Die Supply Chain Planning Matrix

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1 ORIENTIERUNG FÜR DIE PRAXIS Die Supply Chain Matrix Jens Rohde, TU Darmstadt, und Herbert Meyr, Michael Wagner, Universität Augsburg Dipl.-Wirtsch.-Inf. Jens Rohde ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachgebiet Fertigungs- und Materialwirtschaft der Technischen Universität Darmstadt. Dr. Herbert Meyr ist wissenschaftlicher Assistent am Lehrstuhl für und Logistik der Universität Augsburg. Dipl.-Kfm. Michael Wagner ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für und Logistik der Universität Augsburg. Im Rahmen des Supply Chain Managements (SCM) spielt die Reorganisation der Planungsprozesse eine wichtige Rolle. Der Einsatz moderner Softwaresysteme bietet hier große Potentiale, die mittels des (Sukzessiv-)Planungskonzeptes herkömmlicher PPS-Systeme bzw. ERP-Systeme nicht erschlossen werden können. Durch die Einführung sogenannter Advanced Systems (APS) werden die Teilnehmer der Supply Chain (SC) über gemeinsame Daten und Planung integriert und die Defizite der PPS-Systeme, gerade im Bereich der Kapazitätsplanung, weitestgehend beseitigt [1]. Die Supply Chain Matrix (SCP-Matrix, Bild 1) hilft, die allgemeinen Aufgaben des Supply Chain (SCP) strukturiert darzustellen und die Module der SCP-Software bzw. der APS einzuordnen. Zunächst wird die Aufteilung der verschiedenen Planungsaufgaben auf einzelne Planungsmodule und deren Zusammenhang darstellt. Dies erfolgt unabhängig davon, welche Aufgaben von den Softwaremodulen der einzelnen APS tatsächlich abgedeckt werden. Anschließend wird anhand der Softwaresysteme i2 Rhythm, Manugistics6, Numetrix/3 und SAP Advanced Planner & Optimizer (APO) der Einsatz der Matrix beispielhaft dargestellt. Strategic Network Die strategische Gestaltung der SC mittels des Strategic Network (SNP) bildet die Grundlage einer erfolgreichen taktisch/operativen Planung. Das SNP bietet hierbei mittels quantitativer und qualitativer Verfahren dem Entscheidungsträger die notwendige Planungsunterstützung. Die strategische Gestaltung des Netzwerkes umfaßt hierbei beispielsweise folgende Aufgaben: Auf-/Abbau von Lager- und skapazitäten Planung und Auswahl neuer Standorte, Auswahl der s- und skanäle, Entscheidungen über die Fertigungstiefe, strategische Auswahl und Bewertung der wichtigsten Kunden und Zulieferer sowie Gestaltung von Partnerschaften. Das Ergebnis des SNP ist die Konfiguration eines Netzwerkes aus Zulieferern, sstandorten, szentren und Endkunden. Dieses bildet die Grundlage für die folgenden Planungsebenen der SC. Die Auswahl einer geeigneten Konfiguration erfolgt oftmals auf simulativem Weg. Zur Bewertung werden in der Regel optimierende Verfahren herangezogen. & Available to Promise Das (DP) hat die Aufgabe, die zukünftigen mengen der SC zu prognostizieren. Hierbei kommen statistische Verfah- Strategic Network Master KONTAKT Technische Universität Darmstadt Fachbereich 1 Institut für Betriebswirtschaftslehre FG Fertigungs- und Materialwirtschaft Hochschulstr Darmstadt Tel.: / Fax: / Bild 1: Die Supply- Chain- Matrix. Material Require- ments Produc - Distribu - tion tion Schedu ling - Transpor - tation Available to Promise 10 PPS Management 5 (2000) 1 GITO Verlag

