagement Werkzeugverwaltung
Personalmanagement Personalzeiterfassung
Datenerfassung- und Verarbeitung Betriebsdatenerfassung
Schnittstellenmanagement Schnittstellen zu ERP-/PPS/LuG
Leistungsanalyse Auswertungen
Qualitätsmanagement Qualitätssicherung
Informationsmanagement Management Informationen
Beim integralen Einsatz eines MES-Systems kommen vor allem die Interaktionen
zwischen den verschiedenen Modulen zum Tragen, die es erlauben einmal erfasste
Daten in verschiedenen Modulen zu bearbeiten und daraus die entsprechenden
Maßnahmen zu ergreifen. Das soll hier am Beispiel einer der Reaktionen auf
eine Ausschussbearbeitung gezeigt werden.

Leitstand
Meister,
Abb. 11.1. MES Module
PL
MES-System
Controlling
Konstruktion
11.3 Leitstand 241
Der Ausschuss wird erkannt und im System quantitativ und mit Angabe des
Ausschussgrundes registriert. Im QS-System geht der Ausschussgrund in die
Auswertungen und Statistiken ein, und es werden daraus die notwendigen Maßnahmen
eingeleitet. Dem Leitstand wird die Stückzahl gemeldet und von dort wird
die entsprechende Nachfertigung veranlasst und es werden automatisch alle Konsequenzen
durch die verlängerte Bearbeitungszeit auf die Folgeaufträge gezeigt.
Das Materialmanagement prüft, ob die entsprechende Materialmenge für die
Nachfertigung vorhanden ist. Im Bereich Werkzeugverwaltung werden die Fehlteile
dem Werkzeug zugeordnet und es kann dadurch untersucht werden, inwieweit
die Ausschussteile in der Verantwortung des Werkzeugs liegen. Besonders
wichtig ist die wirtschaftliche Bewertung der Fehlteile, die über die Schnittstelle
zum ERP-/PPS System gemeldet werden. Damit wird das ERP-/PPS System in die
Lage versetzt, unter Echtzeitbedingungen sofort den finanziellen Aufwand zu ermitteln,
der durch die Ausschussproblematik entstanden ist.
11.3 Leitstand
Der Einsatz eines Leitstandes ist bei der Kunststoffverarbeitung besonders effektiv.
Aus den Vorgaben der Stammdaten kann die Auftragsdauer über Stückzahl,
Rüstzeit, Zykluszeit und Werkzeugkavität exakt berechnet werden. Über den Fabrikkalender
wird die zur Verfügung stehende Kapazität ermittelt, wobei je nach

242 11 MES in der Kunststoffverarbeitung
Ersatzfall sogar teile- oder maschinenspezifische Schichtmodelle berücksichtigt
werden können. Die Funktionen arbeiten auf Knopfdruck in Echtzeit und jede Änderung
wird sofort mit einbezogen. Bei der im Betrieb vorhandenen Anzahl von
Maschinen und Aufträgen ist es nicht möglich diese Aufgaben manuell durchzuführen.
Man denke nur an eine Fertigung mit 30 Maschinen und einer Anzahl von
5 geplanten Aufträgen pro Maschine. Das ergibt schon die Menge von über 150
Aufträgen, die bei der Einplanung durchgerechnet und bei jeder Veränderung
nachgerechnet werden müssten.
Abb. 11.2. Leitstand mit Kapazitätsprofil
Auf Basis seiner Daten kann ein Leitstand noch wesentliche komplexere Funktionen
ausführen. Über Statusmeldungen berücksichtigt er, ob ein Werkzeug verfügbar
ist. Er kann über die Materialbeziehung eine günstige Farbreihenfolge anzeigen
und kann gleichzeitig prüfen, ob nicht vorgeschriebene Wartungsintervalle
in einen Fertigungszyklus fallen.
Die Vorteile der papierlosen Planung gegenüber dem konventionellen Vorgehen
liegen auf der Hand. Der Leitstand verarbeitet alle Informationen in Echtzeit
und deshalb ist der Planungshintergrund immer auf dem aktuellen Stand. Die Planung
am Leitstand ist durch die grafische Unterstützung wesentlich einfacher als
das Handling mit einer Vielzahl von Papierdokumenten, die bei jeder Umplanung
mühsam zusammengesucht und völlig neu erstellt werden müssen. Da der Leit-

11.6 Visualisierung und Auswertungen 243
stand in der Lage ist, Vorschläge zu machen und bei ungünstigen Konstellationen
Warnungen ausgibt, ist die Einarbeitung in die Planung wesentlich erleichtert.
Dieser Vorteil kommt bei Personalwechsel und kurzfristigem Ausfall eines Planers
zum Tragen.
Der Leitstand stellt die Auftragsreihenfolge in Balkenform dar. Die dazugehörige
Auslastungsgrafik zeigt auf, zu welchem Zeitpunkt freie Fertigungskapazitäten
verfügbar sind und wo Überbelegungen eine Umplanung der Arbeitsgänge erforderlich
machen.
11.4 Erfassung der Maschinen- und Betriebsdaten
Eine besondere Bedeutung für die Planung kommt der Maschinendatenerfassung
(MDE) zu. Da jede Planung nur so gut ist, wie der Istzustand auf dem sie basiert,
ist die automatische Bereitstellung der Stückzahlen einer der wesentlichen Grundlagen
für eine saubere Planung. Da die gefertigten Teilestückzahlen exakt und
vollautomatisch vom BDE-Part des MES-Systems geliefert werden, ist die Planung
von hoher Aktualität und Güte.
Die Planung partizipiert weitgehend von der Maschinendatenerfassung (MDE).
Zusätzlich werden über BDE (Betriebsdatenerfassung) weitere Informationen manuell
erfasst und an Terminals in der Fabrik eingegeben. Dazu gehören Rüst- und
Servicezeiten sowie Ausschussstückzahlen. Diese direkte Erfassung an den Terminals
ist sicherer und aktueller und mit wesentlich geringeren Kosten verbunden
als manuelle Aufschriebe, die dann weitergeleitet und später in EDV-Systeme
eingegeben werden müssen. Durch die sofortige Eingabe wird ein Echtzeitbezug
geschaffen und optional kann über die Bestätigung durch Kartenleser auch ein
Personenbezug geschaffen werden. Die elektronische Form der Erfassung und
Übermittlung ist der manuellen Handaufschreibung in punkto Genauigkeit und Effizienz
weit überlegen. Dabei ist in den Firmen, die noch manuell arbeiten, meist
bekannt, wie schwach das Datengerüst ist, auf dem man über Nutzungsgrade und
Ausschusszahlen diskutiert.
Als Erfassungsstationen werden spezielle Terminals an den Maschinen oder
PC-Rechner mit Windows-Oberfläche eingesetzt. Diese Terminals können als
Einzel- oder Gruppenterminal verwendet werden. Die Oberfläche ist grafisch gestaltet
und die Funktionen werden durch Berührung von Symbolflächen (Touch-
Screen) ausgelöst. Entsprechend dem Einsatzfall kann die Bedienung durch Konfiguration
an verschiedene Anforderungen angepasst werden.
Zur Identifikation von Bediener, Material oder Charge können Lesestationen
angeschlossen werden. Dazu kann die gesamte Palette (Magnetkarte, Barcode,
Chipkarte, RFID etc.) zum Einsatz kommen.

