Im Dschungel der Logistik-Begriffe tauchen immer wieder neue Abkürzungen auf. An drei kommt man aber keinesfalls vorbei: WMS, WES und WCS. Doch was definiert eigentlich diese Systeme? Warum sind sie so essenziell und wie grenzen sie sich gegenseitig ab? Und gibt es standardisierte Definitionen für die Lösungen dahinter?
In diesem Blog schaffen wir gemeinsam Durchblick, klären die Begrifflichkeiten und prüfen die Wurzeln dieser Lösungen. Erweitern Sie hier Ihr Wissen über die Softwarearchitektur, um eventuell teure Fallstricke in den nächsten Projekten für Ihr Unternehmen zu vermeiden. Starten wir rein!
- Herkunft und Bedeutung von WMS, WES und WCS
- Überblick über relevante Normen und Standards
- Aufgaben und Fokus eines WMS
- Aufgaben und Fokus eines WES
- Aufgaben und Fokus eines WCS
- Einsatz in manuellen, teilautomatisierten und automatisierten Lagern
- Abgrenzung von Funktionen und Verantwortlichkeiten
- Übersichts-Tabelle für einen schnellen Einblick
Woher stammen die Begriffe und Abkürzungen?
Gleich zu Beginn muss klargestellt werden, dass es sich bei WMS (Warehouse-Management-Systeme), WES (Warehouse-Execution-Systeme) und WCS (Warehouse-Control-Systeme) um keine normativ entstandenen Systemklassen handelt, sondern um Begriffe, die sich aus der industriellen Praxis am Markt entwickelt haben. Gerade deshalb kommt es rund um diese Begriffe immer wieder zu Unklarheiten über die Systemgrenzen und Funktionsumfänge.
Vereinfachte System-Hierarchie mit den Hauptaufgaben eines WMS/WES/WCS:
Warehouse-Management-System
- Bestandsverwaltung
- Auftragsmanagement
- Berichtswesen
Warehouse-Execution-System
- Auftragssteuerung
- Arbeitsabläufe
- Ressourcenkoordination
Warehouse-Control-System
- Gerätesteuerung
- Materialfluss
- Scannen & Sortieren
Warum kommt es zu diesen Unklarheiten bei den Begriffen?
Aktuell gibt es noch keine Standards oder Normen, die Vorgaben in Bezug auf Funktionsabgrenzungen und Schnittstellendefinitionen, über alle Systeme hinweg, liefern. Es gibt vereinzelt Ansätze für Bereiche daraus, aber keine durchgängigen Beschreibungen.
Als Beispiele seien hier genannt:
ISA-95 (IEC 62264):
Diese Norm gilt als Standard für den Informationsaustausch zwischen ERP-Systemen für MES-Architekturen (Manufacturing-Execution-Systeme).
| ISA 95 Level | Typische Zuordnung |
|---|---|
| Level 4 | ERP |
| Level 3 | WMS / WES |
| Level 2 | WCS / SCADA |
| Level 1–0 | SPS / Sensorik |
VDI 3601:
Hier werden Aufgaben- und Leistungsbereiche eines Warehouse Management Systems beschrieben, gleichzeitig wird auf die Kern- und Zusatzfunktionen im Detail eingegangen.
MESA/MOM (Manufacturing Enterprise Solutions Association bzw. Manufacturing-Operations-Management-Systemen):
Beschreibt ausführende Systeme als ereignis- und ressourcenorientierte Orchestrierungsschicht.
VDI 4499:
Beinhaltet die zentralen Prinzipien für die durchgängige Planung, Simulation und Optimierung einer „Digitalen Fabrik“. Es handelt sich dabei um ein Architektur-Framework, das den Rahmen für Schnittstellen, die wartbar und skalierbar sind, aufbaut.
Wegen der verschiedenen Normen und Definitionstiefe sind in der Realität auch Funktionen und Prozesse nicht immer eindeutig einem System zugeordnet, sondern müssen innerhalb eines Projektes im Detail geklärt werden. Der Grund dafür ist, wie eingangs beschrieben, dass die Begriffe WMS/WES/WCS marktgetriebene Systemkategorien und keine normativ entstandenen Ebenen sind. Über die Jahre hinweg haben sich die Bedeutungen verändert, wodurch es zu funktionalen bzw. verantwortlichen Überschneidungen der Systeme kommt. Gleiches gilt für die Definitionen der Schnittstellen zwischen den Systemen.
