Teil I – Orientierung
Was ein MES ist – und was nicht
Ein MES verbindet Planung, Produktion, Qualität und Rückmeldung. Es ersetzt jedoch weder das ERP-System noch klare Prozesse und Verantwortlichkeiten.
Kurzdefinition
Ein Manufacturing Execution System, kurz MES, verbindet die betriebswirtschaftliche Planung mit der operativen Ausführung in der Produktion. Es unterstützt Fertigungssteuerung, Rückmeldungen, Maschinen- und Prozessdaten, Qualität, Personal- und Logistikprozesse auf Shopfloor-Ebene.
Der Begriff MES wird in der Praxis sehr unterschiedlich verwendet. Manche Unternehmen verstehen darunter eine Betriebsdatenerfassung. Andere erwarten eine vollständige Produktionsplattform mit Feinplanung, Qualitätsmanagement, Maschinenanbindung und Personaleinsatzplanung.
Diese unterschiedlichen Vorstellungen führen bereits zu Beginn vieler Projekte zu Missverständnissen. Der eine Fachbereich spricht über Maschinendaten. Ein anderer denkt an papierlose Auftragsbearbeitung. Die IT betrachtet Schnittstellen und Systemarchitektur. Die Geschäftsführung erwartet bessere Kennzahlen und wirtschaftliche Verbesserungen.
Deshalb ist eine gemeinsame Begriffsgrundlage notwendig. Bevor Ziele, Budget oder Anforderungen festgelegt werden, müssen alle Beteiligten verstehen, welche Rolle ein MES in der Systemlandschaft übernimmt und welche Aufgaben nicht zum MES gehören.
Ziel dieses Kapitels
Am Ende dieses Kapitels können Sie ein MES verständlich einordnen. Sie kennen die Abgrenzung zu ERP, BDE, MDE und CAQ sowie die drei fachlichen MES-Bereiche Produktion, Qualität/CAQ und Personal.
MES bedeutet Manufacturing Execution System
Ein Manufacturing Execution System unterstützt die operative Planung, Steuerung, Durchführung und Überwachung der Produktion. Es verbindet die Unternehmensplanung mit den tatsächlichen Abläufen im Shopfloor.
Das ERP-System plant und verwaltet unter anderem Kundenaufträge, Materialien, Stücklisten, Arbeitspläne, Bestände und kaufmännische Vorgänge. Das MES übernimmt daraus die für die Produktion relevanten Informationen und stellt sie den beteiligten Bereichen in geeigneter Form zur Verfügung.
Während der Produktion erfasst oder übernimmt das MES aktuelle Daten. Dazu gehören zum Beispiel:
- Beginn, Unterbrechung und Ende von Arbeitsgängen,
- produzierte Mengen, Ausschuss und Nacharbeit,
- Maschinenzustände, Laufzeiten und Störungen,
- Qualitäts- und Prozessdaten,
- Materialbewegungen und Auftragsfortschritt,
- anwesende Mitarbeitende, Qualifikationen und Einsatzplanung.
Diese Informationen werden ausgewertet, für die operative Steuerung genutzt und an übergeordnete Systeme zurückgemeldet.
Aus mehr als 35 Jahren MES-Praxis
Ein MES sollte nicht über eine möglichst lange Funktionsliste definiert werden. Entscheidend ist, ob es die für das Unternehmen relevanten Produktionsprozesse durchgängig unterstützt und verlässliche Informationen für Entscheidungen bereitstellt.
Die Position zwischen ERP und Shopfloor
Vereinfacht betrachtet befindet sich das MES zwischen dem ERP-System und der Produktion. Diese Einordnung hilft beim Verständnis, darf aber nicht als starre technische Grenze verstanden werden.
| Ebene | Typische Aufgaben | Typischer Zeithorizont |
|---|---|---|
| ERP | Kundenaufträge, Materialwirtschaft, Arbeitspläne, Kalkulation, Einkauf, Bestände und kaufmännische Abwicklung | Tage, Wochen und Monate |
| MES | Feinplanung, Auftragsbereitstellung, Produktionssteuerung, Rückmeldung, Qualität, Maschinen- und Prozessdaten | Minuten, Stunden und Schichten |
| Shopfloor | Maschinen, Anlagen, Arbeitsplätze, Prüfplätze, Materialbewegungen und tatsächliche Ausführung | Sekunden und unmittelbarer Prozess |
Das ERP beantwortet beispielsweise die Frage, welcher Kundenauftrag bis wann geliefert werden soll. Das MES unterstützt die Frage, in welcher Reihenfolge die zugehörigen Arbeitsgänge auf welchen Ressourcen ausgeführt werden und wie der aktuelle Bearbeitungsstand ist.