244 11 MES in der Kunststoffverarbeitung
11.5 Anschluss der Spritzgießmaschinen
Die Maschinen in der Kunststoffverarbeitung können sicherlich als der Idealpartner
der Maschinendatenerfassung bezeichnet werden. Es gibt verschiedene Arten
der Integration, wobei es von Vorteil ist, dass grundsätzlich jede Maschine unabhängig
vom Typ, Hersteller, oder Alter auf einfache Weise angeschlossen werden
kann. Wir unterscheiden folgende Möglichkeiten:
− Zyklussignal,
− Zyklus plus zusätzlich weitere Digitalsignale,
− Leitrechnerprotokolle über Feldbussysteme,
− Euro Map 63 als definierter Standard für Spritzgießmaschinen,
− OPC als Standard der Maschinenintegration im Windows-Umfeld.
Abb. 11.3. Anschluss von Spritzgießmaschinen über Zyklussignal
Sehr einfach und mit hohem Nutzen/Aufwandsverhältnis verbunden ist der Anschluss
des Zyklussignals, das an jeder Maschine standardmäßig zur Verfügung
steht. Aus diesem Signal kann automatisch erkannt werden:
� Maschine läuft/steht Signal kommt/kommt nicht
� Maschine läuft zu schnell/zu langsam Vergleich mit Sollzykluszeit
� produzierte Stückzahl Zyklus x Werkzeugkavität

11.6 Visualisierung und Auswertungen 245
Parallel werden Stillstandsgründe und Ausschussstückzahlen an den Terminals
erfasst und registriert. Damit ist der Status der Maschinen lückenlos dokumentiert
und die Informationen stehen in Echtzeit für die entsprechenden Auswertungen
zur Verfügung.
Diese Art der Datenerfassung ist den konventionellen Hilfsmitteln wie Bleistift
und Papier in allen Belangen überlegen. Manuell erstellte Aufschreibungen kommen
nicht annähernd an die Qualität und Aktualität von Daten, die durch ein
MES-System automatisch und unbestechlich erfasst werden. Außerdem liegt der
Aufwand für eine manuelle Erfassung wesentlich höher. Im heutigen Produktionsumfeld
ist die Notwendigkeit, Daten aus dem Betriebsgeschehen zu erfassen, sicherlich
unbestritten. Dazu sei ein Satz eines Vortrags einer Fachtagung erwähnt:
„Fertigung ohne Betriebsdaten ist wie Autofahren mit zugeklebter Windschutzscheibe.“
11.6 Visualisierung und Auswertungen
Die Fülle der Informationen, die in ein MES-System einfließen, verlangt nach einer
Vorverarbeitung, damit der Bediener komfortabel mit dem System umgehen
kann. Für viele Anwendungsfälle bieten sich Visualisierung und grafische Auswertungen
an. Warnfunktionen und Statusveränderungen können sehr plakativ über
Farbinformation angezeigt werden. So zeigt beispielsweise die Farbe „grün“,
dass sich alles im zugelassenen Bereich bewegt. „Gelb“ deutet eine Warnfunktion
an und „rot“ markiert, dass die zugelassenen Grenzen bereits überschritten wurden.
Der Bediener kann seine Aktionen entsprechend planen und für die kritischen
Fälle weitere Auswertungen in Anspruch nehmen. Dabei stehen ihm Grafiken in
Torten- oder Balkenform, sowie Kurvendarstellungen zur Verfügung. Der Einsatz
der numerischen Ausgaben, die über Datenbankauswahl gesteuert wird, erlaubt,
die Störungen sukzessive bis an den Ursprung zu verfolgen. Für eigene Auswertungen
und Berichte gibt es einen Reportgenerator. Ebenso ist die Exportfunktion
in Excel standardmäßig vorhanden, so dass auf dieser Basis spezifische Berichte
erstellt werden können. Abbildung 11.4 zeigt eine typische Darstellung.
Die Auswertungen dienen zur Ursachenforschung und zur Dokumentation. Zusätzlich
ist es aber notwendig, die Fertigung aktuell im Griff zu haben. Dazu dient
der grafische Maschinenpark, der über den Bildschirm einen Blick in die Fertigung
ermöglicht. In grafischer Form wird die Halle mit den Maschinen präsentiert
und farbige Anzeigen geben Warnungen aus und zeigen den jeweiligen Status. Die
Darstellung kann vom Anwender leicht erzeugt und bei Maschinenumstellungen
geändert werden. Über das Netzwerk und über Internet ist von jedem Ort aus ein
Blick auf die Fertigung möglich. Durch einen Klick auf eine Maschine kann man
weitere Daten erhalten. Der Zugriff ist durch entsprechende Schutzmechanismen
auf die berechtigten Nutzer begrenzt. Damit schafft ein MES erstmalig die Mög-

246 11 MES in der Kunststoffverarbeitung
lichkeit, Wertschöpfungsprozesse messbar transparent zu machen: Nur was man
messen kann, kann man auch verändern.
Abb. 11.4. Störgrundverteilung
Im Zuge der Ausrichtung der Mitarbeit am Prozessergebnis besteht zunehmend
die Anforderung, die Wirksamkeit der ergriffenen Maßnahmen zu beurteilen. Das
führt in der Praxis dazu, die in die Zielvereinbarungen einfließenden Messgrößen
sowohl im aktuellen Erreichungsgrad, als auch den Entwicklungsverlauf im Reviewing
darzustellen. Während Statistiken normalerweise keinen Adressaten haben,
ist das Reviewing konkret auf die Mitarbeiter und ihre Leitung bezogen. Allgemein
lässt sich daher sagen: Ein Unternehmen ist erst dann prozessfähig, wenn
Statistiken flächendeckend durch Reviewing ersetzt worden sind.
Der grafische Maschinenpark bietet einen schnellen Überblick zu den Maschinen
und auf die Produktivität. Mit einfachen Hilfsmitteln kann jeder Bediener seine
spezielle Maschinenhalle zusammenstellen.