Weder ISO, IEC noch VDI haben eine Norm veröffentlicht, die diese drei Systemklassen klar festlegt und deren Datenobjekte, Nachrichtenflüsse oder Verantwortlichkeiten verbindlich beschreibt. Aus diesem Grund sind die Schnittstellen immer herstellerabhängig und müssen innerhalb von Projekten geklärt werden. Wir starten aber dennoch mit einer grundsätzlichen Erklärung, wofür die Systeme typischerweise zuständig sind und wie eine typische Softwarearchitektur in einem Lager aussieht. Auf Basis dieser Systemarchitektur betrachten wir, welches System wofür verantwortlich ist und welche Informationen zwischen den Systemen ausgetauscht werden.
Warehouse Management Systeme (WMS)
Das WMS bildet die zentrale Instanz für die logische bzw. logistische Steuerung des Lagers. Es
- verwaltet Bestände,
- steuert alle lagerbezogenen Geschäftsprozesse und sorgt dafür, dass
- Kundenaufträge effizient und korrekt abgearbeitet werden.
Gleichzeitig fungiert es dabei als Bindeglied zwischen einem vorhandenen ERP-System und der operativen Lagerwelt.
WMS-Fokus
Der Fokus liegt dabei auf der prozessorientierten Planung und Optimierung im Lager:
- Bestandsführung (Mengen, Orte, Status)
- Wareneingang, Einlager-Strategie, Umlagerungen
- Kommissionierstrategien (z.B.: Batch, Multi-Order)
- Versandabwicklung und Auftrags-Priorisierung
Dabei steht weniger die physische Bewegung im Vordergrund, sondern die „Was-, Wann-, Wo- und Wie“-Logik.
WMS-Aufgaben
Das WMS agiert auf einer operativ-taktischen Ebene:
- Es übersetzt Kundenaufträge in ausführbare Lageraufgaben
- Es definiert Strategien und Prioritäten
- Es optimiert die Nutzung von Lagerplätzen und Ressourcen
Es trifft jedoch keine sekundengenauen Steuerentscheidungen für die automatisierten Teile einer Anlage, da ein WMS von der eigentlichen Ausführung entkoppelt ist. Nichtsdestotrotz muss ein WMS aufgrund der gehaltenen Daten einen hohen Wert auf die Datenkonsistenz und Verfügbarkeit legen.
Abgrenzungen zu den darüber- bzw. darunterliegenden Systemen:
Zum ERP nach oben:
Ein ERP-System ist typischerweise für die Übergabe folgender Informationen an ein WMS zuständig:
- Kundenaufträge / Lieferaufträge (Warenausgang)
- Bestellaufträge (Wareneingang)
- Versand- und Transportdaten
- Stammdaten (Kunden, Lieferanten, Artikel, etc.)
- Labels (z.B. Versandlabel)
Ein WMS ist typischerweise für die Übergabe folgender Informationen an ein ERP-System zuständig:
- Bestandsinformationen (aggregierte Bestände, bzw. Bestandsveränderungen, Inventurinformationen)
- Bestätigungen über Warenein- bzw. Warenausgänge
- Versand- und Transportdaten
- Aktualisierungen zu Aufträgen falls businessrelevant (z.B. um Kunden einen aktuellen Bestellstatus weiterzugeben)
Zum WES nach unten:
Ein WMS gibt typischerweise folgende Informationen an ein WES weiter:
- Auftragsdaten (Wareneingang / Warenausgang)
- Lagerrelevante Stammdaten (z.B. Artikel)
- Prozessvorgaben (Strategien, Prioritäten, etc.)
- Labels (z.B. Versandlabel)
Ein vorhandener WES ist typischerweise für die Weitergabe folgender Informationen an ein WMS zuständig:
- Status- und Fortschrittsmeldungen
- Störungen / Abweichungen
- Nachschubanforderungen
- Inventur- und Bestandsupdates
Definitionen aus der Theorie
Die VDI 3601 beschreibt, was ein WMS ist und was es können muss. Sie definiert Aufgaben, Funktionen und die Einordnung eines WMS als zentrales Steuerungs- und Optimierungssystem in der Intralogistik. Wichtig dabei ist, dass es dabei um Funktionen geht, nicht jedoch wie es technisch aufgebaut sein muss.
