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Auswirkungen von Komplexität in Produktionssystemen, insb. auf das Bestandsmanagement

Dr. Christoph Danne

Vorlesungsreihe „Unternehmensführung und –steuerung"

20.01.2012

3 20.01.2012

1. Komplexität in Produktionssystemen

Theoretische Grundlagen zur Komplexität

Einordnung im Kontext von Produktion und Logistik

Komplexitätstreiber

Nutzen und Kosteneffekte von Komplexität

2. Bestandsmanagement

Wozu Bestände?

Klassifizierung von Materialien zur Auswahl einer Steuerungsstrategie

Ermittlung optimaler Bestandshöhen

3. Auswirkungen von Komplexität auf das Bestandsmanagement

Bestandsverteilung in komplexen Produktionsnetzwerken

Mehrbestände durch Diversifikation vs. Risk-Pooling durch Konsolidierung

Praxisbeispiel aus der Konsumgüterindustrie

Inhalte des Vorlesungsblocks

„Auswirkungen von Komplexität in Produktionssystemen,

insb. auf das Bestandsmanagement“

Auswirkungen von Komplexität in Produktionssystemen

1. Komplexität in Produktionssystemen

Dr. Christoph Danne


20.01.2012

5 20.01.2012

Warum wollte Henry Ford nur schwarze Autos bauen?

Früher

Any customer can have a car painted any colour he wants so long as it’s black. (Henry Ford)

Heute

”Wer Individualität lebt, soll sie auch fahren können.“ (VW)

”So unverwechselbar wie Sie selbst.“ (Mercedes)

”Die exklusivste Art, BMW zu fahren.“ (BMW)

Zeiten ändern sich


6

Steigende Komplexität in der Produktpalette

20.01.2012

Beispiel BMW X3

Vielfalt durch Variantenbildung

Zum Weiterlesen: http://www.brandeins.de/archiv/magazin/was-wirklich-zaehlt/artikel/grosses-auto-grosses-geld.html


http://video.google.com/videoplay












7 20.01.2012

Darstellung der Komplexität anhand des Variantenbaums „Fahrer-Außenspiegel“

Fahrer

Außenspiegel

manuell

mit

elektrisch

Plan

Konvex

Sphärisch

manuell

Plan

Konvex

Sphärisch

ohne

elektrisch

Plan

Konvex

Sphärisch

manuell

Plan

Konvex

Sphärisch

elektrisch

mit

elektrisch

Plan

Konvex

Sphärisch

manuell

Plan

Konvex

Sphärisch

ohne

elektrisch

Plan

Konvex

Sphärisch

manuell

Plan

Konvex

Sphärisch

...

Baugruppe klappbar Blinker Verstellung Spiegel


8 20.01.2012

Notwendigkeit für aktives Komplexitätsmanagement

Was passiert hierfür hinter dem Tresen des Cafés?

Komplexität trifft jede Branche


9 20.01.2012

Viele Treiber führen kontinuierlichen zu immer mehr Varianten. Die Geschwindigkeit dieses Wachstums nimmt in vielen Branchen zu.

Individueller werdende Kundenwünsche

Regionale Anforderungen in globalisierten Märkten

Ausschöpfen der Marktpotenziale

Ansprechen verschiedener Kaufkraftgruppen

Kundenbindung

Marktforschung als „trial and error“

Abgrenzung im Markt und Vermeiden von Preiskämpfen

Schaffung von Markteintrittsbarrieren

Worauf begründet sich der Trend zu mehr Variantenvielfalt?


11 20.01.2012

Definition des Komplexitätsbegriffes

Die Komplexität ist die Eigenschaft von Systemen, die durch die Anzahl der Elemente des Systems und der zwischen den Elementen bestehenden Relationen bestimmt wird. Je größer die Zahl der Elemente und der zwischen ihnen bestehenden Relationen ist, desto höher ist der Grad der Komplexität.

[Buhr und Klaus, 1975]

Komplexität

Konnektivität (Beziehungsvielfalt)

Varietät (Elementevielfalt)

Arten von Beziehungen

(Beziehungsinhalt)

Anzahl von Beziehungen

(Verknüpfungsdichte)

Arten von Elementen

(Unterschiedlichkeit)

Anzahl von Elementen

(Elementemenge)


12 20.01.2012


Durch Ansteigen der drei Merkmale Veränderung, Vielfalt und/oder Vernetzung erhöht sich die Komplexität des Systems.

Mit steigende Komplexität wird es schwieriger

das System zu beschreiben,

Systemzustände zu beobachten,

die Auswirkungen von Änderungen auf das System korrekt vorherzusagen,

das System zu steuern.