Abb. 11.5. Grafischer Maschinenpark
11.7 Verbindung Qualitätssicherung und Prozessdaten 247
11.7 Verbindung Qualitätssicherung und Prozessdaten
Eine besonders interessante Anwendung im MES-Bereich gewährleistet die Verbindung
der Qualitätssicherung mit den Prozessdaten, die direkt aus der Maschinensteuerung
entnommen werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass wichtige
Materialeigenschaften während des Prozesses bei der Fertigung entstehen. Neben
den Grundeigenschaften des Granulats spielen hier Einflüsse wie Temperatur,
Druck, Luftfeuchtigkeit, Trocknungsgrad, etc. eine wichtige Rolle. Die nachfolgend
aufgebaute Qualitätssicherung kann auf zwei Fundamenten aufgebaut werden,
zum einen durch die objektiven Merkmale, die in einem der Produktion folgenden
Schritt erfasst oder gemessen werden, zum anderen über die Einflussgrößen,
die durch das Erfassen der Prozessparameter dokumentiert sind.
Als Beispiel soll hier die Überwachung der Werkzeugtemperatur bei dickwandigen
Teilen dienen. Die Gefahr der Lunkerbildung besteht dabei ab Unterschreitung
eines kritischen Temperaturwertes. Durch die Prozessdatenerfassung
werden die Temperaturwerte überwacht und bei einer Abweichung kann sofort
eingegriffen werden. Ein Fehler dieser Art kann messtechnisch nur mit hohem
Aufwand oder bei Zerstörung des Teils analysiert werden. Ähnliches gilt auch bei
sicherheitsrelevanten Teilen für die Nachdruckzeit.

248 11 MES in der Kunststoffverarbeitung
Die Erfassung der Prozessparameter ist bei allen Maschinen mit moderner
Steuerung möglich. Eine solche Art der Überwachung ausgewählter Werte kann
als wesentlicher Faktor benutzt werden, Informationen zu erhalten, die durch eine
spätere Begutachtung nur aufwendig oder überhaupt nicht ermittelt werden können.
In Bezug auf den Aufwand sind die Methoden der automatischen Parameterüberwachung
besonders vorteilhaft. Da in vielen Fällen die Schnittstellen für BDE
und DNC schon vorhanden sind, bietet sich an dieser Stelle ein hochinteressanter
Aspekt in Richtung der Devise an:
„Qualität fertigen – statt Qualität prüfen“
Die Informationen des MES-Systems garantieren eine Herstellumgebung, auf der
die heute notwendige Qualität basiert.
11.8 Werkzeugbau
Für den Einsatz eines MES-Systems im Werkzeugbau ergeben sich zwei Ansatzpunkte.
11.8.1 Überwachung der Wartungsintervalle durch ein MES-System
Durch die Zuordnung der Fertigungsaufträge zu Werkzeug und Maschine, sowie
die lückenlose Erfassung aller Informationen ist die komplette Produktionshistorie
eines Werkzeugs von Anfang an im MES-System hinterlegt. Die vorgeschriebenen
Wartungsintervalle werden zusätzlich eingegeben und es erfolgt eine automatische
Überwachung mit Vorwarnung und grafischer Anzeige für die Notwendigkeit
eines Wartungsvorgangs. Die Bedienmannschaft muss die durchgeführte
Wartung im System quittieren und damit ist die Nachweispflicht erfüllt und der
Vorgang vollständig dokumentiert. Reparaturen, Überholungen und Reinigungsprozesse
werden ebenfalls im System dokumentiert und stehen im Netzwerk für
alle am Fertigungsprozess beteiligten Personen online zur Verfügung.
Die Investitionen in Werkzeug und Maschinen stellen in der Kunststoffverarbeitung
einen mehrstelligen Millionenbetrag dar. Die Personalkosten, die für die
Dokumentation, Wartung und Reparatur aufgebracht werden müssen, sind ebenfalls
hoch anzusetzen. Regresskosten oder Teilerückgabe, die beispielsweise in der
Automobilindustrie sofort anfallen, wenn zugesagte Servicevorgänge nicht eingehalten
werden können oder nicht belegbar sind, gefährden die Rentabilität. Bei
händischer Verwaltung ist der Aufwand noch immens und trotzdem ist nicht sichergestellt,
dass alle Vorgaben eingehalten werden, da in einem solchen System
zu viele Fehlerquellen liegen.

Artikel
Werkzeug
Abb. 11.6. Überwachung der Wartungs- und Serviceintervalle
11.8 Werkzeugbau 249
Maschine
Nur wenn alle Informationen im MES-System hinterlegt sind und die Vorgänge
automatisch über Warn- und Ausführungsaktionen angeregt werden, ist eine sichere
Einhaltung der Vorgaben möglich.
11.8.2 BDE und Leitstand im Werkzeugbau
Ein Großteil der Kunststoffbetriebe hat einen eigenen Werkzeugbau, in dem die
Werkzeuge erstellt und gewartet werden. Die Maschinen im Werkzeugbau müssen
ebenfalls terminlich geplant und effizient eingesetzt werden. Auf Grund der engen
Terminlagen ist hierbei besonders wichtig, die Engpassmaschinen optimal einzusetzen.
In jedem Fall ist eine Überwachung der Vorgabezeiten für die Werkzeugerstellung
notwendig, um auch hier die Kostensituation im Griff zu halten. Zusätzlich
zu den Maschinenzeiten müssen die Personalzeiten erfasst und den
Kostenträgern zugewiesen werden. Da ein MES-System die Module Maschinendatenerfassung
und Personalzeiterfassung enthält, kann das System für den Einsatz
im Werkzeugbau eingesetzt werden.
Auf Basis der Installation in der Fertigung kann eine Erweiterung im Werkzeugbau
erfolgen. Dabei wird das vorhandene Netzwerk benutzt und die bereits
vorhandenen Stammdaten für Teile und Werkzeug können verwendet werden. Die
Datenerfassung an den Werkzeugmaschinen kann automatisch erfolgen oder wer-