In der ISA-95 (Level 3) wird beschrieben, dass es Systeme für die operative Steuerung der Business-Anforderungen aus einem ERP-System benötigt, welche diese durchführen und überwachen. Dabei wird nicht explizit das WMS erwähnt, sondern es wird die funktionale Ebene (Level 3) definiert, die von einem WMS übernommen werden kann.
Warehouse Execution Systeme (WES)
Das WES wirkt als Orchestrierungsschicht zwischen WMS und Automatisierung. Es übersetzt Lageraufträge in optimal sequenzierte, ressourcenschonende Abläufe und synchronisiert verschiedene Subsysteme in Echtzeit. Es handelt sich dabei um die jüngste der drei Systemkategorien. Funktionale Vorläufer entstanden zu Beginn der 2000er Jahre, wobei sich der Begriff erst nach 2012 am Markt etabliert hat.
WES-Fokus
Bei WES-Systemen liegt der Fokus auf der dynamischen Ablaufsteuerung und Optimierung im laufenden Betrieb:
- Auftragsfreigabe und -sequenzierung in Echtzeit
- Synchronisation von manuellen und automatisierten Prozessen
- Ressourcensteuerung (z.B. Arbeitsplätze, Shuttles, Roboter)
- Engpassmanagement und kontinuierliche Priorisierungsanpassung
Das Ziel ist dabei klar: Maximale Performance (Durchsatz, Termintreue) der Gesamtanlage sicherstellen und steigern.
WES-Aufgaben
Das WES operiert auf einer hoch-operativen, entscheidungsintensiven Ebene:
- Es trifft laufend Optimierungsentscheidungen basierend auf aktuellem Systemzustand
- Es reagiert auf Störungen und passt Prozesse dynamisch an
- Es arbeitet in Sekunden- bis Minuten-Zeiträumen
- Hat kein langfristiges Bestandsmanagement
Abgrenzungen zu den darüber, bzw. darunterliegenden Systemen:
Zum WMS nach oben:
Zwischen einem WES und WMS werden typischerweise folgende Informationen ausgetauscht:
- Auftragsdaten (Wareneingang / Warenausgang)
- Lagerrelevante Stammdaten (z.B. Artikel)
- Prozessvorgaben (Strategien, Prioritäten, etc.)
- Labels (z.B. Versandlabel)
Ein vorhandenes WES ist typischerweise für die Weitergabe folgender Informationen an ein WMS zuständig:
- Status- und Fortschrittsmeldungen
- Störungen / Abweichungen
- Nachschubanforderungen
- Inventur- und Bestandsupdates
Zum WCS nach unten:
Ein vorhandenes WES ist typischerweise für die Weitergabe folgender Informationen an ein WCS zuständig:
- Transportaufträge
- Auftragspriorisierung / -sequenzierung
- Materialflussentscheidungen (z.B. über das Routing)
Ein WES erhält von einem vorhandenen WCS typischerweise folgende Informationen:
- Status- und Fortschrittsmeldungen
- Störungen / Abweichungen
- Informationen über Anlagenstatus und Auslastung
- Bestätigungen physischer Ausführungen
- Übermittlung von Prüfdaten (z.B. Gewicht, Barcodes, etc.)
- Labels (z.B. Versandlabel), wenn automatisch appliziert
Die technische Detailausführung wird den darunter angeordneten Systemen wie einem WCS überlassen.
Funktionale Abgrenzungen
Es gibt am Markt etablierte Definitionen für den Funktionsumfang eines WES. Diese beschreiben jedoch zumeist Funktionalitäten und keine ganzen Systeme. Dieses Verhalten eines WES wird auch durch die Definition der MESA (Manufactoring Enterprise Solutions Association) für MES (Manufacturing-Exection-Systeme) bzw. bei MOM (Manufacturing-Operations-Management-Systemen) beschrieben, bei denen ein WES lt. ISA-95 mit Level 3 gleichzusetzen ist. Wobei auch hier gilt, dass das WES nicht explizit erwähnt wird, sondern die funktionale Ebene (Level 3) definiert wird, die eben auch von einem WES übernommen werden kann.
