VDI 5600 Blatt 2-2013 Manufacturing Execution Systems (MES) - Cost effectiveness.pdf

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1、ICS 35.240.50 VDI-RICHTLINIEN Mrz 2013 March 2013 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Fertigungsmanagementsysteme (Manufacturing Execution Systems MES) Wirtschaftlichkeit Manufacturing Execution Systems (MES) Cost effectiveness VDI 5600 Blatt 2 / Part 2 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsc

2、he Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Produkt- und Prozessgestaltung (GPP) Fachbereich Informationstechnik VDI-Handbuch Informationstechn

3、ik, Band 1: Angewandte Informationstechnik VDI/VDE-Handbuch Automatisierungstechnik VDI-Handbuch Produktionstechnik und Fertigungsverfahren, Band 1: Grundlagen und Planung VervielfltigungauchfrinnerbetrieblicheZwecke nicht gestattet /Reproductionevenforinternalusenot permittedFrhere Ausgabe:01.12 En

4、twurf,deutschFormeredition:01/12Draft,in German onlyZu beziehen durch /Available atBeuth Verlag GmbH,10772 BerlinAlle Rechte vorbehalten /Allrightsreserved Verein DeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2013Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 3 2 Normative Verwe

5、ise 4 3 Begriffe 4 4 Abkrzungen . 4 5 Auswirkungen und Einflsse bei der Einfhrung und beim Einsatz von MES 5 6 Kostenstruktur MES . 7 6.1 Einmalige Kosten . 7 6.2 Laufende Kosten 10 7 Quantifizierbare Nutzen 12 7.1 Steigerung der Anlagen-/ Maschineneffizienz 12 7.2 Steigerung der Personaleffizienz 1

6、6 7.3 Reduzierung der Bestnde . 17 7.4 Verbesserung der Produktqualitt 19 7.5 Steigerung der Termintreue . 19 7.6 Verkrzung der Durchlaufzeit 21 7.7 Erhebung der Nutzenpotenziale . 22 8 Nicht quantifizierbare Nutzen 23 8.1 Produktionsleitung . 23 8.2 Arbeitsvorbereitung . 26 8.3 Fertigungssteuerung

7、. 26 8.4 Materialmanagement 28 8.5 Produktion 30 8.6 Qualittsmanagement . 31 8.7 Instandhaltung 32 8.8 Personalwesen 34 8.9 Supply Chain Management (SCM) 34 8.10 Vertrieb 35 8.11 Einkauf . 36 8.12 IT/DV . 38 8.13 Controlling/Rechnungswesen 39 8.14 Bereichsbergreifender Nutzen 41 8.15 Geschftsleitung

8、 . 43 Schrifttum 44 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 3 2 Normative references . 4 3 Terms and definitions 4 4 Abbreviations 4 5 Effects and influences on the implementation and use of MES 5 6 MES cost structure . 7 6.1 One-off costs 7 6.2 Ongoing costs 10 7 Quantifiable benefits 12 7.1

9、Improvement of plant and equipment efficiency . 12 7.2 Improvement of staff efficiency 16 7.3 Reduction of stocks 17 7.4 Improvement of product quality 19 7.5 Improvement of schedule adherence . 19 7.6 Reduction of lead time . 21 7.7 Identification of potential benefits . 22 8 Non-quantifiable benef

10、its . 23 8.1 Production management 23 8.2 Operations planning and scheduling 26 8.3 Shop-floor control 26 8.4 Material management 28 8.5 Production 30 8.6 Quality management 31 8.7 Maintenance . 32 8.8 Human resources . 34 8.9 Supply Chain Management (SCM) 34 8.10 Sales . 35 8.11 Purchasing . 36 8.1

11、2 IT/data processing 38 8.13 Controlling and Accounting. 39 8.14 Cross-departmental benefits 41 8.15 Management 43 Bibliography 44 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF8AD9NormCD - Stand 2013-04 2 VDI 5600 Blatt 2 / Part 2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013

12、 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die

13、 Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Preliminary note T

14、he content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the guideline VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either o

15、f the full text or of extracts. The use of this guideline without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. Einleitung Die Richtli

16、nienreihe VDI 5600 besteht aus folgen-den Blttern: Blatt 1 Fertigungsmanagementsysteme Blatt 2 Wirtschaftlichkeit Blatt 3 Logische Schnittstellen zur Maschinen- und Anlagensteuerung Blatt 4 Untersttzung von Produktionssystemen durch MES Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreih

17、e ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/5600. In VDI 5600 Blatt 1 werden die MES-Aufgaben beschrieben, und es wird auf die Bedeutung von MES fr Unternehmen eingegangen. Mit der Ein-fhrung eines MES verbundene Kosten- und Nut-zenaspekte werden nur beilufig angesprochen. Fr die Entscheider in Unte