250 11 MES in der Kunststoffverarbeitung
den manuelle Erfassungsterminals auf PC-Basis benutzt, an denen sich der Bediener
an- und abmeldet.
11.9 DNC, Chargenverfolgung und Nachweispflicht
Im Rahmen der Dokumentationspflicht wird ein Nachweis aller Vorgänge über
den gesamten Lebenszyklus eines Produkts gefordert. Durch die Fülle der geforderten
Daten und die Anforderungen an sofortige Verfügbarkeit, ist nur eine Realisierung
mit automatischen Mitteln möglich. Dabei kommt zum Tragen, dass
durch die lückenlose BDE-Erfassung alle Informationen in Bezug auf Maschine,
Werkzeug und Material bereits vorliegen. Durch Eingabe der Chargennummern
wird materialseitig ein Bezug zur Charge hergestellt und die Nachweispflicht für
diesen Part erfüllt.
Die Kommunikation zwischen dem MES-System und den Maschinen über
Schnittstellen kann neben der Übermittlung für BDE- und Prozessdaten auch für
die Übertragung der Einstelldaten an die Steuerung dienen. Somit ergeben sich
Einsparungen beim Handling und darüber hinaus können auch die individuellen
Fertigungsdaten eines Auftrags vollständig dokumentiert werden.
Abb. 11.7. Chargendokumentation

11.10 Management Information System (MIS) 251
Der immense Zeitaufwand, der ansonsten für die manuelle Dokumentation aufgewendet
werden muss, entfällt komplett und gleichzeitig wird die Güte der registrierten
Daten wesentlich erhöht. Der Nachweis, dass alle dokumentationspflichtigen
Daten tatsächlich erfasst werden, ist gegenüber dem Kunden leicht zu
erbringen. Kundenanfragen in dieser Richtung können über Datenbankauswertungen
leicht mit minimalem Aufwand erfüllt werden. Bei Qualitätsproblemen können
behaftete Teile über eine Chargenrückverfolgung leicht identifiziert und ausgesondert
werden.
Abbildung 11.7 zeigt, aus welchen Chargen und Losnummern ein Produkt besteht.
Damit ist eine Rückverfolgung auf das eingesetzte Material und die dazugehörige
Losnummer möglich. Weiterhin kann festgestellt werden, in welche Lose
dieses Material ebenfalls eingeflossen ist.
11.10 Management Information System (MIS)
Eine aussagekräftige Informationsstruktur ist ohne ein MES-System undenkbar.
Nur wenn alle Daten über Fertigungszeiten, Störzeiten und Ausschussstückzahlen
lückenlos in Echtzeit vorliegen, verfügt das Management über einen aussagekräftigen
Informationshintergrund und kann auf dieser Basis Entscheidungen treffen.
Dies erfordert eine leistungsfähige Schnittstelle zum ERP-/PPS-System. Die Daten
werden dabei in beiden Richtungen ausgetauscht. Zwischen den beiden Systemen
gibt es eine klare Aufgabenverteilung. Das ERP-/PPS-System führt die
Stücklistenauflösung durch und generiert die Fertigungsaufträge für die einzelnen
Arbeitsplätze bzw. Arbeitsplatzgruppen. Dabei werden Teilenummer, Stückzahl
und Auftragsende im Rahmen einer Grobplanung vorgegeben und an den Leitstand
übermittelt. Der Datentransfer findet im Normalfall täglich oder habtäglich
statt. Die Feinplanung mit grafischen Mitteln erfolgt direkt im Leitstand. Dabei
wird auf die Unterstützung der BDE- Daten zurückgegriffen. Im MES-System ist
beispielsweise der Status eines Werkzeuges bekannt (frei, anderweitig eingeplant,
in Reparatur) und auf diese Information wird bei der Feinplanung in Echtzeit zurückgegriffen.
Für die betriebswirtschaftliche Bewertung der Prozesse ist die Datenübertragung
vom MES-System zum ERP-/PPS verantwortlich. Erst die Verbindung
objektiver Daten in Echtzeit mit der finanziellen Bewertung aus dem
ERP-/PPS-System ergibt ein echtes Management Information System (MIS). Der
Übertragungszyklus kann vom ERP-/PPS-System bestimmt werden, da innerhalb
des MES-Systems alle Informationen in Echtzeit vorliegen.
Es soll an dieser Stelle konkret dargelegt werden, dass die Planung und Steuerung
nicht allein vom ERP-/PPS-System ausgeführt werden kann. Hierzu sind
zwei Argumente zu betrachten. Zum einen sind die ERP-/PPS-Systeme meist
nicht in der Lage, in Echtzeit zu agieren. Bei den heutigen Maschinenstundensätzen
sind Minuten bereits kostenrelevant und Entscheidungen müssen in kürzester
Zeit fallen. Andererseits bezieht sich das Planungsszenario eines ERP-/PPS-
Systems stets auf einer theoretischen Basis, da der direkte Bezug zu den Fertigungsdaten
fehlte. Damit ist eine aktive Steuerung des Betriebsgeschehens nur in

252 11 MES in der Kunststoffverarbeitung
sehr eingeschränktem Maße möglich. Aus diesem Grund ist der Einsatz eines
MES-Systems für eine moderne und effektive Fabrik unabdingbar.
11.11 Rentabilität (Return on Investment)
Der Einsatz eines MES-Systems in der kunststoffverarbeitenden Industrie bringt
folgende Vorteile:
− besserer Informationsfluss,
− Betriebsdaten mit hoher Güte und Aktualität,
− Schaffung der notwendigen Transparenz in allen Bereichen,
− Offenlegung der Schwachstellen,
− Abkehr von der papierorientierten Fertigung,
− Verkürzung der Durchlaufzeiten,
− Verminderung der Ausschussstückzahlen,
− Durchführung der Nachweispflicht,
− Erhöhung der Produktivität.
Im Folgenden wird die Wirtschaftlichkeit beim Einsatz in einem Spritzgussbetrieb
mit 25 Maschinen dargestellt Die Berechnung basiert auf der Einsparung in
vier Bereichen. Durch die automatische Datenerfassung von Stückzahlen und
Störzeiten an den Maschinen wird der ansonsten manuell notwendige Aufwand
drastisch reduziert. Dies kann mit einer Einsparung von 25.000,– € gleichgesetzt
werden kann. Das MES-System erhöht den Nutzungsgrad durch die Aktualität der
Daten und die volle Transparenz in der Fertigung. Aus der Erfahrung von Firmen,
die ein solches System einsetzen, sind Verbesserungen zwischen 1% – 4% bekannt.
In der Betrachtung wird lediglich eine Erhöhung des Nutzungsgrades um
1 % angenommen. Bezogen auf die Wertschöpfung von 25 Maschinen ergibt dies
eine Einsparung von 30.000,– €. Die Planung wird wesentlich vereinfacht und
daraus resultiert im betrachteten Fall eine Personaleinsparung von 16.000,– €.
Die quantitative und qualitative Erfassung, Registrierung und Auswertung aller
Ausschussteile führt zu einer deutlichen Reduzierung. Wenn nur eine Ausschussreduzierung
um 0,4 % angenommen wird, so führt dies bezogen auf den Umsatz
zu einer Einsparung von 15.000,– €. Wesentliche Einsparungen ergeben sich
durch die Möglichkeit, die komplette Wartungs- und Serviceverwaltung dem
MES-System zu übergeben. Die Vorgaben sind im Stammdatenteil enthalten und
vom MES-System wird immer der aktuelle Status gemeldet. Alle notwendigen
Aktionen werden somit automatisch überwacht und grafisch am Bildschirm angezeigt.
Wenn zugrunde gelegt wird, dass man sich 15 Minuten im Monat pro Produktionsressource
kümmern muss, ergeben sich jährliche Einsparpotenziale von
mindestens 9.000,– €.
Mit den hier im Beispiel aufgeführten Werten ergibt sich eine jährliche Einsparung
von 95.000,– €. Eine detaillierte Aufstellung mit parametrierbaren Einflussfaktoren
wird vom Verfasser auf Anfrage gerne zur Verfügung gestellt.

