MES für produzierende KMUs - Angepasstes Vorgehensmodell und -werkzeug zur effizienten Auswahl

Rainer Eber, Steffen Schwarzer und Daniel Miller

Manufacturing Execution Systeme (MES) sind ein zentrales Element bei der Digitalisierung von Produktionsbetrieben. Diese verlangt von Unternehmen eine transparente Abbildung ihrer komplexen Prozesse, um z. B. Daten schnell austauschen zu können oder auch flexibel auf Kundenaufträge reagieren zu können. Ein Baustein in Unternehmen auf dem Weg zur Digitalisierung ist das MES, das es erlaubt, Funktionaltäten im Fertigungsumfeld digital abzubilden. Der unüberschaubar große Markt, verbunden mit speziellen Anforderungen, begrenzten Ressourcen, Zeit und Domänenwissen, führt bei der Auswahl eines geeigneten MES zu besonderen Herausforderungen. Um diesen Herausforderungen gerecht zu werden und produzierende KMUs bei der Auswahl zu unterstützen, wurden eine Methodik und ein Werkzeug zur effizienten und zielgerichteten Auswahl eines passenden MES entwickelt, mit dessen Hilfe ein effizienterer Unternehmensbetrieb erfolgen kann.

MES haben sich ab den 1980er Jahren etabliert und dringen zunehmend sowie in breiterem Ausmaße in immer mehr Branchen und Unternehmenstypen vor. Sie operieren an der Schnittstelle zwischen Enterprise-Resource-Planning-Systemen (ERP) und Feldebene und können im Kontext von Industrie 4.0 zur zentralen (Daten-)Drehscheibe ausgebaut werden. In der Vergangenheit dominierten proprietäre Systeme, die keine offenen Schnittstellen zu Systemen anderer Hersteller vorsahen. Damit waren Kunden an diese Systeme und deren vorhandene Funktionalität gebunden. Heute existieren auch offene Plattformen, die eine heterogene Softwarelandschaft erlauben. Ein Beispiel hierfür ist die Manufacturing Integration Platform (MIP) des Anbieters MPDV [1]. Generell bilden MES betriebliche Teilfunktionen (z. B. Feinplanung- und -Steuerung, Betriebsmittelverwaltung, Ressourcenplanung) ab, die in Teilen auch in anderen Plattformen wie ERP-Systemen, IoT-Systemen oder in eigenprogrammierten Lösungen z. B. auf Basis von Office-Produkten realisiert werden können. Der Bedarf an auswertbaren Daten und effizienten, digitalen (Ablauf-)Prozessen führt aufgrund häufig vorhandener Brüche zwischen eingesetzten Softwaresystemen zu einer zunehmenden Bedeutung von MES als Schnittstelle für den Datenaustausch. 

Das Ziel des vorgestellten Ansatzes ist es, aufbauend auf und mithilfe von bestehenden Vorgehensmodellen sowie Werkzeugen zur Software- und MES-Auswahl, ein an die spezifischen Besonderheiten von KMUs angepasstes Gesamtkonzept zu entwickeln. 

 

Vorgehensweise 

 

Zur Erarbeitung dieses Konzepts wurde zunächst eine vergleichende Betrachtung bestehender Verfahren und Vorgehensweisen zur Softwareauswahl anhand einer Literaturrecherche durchgeführt. Parallel wurden prägende Merkmale − und daraus abgeleitet besondere Herausforderungen − produzierender KMUs mithilfe einer strukturierten Analyse und auf Grundlage umfangreicher eigener Erfahrungen mit dieser spezifischen Unternehmensgruppe ermittelt. Aufbauend auf identifizierten Schwachstellen wurden Anforderungen an ein Vorgehensmodell definiert, das sich an den beschriebenen Merkmalen, Herausforderungen und Anforderungen ausrichtet. Es wurden Schritte und Phasen festgelegt, die für den angepassten Auswahlprozess notwendig sind. Das entwickelte Auswahlwerkzeug, bildet den Prozess adäquat ab und ermöglicht ein einfaches Durchlaufen der einzelnen Schritte, auch ohne umfangreiche Vorkenntnisse in diesem Bereich. Als Ergebnis dieses integrierten Gesamtkonzepts wurde ein einfach zu bedienendes Software-Tool praxisnah umgesetzt. Dieses verfügt zusätzlich über weiterführende Ergänzungen und Hilfestellungen im Kontext der MES-Auswahl. 
 


Bild 2: Beispielhafte Ableitung KMU-spezifischer Anforderungen.

 

Angepasstes Vorgehensmodell Softwareauswahl

Das Ziel von Vorgehensmodellen zur Softwareauswahl liegt in der Identifikation der optimalen Software bei Beachtung zahlreicher Nebenbedingungen. Die Modelle sollen eine Strukturierung und Gliederung für das eigentliche Handeln vorgeben. Die Anzahl der Modelle ist dabei immens. Becker, Winkelmann und Phillip hatten bereits 2007 allein schon 31 modellbasierte Ansätze zur Softwareauswahl aufgeführt [2]. Nissen und Simon haben erfreulicherweise festgestellt, dass es bis zu 80 % Übereinstimmung zwischen den Projektphasen von verschiedenen Modellen gibt [3]. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass hauptsächlich linear-sequentielle Phasenmodelle („Wasserfallmodelle“) verwendet werden. Exemplarisch seien hier die Modelle von Gronau, Beckmann und Gröschel oder Klüpfel und Mayer genannt [4-6]. 

 

Angelehnt an die beschriebenen Modelle wurde das in Bild 1 gezeigte kompakte, dreiphasige Modell verwendet. Fokus der Optimierung lag auf der der Vor- und Feinauswahl, da hier das größte unternehmensneutral abbildbare Potenzial zur Reduktion des Aufwands identifiziert werden konnte. In der Endauswahl ergeben sich regelmäßig sehr stark unternehmensspezifische Einflüsse, sodass eine Verallgemeinerung sehr komplex und nur bedingt zielführend ist. Mit dem Fokus auf die Vor-und Feinauswahl wurde ein schlankeres Vorgehen entwickelt, da der in diesen Phasen notwendige hohe Aufwand mit geeigneten Vorgehensweisen und unterstützenden Werkzeugen durch eine nähere Betrachtung, Strukturierung und Detaillierung signifikant reduziert werden kann. Das dabei entwickelte Werkzeug wurde mithilfe einer – bei jedem KMU verfügbaren und einfach zu bedienenden – Büro-Software umgesetzt. Folgende Schritte der Vor-und Feinauswahlphase sind dabei implementiert (Bild 1):

  • Anforderungsanalyse. Das Ziel dieser Phase ist es, die funktionalen Anforderungen des Unternehmens an das MES zu ermitteln. 

  • Marktrecherche & Vorauswahl. Hier wird auf Basis der funktionellen Anforderungen eine umfangreiche Marktbetrachtung der infrage kommenden MES-Lösungen auf einer Marktrechercheplattform durchgeführt. Auf Basis dieser Ergebnisse ergibt sich eine Vorauswahl geeigneter Systeme.

  • Weitere KMU-spezifische Detaillierung & Feinauswahl. In dieser Phase wird ein detaillierter Vergleich der Hersteller anhand KMU-spezifischer Leitfragen durchgeführt. Dadurch werden KMU-spezifische Aspekte im Auswahlprozess deutlicher miteinbezogen. 

  • Ergebnis & ergänzende Hilfestellungen. Die Resultate des Auswahlprozesses werden grafisch dargestellt. Es werden ergänzende Hilfestellungen zu Kostenstrukturen und gängigen Lizenzmodellen gegeben.


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