MES in der Produktion: Aufgaben, Abgrenzung, Eignung

Was ist ein MES und was macht es in der Produktion?

Ein MES in der Produktion ist nach WSW eine Software, die hauptsächlich in produzierenden Unternehmen eingesetzt wird und die Fertigung von den Rohstoffen bis zum fertigen Produkt begleitet. Der deutsche Begriff lautet Produktionsleitsystem. In aller Regel ist es an ein übergeordnetes ERP angebunden und zugleich direkt an die Betriebsprozesse.

Konkret sammelt es nach WSW Maschinen- und Betriebsdaten wie Auslastung, Rüst- und Stillstandszeiten, verbrauchtes Material und gefertigte Stückzahlen. Es unterstützt die Kapazitäts-, Ressourcen- und Personaleinsatzplanung, terminiert Aufträge rückwärts vom geplanten Endtermin und bereitet Auslastung, Durchlaufzeiten oder Endtermine von Aufträgen grafisch auf. Als Vorteile nennt WSW bessere Transparenz, weniger Ausschuss, optimierte Rüst- und Stillstandzeiten und eine hohe Liefertreue. Das sind Aussagen eines Anbieters von Fertigungssoftware, Messwerte nennt der Text nicht.

Wie funktioniert ein MES-System im Zusammenspiel mit dem ERP?

Im ERP werden typischerweise die Produktionsaufträge erfasst und mit Arbeitsplänen angelegt. Die Informationen zur Produktionsplanung werden dann an das MES weitergegeben, so beschreibt es WSW.

proALPHA nennt als Datenquellen für das MES Sensoren, ERP-Systeme, manuelle Eingaben und SCADA-Systeme. SCADA steht für Supervisory Control and Data Acquisition. Diese Systeme überwachen und steuern Anlagen auf der Prozessebene und liefern Messwerte.

Die Gegenüberstellung folgt den Angaben von EVOMECS. EVOMECS ist selbst MES-Anbieter, seine Darstellung ist deshalb nicht neutral. Der Anbieter argumentiert, dass ERP und MES kein Entweder-oder sind.

Welche Aufgaben hat ein MES nach VDI 5600?

Die VDI-Richtlinie 5600 Blatt 1 (Ausgabe Oktober 2016) beschreibt MES aufgabenorientiert und richtet sich an Entscheidende aus Produktion, IT und Qualität sowie an Projektverantwortliche und Anbieter. Das Inhaltsverzeichnis der Richtlinie nennt im Kapitel „Aufgabenorientierte Sicht auf MES“ zehn Aufgaben:

• Feinplanung und Feinsteuerung
• Betriebsmittelmanagement
• Materialmanagement
• Personalmanagement
• Datenerfassung
• Leistungsanalyse
• Qualitätsmanagement
• Informationsmanagement
• Energiemanagement
• Auftragsmanagement

Kein Hersteller braucht alle zehn. Üblich ist es, mit zwei oder drei Aufgaben zu beginnen, bei denen es heute am meisten fehlt, etwa Datenerfassung und Rückmeldung. Das ist eine Einschätzung, keine Vorgabe der Richtlinie.

Welche MES-Systeme gibt es?

Es gibt zwei grobe Gruppen: MES, die zu einem ERP-Hersteller gehören, und eigenständige MES spezialisierter Anbieter. proALPHA bietet ein MES für Maschinenbau und Anlagenbau, Elektronik, Automobil und Metallverarbeitung an. EVOMECS ist ein Beispiel für einen spezialisierten Anbieter. Eine vollständige Marktübersicht liefert dieser Beitrag nicht, und Preise werden hier bewusst nicht genannt.

Zwei Hinweise aus den Quellen sind für die Auswahl nützlich. Laut WSW kann die Einführung bis zu einem Jahr dauern, und häufig müssen bestehende Prozesse im Unternehmen umgestellt oder angepasst werden. proALPHA beginnt mit einer detaillierten Analyse der Produktionsprozesse und nennt die Anbindung an ERP und SCADA einen wichtigen Schritt. Beides sind Herstellerangaben.

Worauf sollten Sie vor der Auswahl eines MES achten?

Klären Sie zuerst, welches Problem in der Werkstatt gelöst werden soll, und erst dann, welches System dazu passt. Die folgenden Fragen sind eine eigene Zusammenstellung, keine Vorgabe aus VDI 5600:

• Fehlen heute Rückmeldungen aus der Fertigung, oder fehlt eher die Klarheit, was als Nächstes gefertigt werden soll?
• Wie viele Maschinen und Arbeitsplätze sollen angebunden werden, und haben sie Schnittstellen?
• Sind Arbeitspläne und Stücklisten im ERP so gepflegt, dass ein MES sie übernehmen kann? Bei Unikaten entstehen sie oft erst im Auftrag.
• Wer pflegt das System im Alltag, und wer entscheidet, wenn die Rückwärtsterminierung die Kapazität übersteigt?
• Welche bestehenden Abläufe müssen sich ändern, und ist der Zeitrahmen realistisch? WSW rechnet mit bis zu einem Jahr.

Die VDI-Richtlinie 5600 Blatt 1 ist dafür ein neutraler Ausgangspunkt, weil sie MES aufgabenorientiert beschreibt und sich ausdrücklich an Entscheidende aus Produktion, IT und Qualität richtet (VDI).

Wo liegt das MES zwischen ERP und Maschine?