11.11 Rentabilität (Return on Investment) 253
Wirtschaftlichkeit eines MES-System © WN-Consult Dim Wert
Arbeitswochen pro Jahr Wo 53
Arbeitstage pro Woche Tg 7
Arbeitsstunden pro Tag h 24
Anzahl Maschinen St 25
Anzahl Werkzeuge aktiv St 60
Anzahl Peripherigeräte St 13
1. Aufwand für Datenerfassung und Auswertung
1.1 Zeit manuelle Erfassungen pro Maschine pro Tag Min 7
Stückzahlen, Ausschuss, Stillstände, Störgründe
1.2 Wegezeiten, schichtweise Erfassung alle Maschinen Min 91
1.3 Zeit für Eingaben, Berichte, Analysen aller Maschinen Min 45
Zeitbedarf pro Tag h 2,27
Stundensatz Mitarbeiter €/h 30,00 €
1.4 Erfassungs- und Auswertungsaufwand gesamt € 25.228 €
2. Nutzungsausfall durch zu spät oder nicht erkannte Probleme
2.1 durch zu spät erkannte Stillstände % 0,5
2.2 durch unerkannte Schwachstellen % 0,5
Wertschöpfung Spritzerei pro Jahr € 3.000.000 €
2.3 Nutzungsausfall gesamt € 30.000 €
3. Aufwand für manuelle Planung
3.1 Rüstvorgänge pro Maschine pro Woche Anz. 3
Planungsvorgänge für alle Maschinen pro Woche Anz. 75
3.2 Laufzeitberechnung für einen Planungsvorgang Min 8
Rüstzeit, Zyklus, Nesterzahl, Werkzeug, Farbe
Gesamtzeit pro Jahr h 530
Stundensatz Planer €/h 30,00 €
3.3 Planungsaufwand gesamt € 15.900 €
4. Ausschussreduzierung
4.1 Prozessüberwachung Vermeidung Ausschuss Option % 0
4.2 Ausschussanalyse Verringerung Ausschuss % 0,4
4.3 Vermeidbare Ausschusskosten gesamt € 15.600 €
5. Reduzierung des Verwaltungsaufwands für Service und Wartung
5.1 Service für Maschinen, Werkzeuge, Peripherie St 98
Zeitaufwand Überwachung pro Ressource pro Monat h 0,25
Stundensatz €/h 30,00 €
5.2 Verwaltungsreduzierung pro Jahr 8.820 €
6. Zusammenfassung pro Jahr
6.1 Erfassungs- und Auswertungsaufwand gesamt € 25.228 €
6.2 Nutzungsausfall gesamt € 30.000 €
6.3 Planungsaufwand gesamt € 15.900 €
6.4 Vermeidbare Ausschusskosten gesamt € 15.600 €
6.5 Reduzierung Verwaltung Service und Wartung € 8.820 €
6.6 Summe pro Jahr € 95.548 €
Abb. 11.8. Beispiel für eine Wirtschaftlichkeitsberechnung

254 11 MES in der Kunststoffverarbeitung
11.12 Zusammenfassung
Steigender Wettbewerbsdruck und die hohen Qualitätsanforderungen zwingen die
Firmen der kunststoffverarbeitenden Industrie, alle Möglichkeiten zur Erhöhung
der Wirtschaftlichkeit auszunutzen. Der Einsatz eines MES-Systems stellt dabei
eine der wichtigsten Ressourcen zur Effizienzsteigerung dar. Zeitnahe Steuerung
der Geschäftsprozesse und Controlling sind die wichtigsten Voraussetzungen, um
Marktanteile zu halten oder auszubauen. Dazu sind exakte Informationen, die in
Echtzeit vorliegen müssen, notwendig. Nur ein MES-System ist in der Lage, diese
Daten zu liefern.
Dass die Vorteile des Einsatzes solcher Systeme in Zukunft genutzt werden,
zeigen auch die Studien der führenden Marktforschungsinstitute, die den MES
Markt Zuwachsraten im zweistelligen Bereich für die nächsten Jahre prognostizieren.

Abkürzungsverzeichnis
11.11 Rentabilität (Return on Investment) 255
Abkürzung Bezeichnung
APO Advanced Planner and Optimizer (SAP APO)
BAPI Business Application Programming Interface
BDE Betriebsdatenerfassung
Bus elektrische Sammelleitung
Business Service Art einer Software-Architektur, speziell geeignet für
Architecture Geschäftsmodelle
CAQ Computer aided Quality Assurance
DNC Distributed Numerical Control
DNC Dirct Numeric Control
EDI Electronic Data Interchange; Standardisiertes Verfahren
zum Datenaustausch zwischen Geschäftspartnern
EDV Elektronische Datenverarbeitung
ERP Enterprise Resource Planning
ESA Enterprise Solution/System Architecture
Enterprise Service Art einer Software-Architektur, speziell geeignet für
Architecture Geschäftsmodelle
FDA Food and Drug Administration
(USA; Nahrungs- und Arzneimittelzulassungsbehörde)
GAMP Good Automation Manufacturing Process
IDOC Intermediate Document; spezielles Datenformat im SAP-
Umfeld
JDBC Java Database Connectivity; Datenbankzugriffsverfahren
für die Programmiersprache JAVA
KPI Key Performance Indicators
MDE Maschinendatenerfassung
MES Manufacturing Execution System
MIS Management Information System

