VDI 5600 Blatt 1-2016 Manufacturing execution systems (MES).pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREFertigungsmanagementsysteme(Manufacturing Execution Systems MES)Manufacturing execution systems (MES)VDI 5600Blatt 1 / Part 1Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Gesellschaft Produkt- und Prozessgestaltung (GPP)Fachbereich InformationstechnikVDI-Handbuch Informatio

2、nstechnik, Band 1: Angewandte InformationstechnikVDI/VDE-Handbuch AutomatisierungstechnikVDI-Handbuch Produktionstechnik und Fertigungsverfahren, Band 1: Grundlagen und PlanungVDI-RICHTLINIENZu beziehen durch/Available at BeuthVerlag GmbH,10772Berlin Alle Rechtevorbehalten/All rights reserved Verein

3、 Deutscher Ingenieure e.V.,Dsseldorf2016Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 35.240.50Oktober 2016October 2016The German version of this standard shall be taken as

4、authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 32 Abkrzungen . . . . . . . . . . . . . . . .

5、. . 33 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.1 Motivation und Ziele des Einsatzes von MES 43.2 MES-Systemverstndnis . . . . . . . . . . 63.3 MES-Nutzenpotenziale . . . . . . . . . . . 113.4 Historischer Abriss . . . . . . . . . . . . . 144 Zuordnung von MES zu Unternehmens-prozessen .

6、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 Aufgabenorientierte Sicht auf MES . . . . . . 165.1 MES-Aufgabe Auftragsmanagement“ . . 165.2 MES-Aufgabe Feinplanung und Fein-steuerung“. . . . . . . . . . . . . . . . . . 235.3 MES-Aufgabe Betriebsmittelmanagement“275.4 MES-Aufgabe Materialmanagement“. . .

7、 325.5 MES-Aufgabe Personalmanagement“ . . 355.6 MES-Aufgabe Datenerfassung“. . . . . . 405.7 MES-Aufgabe Leistungsanalyse“ . . . . . 435.8 MES-Aufgabe Qualittsmanagement“ . . 475.9 MES-Aufgabe Informationsmanagement“ 515.10 MES-Aufgabe Energiemanagement“ . . . 566 Bedeutung von MES fr Unternehmens-

8、prozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606.1 Prozess Arbeitsvorbereitung“ . . . . . . . 606.2 Prozess Produktion“ . . . . . . . . . . . . 616.3 Prozess Transport“. . . . . . . . . . . . . 636.4 Prozess Materialwirtschaft“ . . . . . . . . 646.5 Prozess Qualittssicherung“ . . . . . . . . 6

9、66.6 Prozess Personalwirtschaft“ . . . . . . . . 676.7 Prozess Rckverfolgung“ . . . . . . . . . 696.8 Prozess Instandhaltung“ . . . . . . . . . . 716.9 Kontinuierlicher Verbesserungs-prozess (KVP). . . . . . . . . . . . . . . . 736.10 Prozess Controlling“ . . . . . . . . . . . 75Schrifttum . . . . .

10、 . . . . . . . . . . . . . . . . . 78Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Abbreviations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Basic principles . . . . . .

11、 . . . . . . . . . . . 43.1 Motivation and objectives in using MES . . 43.2 Understanding the MES system . . . . . . . 63.3 Potential benefits of the MES . . . . . . . . 113.4 Historical outline. . . . . . . . . . . . . . . 144 Assignment of MES to corporateprocesses . . . . . . . . . . . . . . . .

12、. . . . . 155 Task-oriented view of MES . . . . . . . . . . . 165.1 MES task “order management” . . . . . . . 165.2 MES task “detailed scheduling and process control” . . . . . . . . . . . . . 235.3 MES task “equipment management” . . . . 275.4 MES task “materials management” . . . . . 325.5 MES tas

13、k “human resources management”. 355.6 MES task “data acquisition”. . . . . . . . . 405.7 MES task “performance analysis”. . . . . . 435.8 MES task “quality management” . . . . . . 475.9 MES task “information management” . . . 515.10 MES task “energy management” . . . . . . 566 Importance of MES to c

14、orporateprocesses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606.1 “Operations planning” process . . . . . . . 606.2 “Production” process . . . . . . . . . . . . 616.3 “Transportation” process . . . . . . . . . . 636.4 “Materials management” process . . . . . . 646.5 “Quality assurance” process . . .