Beispiele: (Repräsentanten für Komplexitätsklassen)

Gerüst Uhrwerk

Regler Zelle

Pflanze Tier

Mensch

Organi-sation

[Dangelmaier, 2003]


13 20.01.2012


einfaches System (wenig Elemente, Beziehungen und Verhaltensmöglichkeiten)

kompliziertes System (viele Elemente und Beziehungen; Verhalten ist deterministisch)

relativ komplexes System (wenig Elemente und Beziehungen; hohe Vielfalt an Verhaltens-möglichkeiten; keine vollständige Beherrschbarkeit möglich)

äußerst komplexes System (Vielzahl von Elementen mit vielfältigen Beziehungen; große Vielfalt an Verhaltensmöglich-keiten mit veränderlichen Wirkungsverläufen zwischen den Elementen)

geri

ng

hoch

gering hoch

Vielzahl/ Vielfalt

Veränderlichkeit/ Dynamik

kompliziertes System

äußerst komplexes

System

einfaches System

relativ komplexes

System

[Schuh, 2005]


14 20.01.2012

Komplexität im Kontext von Produktionssystemen (Beispiele)

Produktionsstandorte

Läger

Kunden

Fertigungsanlagen

Transportverbindungen

Informationsflüsse

Strukturen

Produktprogramm

Produktstruktur

Komponenten und Basismaterialien

Produkte

Ausgestaltung von Produktionsprozessen

Ausgestaltung von Materialflüssen / Transporten

Ausgestaltung von Informationsflüssen

Prozesse

Wo lässt sich Komplexität in

Produktionssystemen beobachten?


15 20.01.2012

Komplexität vs. Variantenvielfalt

Höhere Komplexität in allen Unternehmensbereichen durch Konstruktion, Produktion und Vermarktung einer hohen Variantenvielfalt:

Materialwirtschaft: größere Anzahl von Vorprodukten und Bauteilen muss beschafft, gelagert und

verwaltet werden Teilekomplexität

Produktion: Planung innerbetrieblicher Lose von Fertig- und Zwischenprodukten wird

aufwendiger Komplexität des Fertigungssystems

Marketing: muss sich auf mehrere Zielgruppen mit unterschiedlichen Kundenbedürfnissen

einstellen Kundenkomplexität

Vertrieb: größer Aufwand für Schulungen der Mitarbeiter

Mit zunehmender Variantenvielfalt steigt die Komplexität im Unternehmen.

Diese Art der Komplexität wird durch die Anzahl der Produktvarianten

bestimmt (Variantengetriebene Komplexität), kurz:

Variantenvielfalt als Komplexitätstreiber


16 20.01.2012

Dies Komplexität ist leider ein extremer Kostentreiber

Entlang der Wertschöpfungskette wird Komplexität durch unterschiedliche Arten von Vielfalt erzeugt werden:

Variantenvielfalt erzeugt Komplexität

(Produkt-) Variantenvielfalt

Teile-, Materialvielfalt

Lieferanten-vielfalt

Distributionskanal-, Auftragsvielfalt

Kundenvielfalt

F&E „Komplexität“


17 20.01.2012

Negative Folgen wachsender Komplexität

Aufwand für Entwicklung und Konstruktion

problematische Entwicklungskoordination

Datenverwaltungsaufwand

Pflege und Änderungsmanagement im Teilestamm

intransparente Entwicklungskosten

höheres Entwicklungsrisiko (Innovationsrisiko)

viel Vorleistung bei ungewissem Bedarf

erschwerte Priorisierung von Entwicklungsprojekten

Auftragsabwicklung

F&E, Konstruktion

Einkauf, Beschaffung

Arbeits-planung

Fertigung, Produktion

Absatz, Vertrieb


18 20.01.2012


erhöhter Aufwand bei der Bedarfsermittlung (durch mehr Positionen)

zunehmende Zersplitterung der Beschaffungsmärkte, mehr Lieferanten

Aufwand für Lieferantenmanagement und Vertragsgestaltungen

höhere Wahrscheinlichkeit für Lieferausfälle

höherer Aufwand u. mehr Kosten für Dual-Sourcing Strategien

kleine Beschaffungseinheiten

geringere Stückkostendegression, (wenig Mengenrabatt, …)

kostenintensiver Teilekauf, da häufig Spezialteile notwendig

höhere Bestände

Auftragsabwicklung

F&E, Konstruktion


Arbeits-planung


Absatz, Vertrieb


19 20.01.2012


erhöhter Planungsaufwand durch

hohe Teilevielfalt

veränderte Arbeitsinhalte

mehr zu planende Vorrichtungen und Spezialwerkzeuge

hohe Komplexität des Planungsproblems

Erhöhung der Durchlaufzeit

Erhöhter Koordinations- und Organisationsaufwand

hoher Verwaltungsaufwand

viele Rückfrageschleifen

Auftragsabwicklung

F&E, Konstruktion


Arbeits-planung


Absatz, Vertrieb


20 20.01.2012


Kleinere Losgrößen geringere Mengeneffekte, höhere Rüstkosten

schlechte Auslastung der Maschinen, Sinken der OEE

hohe Bestände, mehr Lagerhaltungskosten

geringere Lerneffekte, geringere Produktivität

hohes Fehlteilrisiko

hoher Planungs- und Steuerungsaufwand durch Reaktion auf Störungen

hohe Durchlaufzeiten

höhere Kapitalbindung

Spezialvorrichtungen und –werkzeuge

flexiblere/qualifizierter Mitarbeiter

höhere Herstellkosten

Auftragsabwicklung

F&E, Konstruktion


Arbeits-planung


Absatz, Vertrieb


21 20.01.2012


Ungünstiges Kosten- Erlösverhältnis

Deckungsbeitragsproblematik

Aufwand für Schulung des Kundendienstes (Service,…)