2 J. Rohde u.a.: Die Supply Chain Matrix ren, Lebenszykluskonzepte sowie die Planung von Werbeaktionen mit What-if-Analysen zum Einsatz. Eine enge Verbindung besteht in diesem Gebiet zu Data Warehouses, die die Datengrundlage der planung bereitstellen. Aggregations- und Disaggregationsmechanismen unterstützen die Prognose für Endprodukte und Endproduktgruppen. SCS (Supply Chain Strategist) SCP (Supply Chain Planner) FP (Factory Planner) OS (Optimal Scheduler) TM (Transportation Manager) TO (Transportation Optimizer) Shipment Scheduler (SCP Plug-in) DP ( Planner) Fulfillment (SCP Plug-in) Bild 2: i2 Rhythm Bei der Prognose kommen verschiedene statistische Verfahren wie z.b. gleitende Durchschnitte, exponentielle Glättung, Trend und Saison, Zeitreihenanalysen und Kombinationen aus solchen Verfahren zum Einsatz. Die oben genannten Lebenszykluskonzepte bilden die unterschiedlichen Phasen des Produktlebenszyklus ab und unterstützen Produktübergänge. What-if-Analysen bauen auf multikriteriellen statistischen Verfahren auf, die versuchen, Korrelationen zwischen Einflussvariablen und deren Auswirkungen zu ermitteln. Hier besteht ein enger Zusammenhang zu statistischen Zeitreihenanalysen, wobei diese nicht zwangsläufig mehrere exogene Variablen (außer der Zeit) berücksichtigen müssen. Kombinationen verschiedener Verfahren können Überlagerungen der oben genannten Methoden sein, die durch eine Gewichtung angepasst werden. Ebenso kann eine zeitliche Aufteilung der Datenreihe in einzelne Abschnitte erfolgen. Diese lassen sich dann durch verschiedene Verfahren erklären. Ein weiteres Aufgabenfeld der planung bildet die Unterstützung am Point-of-Sale (POS) durch das Available to Promise (ATP). Hierbei handelt es sich vor allem um Lieferterminzusagen, die ein Verkäufer vor Ort online aus dem System erfragen kann. Eine Neuerung ist die Berücksichtigung der Plan- und Ist-Bestände 11

3 ORIENTIERUNG FÜR DIE PRAXIS in der gesamten SC (d.h. es wird nicht mehr nur ein einzelnes Lager befragt). Solche Abfragen sollen ebenso ermöglichen, Substitutionsprodukte anzubieten oder sogar Planaufträge zu generieren (Capable to Promise; CTP). Diese können dann mit der aktuellen Kapazitätssituation abgeglichen werden. ATP und CTP erlauben dem Verkäufer eine genauere Aussage über mögliche Liefertermine. Master Aufbauend auf den im DP ermittelten zahlen und konkreten Kundenaufträgen hat das Master (MP) die Aufgabe, die Material-, Geld- und Informationsflüsse zu synchronisieren. Alle Ressourcen der Unternehmen innerhalb der SC sollen hierbei kostenoptimal genutzt werden. Aufgrund des hohen Datenvolumens ist eine Konzentration auf Endprodukte und kritische Komponenten sowie auf Engpassressourcen unabdinglich. Über Aggregationsmechanismen kann das Datenvolumen durch die Bildung von Produkt-, Materialund Ressourcengruppen weiter verringert werden. Eine Aggregation hat zusätzlich den Vorteil, Unsicherheiten der Prognosen auszugleichen. Die Hauptaufgabe hierbei ist der kostenoptimale Abgleich von smengen und zur Verfügung stehender Kapazität über die gesamte SC hinweg. Sofern es sich um lagerfähige Produkte handelt, können saisonale Schwankungen über eine zeitliche oder räumliche Verlagerung der ausgeglichen werden. Es wird aber auch bereits der Rahmen für Überstunden bzw. Zusatzschichten Material und Fremdvergabe von saufträgen festgelegt. Die Planung wird auf dieser Ebene zeitdiskret für in der Regel ein Jahr vorgenommen, wobei sich die Zeitintervalle an den durchschnittlich zu erwartenden Durchlaufzeiten orientieren müssen. Die Ergebnisse dieser Planung bilden die Vorgaben bzw. den Rahmen für die lokalen Planungsebenen wie splanung, splanung und Materialbeschaffung. Diese Ergebnisse des MP sind u.a.: Personaleinsatz, Überstunden, Zusatzschichten, smengen pro Zeitintervall für einzelne Werke, Transportmengen bzw. -kapazitäten in den Intervallen, Maßnahmen zur Kapazitätsanpassung, Lagerbestände am Intervallende und smengen an den Grenzen/Schnittstellen der SC. Network