Manufacturing Execution System (MES) in SAP integrieren

MES ist „State of the art“. Was bringt es, wenn MES dazu noch ins ERP – sprich ins SAP ERP oder S/4HANA –  integriert ist?

Bildquelle: shutterstock/(c)Dmitry Kalinovsky

Die typische IT-Landschaft in einem Produktionsunternehmen besteht aus einer Vielzahl unterschiedlicher Software von mehreren Herstellern. Diese bieten oft zusätzliche branchenspezifische Systeme an. Eine Kernkomponente ist häufig das MES. Dabei ist es nicht immer in der gesamten Bandbreite in Form von Betriebs- und Maschinendatenerfassung (BDE/MDE), Personalzeiterfassung (PZE) und Feinplanung (APS) im Einsatz. Darüber hinaus existieren häufig „Eigenentwicklungen“, also individuell für den jeweiligen Produktionsworkflow erstellte Systeme.
Alle Lösungen der Fertigungs-IT vereint heute eine Gemeinsamkeit: Das übergeordnete SAP-System spielt aus Sicht der Produktionsabteilungen nur eine sekundäre Rolle. Der Datenaustausch zwischen SAP und MES ist eher ein „in Kauf zu nehmendes Übel“ denn Teil der Strategie. Des Weiteren funktionieren die Schnittstellen zwischen diesen Systemwelten nicht selten hakelig und benötigen Administration.

Zeit für moderne Strukturen

Nun stehen viele Verantwortliche vor einer neuen Herausforderung: Die erste Generation der MES-Lösungen ist in die Jahre gekommen und eine Modernisierung der Shopfloor-Systemlandschaft steht an. Der Anspruch gegenüber Manufacturing Execution Systems (MES) hat sich deutlich erhöht. Galt in der Vergangenheit das MES noch als reines Tool für die Fertigungsmitarbeiter, schauen heute auch die Kaufleute genauer auf die Produktionskennzahlen. Denn die Margen werden immer kleiner – und genau dann ist eine detaillierte Betrachtung der Stückkosten essenziell.
Damit rückt das ERP-System zunehmend in den Vordergrund, denn die Verwaltung aller produktionsrelevanten Daten findet hier statt. Ob Auftrags-, Material-, oder Personal-daten: Die Basis für die Fertigungsorganisation liegt im SAP-System. Ohne eine Echtzeitverknüpfung zwischen SAP und MES ist eine detaillierte Beurteilung über einen Produktionserfolg oder -misserfolg daher kaum möglich.
Klassische MES-Lösungen sind in aller Regel als „Subsysteme“ konzipiert. Sprich, es handelt sich um eigenständige Programme, die per Schnittstelle mit dem ERP kommunizieren. Das bietet den Herstellern des MES den Vorteil, eine ERP-unabhängige Kundenbasis bedienen zu können. Demnach verfügt ein Subsystem immer über eine eigene Server-Infrastruktur und eine Datenbank. Zudem gibt es eine eigene Datenverwaltung und -strukturierung. Dazu müssen Daten aus dem ERP in das Datenformat des Subsystems umgewandelt werden. Meist per bidirektionaler Schnittstelle tauschen heute beide Plattformen die notwendigen Informationen aus.

Doppelte Datenhaltung

In solch einer Systemarchitektur existiert also immer ein doppelter Datenbestand. Beispielsweise liegen im ERP die Auftragsdaten vor, deren Kopie im MES-Subsystem verwaltet wird. Ein typischer Ablauf ist, dass die Auftragsdaten mit dem Produktionsfortschritt im Sub-System (MES) verarbeitet und später an das ERP zurückgesendet werden. Spätestens hier fängt es an, unwirtschaftlich zu werden: Ändern sich in der Zwischenzeit etwa die Daten auf der ERP-Ebene, kann es passieren, dass die Rückmeldungen vom MES nicht mehr ankommen. Die Datenbestände laufen auseinander und ein manuelles „Clearing“ ist notwendig mit der Frage: „Welchen Daten soll man jetzt glauben?“. Durch solche systembedingten Unschärfen bildet sich in den Unternehmen eine MES-Welt auf der einen Seite und eine ERP-Welt auf der anderen.
Durch eine solche Barriere bleiben Betriebe hinter den Möglichkeiten einer integrierten Datennutzung zurück. Das äußert sich beispielsweise in kaufmännischen Auswertungen auf Basis der ERP- sowie zusätzlich der Subsystem-Daten, die bestenfalls oberflächlich und sporadisch bleiben können.