Nach EVOMECS hat das ERP oft eine Vogelperspektive auf die Produktion, während das MES jede einzelne Produktionslinie in Echtzeit begleitet. Für Hersteller, deren Aufträge sich vor der Werkstatt entscheiden, heißt das: Das MES sieht den Auftrag erst, wenn er als Fertigungsauftrag vorliegt. Wie ein Fertigungsauftrag entsteht und was er enthalten muss, steht im Beitrag zum Fertigungsauftrag.

Wie hilft ein MES, den Durchsatz zu erhöhen?

Es macht sichtbar, wo der Durchsatz begrenzt wird, und beseitigt die Begrenzung nicht selbst. Durchsatz meint im Alltag, wie viele Aufträge oder Teile eine Fertigung in einer Zeit abschließt. Die Engpasstheorie (Theory of Constraints), die Eliyahu Goldratt 1984 mit seinem Roman „The Goal“ einem breiten Publikum bekannt machte, definiert ihn laut Lean Production als die Rate, mit der Kundenverkäufe erzielt werden, abzüglich der wirklich variablen Kosten. Die Theorie arbeitet in fünf Schritten: den Engpass erkennen, den Durchsatz am Engpass mit vorhandenen Mitteln verbessern, alle anderen Tätigkeiten darauf ausrichten, den Engpass bei Bedarf beseitigen und das Ganze als fortlaufenden Verbesserungszyklus wiederholen.

Hier liefert ein MES die Grundlage. WSW beschreibt, dass es Zeiten, verbrauchtes Material, Stückzahlen und Auslastung erfasst. Welche Maschine ein Engpass ist, sehen Sie so mit Daten statt mit Bauchgefühl. WSW weist aber auch darauf hin: Rückwärtsterminierung übersteigt oft die verfügbare Kapazität. Dann kann man entweder die Kapazität erhöhen oder vorwärts terminieren und den geplanten Endtermin überschreiten. Welcher Weg passt, entscheiden Menschen.

Weitere Methoden, den Fertigungsablauf zu verbessern, stehen im Beitrag zur Optimierung des Fertigungsprozesses.

Was hat ein MES mit Wissensmanagement in der Produktion zu tun?

Ein MES sichert Daten über das, was in der Fertigung passiert ist, aber nicht das Erfahrungswissen, warum etwas so gemacht wird. Zu den Aufgaben nach VDI 5600 gehören Informationsmanagement und Leistungsanalyse. Rückmeldungen, Stillstandsgründe, Rüstzeiten und Qualitätsdaten bleiben so auffindbar, auch wenn die Person, die sie erfasst hat, nicht mehr da ist.

Das Thema wird dringlicher. Nach dem Statistischen Bundesamt (Destatis) haben bis 2040 rund 13,3 Millionen Erwerbspersonen das gesetzliche Rentenalter von 67 Jahren überschritten, 30 Prozent der Erwerbspersonen von 2025. Im Maschinenbau gehen laut IW in den nächsten zehn Jahren voraussichtlich 296.000 Beschäftigte in den Ruhestand, rund ein Viertel der Belegschaft, während nur etwa 118.000 nachkommen. Das IW spricht von einer potenziellen Lücke von 178.000 Fachkräften.

Was ein MES nicht abdeckt: das Wissen, welcher Lieferant bei welcher Sonderausführung nachfragt, warum eine Zeichnung geändert wurde, wer welche Zusage gegeben hat. Diese Informationen liegen im Auftragsgeschäft in Postfächern, Zeichnungsständen und Köpfen. Dazu gibt es mehr im Beitrag zur Auftragsabwicklung.

Passt ein MES zur Einzel- und Auftragsfertigung?

Es kann passen, hängt aber stark von der Fertigungsart ab. EVOMECS argumentiert, dass detaillierte MES-Planung gerade in der Einzelteilfertigung wichtig ist, weil jede Charge andere Anforderungen haben kann. WSW und proALPHA behandeln Einzel- oder Auftragsfertigung nicht eigens. Ob ein MES mit festen Arbeitsplänen zu Unikaten passt, muss im Einzelfall geprüft werden.

Bei Herstellern konfigurierter Maschinen und Anlagen entsteht ein großer Teil des Aufwands vor der Werkstatt: Klärung mit dem Kunden, Konstruktion, Stücklisten, Zeichnungsfreigabe, Bestellung. Ein MES setzt erst ein, wenn der Fertigungsauftrag mit Arbeitsplan existiert. Die Zeit davor ist eine andere Frage. Mehr dazu steht in den Beiträgen zur Arbeitsvorbereitung und zum Fertigungsauftrag.

Was ist der Unterschied zwischen MES und Keralo?

Keralo ist kein MES. Es plant keine Maschinen, erfasst keine Maschinendaten und ersetzt kein ERP. Es ist Software für die Auftragsabwicklung: Sie hält für jeden Kundenauftrag den Stand über ERP, PLM, Postfach und Dateiablage hinweg und schlägt an jeder Übergabe zwischen Abteilungen den nächsten Schritt mit allen Unterlagen vor. Die Zuständigen stimmen zu, ändern oder stoppen, jede Entscheidung wird protokolliert. Ein MES und eine Auftragssteuerung können nebeneinander bestehen. Eine Einordnung in die gesamte Digitalisierung der Fertigung gibt der Beitrag zur digitalen Fertigung, mehr zum Angebot die Seite Software für die Auftragsabwicklung. Wie es neben einem bestehenden ERP läuft, beschreibt die Seite zur ERP-Erweiterung.