WMS, WES, WCS und MFR: die vier Steuerungsschichten
Sobald ein Lager automatisiert wird, reicht ein Lagerverwaltungssystem allein nicht mehr aus. Zwischen der kaufmännischen Auftragsebene und der Steuerungstechnik der Anlage liegen weitere Schichten, die im deutschsprachigen und im englischsprachigen Raum unterschiedlich benannt werden. Für Betriebe im DACH-Raum entsteht daraus regelmäßig Verwirrung in Ausschreibungen, weil Anbieter dieselben Begriffe unterschiedlich belegen. Diese Seite trennt die vier Schichten und zeigt, welche Kombination zu welchem Automatisierungsgrad passt.
Wer was steuert
Von oben nach unten nimmt der Planungshorizont ab und die Echtzeitanforderung zu.
| Schicht | Aufgabe | Zeithorizont | Typische Entscheidung | Wer liefert es |
|---|---|---|---|---|
| WMSWarehouse Management System | Verwaltung und Planung von Beständen, Plätzen und Aufträgen | Minuten bis Tage | Auf welchen Platz kommt die Ware, in welcher Reihenfolge wird kommissioniert | WMS-Anbieter oder ERP-Hersteller |
| WESWarehouse Execution System | dynamische Taktung, Priorisierung und Engpassauflösung im laufenden Betrieb | Sekunden bis Minuten | Welcher Auftrag wird jetzt vorgezogen, weil eine Station stockt | WMS-Anbieter oder Anlagenbauer, teils eigenständig |
| WCS / MFRWarehouse Control System, Materialflussrechner | Echtzeitsteuerung der Fördertechnik, Wegewahl, Vorfahrtsregeln | Millisekunden | Welcher Behälter fährt an welcher Weiche in welche Richtung | Anlagenbauer oder spezialisierter MFR-Anbieter |
| SPSSpeicherprogrammierbare Steuerung | Ansteuerung einzelner Antriebe, Sensoren und Sicherheitsfunktionen | Millisekunden | Motor an, Motor aus, Lichtschranke ausgewertet | Anlagenbauer |
Die dritte Zeile ist der Grund für die meisten Missverständnisse. WCS und Materialflussrechner bezeichnen im Kern dieselbe Funktion, das eine im englischen, das andere im deutschen Sprachgebrauch. Ein Anbieter, der von WCS spricht, und einer, der einen MFR anbietet, meinen meist dasselbe. Umgekehrt verwenden manche Hersteller WES und WCS synonym, obwohl sie unterschiedliche Aufgaben beschreiben.
Die Systemgrenze in der Ausschreibung
Nicht die Definition kostet Geld, sondern die ungeklärte Zuständigkeit an der Schnittstelle.
Die typische Konstellation
Ein Betrieb schreibt ein WMS aus und parallel eine Fördertechnikanlage. Der WMS-Anbieter geht davon aus, dass die Materialflusssteuerung beim Anlagenbauer liegt. Der Anlagenbauer geht davon aus, dass das WMS die Transportaufträge bereits wegefertig übergibt.
Beide Annahmen sind für sich plausibel und schließen sich aus. Auffallen tut das meist im Integrationstest, wenn der Terminplan keine Reserve mehr hat.
Was in die Ausschreibung gehört
- Wer erzeugt den Transportauftrag und in welcher Granularität, also von Platz zu Platz oder von Zone zu Zone
- Wer entscheidet die Wegewahl an Verzweigungen
- Wer priorisiert bei Staus und Engpässen, also wo die WES-Funktion liegt
- Welches Protokoll und welche Telegrammstruktur gilt an der Schnittstelle
- Wer verantwortet den Durchsatznachweis im Abnahmetest
Vier Ausbaustufen nach Automatisierungsgrad
Nicht jedes Lager braucht alle vier Schichten. Die Frage ist, ab wann welche hinzukommt.
Manuelles Lager
Nur ein WMS. Personen bewegen Ware mit Handgeräten und Flurförderzeugen, es gibt keine automatische Fördertechnik. Die Steuerung endet bei der Anweisung an den Menschen.
- Schichten: WMS
Teilautomatisiert
WMS plus eine überschaubare Fördertechnik, etwa eine Verpackungsstraße. Häufig übernimmt die Anlagensteuerung des Lieferanten die Materialflussfunktion, ein eigener MFR ist nicht nötig.
- Schichten: WMS und Anlagensteuerung
Automatiklager
WMS plus Materialflussrechner. Bei automatischem Kleinteilelager, Hochregallager oder Shuttle-Anlage ist eine eigene Echtzeitschicht zwingend, weil Wegewahl und Vorfahrt in Millisekunden entschieden werden.
- Schichten: WMS, MFR, SPS
Hochdynamisches Lager
WMS, WES und MFR. Sobald mehrere Anlagenbereiche um dieselben Ressourcen konkurrieren und Aufträge dynamisch umpriorisiert werden müssen, lohnt eine eigene Ausführungsschicht.
- Schichten: WMS, WES, MFR, SPS
Integrierte Lösung
Manche Systeme decken mehrere Schichten in einem Produkt ab. SAP EWM enthält mit EWM-MFS eine Materialflusskomponente, und WAMAS von SSI Schäfer verbindet Lagerverwaltung und Materialflusssteuerung.