Volle Integration

Wegen dieser Erkenntnisse entstand die Idee, den SAP-ERP- oder SAP-S/4-Funktionsumfang um MES-Features zu erweitern. Die vorgegebenen Datenstrukturen im SAP-System bilden dabei die Grundlage für das integrierte MES. Beispielsweise sind die Stammdaten zum Material und Personal bereits vorhanden. Sowohl Arbeitsplätze als auch -pläne organisiert das SAP-Modul PP. Die Qualitätssicherung übernimmt das Modul QM und die Instandhaltung das Modul PM. Was fehlt, sind verschiedene Objekte für die Erfassung nicht kontierbarer Leistungen (Nebenzeit, Maschinenstillstand und vieles mehr) sowie die Workflows für die spezifischen Prozesse im Shop-Floor.
Auch ein leistungsfähiges Tool zur Auswertung von Daten sollte vorhanden sein, um einfach und rasch den Informationsbedarf der jeweiligen Mitarbeiter (Produktionsverantwortliche, Bereichsleiter, Meister, Controller, Planer und so weiter) zu stillen. Spätestens bei der Datenauswertung zeigt sich dann die volle Stärke des integrierten MES, denn nun lässt sich der gesamte SAP-Datenraum analysieren.

Gehaltvolle Daten

Ob Plan-Ist-Vergleiche, Vorgangsfortschritte, Nacharbeits- oder Personalkosten pro Kostenstelle: Jede Auswertung ist möglich. OEE und weitere Kennzahlen sind obligatorisch. Eine direkte Anbindung an den Shopfloor per Maschinendatenerfassung gehört ebenfalls zu den wichtigen Bausteinen eines in SAP integrierten MES. Die Normierung der unterschiedlichen Maschinenschnittstellen entsteht mit einem Datenkonzentrator, der die Kommunikation zwischen SAP und dem Shopfloor organisiert. Die technische Integration in das bestehende SAP-ERP oder S/4 erfolgt als Standard-Add-on. Die Funktionen werden als Erweiterung im SAP installiert. Per Konfiguration lassen sich die verschiedenen Workflows mit den Tätigkeiten der Werker in Bezug setzen. Eine spezielle Administration des Systems ist nicht notwendig.

Vorteile in Kürze

Zusammenfassend ergeben sich folgende Vorteile einer SAP-integrierten MES-Lösung:
• Integration basiert auf klar strukturierten, SAP-vorgegebenen Datenformaten.
• Basisinformationen wie Material-, Stamm- oder Personaldaten werden im SAP gepflegt und sind unmittelbar für das MES gültig.
• Rückmeldungen und Buchungen erfolgen online und stehen im SAP-Standard unmittelbar zur Verfügung.
• Buchungen zum Material, auf Kostenstelle, zur Qualität oder zur Instandhaltung lassen sich direkt vornehmen.
• Auswertungen umfassen den gesamten SAP-Datenraum und sind damit nicht auf MES-Daten begrenzt.
• Es entsteht weniger Wartungsaufwand: keine Schnittstelle, keine separate Datenbank, keine externe Hardware.

Fazit

Die Migration eines bestehenden MES-Subsystems hin zu einer SAP-integrierten Lösung bietet zahlreiche Potentiale. Es lassen sich sowohl die bestehenden Abläufe durchleuchten als auch ergänzen. Denkbare Vorgänge, die mit einem Sub-System nicht durchführbar wären, werden mit einer SAP-Integration möglich. In aller Regel lässt sich bestehende Infrastruktur wie Terminals oder Maschinen-Kommunikationsmodule weiterverwenden.

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