Exoten bremsen Renner (Kannibalisierungseffekt)

schwierige Bedarfsprognosen

Auftragsabwicklung

F&E, Konstruktion


Arbeits-planung


Absatz, Vertrieb


22 20.01.2012

Direkte und indirekte Komplexitätskosten

Unterscheidung zwischen direkten und indirekten Komplexitätskosten

Direkten Komplexitätskosten:

verändern sich annähernd proportional zur Komplexität

eher linearer Kostenanstieg

(z.B. Kosten für Entwicklung und Konstruktion neuer Kundenvarianten) Indirekte Komplexitätskosten:

treten in Form von Opportunitätskosten auf

exponentieller Kostenanstieg

(z.B. Kosten, die dadurch entstehen, dass eine Ressource im Unternehmen komplexitätsbedingt nicht optimal eingesetzt wird)

Komplexitäts-kosten

Direkte

Einmalig Dauerhaft

Indirekte

Entwurf und Konstruktion zusätzlicher Teile

Nullserienprüfung Neue Werkzeuge

Lagerbestände Qualitätssicherung Materialverwaltung Produkt-

dokumentation Ersatzteile &

Service

Effizienzverluste in der Produktion

Planungsaufwand und -qualität

Kannibalisierungs-effekte


23 20.01.2012

Bewertungsproblem von Komplexitätskosten

Probleme der Kostenerkennung und -verrechnung

Varianten verursachen „Komplexitätskosten“ in der gesamten Wertkette (Beschaffung, Produktion, Lagerung, Vertrieb, …)

ein Großteil dieser Kosten ist in den Gemeinkosten versteckt

durch die traditionelle Zuschlagskalkulation werden diese zusätzlichen Kosten verdeckt (mangelnde Kostentransparenz)

Häufiger Fehler der Zuschlagskalkulation:

Standardprodukte werden zu teuer,

Spezialprodukte, die die internen Prozesse stark in Anspruch nehmen, zu billig kalkuliert

nicht verursachungsgerechte Zuordnung der Kosten

Ermittlung der zusätzlichen Variantenkosten bezieht sich oft nur auf Material- und Fertigungskosten

Problem: meisten Mehraufwände entstehen in den indirekten Bereichen und werden weder erkannt noch verrechnet


24 20.01.2012

Typisches Symptom: „Komplexitätsfalle“

Standardprodukte werden zu stark und Exotenprodukte zu schwach

belastet Quersubventionierung von Exoten durch Standardprodukte

Kompensation des sinkenden Absatzes durch zusätzliche Varianten

Wettbewerbsnachteil aufgrund von ungesteuerter Quersubventionierung

Kaufen Kunden beim Wettbewerber den Standard, bleibt im eigenen Unternehmen nur noch das Exotengeschäft.


25 20.01.2012

„Optimale Vielfalt“ existiert!

Die Wahl der eigenen Variantenvielfalt ist eine Kosten-Nutzen-Abwägung

Wie sind Kosten und Nutzen zu bewerten?

Kosten Umsatz Gewinn

Optimale Vielfalt

Sortiments-vielfalt

Maximaler Gewinn

Kosten

Umsatz


26 20.01.2012

Zusammenfassung „Komplexität in Produktionssystemen“

1) Variantenvielfalt ist stärkster Komplexitätstreiber

2) Komplexitätskosten sind kritisch und

ein Problem in praktisch jeder Branche

entwickeln sich überproportional

sind schwer zu bewerten

3) Komplexitätsmanagement: „Optimale Vielfalt“ finden und Strategien entwickeln, um Komplexität zu

vermeiden

reduzieren

beherrschen


27 20.01.2012

Sidenote: The Paradox of Choice Überschätzte Vorteile von Wahlmöglichkeit

Mehr Auswahl macht uns nicht glücklicher, sondern unzufriedener

Zu viel Auswahl führt zu

„Lähmung“

(antizipiertem) Bedauern

Opportunitätskosten

Autonomy and Freedom of choice are critical to our

well being, and choice is critical to freedom and

autonomy. Nonetheless, though modern Americans

have more choice than any group of people ever has

before, and thus, presumably, more freedom and

autonomy, we don't seem to be benefiting from it

psychologically.