15、 . . . . . . 666.6 “Human resources management” process. . 676.7 “Tracing” process . . . . . . . . . . . . . . 696.8 “Maintenance” process . . . . . . . . . . . 716.9 The continuous improvement process (CIP). . . . . . . . . . . . . . . . . 736.10 “Controlling” process . . . . . . . . . . . . 75Bibl

16、iography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78Frhere Ausgaben: 12.07;01.15,Entwurf,deutschFormereditions:12/07;01/15,Draft, in GermanonlyB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbeha

17、lten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 20162 VDI 5600 Blatt 1 / Part 1VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung un

18、d derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig,sind vorbehalten.Die Nutzung dieser Richtlinie ist unter Wahrung desUrheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedin-gungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung die

19、serRichtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieserRichtlinienreihe ist im Internet abrufbar unterwww.vdi.de/5600.EinleitungDie Entwicklung der klassischen Fabrik zu einemmodernen Dienstleistungszentrum macht neue Kon-zepte des Managements der Fertigung erford

20、erlich.Schnelle und flexible Handhabung der Fertigungs-prozesse und die Mglichkeit ihrer zeitnahen Opti-mierung sind fr die Wirtschaftlichkeit der Fabrika-tion von entscheidender Bedeutung.Oft werden die klassischen Enterprise ResourcePlanning Systems (ERP-Systeme) in der Aufgabe derFertigungsoptimi

21、erung gesehen. ERP-Systeme arbei-ten jedoch mittel- und lngerfristig und mit einem zugeringen Detaillierungsgrad. Fr viele der Ereig-nisse, die in der Fertigung auftreten (z.B. Start/Stoppvon Maschinen, Unterbrechung und Wiederanfahrenvon Arbeitsgngen und Auftrgen, Qualittsmeldun-gen und viele ander

22、e mehr) bieten ERP-Systeme we-der passende Datencontainer, noch die notwendigenVerarbeitungsmechaniken. Anlagen und Prozesssteu-erungen wiederum, bieten zu detaillierte Daten, umfr die Fertigungsorganisation tauglich zu sein. Fertigungsmanagementsysteme (siehe z.B. 1 bis 3),hier als Manufacturing Ex

23、ecution Systems (MES)bezeichnet, bieten eine sinnvolle funktionale Ergn-zung, um alle Fertigungsprozesse zeitnah zu planenund zu steuern, die Prozesstransparenz zu gewhr-leisten und den Material- und Informationsfluss in-nerhalb der Supply Chain aktuell abzubilden. Dar-ber hinaus ergeben sich Mglich

24、keiten zur Unterstt-zung des kontinuierlichen Verbesserungsprozesses(KVP).Die Konzeption des MES-Einsatzes in der Fertigungsetzt umfassende Kenntnisse ber die tatschlichenPreliminary noteThe content of this standard has been developed instrict accordance with the requirements and recom-mendations of

25、 the standard VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting,reproduction (photocopying, micro copying), storagein data processing systems and translation, either ofthe full text or of extracts.The use of this standard without infringement ofcopyright is permitted subject to the lic

26、ensing condi-tions (www.vdi.de/richtlinien) specified in the VDINotices.We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this standard.A catalogue of all available parts of this series ofstandards can be accessed on the Internet atwww.vdi.de/5600.IntroductionThe development of the t

27、raditional factory into amodern service centre calls for new concepts in pro-duction management. Fast and flexible handling ofthe production processes and the possibility of opti-mising them in (or near) real time are of crucial im-portance for the economic efficiency of manufactur-ing.Classic enter

28、prise resource planning systems (ERPsystems) are frequently seen engaged in the task ofoptimizing production. However, ERP systems oper-ate in the medium and longer term and with a lowlevel of detail. For many of the events which occur inproduction (such as starting/stopping of machinery,interruptio

29、ns to and restarting of operations and or-ders, quality notifications and many others), ERPsystems provide neither appropriate data containers,nor the necessary processing mechanisms. Installa-tions and process controllers in their turn offer over-detailed data in order to be fit for the production

30、or-ganization. Systems for managing production (see, for example,1 to 3), here referred to as manufacturing executionsystems (MES), offer a rational functional supple-ment for planning and controlling all manufacturingprocesses in (or near) real time, for ensuring processtransparency, and for provid

31、ing an up-to-date map-ping of the flow of materials and information withinthe supply chain. Furthermore, possibilities arise forsupporting the continuous improvement process(CIP).Using the MES approach in production calls for com-prehensive knowledge of the actual processes and ofB974908A824A6748CAA

32、AA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016 VDI 5600 Blatt 1 / Part 1 3Prozesse und ber die Fhigkeiten und Grenzen dererhltlichen IT-Systeme voraus. Die Komp

33、lexitt derAufgabenstellung spiegelt sich in den teils umfang-reichen Leistungsmerkmalen dieser Systeme wider.Die Vergleichbarkeit der angebotenen Lsungen lei-det darunter, zumal es keine allgemein akzeptierteDefinition darber gibt, welche funktionalen oderaufgabenorientierten Bestandteile ein MES ta

34、tsch-lich umfassen muss.1 AnwendungsbereichDiese Richtlinie ist aufzufassen als ein Leitfaden fr die Entscheider (Geschftsfhrer sowie Leiter derBereiche Produktion, IT, Materialwirtschaft, Qua-litt, Instandhaltung, Personal und Controlling), die Prozessverantwortlichen und Nutzer (Arbeits-vorbereitu