256 Abkürzungsverzeichnis
MM Materialwirtschaft
MMDC Open Link Enabling
ODBC Open DataBase Connectivity; Standardisiertes Daten
bankzugriffsverfahren unter Microsoft Windows
OLE Object Linking and Embedding
OLTP Online Transaction Processing: Verfahren für den
zeitnahen Datenzugriff Gegenteil von Data Warehouse)
OPC OLE for Process Control windowsbasierte Schnittstelle
zum Datenaustausch zwischen zwei Systemen
OPC OLE Process Communication
PI-PCS Prozess Control System
PM SAP Instandhaltung
PP SAP Produktionsplanung
PP-PDC Plant Data Collection
PP-POI Production Optimizing Interface
PPS Produktion Planungs- und Steuerungssystem
QM-IDI Inspection Data Interface
QS Qualitätssicherung
RFC Remote Function Call; Schnittstelle zum Datenaustausch
zwischen zwei Systemen
RFI Radio Frequency Identification
RFID Radio Frequency Identification
ROI Return Of Invest
SAP GUI SAP Bedienoberfläche
SAP-HR SAP Personalmanagement
SAP-QM SAP-Qualitätsmanagement
SQL Structured Query language, Abfragesprache für
relationale Datenbanken
TCP/IP Netzwerkprotokoll, tauglich für Intranet und Internet
VDI Verein Deutscher Ingenieure
WIP Work in Process
WLAN Wireless LAN; Netzwerk auf Basis von Funkwellen
XAPPS Cross Application
XI Exchange Infrastructure

Checkliste
Vorbemerkung für den Bearbeiter
Checkliste 257
Die Aufgabe, Kriterien für die Auswahl eines MES-System und damit eines MES-
Anbieters zu finden, ist in der Regel schwierig und kann den Bearbeiter schnell
überfordern. Je mehr dieser von der Materie versteht, umso schwieriger wird es,
den Überblick zu behalten. Wo anfangen und wo aufhören? Nachdem man verschiedene
Systemvorführungen erlebt hat, ist es schwer, Unterschiede zu erkennen;
dann sehen plötzlich alle Oberflächen gleich aus.
MES-Systeme sind komplexe IT-Einrichtungen, die je nach Ausprägung viele
Bereiche eines Fertigungsunternehmens berühren können. Von der einfachen BDE
– Rückmeldung über Qualitätssicherung und Personalmanagement bis hin zum
komplexen Feinsteuerungssystem reichen die Einsatzmöglichkeiten.
Ausgehend von den Zielsetzungen lässt sich der Leistungsumfang unterschiedlicher
Systeme und Anbieter sehr viel besser beurteilen: Will man z.B. mit der
Maschinendatenerfassung beginnen, weiß aber heute schon, dass man in 1-2 Jahren
das Thema Leistungslohn aufgreifen wird,, kann man sofort k.o. Kriterien finden,
weil damit sofort alle Anbieter herausfallen, die eine PZE und Leistungsentlohnung
nicht integrieren können.
Absicht dieses Vorschlages ist es, zum einen die möglichen Zielsetzungen , die
durch die Einführung von MES erreicht werden können, noch einmal herauszustellen.
Dadurch lassen sich in der Regel auch quantifizierbare Ansätze finden, die
dann die Grundlage zur Berechnung eines return on investment bilden.
Dieses Vorgehen ist effizienter und macht weniger Arbeit Zusätzlich lässt sich
damit auch der Zielerreichungsgrad für eine nachträgliche Investitionskontrolle
besser überprüfen.
Die folgende Checkliste soll einige Anhaltspunkte geben, die bei der Gestaltung
und der Auswahl von MES-Systemen Hilfestellung leisten können.
Dies ist als Vorschlag zur systematischen Beurteilung unterschiedlicher MES-
Systeme und zur daraus folgenden Erstellung von Auswahlkriterien zu verstehen.
Allgemeine Kriterien
Hat das MES-System ein voll integriertes Fertigungs-, Personal- und Qualitätsmanagement?
Unterstützt das MES eine papierlose (papierarme) Fertigung?

258 Checkliste
Verfügt das MES-System alle notwendigen Standardprodukte?
Bietet Das MES ein Eskalationsmanagement und Workflow-Funktionen?
Welche Referenzen und Branchenkenntnisse hat der Anbieter?
Wie einfach können die Funktionalitäten an die Prozesse des Kunden angepasst
werden?
Verfügt der MES-Hersteller über eine klare Standardprodukt und Release-
Strategie?
Systemkonzept
Ist die komplette MES Funktionalität in einem System gegeben?
Sind die einzelnen Komponenten modular einsetzbar?
Sind die Funktionen konfigurierbar?
Verfügt das MES-System über eine ESA-orientierte Architektur?
Orientiert sich das MES-System an gängigen Industrie-Standards?
Unterstützt das MES-System die notwendigen Plattformen?
Unterstützt das MES-System die notwendigen Schnittstellen?
Wie leicht lassen sich Schnittstellen an die Bedürfnisse des Kunden anpassen?
Wie leicht lassen sich die Clients an die Bedürfnisse des Kunden anpassen?
Welche Möglichkeiten bietet das MES-System für kundeneigene Entwicklungen?
Sind diese Anpassungen zu einem späteren Zeitpunkt genauso einfach?
Welche Hilfsmittel gibt es zur Erstellung eigener Auswertungen?
Sind die vorhandenen Auswertungen in verschiendenen Verdichtungsstufen für alle
Unternehmensebenen einstellbar?
Gibt es Schnittstelle zu den führenden ERP- und PPS-Systemen?
Ermöglicht die modulare Architektur des MES-Systems die stufenweise Erweiterung
auf andere Funktionen?
Ist die Systemarchitektur offen?
Fertigung
Gibt es integrierte Funktionen, die einen Blick auf alle an der Fertigung beteiligten
Ressourcen bieten?
Gibt es Übersichten zur Beurteilung der aktuellen Situation?
Setzen die Feinplanungsfunktionen auf die aktuellen BDE-Daten auf?
Verwaltet die Feinplanung primären und sekundären Ressourcen?
Gibt es eine Belegungsplanung für unterschiedliche Arten sekundärer Ressourcen?
Können verschiedene Möglichkeiten technologischer Beziehungen modelliert
werden?
Ist eine auftragsübergreifende Vernetzung möglich?
Sind die Kapazitätsarten variabel?
Werden verschiedene Planungsstrategien unterstützt?
Können die Feinplanungen durch flexible und kombinierbare Kennzahlen bewertet
werden?

