Prozessmanagement in der Produktion - Factory Innovation
Digitalisierung

Prozessmanagement in der Produktion

Das Manufacturing Execution System als Dreh- und Angelpunkt

Lesedauer: 8 Minuten

31. August 2022 von Katharina Röhrig

Prozessmanagement in der Produktion

Produktivität und Effektivität in Betrieben hängen unmittelbar mit einer exakten und prozessorientierten Planung zusammen. Ein bestmögliches Produktions- und Prozessmanagement erfordert zum einen genaue Daten aus der Fertigung, zum anderen die passende IT-Infrastruktur, um diese Daten auch nutzen zu können. Ein Manufacturing Execution System dient hier als Drehscheibe zwischen Shopfloor und ERP-Ebene und ist damit die Voraussetzung für eine Optimierung von Produktivität und Effizienz.

Steigende Produktvielfalt, schnelle Verfügbarkeit, technologische Innovationen und unterschiedliche Losgrößen bestimmen die Ausrichtung von fertigenden Betrieben. Dazu kommen ökonomische und ökologische Notwendigkeiten. Auch stellen Planung, Kontrolle und Steuerung der Produktion eine Herausforderung dar, weil verschiedene Prozesse bereichsübergreifend abgestimmt werden müssen – egal ob in Konzernen oder mittelständischen  Unternehmen.  Ein  gesamtheitliches Produktionsleitsystem, ein Manufacturing Execution System (MES), dient hier als Datendrehscheibe und kann die relevanten Informationen für ihre Weiternutzung zusammenführen.

Die Fertigung von Produkten jeder Art besteht aus einer Vielzahl von Prozessen – etwa die Organisation wie die Bestellung, Anlieferung und Einlagerung sowie Abläufe und Arbeitsschritte, die direkt zum Fertigungsprozess gehören. Produktivität und Effektivität hängen hier stark mit einer exakten und prozessorientierten Planung zusammen, da der Ressourceneinsatz, notwendige Rüstzeiten, Verfügbarkeiten von Fachkräften, Maschinen, Werkzeugen und Materialien die entscheidenden Faktoren für ein bestmögliches Produktions- und Prozessmanagement sind.

Schon seit vielen Jahren gibt es Softwarelösungen – für die Auftragsplanung, aber auch für einzelne Maschinen, Prozesse oder zur Produktionsüberwachung. Einige Maschinen wurden dafür mit integrierten IT-Systemen und Sensoren ausgestattet. Moderne digitale Produktionsleitsysteme sind allerdings signifikant umfangreicher, intuitiver in der Bedienung und vor allem performanter: Mit Hilfe von MES, passgenauen Hardware-Lösungen, leistungsstarken IT-Netzwerkinfrastrukturen und einer optimalen Schnittstellentechnologie werden Fertigungsunternehmen zu smarten Produktionsstätten. Die digitale Revolution schreitet voran, getrieben von den technischen Innovationen, aber auch durch Krisen und Ereignisse rund um den Globus: Katalysatoren für die praktische Umsetzung der Digitalisierung sind unter anderem die Corona-Pandemie sowie Auswirkungen und Erkenntnisse durch die spürbaren Lieferengpässe in Folge des Unfalls im Suezkanal. Damit hat das Thema Industrie 4.0 nochmals deutlich an Fahrt aufgenommen. Das ist auch nötig, denn auch wenn in den vergangenen Jahren zahlreiche Unternehmen eine digitale Fertigungssteuerung eingeführt und mit der Digitalisierung der Produktion begonnen haben: Im weltweiten Vergleich hinkt Deutschland – und hier gerade die KMUs – deutlich hinterher und es besteht dringender Investitionsbedarf. Dabei geht es auch um die Sicherung und die Ausschöpfung des vorhandenen Innovationspotenzials, da überproportional viele Industriebetriebe aus Deutschland in ihrem Segment Weltmarktführer oder Hidden Champions sind – dieser Status muss gehalten, besser noch ausgebaut werden.

Unternehmen sind also angehalten, neue und moderne Technologien in die Produktion einzuführen und ihre IT-Netzwerkstruktur auf Vordermann zu bringen. Denn Grundlage für eine Optimierung ist stets eine strukturierte und belastbare Datenbasis. Nur mit Hilfe von Echtzeit- und Realdaten können moderne IT-Lösungen eine Produktionsanalyse durchführen, Planung- und Steuerungsprozesse digital abbilden und so zur nachhaltigen Verbesserung des Fertigungsmanagements beitragen.