Der Shopfloor liefert die tatsächlichen Ereignisse: Eine Maschine läuft, steht, produziert Ausschuss oder benötigt Material. Das MES führt diese Ereignisse mit Aufträgen, Vorgaben und weiteren Ressourcen zusammen.
ERP und MES ergänzen sich
Ein MES ersetzt in der Regel kein ERP-System. Beide Systeme haben unterschiedliche Schwerpunkte und müssen aufeinander abgestimmt werden.
Das ERP bleibt häufig das führende System für:
- Materialstämme, Artikel und Stücklisten,
- Arbeitspläne und Kundenaufträge,
- Bestände und kaufmännische Buchungen,
- Einkauf, Verkauf, Kalkulation und Finanzwesen.
Das MES übernimmt häufig die operative Detaillierung und Ausführung:
- Reihenfolge und Feinplanung der Aufträge,
- Bereitstellung von Arbeitsinformationen im Shopfloor,
- Erfassung von Mengen, Zeiten und Zuständen,
- Überwachung von Qualität und Prozessparametern,
- aktuelle Transparenz über Produktion und Ressourcen.
Welche Daten in welchem System geführt werden, muss im Projekt eindeutig festgelegt werden. Sonst entstehen doppelte Stammdaten, widersprüchliche Buchungen und unklare Verantwortlichkeiten.
Typischer Fehler
ERP und MES werden getrennt betrachtet. Das MES-Projekt beschreibt Funktionen, ohne festzulegen, welche Daten aus dem ERP kommen und welche Rückmeldungen wieder an das ERP übertragen werden müssen.
BDE und MDE sind wichtige MES-Bausteine
Die Begriffe BDE und MDE werden häufig mit MES gleichgesetzt. Beide sind jedoch Teilbereiche eines MES.
BDE – Betriebsdatenerfassung
Die Betriebsdatenerfassung erfasst auftrags- und personenbezogene Rückmeldungen aus der Produktion. Dazu gehören zum Beispiel:
- Auftrag oder Arbeitsgang anmelden und abmelden,
- Gutmenge, Ausschuss und Nacharbeit erfassen,
- Rüst-, Bearbeitungs- und Unterbrechungszeiten melden,
- Stör- und Unterbrechungsgründe dokumentieren,
- Auftragsfortschritt und Bearbeitungsstatus bereitstellen.
Die BDE reduziert Papier, Doppelerfassung und zeitversetzte Rückmeldungen. Sie schafft einen aktuellen Bezug zwischen Auftrag, Arbeitsplatz und ausgeführter Tätigkeit.
MDE – Maschinendatenerfassung
Die Maschinendatenerfassung übernimmt technische Daten direkt aus Maschinen und Anlagen. Dazu gehören beispielsweise:
- Maschinenzustände wie Produktion, Stillstand oder Störung,
- Zählerstände und produzierte Mengen,
- Laufzeiten und Stillstandsdauern,
- Störmeldungen und technische Signale,
- ausgewählte Prozesswerte.
Die MDE macht Maschinenzustände und Verluste transparent. Sie ersetzt jedoch nicht automatisch die BDE. Eine Maschine kennt nicht in jedem Fall den zugehörigen Auftrag, die Ausschussursache oder den verantwortlichen Arbeitsgang.
| Merkmal | BDE | MDE |
|---|---|---|
| Datenquelle | Mitarbeitende, Terminals, mobile Geräte oder automatische Vorgänge | Maschinen, Steuerungen, Sensoren und technische Schnittstellen |
| Schwerpunkt | Auftrag, Tätigkeit, Menge und Zeit | Zustand, Laufzeit, Signal und technischer Prozess |
| Typischer Nutzen | Aktueller Auftragsstatus und weniger manuelle Nachbearbeitung | Transparente Stillstände, Zustände und Maschinenleistung |
| Grenze | Abhängig von verständlichen und akzeptierten Rückmeldeprozessen | Technische Daten allein erklären nicht immer die betriebliche Ursache |
CAQ und MES überschneiden sich
CAQ steht für Computer Aided Quality. CAQ-Systeme unterstützen Qualitätsplanung, Prüfung, Dokumentation und Auswertung. Je nach Hersteller und Systemarchitektur können CAQ-Funktionen Bestandteil eines MES sein oder als eigenständiges System betrieben werden.
Für das Unternehmen ist weniger wichtig, wie ein Anbieter seine Software bezeichnet. Entscheidend ist, dass Qualitätsprozesse durchgängig unterstützt werden und die notwendigen Daten mit Auftrag, Material, Maschine und Prozess verknüpft sind.