Checkliste 259
Lassen sich alternative Planvarianten simulieren?
Lassen sich verschiedene Optimierungsstrategien einstellen?
Unterstützt das MES verschiedene Fertigungsstrukturen (Mehrmaschinenbedienung,
Mehrbedienerbearbeitung….)?
Ist eine Materialverfolgung (z. B. In Losen und Materialpuffern) möglich?
Qualität
Können Qualitätsprüfungen wie Arbeitsgänge in einer Gesamtauftragsstruktur
hinterlegt werden?
Gibt es eine dynamisierte Prüfmittelüberwachung?
Ist das Reklamationsmanagement Workflowgestützt?
Ist eine lückenlose Rückverfolgbarkeit des Produktionsprozesses möglich?
Hat die Fertigungsplanung Zugriff auf die Qualitätsdaten?
Lassen sich auch Prozess- (Mess-) daten als Qualitätsmerkmale verwenden?
Wird die automatische Messdatenübernahme nach Standard-Schnittstellen unterstützt?
Personal
Ist eine Personalzeiterfassung mit Informations- und Nachrichtenfunktion am
Terminal verfügbar?
Gibt es eine einfache Konfiguration der Arbeitszeit- und Entlohnungsmodelle für
die Personalzeitwirtschaft?
Gibt es einen Workflow zur papierlosen Bearbeitung von Anträgen und Genehmigungen?
Ist die Leitstungslohnermittlung an die Tarifvereinbarungen einfache anpassbar?
Gibt es eine Personaleinsatzplanung mit direkter Kopplung zur Fertigungsbelastung?
Gibt eine Personaleinsatzplanung mit automatischer Zuordnung der Mitarbeiter
auf die Arbeitsplätze, an denen Aufträge eingeplant sind, anhand der Qualifikation?
Datenerfassung
Ermöglicht das MES eine lückenlose und automatisierte Datenerfassung und -verarbeitung?
Existieren Standardschnittstellen zu Maschinen und Automaten?
Können alle aller Erfassungsfunktionen an einem Erfassungsterminal integratiert
werden?
Sind die Erfassungsfunktionen für mehr Ergonomie und damit Akzeptanz konfigurierbar?
Werden Standarderfassungsschnittstellen, wie z.B. OPC oder E63 unterstützt?

260 Checkliste
Sind die Erfassungsfunktionen auf unterschiedlichen Plattformen: Touch-
Terminal, mobiles Terminal, PC, WEB verfügbar?
Wird die Erfassung durch geeignete Peripheriegeräte, wie Identleser unterschiedlichster
Ausführung, Labeldruckern, etc. unterstützt?
MES im SAP-Umfeld
Verfügt der Hersteller des MES über das entsprechende SAP-Know How?
Wie hoch ist die Anzahl der Implementierungen im SAP-Fertigungsumfeld?
Hat der MES-Hersteller Berater mit SAP-Anwendungs-Know-How?
Ist der Hersteller für Anwendungsschnittstellen, wie PP-PDC zertifiziert?
Ist das Zertifikat „powered by NetWeaver“ vorhanden?
Werden folgende SAP-Schnittstellen systemtechnisch unterstützt?
− Fertigungsteuerung PP-PDC, PP-POI
− Materialwirtschaft MM-MOB
− Qualitätsmanagement QM-IDI
− Fertigung Prozessindustrie PI-PCS
− Serienfertigung BAPI für Planaufträge
Können BAPI´s genutzt werden?
Verfügt Hersteller über ein eigenens SAP-Entwicklungs- und Testsystem für kundenspezifische
Implementierungen und Support?
Aktualisierungen
In der Praxis ergeben sich fortlaufend Weiterentwicklungen in Bereichen wie
Schnittstellen, gesetzliche Vorgaben, Softwaretools, Anforderungen aus dem Tagesgeschäft
etc. Checklisten, die auf aktuellen Anforderungen oder Erkenntnissen
basieren, werden permanent gepflegt und können unter der nachstehenden E-Mail
Adresse unentgeltlich angefordert werden.
j.kletti@mpdv.de

Autorenverzeichnis
Berres, Bernd, Jahrgang 1971, Dipl.-Ing. (BA)
Nach der Ausbildung an der Berufsakademie in
Mosbach „Technische Informatik“ Produktmanager
für die Personalzeiterfassung im MES
HYDRA bei der Firma MPDV Mikrolab
GmbH. Weitere Zuständigkeiten für Zutrittskontrolle,
Personaleinsatzplanung und Leistungslohnermittlung
sowie deren Weiterentwicklung.
B.Berres@mpdv.de
Brauckmann, Otto, Jahrgang 1938, Dipl.-Kfm.
Studium der BWL an der Ludwig-Maximilian-
Universität in München mit dem Schwerpunkt
Kostenrechnung.
Seit 1984 selbstständig in Beratung und Vertrieb
von Systemen zur Betriebsdatenerfassung
und Qualitätssicherung.
2002 Veröffentlichung des Buches Integriertes
Betriebsdatenmanagement im Gabler Verlag.
Mitautor des 2004 erschienenen Buch Manufacturing
Scorecard im Gabler Verlag
Otto.Brauckmann@Sauerland-online.de
Autorenverzeichnis 261

262 Autorenverzeichnis
Cordt, Andreas, Jahrgang 1966, Dipl.-Stat. an
der Universität Dortmund mit Schwerpunkt
Qualitätsmanagement.
Anschließend Tätigkeit in einem Softwareunternehmen;
für den Vertrieb der CAQ-Software
verantwortlich. Seit Januar 2004 bei der
MPDV-Mikrolab GmbH mit dem Schwerpunkt
Consulting tätig.
a.cordt@mpdv.de
Deisenroth, Rainer, Jahrgang 1953, Dipl.-Ing.
Nach dem Abschluss des Studiums der Technischen
Informatik in der Hard- und Software-
Entwicklung von Messgeräten und Computersystemen
tätig, unter anderem bei der Bopp &
Reuther GmbH in Mannheim. Nach dem Wechsel
in die Bereiche Produktmanagement und
Vertrieb 1990 Eintritt in die MPDV Mikrolab
GmbH. Dort für den Aufbau einer Vertriebsorganisation
verantwortlich. Heute Prokurist und
Leiter des MPDV-Vertriebs.
r.deisenroth@mpdv.de
Fleischer, Leonhard, Jahrgang 1964. Dipl.-Ing.
(BA)
Maschinenbaustudium an der Berufsakademie
Mosbach mit dem Schwerpunkt Konstruktionstechnik.
Spezialisierung im Bereich Kunststoffverarbeitung
mit dem Schwerpunkt Spritzguss.
Seit 1987 bei der Fa. MPDV Mikrolab GmbH in
Mosbach.
Seit 1991 Leiter der Softwareentwicklung
L.Fleischer@mpdv.de