Ressourcen und Energiemanagement integrieren und optimieren

Das Ressourcenmanagement ist Teil dieses umfassen- den Produktions- und Prozessmanagements. Gerade der Energieverbrauch stellt einen großen Faktor bei den Betriebskosten dar. Schließlich sind viele Produktionsprozesse energieaufwendig, erhöhen daher die unternehmensbezogenen Ausgaben und müssen auch in die Verkaufspreise der hergestellten Produkte eingepreist werden. Für eine systematische und qualitative Auswertung der auftragsbezogenen Energie- und Prozessdaten ist eine Anbindung an die Energieverbraucher im Unternehmen, also Maschinen, Elektrogeräte und ähnliches, notwendig.

Ein Energiedatenmanagement sorgt dann dafür, dass alle Informationen von Maschinen, Anlagen und Prozessen systematisch erfasst und analysiert werden – dafür wird der Verbrauch mit der Netzauslastung abgeglichen. So lassen sich Verbrauchsmittelwerte und -spitzen ermitteln. Außerdem besteht die Möglichkeit, auftrags-, uhrzeit- oder produktbezogene Analysen zu erstellen und so die Energieeffizienz zu erhöhen. Damit kann die Auftrags- und Produktionsverwaltung jederzeit handeln und Produktionsprozesse und einzelne Aufträge entsprechend terminieren. Engpässe und Störungspotenziale lassen sich erkennen, sodass das Fertigungsmanagement zeit- und prozessoptimiert planen kann.

Die Analyse von Energie- und Prozessdaten zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit von Produktionsprozessen ist damit Teil einer ganzheitlichen Strategie. Strom sparen und ein effektives Ressourcenmanagement ist ebenso wichtig wie eine kostenoptimierte Personaleinsatzplanung.

Nutzen von MES

Mit Hilfe der technologischen Möglichkeiten eines MES und der entsprechenden Netzwerkinfrastruktur entwickeln sich Fertigungsunternehmen hin zu modernen und zukunftsfähigen Produktionsstätten, denn Produktionsanalyse, Planungs- und Steuerungsprozesse lassen sich in ihrer Komplexität detailliert und ganzheitlich abbilden.

Damit kann das Fertigungsmanagement zeit-, prozess- und ressourcenoptimiert geplant, kontrolliert und gesteuert werden. Künstliche Intelligenz erlaubt Prognosen und schafft damit Handlungsfähigkeit, um etwa bei Störungen rechtzeitig gegensteuern zu können. Damit machen digitale Lösungen die stete Optimierung des Fertigungsmanagements möglich – die Wirtschaftlichkeit der Produktionsprozesse kann verbessert, die Produktivität erhöht und die Kosten gesenkt werden. Es entsteht Transparenz, Prozesse können gestrafft, gleichzeitig Ressourcen geschont und ihr Einsatz optimiert werden. Besonders komplexe Fertigungen mit mehrstufigen Prozessen und verschiedenen Standorten profitieren davon.

Integriertes System statt Stand-alone-Lösung

Ein Softwaremodul für das Energiedatenmanagement ist im Idealfall keine Stand-alone-Lösung in einem Fertigungsbetrieb. Hier ist ein professionelles MES als übergeordnetes System notwendig, welches alle Terminal-, Betriebs- und Maschinendaten erfasst und konsolidiert.

MES-Lösungen sind heute für Unternehmen jeder Branche und Größe verfügbar. Mit branchentypischen Standards und individuellen Anpassungen bzw. Modulen können die unterschiedlichsten Anforderungen abgedeckt werden. Dazu gehören unter anderem die Betriebsdatenerfassung (BDE) als Grundlage, die Maschinendatenerfassung (MDE), Energie- und Prozessdaten, Feinplanung und Instandhaltung, Materialfluss und Lagerverwaltung, aber auch Personaleinsatzplanung und Qualitätsmanagement.

Maschineninterne Datenerfasser, leistungsstarke Sensoren und Messtechnologien helfen hier, relevante Informationen von Maschinen und Betrieb plausibilisiert nutzen zu können. Dabei ist klar: Das Erfassen und Nutzen von Maschinen-, Prozess- und Betriebsdaten ist heutzutage für jedes Unternehmen möglich. Es lassen sich schnell messbare Ergebnisse aufzeigen, sodass sich das Investitionsvolumen kalkulierbar rentiert.

Dabei gilt: Je mehr detaillierte Daten aus der Produktion und den angrenzenden Bereichen vorliegen und analysiert werden können, desto ganzheitlicher und detaillierter wird das Abbild und desto besser kann das Fertigungsmanagement zeit-, prozess- und ressourcenoptimiert geplant, kontrolliert und gesteuert werden. Damit können Prozesse störungsfrei ablaufen und die Produktivität stetig verbessert werden.

