Produktionssysteme

Besser Hand in Hand

Die Vorteile einer ERP/MES-Integration
Eine möglichst genaue Produktionsplanung benötigt stets aktuelle Informationen über den Ist-Zustand in der Produktion. Dies kann durch eine tiefe Integration der Planungswelt (ERP – Enterprise Ressource Planning) mit der Durchsetzungsebene (MES – Manufacturing Execution System) erreicht werden. Funktionierende Regelkreise zwischen Planung und Produktion unterstützen bei der Erreichung auch anspruchsvoller Ziele produzierender Unternehmen. Intelligente Algorithmen und Simulationen zeigen Wege und Möglichkeiten zur Optimierung von Reihenfolgen oder auch geeignete Maßnahmen im Störungsfall auf.



Schwankende Auftragseingänge und teilweise komplexe Produktionsstrukturen kennzeichnen heutige Fertigungsprozesse. Kunden erwarten bei einem hohen Individualisierungsgrad der Enderzeugnisse kurze Lieferzeiten und die Einhaltung der zugesagten Liefertermine. Wirtschaftliche Produktionsprozesse, pünktliche Lieferungen und eine optimierte Lagerhaltung sind Grundvoraussetzungen zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit. Dabei sind insbesondere die Prozessgeschwindigkeit zu erhöhen, die Bevorratung zu minimieren, die Produktionsabläufe zu harmonisieren und die Durchlaufzeiten zu verkürzen.

Der aktuelle Zustand der Produktion muss zu jedem Zeitpunkt verlässlich verfügbar sein. Abweichungen von der Planung werden so sichtbar und Gegenmaßnahmen zur Behebung von Störungen oder Engpässen können eingeleitet und deren Wirksamkeit kontrolliert werden. Hierzu existieren standardisierte Kennzahlen (Key Performance Indicator), deren Herleitung und Anwendung beispielsweise im VDMA-Einheitsblatt 66412 beschrieben wird.

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Die Herausforderung besteht in der Integration der Prozesse an der Schnittstelle zwischen Unternehmensebene (ERP) und Betriebsleitebene (MES). Während ERP-Systeme eher administrierende und auf übergeordneter Ebene unternehmensweit logistische und betriebswirtschaftliche Prozesse steuern, sind MES sehr eng mit der Produktionslinie verbunden und dienen der laufenden Optimierung der Produktion und der Erfassung von Informationen und technischen Parametern des Herstellungsprozesses. Diese Daten können vielfältiger Natur sein: Zeit- und Mengenmeldungen, Qualitätsdaten, Zustände von Maschinen und Anlagen, Störungen und ihre Ursachen. Somit spiegeln diese Informationen den Zustand des Produktionssystems wider, und genau dies wiederum hat Einfluss auf die Produktionsplanung in ERP-Systemen.

Die Grenzen verschwimmen

Die notwendige Tiefe der Integration der Planungs- und Durchsetzungssysteme hängt von den gewünschten Einsatzszenarien und den durch MES-Systeme abgedeckten Aufgabenbereichen ab. Die Richtlinie VDI 5600 beschreibt die typischen Aufgaben von MES-Lösungen: Feinplanung und Feinsteuerung, Betriebsmittelmanagement, Materialmanagement, Personalmanagement, Datenerfassung, Leistungsanalyse, Qualitätsmanagement und Informationsmanagement. Es ist zu erwarten, dass die Grenzen zwischen ERP- und MES-Lösungen zunehmend verschwimmen. Die Unternehmensebene integriert sich mehr und mehr in die Betriebsleitebene. Die Erfüllung typischer Aufgaben von MES wird von den ERP-Systemen übernommen und klassische Planungsaufgaben der ERP-Systeme gehen teilweise in die MES-Feinplanung über.

Während bei reinen Rückmeldesystemen die gesamte Planungshoheit vollständig im ERP-System verbleibt, können das MES auch Teilbereiche der Feinplanung übernehmen. Leitstandslösungen mit der Möglichkeit der Planung gegen begrenzte Kapazitäten helfen bei der Umsetzung der gröberen Vorgaben aus ERP-Systemen. Auf diese Weise entstandene neue Reihenfolgen und Termine müssen auf der übergeordneten Planungsebene berücksichtigt werden. Nicht zuletzt sorgen moderne MES-Lösungen für eine effizientere Nutzung von Personal und Produktionstechnik. Die Optimierung der Planung beispielsweise durch Rüstzusammenfassungen, Raffen von Arbeitsfolgen oder Gruppen- beziehungsweise Parallelarbeit hat somit unmittelbare Auswirkungen auf die Ecktermine und die Ausgangsgrößen der Material- und Kapazitätsdisposition.