Design & Optimization Constrained Based Master Manufacturing and Scheduling Transpor - tation Management Bild 4: Numetrix/3 Management Real- Time ATP+ Bild 3: Manugistics6 Enterprise Enterprise Production & Scheduling Während im MP der Plan für die gesamte SC erstellt wird, sind im Production & Scheduling (PP&S) in kürzeren Zeitabständen detaillierte Pläne für die einzelnen Werke und Standorte zu ermitteln. Diese Aufgabe kann und sollte sogar dezentral vorgenommen werden, da hier das Wissen über lokale Besonderheiten optimal ausgenutzt werden kann. Solche Besonderheiten sind beispielsweise aktuelle Begebenheiten der Fertigung wie die e Personalverfügbarkeit oder unvorhersehbare Stillstände von Maschinen. Gerade hier müssen die Planungsmethoden und Lösungsverfahren den jeweiligen Planungsaufgaben unterschiedlicher Fertigungstypen und Branchen Rechnung tragen. Während beispielsweise bei Fließfertigung die Losgrößen- und Ablaufplanung simultan vorgenommen werden sollte, ist im Bereich der Werkstattfertigung eine Trennung dieser beiden Planungsaufgaben aufgrund der hohen Komplexität sinnvoll [2]. Die Trennung zwischen Production und Scheduling ist somit fließend. Das PP entscheidet auf Basis aktualisierter Daten über die Zusammenfassung oder Aufteilung der vom MP vorgegebenen Mengen und bestimmt dadurch die saufträge. Diese Planung erfolgt in kürzeren Abständen und mit einem kürzeren Planungshorizont als im MP. In der Regel werden die saufträge tages- oder schichtgenau mit ei- Production Scheduling DDP (Dynamic ) DDS (Dynamic Scheduling) VL (Vehicle Loader) ATP/CTP (Available/ Capable to Promise) 12 PPS Management 5 (2000) 1 GITO Verlag

4 J. Rohde u.a.: Die Supply Chain Matrix nem Planungshorizont von ca. ein bis acht Wochen eingeplant. Das Scheduling legt schließlich die Reihenfolge der saufträge auf den einzelnen Ressourcen minutengenau fest. Hierbei werden Wechselzeiten bzw. Rüstzeiten und die Fertigungszeiten exakt berücksichtigt. Ergebnisse des PP&S sind u.a. saufträge mit zeitgenauen Lieferterminen, Reihenfolge der Auftragsbearbeitung für jede Maschine, Personal- und Springereinsatz. & Transportation Die Kosten für die von Fertigprodukten sind in einigen Branchen ein Hauptbestandteil der Gesamtkosten des Endprodukts (z.b. Konsumgüterindustrie). Ein typisches snetz umfasst mehrere Lagerstufen, die durch Transportrelationen miteinander verbunden sind. Eine sinnvolle Planung der kann daher vor allem die Transport- und Bestandskosten deutlich reduzieren und trotzdem den gewünschten Kundenservice sicherstellen. Oft wird die operative Aufgabe der splanung in das (DiP), das eine zeitlich gegliederte Transport- und Bestandsplanung für das gesamte snetzwerk vornimmt, und in die tägliche Aufgabe des Transportation (TP) aufgeteilt. Der Planungshorizont ist dabei im DiP kürzer als im MP und i.d.r. auch in kleinere Zeitintervalle unterteilt. Ferner sind auf dieser Ebene evtl. schon konkrete Kundenbedarfe für einzelne Produkte bekannt. Das DiP ermittelt somit die bei gegebenen smengen (Ergebnis des PP) und Transport- bzw. Lagerkapazitäten notwendigen Transporte und Bestände zur kostenminimalen Belieferung der Kunden. Die Bestimmung solcher Pläne erfolgt in vielen Softwaresystemen durch eine einfache Rückrechnung der Kundenbedarfe ( Requirements ; DRP) ohne Berücksichtigung der verfügbaren Kapazitäten. In den APS soll nun durch Anwendung von neuen Planungsverfahren dieser Mangel behoben und zudem sollen die Kosten minimiert werden. Da das DiP nur periodengenaue (i.d.r. tagesgenaue) Pläne erstellt, muss täglich noch über die konkrete Umsetzung der Transportpläne entschieden