Barry Schwartz: “Anleitung zur Unzufriedenheit: Warum weniger glücklicher macht“ (The Paradox of Choice)

Als Vorträge unter

http://video.google.com/videoplay?docid=6127548813950043200 (60 min)

http://www.ted.com/talks/lang/eng/barry_schwartz_on_the_paradox_of_choice.html (20 min)


http://www.ted.com/talks/lang/eng/barry_schwartz_on_the_paradox_of_choice.html?docid=6127548813950043200

http://www.ted.com/talks/lang/eng/barry_schwartz_on_the_paradox_of_choice.html?docid=6127548813950043200

http://www.brandeins.de/archiv/magazin/was-wirklich-zaehlt/artikel/grosses-auto-grosses-geld.html

2. Bestandsmanagement

Dr. Christoph Danne


20.01.2012

29 20.01.2012

Warum kann oder will ich Liefer- und Bedarfsprozess nicht exakt synchronisieren?

Bestände sind Puffer gegen Unterschiede zwischen Liefer- und Bedarfsprozess

Lieferprozess

Bestandshöhe

Puffergröße

Bedarfsprozess


30 20.01.2012

Es existieren eine Reihe wirtschaftlich sinnvoller Gründe für Bestände. Den jeweiligen Grund zu kennen ist elementar für die korrekte Planung.

Entstehungsgrund

Warum liegt hier so viel Material?

Effizientere Prozesse

Bessere Ressourcennutzung

Skaleneffekte

Puffer gegen unsichere Schwankungen

Bestandstyp

Zyklusbestände

Work in Progress

Sicherheitsbestände

Antizipative Bestände

Physischer Bestand

Rohmaterial

Zwischenerzeugnisse

Fertigerzeugnisse


31 20.01.2012

Wie viel Bestand ist notwendig (=wirtschaftlich sinnvoll)?

Warum wollen wir Bestände reduzieren?

Kapitalbindung

Lagerfläche und Handling

Qualitätseinbußen

Verschrottung von Obsoletes

Planung

schlechte Losgrößen

ungenaue Prognosen

unzuverlässige Lieferanten

falsche Dispositions-stammdaten

Instabile Produktions-prozesse

Wirtschaftlich sinnvolle und notwendige Bestände

Bestände, die Probleme verdecken

Bestandshöhe

Bestände sind teuer 1

Bestände verdecken Probleme 2

Überflüssige Bestände


32 20.01.2012

Überbestände identifizieren: Kennzahlen zum Auffinden von „toten Beständen“

Wie lange ist der letzte Abruf

dieses Materials her?

Um wie viel Einheiten hätten wir

den Bestand ohne Auswirkungen

auf die Lieferfähigkeit

reduzieren können?


33 20.01.2012

Überbestände identifizieren: Beispiel für automatisierte Bestandsanalyse

1 2 3 4

1

2

3

4

∅ Bestand

„Toter“ Bestand

Sicherheitsbestand

Notwendiger Sicherheitsbestand

(1) Welcher Anteil des ∅-Bestandes ist “tot”?

(2) Ist der tote Bestand höher als der erforderliche Sicherheitsbestand?

(3) Ist der Sicherheits-bestand höher eingestellt als erforderlich?

(4) Ist der tote Bestand höher als der im SAP definierte Sicherheitsbestand?


34

Wertanteil

20.01.2012

Klassifizierung von Materialien durch ABC/XYZ Analyse

A B C

X

Y

Z

O O

O S

S S

ABC-Analyse

XYZ-Analyse

Wertanteil, z.B.

Umsatz

Einkaufswert/

Beschaffungskosten

Verbrauch

Schwankung, z.B.

Bedarfsschwankung

(Variationskoeffizient)

Vorhersagbarkeit/

Prognosegenauigkeit

O

S

hoch mittel gering

Schw

ankun

gen

hoch

mitte

l gering

Hohes Optimierungspotential

Hoher Steuerungsaufwand

ABC/XYZ-Matrix


35 20.01.2012

Anwendungsfall ABC/XYZ Analyse: Bestandsstrategien festlegen

Verbessern der Prognosequalität

Integration Zulieferer

Flexibilisierung Prozesse

JiT, JiS

kein bzw. geringer Sicherheits-bestand

Integration Zulieferer

Überwachung/ Eingriff durch Planer

Sicherheitsbestand abhängig von

Zuverlässigkeit Zulieferer

Schwankung der Nachfrage

Eigenschaften des Produktes

Bestandsführung automatisch

A B C

X

Y

Z

hoch mittel gering

Sch

wa

nku

ng

en

hoch

mittel

gering

Wertanteil

Sicherheitsbestand steigt

Sic

herh

eits

besta

nd s

teig

t


37 20.01.2012

Beantwortet nicht das Hauptproblem von Logistikern. In der Realität existieren Unsicherheiten!