Flexible Planungsstrategien

Andererseits bieten (einige) ERP-Systeme heute bereits ausgereifte Funktionen zur Reihenfolgeplanung (Sequenzierung) und Optimierung der Ressourcennutzung. APS-Systeme (Advanced Planning & Scheduling) decken diese Aufgabenbereiche in hohem Maße ab. Diese Systeme bieten beispielsweise die Möglichkeit, szenariobasiert unterschiedlichste Planungsstrategien abzubilden: fixe oder variable Arbeitszeitmodelle, Zusammenfassung ähnlicher Arbeitsfolgen, Priorisierungen, Fixtermine oder auch Rückstandsauflösung und dringen damit in die klassische Domäne von MES ein.

Die Aufgabenteilung zwischen MES- und ERP-System und der betrachtete Zeithorizont bestimmen das sinnvolle und notwendige Integrationsszenario. Ein komponentenbasierter Ansatz erleichtert hierbei die Definition der Schnittstellenfunktionen. Grundsätzlich bestehen, unabhängig vom gewählten Szenario, starke Abhängigkeiten der Systeme untereinander. Die adäquate und zeitnahe Verarbeitung der Daten kann nur durch eine tiefe Integration erreicht werden. Beide Systeme bilden einen, je nach Fertigungstypologie, mehr oder weniger dynamischen Regelkreis.

Ein typischer Einsatzfall ist die Bereitstellung von Planungsdaten durch das ERP-System und die Rückkopplung der unterschiedlichsten Produktionsdaten in die unternehmensweite Planungswelt. Der aktuelle Zustand des Produktionssystems ist von wesentlicher Bedeutung für die fortlaufende Planung der Fertigungsaufträge. Es geht dabei nicht nur um den Status von Aufträgen und die Rückmeldung von Mengen und Zeiten, sondern auch um Qualitätsdaten und Prozessparameter. Oftmals werden Teilbereiche der Instandhaltung durch MES-Systeme abgedeckt. Die Auswirkungen von geplanten Instandhaltungsmaßnahmen können simuliert werden. Die Ergebnisse der Simulation haben Einfluss auf das Kapazitätsangebot. Ebenfalls sichtbar werden die Folgen auf bereits eingeplante Aufträge. Eine realitätsnahe Planung erfordert dabei einen zeitnahen Abgleich des Kapazitätsangebotes mit dem ERP-System.

Nicht zuletzt spielen auch Kostenfaktoren eine Rolle. Der Steuerung der Produktion nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten kommt eine große Bedeutung zu. Hierzu können tief integrierte MES-Systeme einen wesentlichen Beitrag leisten. Die regelmäßige Überwachung relevanter Kennzahlen liefert Ansatzpunkte zur Optimierung der wertschöpfenden Prozesse und zeigt die Wirksamkeit der genutzten Stellhebel auf.

Fazit: Viele Vorteile

MES-Systeme bieten die Möglichkeit der sehr feingranularen Steuerung der Produktionsprozesse. Im Zusammenspiel mit ERP-Systemen und in Abhängigkeit von den bereitgestellten Funktionen der einzelnen Systembestandteile existieren verschiedene Möglichkeiten der Integration. Generell ist eine abgestimmte und auf die Anforderungen des jeweiligen Einsatzfalls zugeschnittene Integration von Vorteil. Die Stärken der heute bereits weitentwickelten Planungssysteme (z.B. APS) werden durch entsprechende MES-Komponenten wirkungsvoll unterstützt. Aktuelle Informationen über den Produktionsprozess verbessern die Genauigkeit der Planung erheblich und unterstützen die Ausregelung von allgegenwärtigen Störungen. Andererseits können MES-Systeme mit ebenso ausgereiften Feinplanungskomponenten die Durchsetzung (Execution) der Pläne aus übergeordneten und in gröberen Zeitabschnitten planenden ERP-Systemen unterstützen. Auf diese Weise können sowohl die produktionstechnischen als auch wirtschaftlichen Ziele erreicht werden. -sg-

Autor: Karl M. Tröger, Berlin

Psipenta Software Systems GmbH, Berlin, Tel. 030/2801-2000, http://www.psipenta.de

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