35、ng, Logistik, Auftragsleitstelle, Ferti-gungsplanung, Produktion, Qualittssicherung,Instandhaltung usw.), die Beteiligten im Auswahl- und Einfhrungspro-zess mit ihren fachlichen Schwerpunkten (Pro-jektverantwortliche sowie interne und externeDienstleister) und die Anbieter von Software, Hardware und

36、 Integra-tionund bietet eine aufgabenorientierte Beschreibung vonMES und ihren Einsatzpotenzialen. Sie reflektiert diebestehenden Konzepte der MESA1), ergnzt und ak-tualisiert diese und verschafft eine Sicht, welche dieBelange der europischen Fertiger besser wiedergibt.Im Vordergrund dieser Richtlin

37、ie steht die Darstellungder Aufgaben und des Nutzens von MES. Die parallellaufenden Normungs- und Definitionsvorhaben (z.B.NAMUR NA 94, ANSI/ISA 95, IEC 62264,ISO 22400-2, VDMA 66412-1 bis -4) gehen detail-liert auf die Realisierungsaspekte von MES ein.2 AbkrzungenIn dieser Richtlinie werden die nac

38、hfolgend aufge-fhrten Abkrzungen verwendet:APQP Advanced Product Quality PlanningBDE BetriebsdatenerfassungCAQ Computer-Aided Quality AssuranceCIM Computer-Integrated ManufacturingCOM Component Object ModelERP Enterprise Resource PlanningFMEA Failure Mode and Effects Analysis1)Manufacturing Enterpri

39、se Solution Associationthe capabilities and limitations of available IT sys-tems. The complexity of the task is reflected in thesometimes copious features of these systems. Com-paring the solutions which are available is made moredifficult in particular by the fact that there is no gen-erally accept

40、ed definition of which functionalities ortask-oriented components an MES actually has to in-clude.1ScopeThis standard is to be regarded as a guide for decision-makers (managing directors and heads ofproduction, IT, materials management, quality,maintenance, human resources and controlling), process

41、owners and users (operations planning,logistics, order control, production planning, pro-duction, quality assurance, maintenance, and soon), those involved in the selection and implementa-tion process with their particular technical speci-alities (project managers, as well as internal andexternal se

42、rvice providers), and vendors of software, hardware, and integration so-lutionsand offers a task-oriented description of MES andtheir potential uses. It reflects the existing concepts ofMESA1), complements and updates them and pro-vides a view which conveys the concerns of Euro-pean finished goods m

43、anufacturers better.At the forefront of this standard is a presentation ofthe tasks and benefits of MES. On-going standardisa-tion and definition projects running in parallel (suchas NAMUR NA 94, ANSI/ISA 95, IEC 62264,ISO 22400-2, VDMA 66412-1 to -4) give a detailedtreatment of implementation-relat

44、ed aspects of MES. 2 AbbreviationsThe following abbreviations are used throughout thisstandard:APQP advanced product quality planningPDA production data acquisitionCAQ computer-aided quality assuranceCIM computer-integrated manufacturingCOM component object modelERP enterprise resource planningFMEA

45、failure mode and effects analysis1)Manufacturing Enterprise Solution AssociationB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 20164 VDI 5600

46、Blatt 1 / Part 1KVP kontinuierlicher VerbesserungsprozessLVS LagerverwaltungssystemMDE MaschinendatenerfassungMES Manufacturing Execution SystemsMMI Man-Machine InterfaceMRP (I) Material Requirement Planning MRP (II) Material Resource Planning OEE Overall Equipment EfficiencyP/PE Product and Process

47、 EngineeringSCM Supply-Chain-ManagementSPC Statistic Process ControlWiP Work-in-Process (Materialumlaufbe-stand)3 Grundlagen3.1 Motivation und Ziele des Einsatzes von MESDas Management der Fertigung, mit allen unmittel-bar fertigungsbeeinflussenden Prozessen, wird zu-nehmend zu einer informationstec

48、hnologischen Her-ausforderung. Nicht nur die Vielfalt und die Mengeder Daten, die zu bearbeiten sind, sind dabei bemer-kenswert, sondern auch die Geschwindigkeit, die dieverarbeitenden Systeme vorlegen mssen, um dieDatenflut zeitnah zu verarbeiten. Die Gestaltung undzielgerichtete Nutzung des Inform

49、ationsflusses kanndie Wertschpfung in der Fertigung immens beein-flussen.Der Einsatz von MES kann durch folgende Aspektemotiviert werden: Zur unmittelbaren Produktionsdurchfhrung sindInformationen ber die notwendigen Vorausset-zungen unabdingbar: Informationen zu den Produktionszielen undzum Arbeitsvorrat (wie er aus dem Produktions-programm resultiert) fr einen bestimmten Zeit-raum Informationen zur Ressourcenverfgbarkeit(z.B. Betriebsmittel, Fertigungshilfsmittel undPe