Digitalisierung in einem Produktionsunternehmen E-Book

Carl René Sauer

• Herausgeber: Books on Demand
• Kategorie: Fachliteratur
• Sprache: Deutsch

Seitenzahl: 67

Veröffentlichungsjahr: 2019

Beschreibung

Das vorliegende Fachbuch zur Integration eines MES hat das Ziel, eine Vorgehensweise zur Digitalisierung durch Modellbildung und Auswahl von geeigneten Methoden zur Einführung und Integration eines Manufacturing Execution Systems (MES) in einem Produktionsunternehmen zu entwickeln. Auf Grundlage einer strategischen Entscheidung durch die Unternehmensleitung wird in einem gesamtheitlichen Modell die nachhaltige zukunftsorientierte Ausrichtung des Unternehmens auf Cyber-Physische (Produktions-)Systeme aufgezeigt. Neben einer Branchen-, Markt-, Konkurrenz- und SWOT-Analyse, die zum Beschreiben der Ausgangslage dienen, werden mit einer GAP-Analyse die notwendigen Bausteine zur Umsetzung erarbeitet. Als erster Schritt zum digitalen Unternehmen wird zuerst die Einführung eines MES mit den Schritten Konnektivität, Echtzeit-Visualisierung und Reporting als Pilotprojekt empfohlen. Ausgehend von einem selbstentwickelten Modell werden zur praktischen Umsetzung die einzelnen Aufgaben und Tätigkeiten für die jeweiligen Projektbeteiligten bzw. Abteilungen in einem ganzheitlichen Projektablauf über eine Swim-Lane-Darstellung aufgezeigt. Nach dem erfolgreichen Abschluss des Pilotprojektes kann ein unternehmensweiter Roll-Out erfolgen.

Leseprobe

Vorwort

Das vorliegende Fachbuch „Digitalisierung in einem Produktionsunternehmen - Modellbildung und Methoden für die Einführung von einem Manufacturing Execution System (MES)“ ist auf Basis meiner Bachelorthesis entstanden.

Mir war es ein besonderes Interesse die Inhalte meiner Bachelorthesis in diesem Buch zu publizieren, weil sehr viele mittelständische Unternehmen sich mit der Konzeption und Einführung eines MES im Zuge der Digitalisierung beschäftigen.

Ich hoffe, dass ich auf diesem Wege diesen Unternehmen wertvolle Hinweise mit an die Hand geben kann.

Siegen, im März 2019 Carl René Sauer

Kurzfassung

Das vorliegende Fachbuch zur Integration eines MES hat das Ziel, eine Vorgehensweise zur Digitalisierung durch Modellbildung und Auswahl von geeigneten Methoden zur Einführung und Integration eines Manufacturing Execution Systems (MES) in einem Produktionsunternehmen zu entwickeln.

Auf Grundlage einer strategischen Entscheidung durch die Unternehmensleitung wird in einem gesamtheitlichen Modell die nachhaltige zukunftsorientierte Ausrichtung des Unternehmens auf Cyber-Physische (Produktions-)Systeme aufgezeigt. Neben einer Branchen-, Markt-, Konkurrenz- und SWOT-Analyse, die zum Beschreiben der Ausgangslage dienen, werden mit einer GAP-Analyse die notwendigen Bausteine zur Umsetzung erarbeitet.

Als erster Schritt zum digitalen Unternehmen wird zuerst die Einführung eines MES mit den Schritten Konnektivität, Echtzeit-Visualisierung und Reporting als Pilotprojekt empfohlen. Ausgehend von einem selbstentwickelten Modell werden zur praktischen Umsetzung die einzelnen Aufgaben und Tätigkeiten für die jeweiligen Projektbeteiligten bzw. Abteilungen in einem ganzheitlichen Projektablauf über eine Swim-Lane-Darstellung aufgezeigt. Diese Vorgehensweise wird zum einen durch die Auswertung von Interviewfragebögen an MES-Anbieter validiert. Zum anderen erfolgt zusätzlich noch eine Überprüfung des Modells anhand einer Validierungscheckliste für Software. Nach dem erfolgreichen Abschluss des Pilotprojektes kann ein unternehmensweiter Roll-Out erfolgen.