MES-Lösungen fügen sich nahtlos in bestehende Softwarelandschaften ein und gewährleisten einen reibungslosen Datentransfer mit dem führenden ERP-System. Gerade Fertigungen mit mehrstufigen Produktionsprozessen, mehreren Fertigungsstrecken und Produktionsstandorten profitieren besonders von einem MES, weil hier Synchronisationen, Prozessanalysen und -abstimmungen ganzheitlich Erfolg bringen. Aber auch Unternehmen mit nur zwei, drei kleineren Maschinen sollten eine nachhaltige Produktivitätssteigerung  anstreben.  Damit hat  ein MES für Industriebetriebe jeder Branche und Größe eine hohe Relevanz.

Die Implementierung eines MES

Das Prozessmanagement wird im Zuge der Einführung eines MES in Zusammenarbeit mit einer Beratungsfirma oder dem Softwareanbieter direkt implementiert. Der Startpunkt ist eine detaillierte Soll/Ist-Analyse sowie ein Lastenheft. Wichtig ist, ein Inhouse-Projektteam mit Mitarbeitenden aus allen involvierten Abteilungen zusammenzustellen. Die Mitarbeitenden müssen bei betriebsinternen Digitalisierungsprozessen zwingend direkt eingebunden und alltägliche Herausforderungen im Blick behalten werden. Dabei ist es notwendig, die Digitalisierung sowohl aus Sicht der Mitarbeitenden als auch aus Sicht der Produktionsprozesse zu betrachten. Denn nur, wenn deren Erfahrungen und Bedürfnisse berücksichtigt werden, wird die Veränderung nicht als aufgezwungen erlebt und die Compliance gestärkt.

Die Details der Einführung des MES bzw. Prozessmanagements variieren abhängig vom Unternehmen, seinen Produktionsabläufen, Anforderungen und Besonderheiten. Idealerweise verfügt der Implementierungspartner über Branchenlösungen mit vordefinierten Standards. Eine Beratung vor Ort ist essenziell, um zu überblicken, wie die Produktion aufgebaut ist und welche Daten verfügbar sind.

Führende Anbieter von Produktionssteuerungssoftware können die IT-Lösungen individuell auf die jeweiligen Anforderungen und Besonderheiten ausrichten. So lässt sich ein Gesamtsystem konfigurieren, welches die betriebsinternen Abläufe und Prozesse optimal abbildet. Das System lässt sich erweitern und über Schnittstellen in die vorhandene IT-Systemlandschaft einbinden. Das MES ist dann die Daten-Drehscheibe zwischen Shopfloor und ERP-Ebene und somit der Garant für eine effektive Produktion.

Kommt darüber hinaus ein Modul aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz zum Einsatz, lassen sich auch hochkomplexe Wirkzusammenhänge offenlegen, Prognosen erstellen und Potenziale voll ausschöpfen. Sich anbahnende Störungen oder Verzögerungen werden frühzeitig erkannt und die eingeplanten Ressourcen können optimal und effizient umgeplant werden.

Mit Manufacturing Resource Planning die Produktivität steigern

Durch Manufacturing-Execution-Systeme als leistungsstarke Datensammler können auch Konzepte wie Manufacturing Resource Planning (MRP) etabliert werden, mit dem durch Prognosen und langfristige Planungen die Produktivität weiter gesteigert werden kann. Dabei werden Daten aus der Geschäfts- und Absatzplanung genutzt, um Prognosen und Simulationen zu erstellen. Diese werden wiederum in Zusammenhang mit dem Produktsortiment und den Fertigungskapazitäten gesetzt. MRP ermöglicht so eine langfristige Produktionsplanung, die anhand aktueller Absatzdaten angepasst und strategisch ausgerichtet wird. Die konsequente Weiterentwicklung, MRP II, bezieht noch weitere Faktoren ein, um so ganzheitlich und vorausschauend wie möglich zu planen: Dazu gehören Unternehmens- und Geschäftsplanung, grobe Fertigungs- und Absatzplanung, Produktions- und Feinplanung sowie Ressourcen- und Materialflussplanungen.

Fazit

Grundlage für die Optimierung einer Fertigung ist eine strukturierte und belastbare Datenbasis. MES-Lösungen dienen als Daten-Hub und integrieren diese Informationen sowie Echtzeit- und Realdaten aus der Produktion. Damit gelingt es Unternehmen, eine Produktionsanalyse durchzuführen und ihre Planungs- und Steuerungsprozesse digital abzubilden – die Basis für eine nachhaltige und kontinuierliche Verbesserung des Fertigungsmanagements, für mehr Flexibilität und Transparenz bei allen Produktionsprozessen.

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