Im Buch werden folgende Qualitätsmodule dem Bereich Qualität/CAQ zugeordnet:
- SPC / fertigungsbegleitende Prüfung,
- Wareneingangsprüfung,
- Warenausgangsprüfung,
- Reklamationsmanagement,
- Prüfmittelverwaltung,
- PDV / Prozessdatenprüfung.
Die Prozessdatenprüfung kontrolliert beispielsweise, ob tatsächliche Prozesswerte innerhalb definierter Sollwerte oder Grenzwerte liegen. Damit werden technische Daten nicht nur gesammelt, sondern für Qualitätsnachweise und Reaktionen genutzt.
Die drei fachlichen MES-Bereiche
Für dieses Buch verwenden wir eine verbindliche Modulstruktur. Sie erleichtert die Analyse, Budgetplanung, Lastenhefterstellung und Softwareauswahl.
Bereich Produktion
- BDE,
- MDE,
- Auftragsfeinplanung,
- DNC / Einstelldaten,
- Werkzeug- und Ressourcenmanagement,
- Material- und Produktionslogistik / Intralogistik,
- Energiemanagement,
- Tracking & Tracing.
Leitstand und Planung gehören fachlich zum Bereich Produktion. Sie dürfen nicht als losgelöster vierter MES-Bereich betrachtet werden. Die Auftragsfeinplanung steuert Reihenfolgen, Kapazitäten, Termine und Engpässe innerhalb der Produktion.
Bereich Qualität / CAQ
- SPC / fertigungsbegleitende Prüfung,
- Wareneingangsprüfung,
- Warenausgangsprüfung,
- Reklamationsmanagement,
- Prüfmittelverwaltung,
- PDV / Prozessdatenprüfung.
Bereich Personal
- PZE / Personalzeiterfassung,
- PZW / Personalzeitwirtschaft,
- PEP / Personaleinsatzplanung,
- Leistungslohn,
- Zutrittskontrolle.
Nicht jedes Unternehmen benötigt alle Module. Die Struktur beschreibt den möglichen fachlichen Umfang. Welche Module tatsächlich sinnvoll sind, wird erst aus Handlungsbedarf, Zielen, Potenzialen und vorhandener Systemlandschaft abgeleitet.
Beispiel: Musterwerk Präzisionstechnik GmbH
Die Musterwerk GmbH verfügt bereits über ein ERP-System, eine ältere BDE und einzelne Maschinenschnittstellen. Die Feinplanung erfolgt in Excel. Qualitätsdaten liegen teilweise in einem CAQ-System und teilweise in Dateien.
Das geplante MES soll das ERP nicht ersetzen. Es soll Produktionsaufträge übernehmen, operativ einplanen, im Shopfloor bereitstellen und aktuelle Rückmeldungen zurückgeben.
Die bestehende BDE und die Maschinendatenerfassung müssen gemeinsam bewertet werden. Für die Qualität ist zu klären, welche Funktionen im vorhandenen CAQ bleiben und welche Daten im MES auftragsbezogen zusammengeführt werden.
Ein MES ist kein einzelnes Standardprodukt
MES-Lösungen unterscheiden sich deutlich. Manche Systeme sind aus einer BDE oder MDE entstanden. Andere haben ihren Ursprung in der Feinplanung, im Qualitätsmanagement, in der Instandhaltung oder in branchenspezifischen Anwendungen.
Deshalb kann der gleiche Begriff bei verschiedenen Anbietern unterschiedliche Funktionsumfänge bezeichnen. Ein Modulname wie „Feinplanung“ oder „Tracking & Tracing“ sagt noch nicht aus, welche konkreten Prozesse unterstützt werden.
Für die spätere Auswahl gilt daher:
- Modulnamen sind nur eine erste Orientierung.
- Entscheidend sind konkrete und prüfbare Anforderungen.
- Vorhandene Systeme und Schnittstellen müssen berücksichtigt werden.
- Standardfunktion, Konfiguration und Anpassung müssen unterschieden werden.
Was ein MES nicht ist
Kein Ersatz für ungeklärte Prozesse
Ein MES kann Abläufe digital unterstützen. Es kann aber nicht entscheiden, welcher Ablauf für das Unternehmen richtig ist. Unklare oder widersprüchliche Prozesse müssen vor oder während der Einführung fachlich geklärt werden.
Kein automatischer Produktivitätsgewinn
Ein MES macht Verluste und Abweichungen sichtbar. Eine Produktivitätssteigerung entsteht erst, wenn das Unternehmen Ursachen beseitigt und die gewonnenen Informationen konsequent nutzt.
Kein reines IT-Projekt
Die IT ist für Architektur, Betrieb, Sicherheit und Integration unverzichtbar. Die fachlichen Ziele und Abläufe müssen jedoch von Produktion, Planung, Qualität und weiteren Fachbereichen verantwortet werden.