Warehouse Control Systeme (WCS)
Das WCS ist die technische Steuerungsebene, die die physische Bewegung von Waren in der Anlage direkt kontrolliert. Es verbindet Softwaresysteme mit der Automatisierung (SPS) und sorgt für die korrekte Ausführung aller Transport- und Steuerbefehle. Die Ergebnisse bzw. Rückmeldungen werden an die übergeordneten Systeme (z.B. WES oder WMS) weitergeleitet.
WCS-Fokus
Der Fokus eines WCS liegt auf der echtzeitnahen Materialflusssteuerung und Anlagenkontrolle:
- Routing auf unterschiedlichsten Arten von Fördertechnik
- Anbindung von weiteren Subsystemen wie Shuttle-Systeme oder Roboter
- Direkte Kommunikation mit der SPS
- Reagieren auf Rückmeldungen von Sensoren, Scannern und Aktoren
Das WCS ist also sehr stark technisch geprägt, mit dem Fokus auf Stabilität und Reaktionszeit.
WCS-Aufgaben
Da das WCS auf der direkt-operativen, technischen Ebene in Echtzeit arbeitet, muss es:
- Reaktionen in Millisekunden- bis Sekunden durchführen
- Hohe Anforderungen an Verfügbarkeit und Robustheit erfüllen
- Die Umsetzung vorgegebener Bewegungslogik ohne eigene Prozessstrategie durchführen
- Keine eigenständigen Optimierungen von Gesamtprozessen durchführen
Abgrenzungen zu den darüber, bzw. darunterliegenden Systemen:
Zum WES nach oben:
Ein vorhandenes WES ist typischerweise für die Weitergabe folgender Informationen an ein WCS zuständig:
- Transportaufträge
- Auftragspriorisierung / -sequenzierung
- Materialflussentscheidungen (z.B. über das Routing)
Ein WES erhält von einem vorhandenen WCS typischerweise folgende Informationen:
- Status- und Fortschrittsmeldungen
- Störungen / Abweichungen
- Informationen über Anlagenstatus und Auslastung
- Bestätigungen physischer Ausführungen
- Übermittlung von Prüfdaten (z.B. Gewicht, Barcodes, etc.)
- Labels (z.B. Versandlabel), wenn automatisch appliziert
Zur SPS, bzw. Mechanik nach unten:
Direkte Steuerung der Hardware
→ Kommunikation mit Fördertechnik, Sensorik, Robotik
Funktionale Abgrenzung
Auf der Steuerungsebene gibt es zwar etablierte Technologien, wie die Systeme miteinander kommunizieren. Allerdings ist der Inhalt der Schnittstellen immer abhängig von der jeweiligen Implementierung. Deshalb kann auch für das WCS nur eine grobe Einordnung in etablierte Normen durchgeführt werden. Durch die technische Steuerung & deterministische Ausführung durch ein WCS kann man dieses im ISA-95 Level 2 einordnen. Das bedeutet, dass die Abläufe eines WCS auf festen, logischen Regeln basieren, also Prozesse immer berechenbar und optimierbar sind.
Wann wird welches System benötigt?
Die Frage, welches System für Sie und Ihr Projekt das passende ist, kann nicht pauschal beantwortet werden. Viele verschiedene Faktoren wie Automatisierungsgrad, Umfang, Technologien uvm. beeinflussen die passende Softwarelösung. Deshalb betrachten wir zunächst unterschiedliche Szenarien für Läger. Je nach Szenario, kann die Antwort etwas anders lauten.
1) Manuelles Lager
2) Teilautomatisiertes Lager
3) Hochautomatisiertes Lager
Welches System übernimmt welche Funktionen?
Zuerst ist zu klären, ob diese drei Systeme immer getrennt eingeführt werden müssen. Das kann klar mit „Nein“ beantwortet werden. Viele am Markt vorhandenen WMS bzw. WCS-Lösungen decken Funktionen von WES-Lösungen mit ab. Es gibt auch einige Lösungen am Markt die WMS/WES/WCS Funktionalitäten innerhalb eines Produktes vereinen, sodass es diese Trennung nicht mehr gibt.
