Kompaktwissen über MES

  1. Was ist MES?
  2. Funktionsweise und Aufbau der MES-Systeme
  3. Anbieter und Trends im Bereich MES-Lösungen
  4. Implementierung und Kosten von MES

Was ist MES?

MES – Manufacturing Execution Systeme sind Softwaresysteme, die unterstützend für die Produktionsplanung und -steuerung in produzierenden Unternehmen eingesetzt werden. Wesentliche Aufgaben, die durch das MES-System unterstützt werden, sind dabei die Personaleinsatzplanung, die Ressourcenplanung, die Kapazitätsplanung und die Auftragsterminierung. Neben der Planung stellt auch die Visualisierung eine wesentliche Funktion von MES-Lösungen dar. Visualisiert werden beispielsweise die aktuelle Ressourcenauslastung, die noch zur Verfügung stehende Kapazität, die Plan- und Ist-Durchlaufzeit sowie die Plan- und Ist-Endtermine von Produktionsaufträgen.

Typischerweise ist ein MES angebunden an ein übergeordnetes ERP-System (Enterprise Ressource Planning). Vielfach ist das MES bereits ein Bestandteil des ERP-Systems und kann als Baustein des ERP-Systems erworben werden. Im übergeordneten ERP-System werden typischerweise die Produktionsaufträge zusammen mit einem Arbeitsplan inklusive Planzeiten und einer Stückliste angelegt. Diese Daten werden dann in das MES-System übertragen. Aktuelle Rückmeldedaten zur Fertigstellung von Arbeitsgängen und Aufträgen inklusive Zeitstempel erhält das MES üblicherweise aus einem angebundenen BDE-System (Betriebsdatenerfassung), in das die Ist-Daten automatisiert (beispielsweise über Barcodescanner) oder manuell (durch den Mitarbeiter) zurückgemeldet werden.

Einordnung von MES in die betrieblichen Informationssysteme

Zusammenhang zwischen BDE, ERP und MES. 
(Eigene Darstellung)

Funktionsweise und Aufbau der MES-Systeme

Im MES werden für die Kapazitätsplanung zunächst Informationen über die vorhandenen Maschinen und Arbeitsplätze sowie Mitarbeiter hinterlegt. Weiterhin wird das verwendete Schichtsystem angegeben. Hierüber ergibt sich die für einen Betrachtungszeitraum (beispielsweise eine Kalenderwoche) zur Verfügung stehende Kapazität. Diese kann während der Planung kurzfristig aufgrund von Belastungsspitzen verändert werden, etwa durch die Einführung einer Wochenendschicht.

In der Personaleinsatzplanung kann für jeden Mitarbeiter ein An- und Abwesenheitskalender gepflegt werden, in dem beispielsweise Urlaubs- oder Krankheitstage enthalten sind. Über die individuelle Vergabe von Nutzerrechten kann in vielen MES-Systemen die Ansicht verschiedener Informationen eingeschränkt werden (beispielsweise die Betrachtung von Krankheitstagen). In der Personaleinsatzplanung erfolgt weiterhin die Zuordnung von Mitarbeitern zu Maschinen und Arbeitsplätzen.

In der Ressourcenplanung werden die im Arbeitsplan eines Auftrags hinterlegten Arbeitsgänge einer bestimmten Ressource (Maschine oder Arbeitsplatz) zugeordnet. Dafür wird im MES-System hinterlegt, welche Ressourcen einen bestimmten Arbeitsgang aus technologischer Sicht bearbeiten dürfen.

In der Auftragsterminierung werden dann die Aufträge unter Berücksichtigung ihres Planendtermins und ihres Kapazitätsbedarfs auf Basis der verfügbaren Kapazität terminiert. Dabei wird der Kapazitätsbedarf aller im System hinterlegten Aufträge berücksichtigt. Die Funktionsweise der Auftragsterminierung unterscheidet sich dabei von MES-System zu MES-System. In vielen MES-Systemen wird zunächst eine Rückwärtsterminierung der Aufträge vom Planendtermin vorgenommen. Dies führt in den meisten Planungsfällen dazu, dass die in einer Periode (beispielsweise einem Betriebskalendertag) für eine Ressource zur Verfügung stehende Kapazität überschritten wird. Daraufhin kann entweder die zur Verfügung stehende Kapazität erhöht werden oder über eine Vorwärtsterminierung eine Verschiebung der Kapazitätsbelastung in die Zukunft vorgenommen werden. Bei letzterem führt dies dann zu der Überschreitung von Planendterminen bestimmter Aufträge. Bei welchen Aufträgen dies der Fall ist, kann über eine Priorisierung der Aufträge beeinflusst werden. Die Priorisierung der Aufträge beeinflusst im Wesentlichen die Reihenfolge, in der die Aufträge, welche einer Ressource in einer Periode zugeordnet sind, im MES abgearbeitet werden. Die Priorisierung kann sich entweder bestimmter Reihenfolgeregeln bedienen (beispielsweise geringster Restschlupf oder frühester Planendtermin) oder eine manuelle Priorisierung aller Aufträge erfordern.