werden. Hierbei werden im Rahmen des TP die Aufgaben der Tourenplanung (Vehicle Routing) und der Ladeplanung (Vehicle Loading) betrachtet. Diese Aufgaben sind vor allem dann relevant, wenn auf einem LKW viele Sendungen mit unterschiedlichen Produkten transportiert werden. Das Ergebnis der Tourenplanung ist die Zuordnung von Kundenaufträgen zu den verfügbaren Fahrzeugen und der genaue zeitliche Ablauf der einzelnen Touren. Die Aufgabe des Vehicle Loading besteht hingegen in der möglichst platzsparenden Stauraumplanung von einzelnen Fahrzeugen unter Berücksichtigung der Be- und Entladevorgänge. Für beide Planungsaufgaben existieren in der quantitativen BWL zahlreiche Verfahren und Algorithmen [3, 4]. 13

5 ORIENTIERUNG FÜR DIE PRAXIS Material Requirements Aufgaben des Material Requirements (MRP) sind die Generierung von Bestellaufträgen für Materialien (z.b. Rohstoffe, Vorprodukte) an Lieferanten und die Beauskunftung über die Materialverfügbarkeit im Rahmen der Auftragsfreigabe (PP&S) oder bei ATP-Anfragen. Hierzu werden möglicherweise auch Informationen über Bestände beim Lieferanten miteinbezogen, die via Internet oder EDI online zur Verfügung stehen. Bestellaufträge sind hinsichtlich Zeitpunkt und Menge zu spezifizieren. Je nach Bedeutung der Materialien können unterschiedliche Methoden zur Ermittlung der Bestellaufträge eingesetzt werden. Sekundärbedarfe von kritischen Materialien (die als wesentliche Komponenten in A-Produkte eingehen) sollten programmorientiert [5] ermittelt werden. Falls skapazitäten keinen knappen Faktor darstellen, kann hierzu eine Stücklistenauflösung eingesetzt werden. Andernfalls sollten die Sekundärbedarfe das Ergebnis einer (je nach Branche ein- oder mehrstufigen) kapazitierten Losgrößenplanung sein, die im PP&S durchgeführt wird. Bestelllosgrößen und -frequenzen sind dann unter ökonomischen Gesichtspunkten zu ermitteln, wobei der Zielkonflikt zwischen hohen Lagerkosten aber auch Rabatten für große Lose und steigenden Transportkosten bei erhöhter Lieferfrequenz zu beachten ist. SNP (Supply Network ) PP/DS (Production and Detailed Scheduling) Deployment TLB (Transport Load Builder) Unkritische Materialien können mittels Bestellpolitiken verbrauchsorientiert disponiert werden. Die Steuerparameter der Bestellpolitiken müssen so gewählt werden, dass sie neben den oben erwähnten Zielgrößen auch ein angemessenes Sicherheitsbestandsniveau berücksichtigen, damit Unsicherheiten in der Materialzulieferung kompensiert werden. Die herkömmliche Lieferanten-Abnehmer-Beziehung, wie sie oben vorgestellt wurde, ändert sich mit dem Konzept des Vendor Managed Inventory (VMI) grundlegend. In diesem Fall geht die Bestellhoheit vollständig auf den Lieferanten über. Auf der sseite des Abnehmers steht dann die zügige Weitergabe seiner Materialbedarfs- und -bestandsdaten (und nicht seiner Bestellungen) an die Lieferanten im Vordergrund. Dieser Prozess kann durch VMI-Komponenten der APS unterstützt werden. Beispiele zur Software DP ( ) Global ATP (Available to Promise) Bild 5: SAP APO An den Beispielen i2 Rhythm, Manugistics6, Numetrix/3 und SAP APO wird die Verwendung der Matrix verdeutlicht. Da diese Softwaretools zumeist über eine größere Zahl individuell anpassbarer Module verfügen, kann hier nur ein Ausschnitt, ohne Anspruch auf Vollständigkeit, dargestellt werden. Die Zusammenstellung der Softwaremodule kann von Branche zu Branche verschieden ausfallen. Genauso ist es möglich, daß auf den Einsatz bestimmter Module verzichtet wird. So kann es beispielsweise im sbereich vorkommen, dass kein Modul im Scheduling zum Einsatz kommt, da diese Aufgabe manuell erfüllt