Optimale Bestellmenge

Bestellmenge

Kosten

Gesamtkosten

Bestandskosten Minimale Kosten

Optimale Bestellmenge

Bestellkosten


38 20.01.2012

Die Nachfrage während der Wiederbeschaffungszeit ist unsicher!

Bestell-punkt

Zeit

Bestands-höhe

Wieder-beschaffung


39 20.01.2012

Die Höhe des erforderlichen Sicherheitsbestandes kann errechnet werden!

Die Nachfrage während der Wiederbeschaffungszeit ist unsicher!

Bestell-punkt

Zeit

Bestands-höhe

Wieder-beschaffung

Sicherheits-bestand


40 20.01.2012

Logik zur Bestimmung optimaler Sicherheitsbestände

Bestand auffüllen bis = erwarteter Bedarf

Sicherheits-bestand

Wahrscheinlichkeit, dass Bedarf aus dem Bestand

gedeckt werden kann

Wahrscheinlichkeit für Out-of-Stock

𝑧 ⋅ 𝜎 ⋅ 𝑊𝐵𝑍


41 20.01.2012

Service-Kennzahl bestimmt „Sicherheitsfaktor“ bei Berechnung des benötigten Sicherheitsbestands

Prozent der Bedarfsmenge? Würden Sie einem Kunden 97% der bestellten Menge liefern?

Prozent vollständig gelieferter Bestellpositionen? Was denken die Kunden, wenn „immer irgend etwas fehlt“?

Prozent vollständig gelieferter Bestellungen? Bei ∅ 10 Bestellpositionen erfordert dies 99,7% Service-Grad auf Ebene der Bestellpositionen!

Service-Grade / Lieferfähigkeit: Das richtige Ziel wählen!

…sichern wir unseren Kunden einen

Service-Grad von 97%


42

Bestimmung optimaler Sicherheitsbestände: Einstufige Grundbestands-Strategie

Eine Stufe muss stationären, stochastischen Bedarf decken

Jede Periode wird bis zum Grundbestand y aufgefüllt

Überbestand verursacht Kosten von h pro Stück pro Periode

Unbefriedigter Bedarf wird zu Kosten von p pro Stück pro Periode zurückgestellt

Optimaler Grundbestand:

mit “newsboy ratio”

Und Sicherheitsfaktor z (z.B. aus Normalverteilung)

Mit positiver Wiederbeschaffungszeit WBZ:

zy *

hp

p

WBZzTy *

20.01.2012 Auswirkungen von Komplexität in Produktionssystemen

43 20.01.2012

Bestände weder als gegeben annehmen noch generell verdammen, sondern wirtschaftlich sinnvolle Bestände ermitteln

Historische Daten analysieren, um Überbestände zu identifizieren

Einteilung von Materialien zur Wahl einer passenden Bestandsstrategie

Analytische Methoden können optimalen Sicherheitsbestand zum Puffern gegen gegebene Unsicherheiten bestimmen

Zusammenfassung „Bestandsmanagement“


3. Auswirkungen von Komplexität auf das Bestandsmanagement – Fallbeispiel „Vileda“

Dr. Christoph Danne


20.01.2012

45 20.01.2012

Fallstudie: Freudenberg Haushaltsprodukte („Vileda“)

Consumer ( 85 % ) Professional ( 15 % )


46 20.01.2012

Beispiel Freudenberg Haushaltsprodukte: ABC-Analyse (Consumer-Bereich)

ABC - Analysis

PATH Countries from 07/2007 to 12/2007

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Number of TSUs

% o

f In

vo

ice

d S

ale

s

Total Number of TSUs: 1.637

Total Invoiced Sales: 161.357 T€

323 A-TSUs

20% of TSUs

381 B-TSUs

23% of TSUs

933 C-TSUs

57% of TSUs

Number of TSUs sold in only one country (%)

83,3%81,7%

88,6%

73,9%

82,0%80,2%

93,9%

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

70,0%

80,0%

90,0%

100,0%

All Categories

Floorcleaning

Wiping

Gloves

Laundry Care

Scouring

Protection & Care

„Lehrbuchartig“: 80% des Umsatzes mit 20% des Sortiments.

Ein Grund: Fast ausschließlich landesspezifische Produkte


47 20.01.2012

Anforderung: Ein Werkzeug, das

das Bestandsmanagement an das neue Sortiment anpasst

Potentiale zur Effizienzsteigerung und zugehörige Kosteneffekte bewertet

Bewertung von Variantenvielfalt in Produktionsplanung und Bestandsmanagement

Heutiges Sortiment

Szenario 1: Mehr multilinguale Verpackungen

Szenario 2: Einheitlichere Farben u. Muster für Bodentücher

Szenario 3: Einheitlichere Kartongrößen

…

Bestand an Zwischenerzeugnissen?

Zentrallager mit Endprodukten an Produktionsstätte?

Bestand an Packkartons oder Endprodukten?

Kosten ?