Kein vollständiger Ersatz für menschliche Entscheidungen
Ein System kann Regeln anwenden, Vorschläge erzeugen und Abweichungen melden. Prioritäten, Zielkonflikte und außergewöhnliche Situationen erfordern weiterhin Entscheidungen durch verantwortliche Personen.
Keine Garantie für gute Daten
Automatisierte Erfassung kann Daten aktueller und vollständiger machen. Falsche Stammdaten, ungeeignete Rückmeldegründe oder unklare Datenverantwortung bleiben jedoch ein Problem.
Typischer Fehler
Ein Unternehmen fragt nach einer „vollumfänglichen MES-Lösung“, ohne vorher festzulegen, welche Prozesse und Probleme tatsächlich relevant sind. Das führt zu unnötigem Umfang, höheren Kosten und einer schwer beherrschbaren Einführung.
Begriffsmatrix für die gemeinsame Projektarbeit
| Begriff | Kernaufgabe | Abgrenzung |
|---|---|---|
| ERP | Unternehmensweite Planung und kaufmännische Abwicklung | Weniger detailliert und weniger zeitnah als die operative Produktionssteuerung |
| MES | Operative Planung, Durchführung, Überwachung und Rückmeldung der Produktion | Verbindet ERP und Shopfloor; Umfang ist unternehmensabhängig |
| BDE | Auftrags- und tätigkeitsbezogene Betriebsdaten erfassen | Ein MES-Baustein, nicht das vollständige MES |
| MDE | Technische Daten und Zustände von Maschinen erfassen | Erklärt ohne Auftrags- und Prozessbezug nicht alle Ursachen |
| CAQ | Qualitätsplanung, Prüfung, Dokumentation und Auswertung | Kann integriert oder als eigenständiges System betrieben werden |
| Shopfloor | Tatsächliche Ausführung in Produktion und produktionsnahen Bereichen | Umfasst Menschen, Maschinen, Material und Arbeitsplätze |
Arbeitshilfe: Gemeinsames MES-Verständnis prüfen
- ERP, MES und Shopfloor sind im Projekt eindeutig abgegrenzt.
- BDE und MDE werden als MES-Bausteine und nicht als vollständiges MES verstanden.
- Die Rolle vorhandener CAQ- und Personalsysteme ist berücksichtigt.
- Die Bereiche Produktion, Qualität/CAQ und Personal sind verbindlich strukturiert.
- Leitstand und Auftragsfeinplanung sind dem Bereich Produktion zugeordnet.
- Es ist festgelegt, welche Systeme führend für welche Daten sind.
- Modulnamen werden später durch konkrete Anforderungen beschrieben.
Ihr Nutzen
Sie schaffen eine gemeinsame Sprache für Geschäftsführung, Fachbereiche und IT. Dadurch werden Projektziele, Systemgrenzen und spätere Anforderungen verständlicher und widersprüchliche Erwartungen früh erkannt.
Entscheidungspunkt
Besteht im Projektteam ein gemeinsames Verständnis darüber, welche Aufgaben ein MES übernehmen soll und welche Aufgaben bei ERP, vorhandenen Fachsystemen oder der Organisation verbleiben?
Ergebnis dieses Kapitels
Nach diesem Schritt liegt noch keine Modulauswahl vor. Es besteht jedoch eine gemeinsame fachliche Grundlage für die weitere Analyse.
Das Ergebnis sollte mindestens enthalten:
- eine verständliche Einordnung von ERP, MES und Shopfloor,
- die Abgrenzung von BDE, MDE und CAQ,
- die verbindliche Struktur der MES-Bereiche und Module,
- eine erste Beschreibung der Systemgrenzen,
- offene Fragen zu vorhandenen Systemen und Datenverantwortung.
Im nächsten Kapitel wird betrachtet, welchen konkreten Nutzen ein MES leisten kann und welche Erwartungen realistisch sind.
Häufige Fragen zu Was ein MES ist – und was nicht
Was ist ein MES?
Ein MES ist ein Manufacturing Execution System. Es unterstützt die operative Steuerung, Rückmeldung und Transparenz in der Produktion zwischen ERP-System und Shopfloor.
Was unterscheidet ein MES von einem ERP-System?
Das ERP-System plant und verwaltet betriebswirtschaftliche Vorgänge. Das MES steuert und dokumentiert die operative Ausführung in der Fertigung deutlich näher an Maschinen, Mitarbeitenden, Qualität und Prozessdaten.
Ersetzt ein MES vorhandene CAQ-, HR- oder WMS-Systeme?
Nicht automatisch. Ob ein MES bestehende Systeme integriert, ergänzt oder ablöst, hängt vom Zielbild, den führenden Daten, den Prozessanforderungen und den vorhandenen Systemen ab.