EK Produktion & Logistik Einleitung/1

Kapitel 1

EK Produktion & Logistik Kapitel 1/2

1.6 Exkurs in die Produktionstheorie: Gutenberg-Produktionsfunktion (Typ B)

Das Konzept der Produktionsfunktion geht von einem messbaren Zusammenhang zwischen Faktoreinsatz und Ausbringung aus. Im betriebswirtschaftlichen Zusammenhang ist die Zurechnung Faktoreinsätze an Produkte oft nicht direkt möglich (Ersatzteile, Betriebsstoffe wie z.B. Öle)

Gutenberg verwendet das Konzept der Betriebsmittelnutzung. Dabei sind 3 Stufen zu betrachten:• technische Verbrauchsfunktion• monetäre Verbrauchsfunktion• Produktions-"Funktion"

EK Produktion & Logistik Kapitel 1/3

1.6.1 technische Verbrauchsfunktion I

• Ausgangspunkt ist die technische Leistungseinheit z.B. Schnittmillimeter bei Drehbank (und nicht Anzahl

Bolzen). • Damit definiert man:

d ... Produktionsgeschwindigkeit, Intensität der Anlagennutzung, Inanspruchnahmeintensität, "Drehzahl":

• Durch diese Inanspruchnahmeintensität wird (bei jeder Faktorart i) verursacht:

... Verbrauch an Faktor i pro technischer Leistungseinheit bei Intensität d (verbrauchsabhängiger Produktionskoeffizient)

... minimale technisch mögliche Intensität ... maximale technisch mögliche Intensität

tZeiteinhei

inheitenLeistungsetechnisched

)(dri

mind

maxd

EK Produktion & Logistik Kapitel 1/4

technische Verbrauchsfunktion II

d

r (d)i

dmin d max

Energie

Instandhaltung, Verschleißteile

Werkstoffe

Akkordlohn (Bezahlung pro Stück)

Zeitlohn (Bezahlung pro Stunde) d

kv

dmin d maxd opt

Faktormenge „Geld“

Umrechnung in monetäre Größen

EK Produktion & Logistik Kapitel 1/5

Beispiel

Beispiel: technische Leistungseinheit (TLE) = Schnitt-mm auf der Drehbank, ökonomische Leistungseinheit = 1 Bolzen

(d)ri2 Faktoren: inhaltlich: Preis/Einheit

Faktor i = 1 Energie 1 2(d – 6)2 – 10d + 60

Faktor i = 2 Rohstoff 2 100 + d

EK Produktion & Logistik Kapitel 1/6

1.6.2 monetäre Verbrauchsfunktion

• Bewertung der Faktorverbräuche durch (konstante) Faktorpreise qi, sowie Aggregation über alle Faktoren i

• Das Ergebnis ist die aggregierte monetäre Verbrauchsfunktion pro technischer Leistungseinheit (d.h. die variablen Kosten pro technischer Leistungseinheit bei Produktionsgeschwindigkeit d):

• Durch Minimierung von erhält man die optimale Intensität:

n

iiiv drqdk

1)()(

)(min)(maxmin

dkdk vddd

optv

)(dkv

EK Produktion & Logistik Kapitel 1/7

Beispiel (Fortsetzung)

Beispiel: technische Leistungseinheit (TLE) = Schnitt-mm auf der Drehbank, ökonomische Leistungseinheit = 1 Bolzen

(d)ri2 Faktoren: inhaltlich: Preis/Einheit

Faktor i = 1 Energie 1 2(d – 6)2 – 10d + 60

Faktor i = 2 Rohstoff 2 100 + d* *

EK Produktion & Logistik Kapitel 1/8

Beispiel (Fortsetzung)

monetäre Verbrauchsfunktion:

2

1)()(

iiiv drqdk

Optimale Intensität Minimum von :

=

k dv( )

)(dkv

dopt =

1 * [ 2 * (d - 6)2 – 10d + 60 ] + 2 * (100 + d)

= 2 * (d - 6)2 – 8d + 260

4 * (d – 6) – 8 = 0

d – 6 = 2

8

d

kv

dmin d maxd opt

EK Produktion & Logistik Kapitel 1/9

1.6.3 Produktions- „Funktion“ und Kostenfunktion

x = *d*t wobei Leistungtechnische

Leistungeökonomisch ... Umrechnungsfaktor

ökonomische Leistung

technische Leistungtechnische Leistung

ZEAusbringung = * * ZE

Beispiel: Drehbank: tenZeiteinhei#*tZeiteinhei

mmSchnitt*

mmSchnitt

Bolzen#=Bolzen#

Kosten bei Intensität d: Fv Kxdk=xK )(1

)(

EK Produktion & Logistik Kapitel 1/10

Beispiel (Fortsetzung)

Beispiel (Forts.)technische Leistungseinheit = Schnitt-mm auf der Drehbank

ökonomische Leistungseinheit = 1 Bolzen

1 Bolzen = 10 Schnitt-mm d.h.

110

Produktionsfunktion: tdx **101

zugehörige Kosten bei Intensität d: Fv KxdkxK )(10)(

Optimale Intensität Minimum von k dv( ): dopt = 8

)8(vk

K(x) = 2040 x + KF ... bei "optimaler Intensität"

2 * 4 – 64 + 260 = 204

x = *d*t

EK Produktion & Logistik Kapitel 1/11

1.6.4 Weitere Begriffe

Zeitspezifische Ausbringung = Ausbringung pro Zeiteinheit: o(d) = *d

Also x = o(d)*t Beispiel: o(d) = 0.1*d

pi(d) = ... Verbrauch an Faktor i pro ökonomischer Leistungseinheit bei Intensität d (produktspezifischer Faktorverbrauch)