Geppert, Martin, Jahrgang 1964, Dipl.-
Informatiker.
Studium der Informatik mit dem Ergänzungsfach
Betriebswirtschaftslehre an der Universität
(TH) Karlsruhe.
Diplomarbeit über wissensbasierte Planung von
Fertigungssystemen.
Seit 1991 bei der MPDV Mikrolab GmbH in
Mosbach tätig im Bereich Supportorganisation
Seit 2001 Leiter der Bereiche Consulting und
Schulung der MPDV Mikrolab GmbH.
M.Geppert@mpdv.de
Glatz, Rainer, Diplominformatik an der Universität
Karlsruhe. Ab 1981 wissenschaftlicher
Mitarbeiter am Institut für Rechneranwendung
in Planung und Konstruktion der Universität
Karlsruhe
Ab 1987 Referent in der Abteilung Informatik
im VDMA Frankfurt.
Seit 1990 Leiter der Abteilung Informatik im
VDMA und seit 1999 Geschäftsführer Fachverband
Software.
Seit 2000 Geschäftsführer Fachverband Industrial
Communication.
rainer.glatz@vdma.org
Keil, Torsten, Jahrgang 1971, Elektroniker.
Seit 1993 Softwareentwickler bei der CS Informatik
GmbH. Neben der Programmierung von
Qualitätsmanagementlösungen Projektleiter bei
Systemeinführungen.
Seit 2004 Leiter der Softwareentwicklung des
Geschäftsbereichs Qualitätssicherung in der
Niederlassung Stuttgart.
t.keil@mpdv.de
Autorenverzeichnis 263

264 Autorenverzeichnis
Kletti, Jürgen, Dr., Jahrgang 1948,
Studium der Elektrotechnik mit dem Spezialfach
„Technische Datenverarbeitung“ an der
Universität Karlsruhe. Nach der Promotion
Gründung der Firma MPDV Mikrolab GmbH,
deren Gesellschafter und Geschäftsführer er
heute noch ist. MPDV beschäftigt sich seit 1990
hauptsächlich mit Software-Produkten und
Dienstleistungen für die Fertigungsindustrie.
Das Hauptprodukt von MPDV ist das MES-
System HYDRA.
J.Kletti@mpdv.de
Kletti, Wolfhardt, Jahrgang 1958, Dipl.-Informatiker
Fachhochschule Mannheim
Beschäftigung als freier Mitarbeiter bei der IBM
und in Projekten an der ETH Zürich.
Uni Karlsruhe mit dem Schwerpunkt Datenbanken
für technische Anwendungen. Seit 1986
für die MPDV Mikrolab GmbH tätig.
Heute Mitglied der Geschäftsführung mit dem
fachlichen Schwerpunkt Consulting.
w.kletti@mpdv.de
Nonnenmann, Wolfgang, Jahrgang 1945,
Dipl.-Ing.
Studium Maschinenbau mit den Schwerpunkten
Regelungstechnik und EDV an der Universität
Karlsruhe. Nach dem Studium im Entwicklungszentrum
für Kraftfahrzeugausrüstung der
Firma Bosch in Stuttgart.
Gründung der Firma IBN-Systeme, die sich mit
der Betriebsdatenerfassung in den Bereichen
Kunststoff und Automobil befasste. Heute Tätigkeit
als Berater auf dem Gebiet Fertigungsmanagement,
BDE und PPS/ERP.
w.nonnenmann@wn-consult.de

Strebel, Thorsten, Jahrgang 1972, Dipl.-Ing.
(BA),
Studium der Technischen Informatik mit
Schwerpunkt Produktionsinformatik an der Berufsakademie
Mosbach.
Nach dem Studium Unternehmensberater für die
Abwicklung von Entwicklungsprojekten mit
dem Schwerpunkt der Objektorientierung.
Seit 1997 Senior Consultant bei der MPDV
Mikrolab GmbH mit dem Schwerpunkt Betriebsdatenerfassung,Materialflusserfassung
und
Feinplanung. Leiter des SAP Competence Center.
t.strebel@mpdv.de
Autorenverzeichnis 265

Sachverzeichnis
3-Ebenen-Struktur 27
6-R-Regel 24
Agentensteuerung 15
APS-Funktionen 20
Auftragsfreigabe (BOA)
belastungsorientiert 14
Auftragszentrum 61
Automationsebene 17
BDE – Betriebsdatenerfassung 31
CIM (Computer Integrated
Manufacturing) 21
C-MES (Collaborative MES) 26
CONWIP 14
Diskrete oder Werkstattfertigung 18
Druckkosten 57
Einbahnstraßenprinzip 20
Einzelfertigung/Anlagenbau 18
ESK Eslakationsmanagement 34
Fortschrittszahlenkonzept 14
Freiheitsgrade 37
Funktionsgruppe Fertigung 31
Funktionsgruppe Personal 34
Funktionsgruppe Qualität 33
Geschäftsprozesse 59
Grobplanung 16
Gruppenarbeit 44
Informationsstrukturen statt
Führungsstrukturen 59
Sachverzeichnis 267
ISA S 95 27
KANBAN 14
LAN 41
layout by machine 12
LEE Leistungslohn 34
Leitstand, Plantafel 32
Leitstände 20
Linien- und Fließfertigung 13
Linienstruktur 12
Manufacturing Operation System
(MOS) 28
Manufacturing Scorecard 43
MDE – Maschinendatenerfassung 32
MES (Manufacturing Execution
System) 11, 21
MESA (Manufacturing Execution
System Association) 25
MOS – Manufacturing Operation
System 27, 28
MPL Material- und
Produktionslogistik 33
MRP II (Manufacturing Require-
ment Planning) 13
NAMUR 29
Nutzenpotenziale 11
OEE-Index 42
PDC Prozessdatenverarbeitung 34
PEP Personaleinsatzplanung 34
PMC Prüfmittelverwaltung 33
Prämienentlohnung 44

268 Sachverzeichnis
Produktions- und Serviceökonomie 48
Prozesslinien oder Massenfertigung 18
Prozesspotenziale 42
Prozessstreuung 50
Prozesstransparenz 42
Pull-Prinzip 13
Push-Prinzip 13
PZE Personalzeiterfassung 34
REK Reklamationsmanagement 33
Schnittstellenaufwand 58
SPC (Statistische Prozessregelung) 33
Supply-Chain-Management 9
Synchrone Produktion 14
Druck: Strauss GmbH, Mörlenbach
Verarbeitung: Schäffer, Grünstadt
Transparenz 21
Unternehmensnetzwerk 41
VDI (Verein Deutscher Ingenieure) 30
VDI-Richtlinie 30
Verbesserungsprozess 11
Vernetzung 9
WEK Wareneingang 33
Werkstattfertigung 12
Wertschöpfungskette 48
WRM, DNC (Werkzeug- und
Ressourcenmanagement) 32
Zertifizierungsnormen 42
ZKS Zutrittskontrolle 34