Schwierig wird es immer dann, wenn Systeme unterschiedlicher Hersteller zu einer Lösung kombiniert werden müssen.
Unabhängig davon, ob es getrennte oder kombinierte Lösungen sind, es muss eindeutig geklärt sein welche Systeme in der Verantwortung welches Lieferanten liegen. Im Bezug dazu muss die logistische und technische Verantwortung übernommen und auch klar abgegrenzt werden. Das ist wichtig, um überlappende Verantwortlichkeiten auszuschließen, die im operativen Betrieb zu Unklarheiten führen.
Gibt das WMS beispielsweise eine Priorität für einen Kundenauftrag an das WES weiter, so muss das WES diese Vor-Priorisierung in der Ausführungsplanung mitberücksichtigen und das WCS entsprechend die Maschinensteuerung und das Routing anpassen.
Würde eines der Systeme die Vorgaben oder Entscheidungen des anderen Systems ignorieren oder überschreiben, kann es zu ungewolltem Verhalten in einer Anlage, beispielsweise ineffiziente Auslastungen, Leerlaufzeiten an den Arbeitsplätzen, oder ähnlichem kommen. Es darf deshalb für jede Entscheidung nur ein System verantwortlich sein. Die jeweils anderen Systeme dürfen nur Informationen liefern, bzw. Entscheidungen ausführen.
Ist dies nicht klar definiert, kommt es zu unnötigen Verzögerungen in der Lösungsdefinition. Das ist in jedem Fall zu vermeiden, da dies zu hohen Kosten und massiven Störungen in der Auslieferung führen kann. Klarheit über Verantwortlichkeiten ist deshalb ein wesentlicher Punkt für den langfristig erfolgreichen Betrieb eines Lagers.
Aus diesem Grund ist es notwendig, die logistischen sowie technischen Verantwortlichkeiten zu definieren und eindeutig abzugrenzen.
Logistische Verantwortlichkeiten
Aus logistischer Perspektive ist es möglich die Verantwortung:
Für die Performance des gesamten Lagers zu übernehmen
Für den ausführenden Teil (z.B. Automatisierung, Prozessausführung) zu übernehmen
Für die Systemleistung auf den (An-)Teilen der Automatisierung zu übernehmen
Technische Verantwortlichkeiten
Aus technischer Sicht ist es möglich die Verantwortung:
Für alle Lagerprozesse zu übernehmen
Für die Planung und Orchestrierung der Prozesse zu übernehmen
Für die Ausführung und Durchführung der Automatisierungstechnik zu übernehmen
Checkliste:
Wenn Sie sich jetzt die Frage stellen, worauf geachtet werden muss, um hier keine Fehler zu machen. Dann können wir Ihnen hier eine kurze Checkliste mit Fragen anbieten, die Sie dabei unterstützt die richtigen Entscheidungen zu treffen:
- Kann eine „alles aus einer Hand“ Strategie in Betracht gezogen werden, um damit die Frage nach den Verantwortlichkeiten und funktionalen Abgrenzungen zu vermeiden, Schnittstellenprobleme zu umgehen und Abstimmungen und damit Kosten zu reduzieren?
- Gibt es ein gemeinsames Verständnis über die Rollen und Verantwortlichkeiten der Systeme?
- Wird ein Steuerungssystem benötigt, ist dieses (WCS) sauber von der Business-Logik entkoppelt?
- Ist die System- und Prozesslandschaft so komplex, dass eine Orchestrierungsschicht in Form eines WES benötigt wird?