48 20.01.2012

1. Wahl geeigneter Werte für die variablen Parameter

2. Bewertung der Kosten nach diesem Kostenmodell

Betrachtete Kostentreiber

Bestände Rüstzeiten und

Ausschuss

Produktions-Zyklusbestand

(Losgrößenbedingt)

Bestandspunkte

Bestandshöhen

Kapitalbindungs- und

Lagerkostensätze

Geplante Produktionsmengen

Planungspuffer

Rüstkostensätze

Ausschuss-Kostensätze

Geplante Produktionsmengen

Bedarfsmengen

Kapitalbindungs- und Lagerkostensätze

Fixe Parameter

Sortimentsabhän- gige Parameter


49 20.01.2012

Basis: Das Modell des Produktions- und Distributionsnetzwerkes eines Sortiments

Beschaffung Produktion Distribution

Produktionsstufe

PS 1

Menge

Periode

…

…

…

…

…

Menge

Marktbedarf

Bedarfe (Produktion)

Periode

4711 in L1

4712 in L1

4716 in L3

4716 in L2

4717 in L2

4717 in L4

4717 in L3

4718 in L2 4718 in L4

PS 2 PS 3

4716 in L1


50 20.01.2012

Beispielnetzwerk: das Fenstertuchsortiment von Vileda

Beispiel: Komplexitätsbewertung des Produktions- und Distributionsnetzwerkes von Vileda

Beschaffung Produktion Distribution


51 20.01.2012

Datenbasis Datenimport von SAP

Ggf. manuelle Anpassung von Kostenparametern

Modelldefinition Auswahl einer Menge von

Produkten

Betrachtungszeitraum festlegen (z.B. ein Jahr)

Automatische Netzwerk-

Generierung aus Stücklisten

Lieferrelationen

Erzeugen von Bestandsmodellen Distr. Besch. Produktion


52 20.01.2012

Beantwortung der Frage

„Von welchem Produkt Bestand in welcher Höhe wo im Netzwerk platzieren?“

Nutzen vorhandener (historischer/prognostizierter) Bedarfsdaten

Entwickeln eines mathematischen Optimierungssystems zur laufenden Anpassung der Bestandsentscheidungen

Bestandsoptimierung in Supply-Chains

Sehr hohe Anzahl verschiedener Produkte an global verteilten Vertriebsstandorten

Variantenvielfalt Unregelmäßige Bedarfe für einzelne Produkte

Produktions- und Distributionsplanung auf Basis von Prognosen

Vertriebsläger müssen immer sofort lieferfähig sein

Ausganssituation

Sehr hohe Sicherheitsbestände

Entscheidungen über Positionierung von Beständen pauschal nach Regeln

Bestandshöhen werden nicht auf die Nachfragesituation der einzelnen Produkte eingestellt und angepasst

Problemfelder


53 20.01.2012

Ziel „Am „Ende des Netzwerkes dem Kunden ein Service-Grad von 98% sichern“ mit minimalen Kosten erreichen.

Ziele und Rahmenbedingungen automatisierte Bestandsoptimierung

Produkt- und ggf. Distributionsstruktur

Durchschn. Genauigkeit von Bedarfsprognosen

Materialwerte

Kapitalkosten (bspw. WACC)

Kosten für Lagerfläche (bspw. pro Palettenstellplatz)

Input-Daten Output-Daten

Auswahl von Bestandspunkten im Netzwerk

Höhe des Sicherheitsbestandes für jeden Bestandspunkt

1. Bestandspunkte wählen

Ziel: Wähle Bestandspunkte und –höhen, so dass die Bestandskosten im Netzwerk minimal sind.

2. Bestände dimensionieren

Welches Material an welchem Lagerort?

Berücksichtigung von Kapazitätsrestriktionen

Sicherheits-Bestandshöhen für jeden Bestandspunkt berechnen

Berücksichtigung geforderter Service-Grade.

Optimierungssystem


54

Bestimmung optimaler Sicherheitsbestände: Abhängigkeiten zwischen den Knoten im Netzwerk

Entscheidung: Bestandspunkt ↔ kein Bestandspunkt

Komplexes kombinatorisches Problem

4711 4712

4713

4714

Durchlaufzeit: Produktionszeit + Planungspuffer + Transport + Wareneingang

Service-Zeit: Vereinbarte Vorlaufzeit zwischen aufeinanderfolgenden Stufen – “Reaktionszeit”

Maximale Servicezeit aller vorhergehenden Stufen

Intervall mit unsicheren Bedarfsinformationen, das mit Sicherheitsbestand gedeckt wird.