18、rnehmen, die insbeson-dere bei der Entscheidungsvorbereitung fr die Ein-fhrung eines MES mit Fragen nach der Wirtschaft-lichkeit und Amortisationszeit einer solchen An-wendung konfrontiert werden, sind Informationen zu Kosten- und Nutzenfaktoren eines MES substan-ziell. Die Richtlinie VDI 5600 Blatt

19、 2 als Erweite-rung zur Richtlinie VDI 5600 Blatt 1 widmet sich deshalb diesem Thema. Blatt 2 bietet Informationen fr bestehende und zuknftige MES-Anwender sowie fr MES-Anbieter: potenzielle MES-Anwender-Unternehmen: in der Frhphase eines MES-Einfhrungs-projekts als Argumentationshilfe“ fr das inter

20、ne Marketing des geplanten MES-Projekts in der MES-Auswahl- und -Entscheidungs-phase als Leitlinie zur strukturierten Ermitt-lung von Aufwand- und Nutzenfaktoren der geplanten MES-Einfhrung Introduction The series of guidelines VDI 5600 consists of the following parts: Part 1 Manufacturing Execution

21、 Systems (MES) Part 2 Cost effectiveness Part 3 Logic interfaces for machine and plant control Part 4 Support of production systems by MES A catalogue of all available parts of this series of guidelines can be accessed on the internet at www.vdi.de/5600. While VDI 5600 Part 1 describes the scope of

22、MES tasks and outlines the importance of MES for enterprises, the cost and benefit aspects associated with the introduction of an MES are only men-tioned in passing. For corporate decision makers, however, informa-tion about MES cost and benefit factors are para-mount, when faced with the decision f

23、or or against implementing an MES and confronted with ques-tions regarding the cost effectiveness and the pay-back period of such an application. Guideline VDI 5600 Part 2, as an extension of guideline VDI 5600 Part 1, is dedicated to this issue. The objective of Part 2 is to provide information for

24、 current and future MES users as well as for MES vendors: potential MES users companies: At the early stages of an MES implementa-tion project, “supporting arguments” are provided for internally marketing the planned MES project. During the MES selection and decision stage, guidance on the structure

25、d analysis of cost and benefit factors is offered associated with the planned MES implementation. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF8AD9NormCD - Stand 2013-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 VDI 5600 Blatt 2 / Part 2 3 MES-Anwender-Unternehmen: MES-Anwen-d

26、ung bzw. geplanten Erweiterungen MES-Anbieter-Unternehmen: Argumentations-hilfe beim Vertrieb der MES-Software und der Akquise von MES-Projekten MES user companies: details on the use of MES and/or on planned upgrades MES vendors: supporting arguments for the sale of the MES software and helping to

27、win new MES projects 1 Anwendungsbereich MES-Lsungen mssen sich in die Landschaft existierender Software-Lsungen fr die unter-schiedlichen Unternehmensaufgaben einordnen. Konkret liegen sie zwischen der durch kommerzi-elle Unternehmenssoftware (ERP-Systeme) unter-sttzten Planungsebene und der Ausfhr

28、ungsebene des Produktionsprozesses. Auf der Ausfhrungs-ebene kommen in zunehmendem Mae Automati-sierungslsungen sowohl in den Produktionspro-zessen als auch bei Transport- und Handhabungs-aufgaben zum Einsatz. Erfolgt auf der ERP-Ebene die terminliche und kapazitive Einplanung der Bedarfe (Basis: Ku

29、n-denauftrge, Produktionsprogramm etc.) sowie die Betrachtung der Ressourcen aus makroskopischer Sicht, so steht auf der MES-Ebene die kurzfristige, detaillierte Planung und Steuerung der einzelnen Produktionsauftrge und ihrer Arbeitsgnge im Mittelpunkt (mikroskopische Sicht). Hinsichtlich seines Ze

30、itverhaltens ist ein MES typischerweise ein Echtzeitsystem. Die Reaktions- und Einwirkzeit des MES auf bestimmte Zustnde ist somit krzer als die Reaktion des Prozesses auf diese Zustnde. Eingangsinformationen fr die Planungs- und Steuerungsvorgnge der MES-Ebene bilden zum einen die Ergebnisse der gr

31、beren Planung aus der ERP-Ebene und die von der ERP-Software typi-scherweise gehaltenen Stammdaten (z. B. Artikel-stmme, Stcklisten, Kapazittsstammdaten) sowie zum anderen die Rckmeldeinformationen aus dem Produktionsprozess. Die groben Planungsergebnisse aus der ERP-Software werden bei der Feinplan

32、ung auf der MES-Ebene in einzelne Arbeitsgnge mit den zu-gehrigen Aktivitten detailliert (z. B. Werkzeug- bzw. Materialbereitstellung) und unter Bercksich-tigung gegebenenfalls bestehender Planungsrest-riktionen eingelastet. Ergebnis dieser Planungs- und Steuerungsaktivitten sind konkrete Vorgaben,