Bevor man jetzt beginnt sich diesen Fragen zu widmen ist es notwendig eine Verantwortungsmatrix zu erstellen die klärt:
- Wer entscheidet Prioritäten
- Wer orchestriert Ressourcen
- Wer steuert welche Maschinen in Echtzeit (SPS oder eigene Maschinennahe Softwaresysteme)
Wenn diese Fragen beantwortet und die Verantwortlichkeiten geklärt sind, dann kann es nicht zu folgenden Situationen kommen, dass:
- Ein WMS WES-Aufgaben übernimmt, „weil es gerade geht“
- Ein WCS Business-Logik enthält, „weil es schneller und einfacher war“
- Ein WES eingeführt wird, ohne die Rollen und Verantwortlichkeiten der anderen Systeme anzupassen
- Schnittstellen zur Verschiebung von Verantwortlichkeiten verwendet werden dürfen
Fazit:
Es gibt aktuell keinen Standard für WMS-WES-WCS. Es gibt jedoch ein Set aus etablierten Referenzwerken, um die Systeme funktional voneinander abzugrenzen. Aufgrund des Interpretationsspielraums kommt es damit immer wieder zu Überschneidungen von Funktionalitäten zwischen Systemen. Es sollte jedoch auf alle Fälle vermieden werden, dass Funktionalitäten in Systeme integriert werden, wo sie nach gängigen Interpretationen nicht sein sollten.
Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über einige Funktionen und in welchen Systemen sie typischerweise einzuordnen sind.
Dabei ist Folgendes zu berücksichtigen:
- ✅ = Funktion sollte hier zugeordnet werden
- ⚠️ = Funktion wird teilweise hier zugeordnet
- ❌ = Funktion sollte von diesem System nicht übernommen werden
| Funktionalität | WMS | WES | WCS |
|---|---|---|---|
| Auftragsmanagement (Grobplanung) | ✅ | ⚠️ | ❌ |
| Feinplanung/Sequenzierung | ⚠️ | ✅ | ❌ |
| Auftragsbearbeitung (Echtzeit) | ❌ | ✅ | ⚠️ |
| Bestandsführung / Bestandshoheit | ✅ | ❌ | ❌ |
| Materialflusssteuerung (logisch) | ⚠️ | ✅ | ⚠️ |
| Materialflusssteuerung (physisch/Echtzeit) | ❌ | ⚠️ | ✅ |
| Ressourcenmanagement (Anlagen, Personal) | ⚠️ | ✅ | ⚠️ |
| Monitoring/Statusverfolgung | ✅ | ✅ | ✅ |
| Echtzeit-Datenverarbeitung | ❌ | ✅ | ✅ |
| Störungsmanagement (Abweichungen) | ⚠️ | ✅ | ✅ |
| Optimierung (strategisch) | ✅ | ❌ | ❌ |
| Optimierung (operativ/Echtzeit) | ❌ | ✅ | ⚠️ |
| Tracking & Traceability | ✅ | ✅ | ⚠️ |
| Qualitätskontrolle (Prozesse) | ⚠️ | ✅ | ⚠️ |
| Datenerfassung (Shopfloor) | ❌ | ✅ | ✅ |
| Dokumenten-/Prozesslogik | ✅ | ✅ | ❌ |
Beachtet man diese Punkte, schafft man Klarheit bei den Zuständigkeiten der Systeme und vermeidet bei Systemumstellungen langfristige Diskussionen und teure Change-Requests. Zusätzlich werden dadurch redundante Funktionalitäten und Datenhaltungen vermieden. Permanente Abgleiche zwischen den Systemen können damit wegfallen. Und wer schon mal Verantwortungs-Ping-Pong zwischen Lieferanten gespielt hat, wird zukünftig sehr genau darauf achten, dass die oben angeführten Punkte eingehalten werden.
Wenn Sie Klarheit und Verantwortlichkeit in Ihre Systeme bringen möchten, kontaktieren Sie unsere Expert:innen gerne.
Die Autoren dieses Beitrags:
Mario Berger
Product Marketing Manager
Mario ist Product Communication Manager bei KNAPP AG im Bereich Product Management. Als Schnittstelle zwischen Technologie und Kommunikation entwickelt er Inhalte rund um Softwarelösungen und digitale Systeme der Intralogistik und sorgt dafür, dass komplexe Zusammenhänge verständlich und zielgruppengerecht vermittelt werden
Nina Bäuchler
Online Marketing Managerin
Nina beschäftigt sich in unserem Blog mit digitalen Trends, Content-Strategie und dem Einsatz von Künstlicher Intelligenz in der Logistik. Ihr Fokus liegt darauf, technologische Entwicklungen einzuordnen und deren Bedeutung für Unternehmen, Prozesse und Kommunikation greifbar zu machen.