)(1

dri

(d)r1

(d)r2

Beispiel:

= 2(d – 6)2 – 10d + 60

= 100 + d

also = 10*(2(d – 6)2 – 10d + 60)

also = 10*(100 + d)

p1(d)

p2(d)

x = *d*t

EK Produktion & Logistik Kapitel 1/12

1.6.5 Anpassungsformen

• Im Zusammenhang mit der Wahl der Intensität d und der Einsatzdauer t eines Aggregates, unterscheidet man 3

mögliche Anpassungsformen:

• (Der Ausgangspunkt ist immer der grundlegende Zusammenhang

x = α d t bei gegebener Maschinenausstattung)– zeitliche Anpassung

– intensitätsmäßige Anpassung

– quantitative Anpassung

EK Produktion & Logistik Kapitel 1/13

Zeitliche Anpassung

• halte optimale Intensität fest

• wähle

so, dass die gewünschte Ausbringung x erzielt wird

• sollte wenn immer möglich gewählt werden

optdd

optd

xt

EK Produktion & Logistik Kapitel 1/14

Intensitätsmäßige Anpassung• halte die Einsatzdauer fest,

• wähle so, dass die gewünschte Ausbringung erzielt wird

• nur sinnvoll, wenn man an der Kapazitätsgrenze ist:

zeitliche Beschränkung führt zur Kapazitätsbeschränkung:

bei optimaler zeitlicher Anpassung

• wenn die gewünschte Ausbringung größer als kann nicht realisiert werden wählen

• maximale Kapazität bei intensitätsmäßiger Anpassung

t̂

t

xd

ˆ

maxtt

maxtdxx optzkap

zkapx

optdd optdd

maxmax tdxkap

EK Produktion & Logistik Kapitel 1/15

Isoquanten im Zeit – Intensitäts- Diagramm

t

d

dmin

d max

d optintensitätsmäßige

Anpassung

zeitliche

t max

xkapz xkap

EK Produktion & Logistik Kapitel 1/16

Beispiel – zeitliche Anpassung

Beispiel (Forts.) Stück,

zeitliche Anpassung:

halte optimale Intensität fest

20** tdx 101

8optd

258

20

101

optd

xt

204)8( vk

FFd KKK 08004=20*0402=(20) 8=

schon ermittelt

wähle

EK Produktion & Logistik Kapitel 1/17

Beispiel – intensitätsmäßige Anpassung

Beispiel (Forts.) falls Zeitbeschränkung zu beachten ist, z.B.

so ist zeitliche Anpassung nicht mehr möglich,

wenn man x = 20 Einheiten produzieren will (dmax sei 12):

20max tt

optdd

maxmaxtdxkap maxtdxx optzkap aber

20max tt 1020

20

101

max

t

xd

halte Einsatzdauer fest,

2122608)6(2)10(10

2 d

v ddk

FFd KKK 24004=20*122*10=(20) 10= … Kosten höher

wähle

0.1*12*20 = 24 0.1*8*20 = 16

EK Produktion & Logistik Kapitel 1/18

Quantitative Anpassung

Zu- bzw. Abschalten identischer Maschinen bei optimaler Intensität tritt zumeist in Kombination mit anderen Anpassungsformen auf; z.B. mit zeitlicher Anpassung, d.h. es wird zunächst zeitlich angepasst; wenn nötig wird dann eine neue Maschine zugeschaltet (oder eine Zusatzschicht gefahren)

es treten sprungfixe Kosten auf (neue Maschine, neue Schicht)

optdd

x

K

KF

KF

nur 1 Maschine 2 Maschinen

EK Produktion & Logistik Kapitel 1/19

nicht identische Maschinen

Falls nicht identische Maschinen:

• mutative Anpassung: Maschinen werden ausgetauscht

• selektive Anpassung: beide Maschinen bleiben im Einsatz

Der Einsatz hat dann kostenoptimal zu erfolgen.

EK Produktion & Logistik Kapitel 1/20

1.6.6 Intensitätssplitting I

Intensitätssplitting:

wenn die Einsatzdauer eines Aggregates in mehrere Zeiträume

aufgeteilt wird, in denen eine unterschiedliche Intensität (evtl.

auch 0) gewählt wird (tritt bei optimalem Einsatz oft dann auf,

wenn die Gesamtkostenfunktion nicht konvex ist).

Ein Beispiel ist die optimale zeitliche Anpassung, bei der einen

Teil der Zeit, also die optimale Intensität genutzt

wird und die restliche Zeit, also die Intensität d = 0

genutzt wird.

(Aggregat wird abgeschaltet).

t t max optdtt max

EK Produktion & Logistik Kapitel 1/21

Beispiel (Fortsetzung)

Beispiel (Forts.) für variable Ausbringungsmenge:

2608)6(2)( 2 dddkv , einsetzen von tdx 101

F

x

Ktd

ddK 10

2608)6(210= 2 ... Polynom 3. Grades in d (ertragsgesetzlicher Kostenverlauf)

EK Produktion & Logistik Kapitel 1/22

Intensitätssplittung II

d

K

KF

d maxd optd min

intensitätsmäßige Anpassung

x

K

KF

x kapd tmin max x kapz

Anpassung

zeitlich

intensitätsm.

ex post Kostenfunktion

Durch Intensitätssplitting (zeitliche Anpassung) wird die ex post Kostenfunktion konvex.