Mit Bestand abzusichern

Mit Bestand abzusichern (coverage time)


55

Bestimmung optimaler Sicherheitsbestände: Strategien zur Auswahl von Bestandspunkten

N1: Auswahl nach Bestandspunkt-Eignung (Kennzahl)

Sortiere Knoten nach ihrer Eignung als Bestandspunkt

Wähle n Knoten mit der höchsten Bewertung, die aktuell keine Bestandspunkte sind und geändert werden können setze Status auf “Bestandspunkt”

Wähle n Knoten mit niedrigster Bewertung, die aktuell Bestandspunkte sind und geändert werden können setze Status auf “kein Bestandspunkt”

N2: Bewege Bestände Richtung Endkunde

Finde Knoten mit nur einem Nachfolger

Setze diese Knoten auf “Bestandspunkt”, den Nachfolger auf “Kein Bestandspunkt”

N3: Zufällige Änderungen

Wähle zufällig r Knoten deren Status geändert werden kann ändere ihren aktuellen Status

Kombiniere Nachbarschaften

Verhindere erneute Auswertung von identischen Lösungen

N2

N1

N3


56 20.01.2012

Erzeugen alternativer Sortimentsszenarien

119680@IT10 119680@DE31

112149@IT10

112149@DE31

112149@ES10

Neue Materialien

Immer von einem Template-Material abgeleitet Bedarfe, Prognoseabweichungen und Vorgänger-

Beziehungen können nachträglich angepasst werden

Ersetzen von Endprodukten

Ersetzen durch beliebige Anzahl neuer oder existierender Materialien

Definition von Bedarfs-Neuverteilung und Bedarfs-Faktoren pro Ersetzen

507545@DE31 506764@DE31

504804@DE31

199999@DE31

111247@DE31

504920@DE31 507544@DE31

Ersetzen von Semi- / Roh- / Packmaterialien

Jedes ersetzte Material benötigt exakt ein Ersatzmaterial um die Konsistenz von Stücklisten-Strukturen sicherzustellen

504332@DE31


57 20.01.2012

Beispielszenario: Standardisierung auf ein Fenstertuch

Ausgangsmodell Szenario


58 20.01.2012

Lösungsansatz und Umsetzung als Softwaretool

Modellieren Optimieren Analysieren

Modell Szenarien

Bestandspunkte Bestandshöhen

Geplante

Produktionsmengen Planungspuffer

Bestände Rüst- & Ausschuss- kosten

Modell

Analyse-Prozess

Editieren Erstellen Visualisieren

Modell- / Szenarioverwaltung

Optimierungsmethoden Ergebnis-Auswertung

Datenbasis

Szenarien

Import


59 20.01.2012

Beispielanalysen zur Bewertung von Variantenvielfalt

Fenster-tücher

Ersetze mit neuem Standardprodukt:

• C Produkte • C+B Produkte • A Produkte • Z Produkte • Z+Y Produkte • Alle Fenstertücher

Tücher

Ersetze mit neuem Standardprodukt:

• Innerhalb jeder Tuch-Kategorie

• Alle Tücher

Modell 2 Modell 1

Name Beschreibung # eing. Produkte

M1 Fenstertuch-Sortiment

M1/S1 Ersetze C Fenstertücher 53 (67.95%)

M1/S2 Ersetze C und B Fenstertücher 66 (84.62%)

M1/S3 Ersetze A Fenstertücher 9 (11.54%)

M1/S4 Ersetze Z Fenstertücher 44 (56.41%)

M1/S5 Ersetze Z und Y Fenstertücher 62 (79.49%)

M1/S6 Ersetze alle Fenstertücher 77 (98.72%)

M2 Vollständiges Tuchsortiment

M2/S1 Ersetze alle Fenstertücher einer Kategorie mit jeweils einem neuen Standardprodukt

570 (96.94%)

M2/S2 Ersetze alle Tücher mit einem Standard-Tuch 587 (99.83%)

Szenarien Szenarien


60 20.01.2012

Quantifizierung von

Bestands-Umverteilung, insb. Zentralisierung

Rüstaufwand und Ausschussmengen bei größeren Produktionslosen

Zyklusbeständen in der Produktion bei kürzeren Produktionszyklen

Beispielanalyse zur Bewertung von Variantenvielfalt (M1/S6 1 Standard-Fenstertuch)

0 €

20.000 €

40.000 €

60.000 €

80.000 €

100.000 €

- 67%

- 62%

- 64%

- 61% - 91%

Heutiges Sortiment

1 Standard Fenstertuch

Ausgangs-modell

Bestands-kosten

Rüst-kosten

Ausschuss-kosten

Zyklusbestands-kosten (Produktion)

Szenario

39

115

66

77

30

4

20

1

40 T€

29 T€

10 T€

13 T€

15 T€

10 T€

4 T€

1 T€

Finished

Raw

Semi

Pack.


61 20.01.2012

Beispielanalyse zur Bewertung von Variantenvielfalt (M1/S2 C+B Produkte)

0 €

20.000 €

40.000 €

60.000 €

80.000 €

100.000 €

- 27% - 24%

- 24% - 17% - 51%

C+B Produkte standardisiert

Finished

Raw 39

34

33

11

40 T€

29 T€

10 T€

13 T€

31 T€

21 T€

8 T€ 6 T€

Semi

Pack.