33、welcher Auftrag bzw. Arbeitsvorgang wann (Pla-nungsraster 1 Tag), mit welchen Ressourcen (Arbeitsplatz, Werkzeuge etc.) und gegebenenfalls mit welchem Steuerprogramm von welchem Mit-arbeiter auszufhren ist. Je nach Durchgngigkeit der Informationsverarbeitung werden die Steue-1 Scope MES solutions mu

34、st fit in with the existing IT landscape consisting of software solutions for dif-ferent business tasks. MES solutions are situated between the planning level supported by commer-cial business software (ERP systems) and the exe-cution level of the production process. At the exe-cution level, automat

35、ion solutions are increasingly used for manufacturing processes as well as trans-port and handling operations. While the ERP level deals with the scheduling and dispatching of requirements (based on sales orders, master production schedule, etc.) and considers resources from a macroscopic perspectiv

36、e, the MES level focuses on the short-term, detailed planning and control of individual production or-ders and the related operations (microscopic per-spective). With a view to its run-time behaviour, an MES can be characterised as a real-time system. Accord-ingly, the time it takes an MES to respon

37、d to and to influence specific conditions is shorter than the time it takes the process to respond to these condi-tions. At the MES level, the input data for planning and control activities consist of the results from rough-cut ERP planning and the master data stored in the ERP system (e.g. item mas

38、ter, bills of material, capacity master data) as well as feedback data from the production process. During a detailed scheduling run at the MES level, the rough planning results imported from the ERP system are broken down into individual operations and associated activities (e.g. tooling or materia

39、l provision) and then scheduled while considering existing planning constraints. These planning and control activities specify which order or operation is carried out at what time (planning bucket 1 day), what resources (work place, tools, etc.) or control programmes are used, and by what staff memb

40、er. Depending on the level of integration achieved in data processing, the control data is either viewed by the operators, e.g. via production control station, or is immediately converted into B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF8AD9NormCD - Stand 2013-04 4 VDI 5600 Blatt 2 / Part 2 Alle Recht

41、e vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 rungsinformationen entweder dem Bedienpersonal z. B. mittels Fertigungsleitstand ersichtlich oder direkt in Steuerbefehle fr die ausfhrenden Be-triebsmittel umgesetzt. Vergleichbares gilt fr die Verarbeitung der im Produktionsprozess anf

42、allen-den Rckmeldedaten (z. B. auftragsbezogenen In-formationen wie Stckzahlen und Zeiten, Maschi-nendaten wie Zustnde und Maschinenparameter oder Qualittsdaten wie Prfergebnisse und Mess-werte). Der Informationstransfer zwischen MES- und Automatisierungsebene ist in der Regel mit einem Technologiew

43、echsel“ verbunden. Whrend MES-Lsungen, analog zu ERP-Systemen, in Hochspra-chen (z. B. Java) programmiert sind und innerbe-trieblich meist von den IT-Abteilungen betreut werden, dominieren in der Automatisierungstech-nik Funktionsplne, Anweisungslisten und Sequen-tial Function Charts die Programmier

44、ung. Fr die Integration von MES- und Automatisierungsebene stehen Protokolle wie OPC zur Verfgung. control commands for the production equipment. The same applies to the processing of feedback data from the production process (e.g. order-related information such as number of units and time data, mac

45、hine data such as conditions and machine pa-rameters, or quality data such as inspection results and measured values). Usually, the information transfer between MES and automation level implies a “change in technol-ogy”. MES solutions, analogous to ERP systems, are programmed in high-level languages

46、 such as Java and are usually maintained by the internal IT department, while programming in automation engineering is governed by flow charts, instruction lists, and sequential function charts. Protocols such as OPC are available for integrating MES with the automation level. 2 Normative Verweise D

47、as folgende zitierte Dokument ist fr die Anwen-dung dieser Richtlinie erforderlich: VDI 5600 Blatt 1:2007-12 Fertigungsmanagement-systeme 2 Normative references The following referenced document is indispensa-ble for the application of this guideline: VDI 5600 Part 1:2007-12 Manufacturing Execu-tion

48、 Systems MES 3 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die Begriffe nach VDI 5600 Blatt 1. 3 Terms and definitions For the purposes of this guideline, the terms and definitions as per VDI 5600 Part 1 apply. 4 Abkrzungen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Abkrzungen v

49、erwendet: ATP zusicherbarer Bestand BDE Betriebsdatenerfassung BI Business Intelligence CPK Prozessfhigkeitsindex KVP kontinuierlicher Verbesserungsprozess CTP Capable to Promise ERP Enterprise Ressource Planning FPY First Pass Yield GAE Gesamtanlageneffektivitt IH Instandhaltung JIT Just-in-Time KPI Key Performance Indicator LIMS Laboratory Information Management System MDE Maschinendatenerfassung 4 Abbreviations This guideline contains the foll