- Vorteil: eine Schnittstelle weniger, ein Verantwortlicher
Robotik und AMR
Fahrerlose Transportsysteme bringen eine eigene Flottensteuerung mit, die funktional zwischen WES und MFR liegt. Sie ist eine weitere Schnittstelle und gehört ausdrücklich in die Systemgrenzendefinition.
- Häufiger blinder Fleck in Ausschreibungen
Häufige Fragen im Überblick
Die 8 Fragen, die zu diesem Thema am häufigsten gestellt werden.
Was ist der Unterschied zwischen WMS und WCS?
Ein WMS verwaltet und plant: Es weiß, welcher Artikel auf welchem Platz liegt, und entscheidet, was als Nächstes zu tun ist. Ein WCS, im deutschen Sprachraum meist Materialflussrechner genannt, steuert die Anlage in Echtzeit: Es entscheidet, welcher Behälter an welcher Weiche in welche Richtung fährt, typischerweise mit Reaktionszeiten unter 50 Millisekunden. Der Zeithorizont unterscheidet sie am deutlichsten, das WMS denkt in Minuten bis Tagen, das WCS in Millisekunden.
Was macht ein WES und brauchen wir eines?
Ein Warehouse Execution System liegt zwischen WMS und Materialflusssteuerung und übernimmt die dynamische Taktung: Es priorisiert Aufträge im laufenden Betrieb um, löst Engpässe auf und verteilt Last zwischen Anlagenbereichen. Nötig wird es, wenn mehrere Bereiche um dieselben Ressourcen konkurrieren und eine starre Freigabe aus dem WMS zu Staus führt. In einem manuellen oder teilautomatisierten Lager erfüllt das WMS diese Aufgabe selbst mit.
Sind WCS und Materialflussrechner dasselbe?
Im Kern ja. WCS ist der englische, Materialflussrechner der im deutschen Sprachraum übliche Begriff für dieselbe Funktionsschicht zwischen Lagerverwaltung und speicherprogrammierbarer Steuerung. In der Praxis entsteht Verwirrung, weil manche Hersteller WES und WCS synonym verwenden, obwohl beide unterschiedliche Aufgaben beschreiben. In Ausschreibungen empfiehlt es sich deshalb, nicht mit Begriffen zu arbeiten, sondern mit Funktionsbeschreibungen.
Wer liefert welche Schicht?
Das WMS kommt vom WMS-Anbieter oder aus dem ERP. Die Materialflusssteuerung liefert meist der Anlagenbauer, weil sie eng an dessen Technik hängt, es gibt aber auch spezialisierte MFR-Anbieter. Die WES-Funktion ist am wenigsten eindeutig zugeordnet und wird je nach Konstellation vom WMS-Anbieter, vom Anlagenbauer oder von einem eigenständigen Produkt abgedeckt. Genau diese Uneindeutigkeit macht die Zuständigkeitsklärung in der Ausschreibung so wichtig.
Was passiert, wenn die Systemgrenze nicht geklärt ist?
Der typische Verlauf: Der WMS-Anbieter geht davon aus, dass die Materialflusssteuerung beim Anlagenbauer liegt, der Anlagenbauer geht davon aus, dass das WMS wegefertige Transportaufträge liefert. Beide Annahmen sind plausibel und schließen sich aus. Sichtbar wird die Lücke meist erst im Integrationstest, wenn der Terminplan keine Reserve mehr hat. Fünf explizite Fragen in der Ausschreibung verhindern das mit geringem Aufwand.
Kann ein System mehrere Schichten abdecken?
Ja, und das ist verbreitet. SAP EWM enthält mit EWM-MFS eine eigene Materialflusskomponente, WAMAS von SSI Schäfer verbindet Lagerverwaltung und Materialflusssteuerung in einem Produkt. Der Vorteil liegt in einer Schnittstelle weniger und einem eindeutigen Verantwortlichen bei Störungen. Der Nachteil ist eine engere Bindung an einen Anbieter, weil sich die Schichten später schwerer einzeln austauschen lassen.
Wo ordnen sich fahrerlose Transportsysteme ein?
Fahrerlose Transportsysteme und autonome mobile Roboter bringen eine eigene Flottensteuerung mit, die funktional zwischen WES und Materialflussrechner liegt: Sie verteilt Fahraufträge auf Fahrzeuge, plant Routen und löst Konflikte auf. Für das Projekt bedeutet das eine zusätzliche Schnittstelle mit eigener Semantik. In Ausschreibungen ist das ein häufiger blinder Fleck, weil die Flottensteuerung als Teil der Fahrzeuglieferung betrachtet und nicht als Steuerungsschicht behandelt wird.
Ab wann brauchen wir einen Materialflussrechner?
Sobald automatische Lagertechnik im Spiel ist, die in Echtzeit Wegeentscheidungen erfordert, also bei automatischem Kleinteilelager, Hochregallager mit Regalbediengeräten oder Shuttle-Anlagen. Bei einer überschaubaren Fördertechnik, etwa einer Verpackungsstraße, übernimmt häufig die mitgelieferte Anlagensteuerung diese Funktion und ein eigener Materialflussrechner ist nicht nötig. Die Grenze verläuft weniger an der Anlagengröße als an der Frage, ob Wegewahl und Vorfahrt dynamisch entschieden werden müssen.
Klären Sie die Systemgrenze vor der Ausschreibung
Wer nicht festlegt, welche Schicht wer liefert, bekommt Angebote, die sich nicht vergleichen lassen. Das Matching macht die Abgrenzung explizit.