Abstract

The objective of this reference book is to develop an approach in the subject matter of digitization by modeling and selecting appropriate methods for introducing a Manufacturing Execution System within a production company.

Based on a strategic decision by the leadership, a holistic model is used to demonstrate the company's sustainable and future-oriented focus on cyber-physical (production) systems (CPS / CPPS). In addition to an industry-, market-, competition- and SWOT-analysis, which serve to determine the starting point, a GAP analysis determines the necessary chip-selection for an implementation.

As a first step towards the digital enterprise it is recommended to introduce a MES with the key functionalities of connectivity, real-time visualization and reporting in a form of a pilot project. Based on a selfdeveloped model, the individual tasks and activities for the respective participants or departments are shown in a holistic project run via a swimlane presentation for practical implementation. This approach is validated by evaluating interview questionnaires from MES providers and additionally this approach is reviewed based on a software validation checklist.

After the successful completion of this pilot project, the overall company roll-out can take place.

Inhaltsverzeichnis

Kurzfassung

Abstract

Abbildungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Einleitung

Struktur, Aufbau und Zielsetzung

2.1 Rahmenbedingungen

2.2 Zielsetzung

2.3 Aufbau des Buches

Theoretische Grundlagen und Stand der Technik

3.1 Industrie 4.0

3.2 Manufacturing Execution System (MES)

3.2.1 Normativer Hintergrund zu MES

3.2.2 Stufen der digitalen Wertschöpfung

3.3 Modelle, Studien und Werkzeuge zur Einführung von MES

3.4 Projektmanagement

Konzept - Methoden - Vorgehensweise

4.1 Integration der Digitalisierung in Unternehmen

4.2 Übergeordnetes Modell in Richtung Industrie 4.0

4.3 Manufacturing Execution System (MES) - Pilotprojekt

Validierung des Konzepts

Interpretation der Ergebnisse

Zusammenfassung

Ausblick

Quellenverzeichnis

9.1 Bücher und Publikationen

9.2 Normen und Richtlinien

9.3 Internetquellen

Anhang Fragebogen

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1:

Rahmenbedingungen

Abb. 2:

Vorgehensweise

Abb. 3:

Vier Phasen der Industriellen Revolutionen

Abb. 4:

Von der Automatisierungspyramide zur CPS-basierten Automation

Abb. 5:

Komponenten der Industrie 4.0

Abb. 6:

Einordnung von MES in den Leitebenen eines Unternehmens

Abb. 7:

Funktionale Hierarchie

Abb. 8:

Kosten-Nutzen Entwicklung

Abb. 9:

Sieben Stufen der digitalen Wertschöpfung

Abb. 10:

Reifegradentwicklung nach B. Sommerhoff

Abb. 11:

Vorgehen zur Einführung von Industrie 4.0

Abb. 12:

Generisches Vorgehensmodell

Abb. 13:

SWOT Analyse mit vier Kombinationen und strategischen Richtungen

Abb. 14:

Werkzeugkasten Industrie 4.0 Produktion

Abb. 15:

Werkzeugkasten Industrie 4.0 Produkte

Abb. 16:

Vom Projektstrukturplan zur Feinplanung

Abb. 17:

Phasen bei der Integration von MES

Abb. 18:

Klassische, parallele und iterative Projektmanagementvorgehensweise

Abb. 19:

Industrie 4.0 – Integration - Modell

Abb. 20:

Übergeordnetes Modell Richtung Industrie 4.0

Abb. 21:

Nutzen GAP-Analyse

Abb. 22:

Prozessbezogene Darstellung der normativen, strategischen und operativen Ebene mit Methoden und Werkzeugen auf dem Weg zu Industrie 4.0

Abb. 23:

Auslöser Einführung MES

Abb. 24:

Betrachtungsweise für ein Pilotprojekt auf operativer Ebene

Abb. 25:

Modell MES-Einführung

Abb. 26:

Randbedingungen und Prozessparameter zur Einführung eines MES

Abb. 27:

Projektablaufdarstellung als Schwimmbahndiagramm Teil 1 - Konzeptentwicklung

Abb. 28:

Ausschnitt aus Marktspiegel

Abb. 29:

Onlinebasierte MES-Anbieterauswahl unter Berücksichtigung individueller Anforderungen und Bedürfnisse

Abb. 30:

Projektablaufdarstellung als Schwimmbahndiagramm Teil 2 – Pilotprojekt

Abb. 31:

Validierung der Vorgehensweise – Teil 1 von 2

Abb. 32:

Validierung der Vorgehensweise – Teil 2 von 2

Abb. 33:

Ergänzende Informationen zu Kosten und Projektzeit

Abb. 34:

Validierung der MES-Integration anhand einer Checkliste- Teil 1

Abb. 35:

Validierung der MES-Integration anhand einer Checkliste- Teil 2

Abb. 36

Personalentwicklung im Rahmen von MES und KVP

Abb. 37:

Projektablaufdarstellung als Schwimmbahndiagramm für den Roll-Out

Abb. 38:

Beispiel eines Management-Cockpits

Abkürzungsverzeichnis

ANSI

American National Standards Institute

BDE

Betriebsdatenerfassung

CAM

Computer-Aided Manufacturing

CAQ

Computer-Aided Quality

CCM

Corporate Capability Management

CPPS

Cyber-Physische Produktionssysteme

CPS

Cyber-Physische Systeme

DIN

Deutsches Institut für Normung

EN

Europäische Norm

ERP

Enterpise-Resource-Planning

ISA

International Federation of the National Standardizing Associations

IEC

International Electrotechnical Commission

IT

Informationstechnik

KPI

Key Performance Indicator

KVP

Kontinuierlicher Verbesserungsprozess

MDE

Maschinendatenerfassung

MES

Manufacturing Execution System

NAMUR

Internationaler Verband der Anwender von Automatisierungstechnik der Prozessindustrie

OEE

Overall Equipment Effectiveness

PDM

Produktdatenmanagement

PLM

Product-Lifecycle-Management

PM

Projektmanagement

PZE

Personalzeiterfassung

TPM

Total Productive Maintenance

VDE

Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik

VDI

Verein Deutscher Ingenieure

VDMA

Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau

ZVEI

Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V.

1 Einleitung

Derzeit stehen Produktionsunternehmen unter sehr hohem globalen Wettbewerbsdruck. Aufgrund des mit dem permanenten Überangebot an Waren und Dienstleistungen sich ergebenden hohen Preisdrucks steht bei vielen Unternehmen die Effizienzsteigerung an vorderster Stelle (vgl. Manzei, 2016: S. 11).

Jedes Unternehmen muss heutzutage Potentiale zur Kosteneinsparung erkennen und nutzen, Investitionen genauer prüfen, Amortisationszeiten verkürzen sowie Ausgaben für Maschinen- und Anlagenpark auf das Nötigste reduzieren. Gleichzeitig müssen Innovationen entwickelt und vorangetrieben werden, um im nationalen, sowie im internationalen Wettkampf bestehen zu bleiben und die Wettbewerbsvorteile der Unternehmen steigern zu können (vgl. Gerberich, 2011: S. 32). Bei den weitaus komplexeren und unstrukturierteren Produktionsprozessen (Shop-Floor Prozesse) ist darauf zu achten, dass diese Prozesse - aber auch die unterstützenden Systeme - jederzeit anpassbar und hoch flexibel bleiben müssen. Veränderungen müssen bereits bestehende Richtlinien oder neu beschlossene Richtlinien erfüllen und gleichzeitig den Grad der hohen Produktqualität halten (vgl. Louis, 2009: S. 20).

Weiterhin gibt es eine grundlegende Bewusstseinsänderung bezüglich fehlerhafter Produkte. Gegenüber dem Ziel eines Fertigungsunternehmens dem Kunden eine fehlerfreie Lieferung zu senden, steht heute die fehlerfreie Produktion im Vordergrund (vgl. Kletti, 2012: S. 13). Um die deutsche Industrie in die Lage zu versetzen bis 2020 Leitanbieter für „Cyber-Physical-Production-Systems“ zu werden, hat die Bundesregierung 2014 das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 im Aktionsplan zur „Hightech-Strategie 2020“ verabschiedet (BMBF, 2014: S. 16).