Nach erfolgter Auftragsterminierung ermöglicht ein MES eine Visualisierung der Planung. Beispielsweise kann die Kapazitätsbelastung der einzelnen Ressourcen über der Zeit oder eine Auftragsreihenfolge für einen Arbeitsplatz visualisiert werden.

Anbieter und Trends im Bereich MES-Lösungen

Eine Vielzahl von MES-Lösungen sind am Markt verfügbar. Dazu gehören einerseits große Anbieter von Standardlösungen, bei denen zumeist eine umfangreiche individuelle Anpassung auf die betrieblichen Besonderheiten eines Unternehmens notwendig ist. Anderseits gibt es branchenspezifische MES-Lösungen (beispielsweise für den Maschinen- und Anlagenbau), welche sich auf die Besonderheiten einer bestimmten Branche spezialisiert haben.

Die verschiedenen MES-Lösungen unterscheiden sich weiterhin in den unterstützten Funktionalitäten. Neben den in fast allen MES-Lösungen enthaltenen Standardfunktionalitäten werden in manchen MES zusätzlich Aufgaben zur Lagerverwaltung, zum Instandhaltungsmanagement oder zur Werkzeugverwaltung unterstützt.

Durch die zunehmende Digitalisierung sind immer mehr MES in der Lage, Echtzeitmaschinendaten zu erfassen (beispielsweise über OPC UA) und somit Industrie 4.0-Technologien zu integrieren.

Implementierung und Kosten von MES

Die Kosten für die Einführung eines MES hängen von mehreren Faktoren ab. Dabei sind folgende Aspekte zu berücksichtigen:

  • Aufwand für die unternehmensindividuelle Anpassung des Systems
  • Anbindung an die weitere Systemlandschaft
  • Anzahl von Nutzerlizenzen oder Workshops für Nutzerschulungen.

Die Einführung eines MES kann dabei eine Zeitdauer von bis zu einem Jahr umfassen. Mit zu berücksichtigen ist, dass neben der softwareseitigen Einführung oftmals auch Prozesse innerhalb des Unternehmens umgestellt oder angepasst werden müssen. Die Einhaltung angepasster Prozesse (beispielsweise das unmittelbare Rückmelden fertiger Arbeitsschritte) stellt dabei einen wesentlichen Erfolgsfaktor für eine erfolgreiche Einführung eines MES dar.

Um eine abgesicherte Investitionsentscheidung tätigen zu können und notwendige Prozessanpassungen zu erkennen, ist ein systematisches Vorgehen bei der Auswahl eines MES sinnvoll. Da Unternehmen zumeist nicht über einen umfassenden Marktüberblick über die MES-Software verfügen und die Bewertung und Auswahl einer MES-Lösung nicht zum Tagesgeschäft gehört, bietet sich die professionelle Unterstützung durch einen Dienstleister an. Der Vorteil eines Dienstleisters für MES besteht darin, dass er über umfassende Expertise für Manufacturing Execution Systeme verfügt. Ein solcher Experte kann verschiedene Dienstleistungen für MES erbringen. Er kann zum Beispiel die vorhandenen MES-Systeme optimieren oder zu den einzelnen Aspekten von MES-Lösungen beraten. Zudem kann der Dienstleister eine Beratung zur Vorgehensweise bei der Einführung von MES-Software bieten oder bei der Moderation zur Erarbeitung von MES-Konzepten und Lösungen unterstützen.

Das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH bietet Unterstützung bei der Bewertung, Auswahl und Umsetzung vom MES-Lösungen und -Konzepten an. Das Institut unterstützt sowohl bei der Optimierung von bestehenden MES-Systemen als auch bei der Umsetzung von Neueinführungen. Es kann auf fundierte Erfahrungen aus MES-Kundenprojekten zurückgreifen. Durch umfassende Expertise und systematisches Vorgehen lassen sich somit Kosteneinsparungen und weitere Optimierungen durch MES erreichen.

Zusammenfassung

Was ist ein Manufacturing Execution System?

Manufacturing Execution System (MES) ist ein Softwaresystem, das meist zur Unterstützung der Produktion in gewerblichen Unternehmen zum Einsatz kommt. Die wichtigsten Funktionen des MES sind die Personaleinsatzplanung, die Ressourcenplanung, die Kapazitätsplanung, die Auftragsterminierung und die Visualisierung.

Wie wird ein MES eingeführt?

Die Einführung eines MES kann bis zu ein Jahr in Anspruch nehmen. Dabei werden oft auch Unternehmensprozesse modifiziert. Das Einhalten der modifizierten Prozesse ist ein wichtiger Erfolgsfaktor bei der Einführung eines MES.

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Ihr Ansprechpartner

Christian Böning
Dipl.-Wirtsch.-Ing.

Abteilungsleiter Logistik

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