Quantifizierung von

Bestands-Umverteilung, insb. Zentralisierung

Rüstaufwand und Ausschussmengen bei größeren Produktionslosen

Zyklusbeständen in der Produktion bei kürzeren Produktionszyklen

Ausgangs-modell

Bestands-kosten

Rüst-kosten

Ausschuss-kosten

Zyklusbestands-kosten (Produktion)

Szenario

Heutiges Sortiment

39

115

66

77


62

Bestands-Zentralisierung veranschaulicht

Reduzierte Prognosefehler durch Risk Pooling

Zusätzliche Bestandspunkte für Fertigerzeugnisse an Produktionsstandorten werden vorteilhaft Zusätzliche Kosten durch Einsparungen an Vertriebsgesellschaften ausgeglichen.

Bestandspunkt

Kein Bestandspunkt

Ausgangsmodell Szenario

Bestände von Fertigerzeug-

nissen am Produktions-

standort

Packmaterial-Bestände

Keine Bestände von Fertigerzeugnissen am Produktionsstandort


63

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Benöti

ger

Besta

nd [

%]

Anzahl aggregierter Bedarfe / Läger

20.01.2012

Das Prinzip Risk-Pooling zur Bestandsreduktion nutzen

The variance of the average of a collection of independent

identically distributed random variables is lower than the

variance of each of the random variables; that is, the variance

of the sample mean is smaller than the population variance.

Theorie

Das gleicht sich alles irgendwie

gegenseitig aus.

Praxis

Fundierter Pragmatismus

1/ 𝑛 – Regel

Im Kontext von Bestandsmanagement

bspw. für Aggregation von Lägern oder

Bedarfen

Produktstandardisierung

Gleichteile

Zentrale Lagerhaltung

Korrelation beachten!


64 20.01.2012

Eine genaue Bewertung der Komplexitätskosten ist nur für einen konkreten Fall in Form einer Wenn-Dann-Analyse möglich

Es können Optimierungsverfahren genutzt werden, um die Bestandspositionierung und –dimensionierung an das gegebene Sortiment anzupassen

Der erforderliche Bestand steigt überproportional mit der Komplexität des Netzwerkes

Bei Reduktion der Komplexität sinkt der erforderliche Bestand durch Risk-Pooling Effekte

Zusammenfassung: „Auswirkungen von Komplexität auf das Bestandsmanagement“


65

Das war‘s!

Dr. Christoph Danne TAKTIQ GmbH & Co. KG

Alte Brauerei 3 33098 Paderborn

+49 5251 68262-20 +49 5251 68262-99

[email protected] P.S.: Auf der Suche nach einer Abschlussarbeit? www.taktiq.de/karriere


66 20.01.2012

Literaturliste: Komplexität in Produktionssystemen

Bräutigam, L.-P. Kostenverhalten bei Variantenproduktion, Deutscher Universitäts-Verlag, 2004

Buhr, M. and Klaus, G. Philosophisches Wörterbuch, Verlag das europäische Buch, Berlin, 1975

Dangelmaier, Wilhelm: Produktion und Information, System und Modell, 2003

Dietrich, Adam: Produktions-Management , 9. Aufl., (insb. Kap. 1.3), 2001.

Franke, Hans-Joachim; Hesselbach, Jürgen; Huch, Burkhard; Firchau, Norman L.: Variantenmanagement in der Einzel- und Kleinserienfertigung, 2002.

Piller, Frank Thomas: Mass Customization: Ein wettbewerbsstrategisches Konzept im Informationszeitalter, (insb. Kap. 6), 2006.

Schuh, Günther: Produktkomplexität managen: Strategien - Methoden – Tools, 2. Aufl., (insb. Kap. A), 2005.

Wiendahl, Hans-Peter; Gerst, Detlef; Keunicke, Lars: Variantenbeherrschung in der Montage - Konzept und Praxis der flexiblen Produktionsendstufe, (insb. Kap. 1), 2004.


67 20.01.2012

Literaturliste: Bestandsmanagement

Simchi-Levi, D. et al.: The Logic of Logistics: Theory, Algorithms, and Applications for Logistics and Supply Chain Management, Springer, Series in Operations Research and Financial Engineering, Springer, 2005

Simpson, K. F.: In-process inventories, Operations Research, 6(6):863–873, 1958

Zipkin, P. H.: Foundations of Inventory Management. McGraw-Hill/Irwin, 2000

Danne, Christoph: Assessing the Cost of Assortment Complexity in Consumer Goods Supply Chains by Reconfiguration of Inventory and Production Planning Parameters in Response to Assortment Changes, HNI-Verlagsschriftenreihe, Band 268, Heinz Nixdorf Institut, Paderborn, 2009


Auswirkungen von Komplexität in Produktionssystemen, insb ... · Sidenote: The Paradox of Choice...

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