wird. i2 Rhythm Der texanische Hersteller i2 Technologies bietet von den hier aufgeführten Herstellern mit seiner Software-Suite Rhythm die größte Vielfalt an unterschiedlichen Modulen. Diese decken alle Bereiche mit Ausnahme des MRP ab. Die Planungsaufgaben des MRP sollen von bereits bestehenden ERP-Systemen übernommen werden. Die Integration der eingesetzten Komponenten sowie des ERP-Systems erfolgt mittels Rhythm- Link. Bild 2 zeigt die Einordnung ausgewählter Module von i2 Rhythm in die SCP-Matrix. Manugistics6 Das amerikanische Unternehmen Manugistics bietet sein Softwarepaket im 6. Release an. Die Aufgabe des MRP wird in Manugistics6 durch ein eigenes Modul, das Material, wahrgenommen. Desweiteren können über die sogenannte Open Application Integration zusätzliche Plug-ins eingebunden werden. Bild 3 gibt die Zuordnung der Manugistics-Module zur SCP-Matrix wieder. Numetrix/3 Der inzwischen dem ERP-Anbieter JD Edwards angehörige APS-Anbieter Numetrix aus Toronto ist seit 1978 auf dem APS-Markt vertreten. Seine aktuelle Produktsuite trägt den Namen Numetrix/3. Ähnlich wie bei dem Hersteller i2 sieht Numetrix im Aufgabenbereich PP&S mehrere Softwaremodule vor, die den unterschiedlichen Branchen gerecht werden sollen. So ist zusätzlich zum Production Scheduling, das für kontinuierliche Fertigung entwickelt wurde, ein weiteres Modul Dexter angekündigt, welches auf diskrete Fertigung zugeschnitten ist. Die Aufgabe des MRP ist wieder einem herkömmlichem ERP- System überlassen (Bild 4). Die Integration der Softwarekomponenten wird mittels des Moduls Integration & Data Flows ermöglicht. SAP APO Die SAP AG ist seit 1998 mit APO auf dem SCP-Softwaremarkt vertreten. In dem aktuellen Release lässt 14 PPS Management 5 (2000) 1 GITO Verlag

6 J. Rohde u.a.: Die Supply Chain Matrix sich keine explizite Unterstützung für strategische Planungsaufgaben finden. Es ist jedoch möglich, unterschiedliche Szenarien zu erstellen und zu simulieren. Die Definition der Szenarien und die Auswertung der Ergebnisse werden nicht weiter unterstützt. Das MRP wird ebenfalls vom ERP-System übernommen. Aufgrund der einheitlichen Benutzerschnittstelle Supply Chain Cockpit präsentiert sich der APO dem Anwender als vollständig integriertes System. Wie Bild 5 zeigt, kann man jedoch wieder eine Aufteilung der Softwarelösung in einzelne Module erkennen. Fazit Die SCP-Matrix deckt unternehmensübergreifende und unternehmensinterne Aufgaben ab. Das Strategic Network, das Master sowie das mit Available to Promise bilden übergreifende Aufgaben für die gesamte Supply Chain. Die Aufgaben des & Transportation und des Production & Scheduling haben eher dezentralen Charakter. Die Koordination der dezentralen Bereiche sollte im Rahmen einer hierarchischen Planung durch die längerfristigen Planungsmodule erfolgen (vertikale Integration, [2] ). Das Material Requirements auf der sseite und das kurz- bis mittelfristige auf der seite bilden die Schnittstelle zwischen verschiedenen Teilnehmern der SC. Am Beispiel von Vendor Management Inventory, das die Beziehung zwischen des Zulieferers und des Abnehmers neu definiert, wird die horizontale Integration der SC besonders deutlich. Die Bereichseinteilung der SCP- Matrix suggeriert, daß Transportaufgaben vorwiegend auf der sseite anfallen. In einigen Branchen liegt der Schwerpunkt der Transportplanung jedoch auf der sseite, da der Materialzulieferung dort eine größere Bedeutung als der Warenverteilung zukommt (z.b. Automobil-, Computerherstellung). Ebenso ist es möglich, dass einzelne Planungsaufgaben entfallen (z.b. das PP&S bei szentren). Wichtige Aufgaben bei der Entwicklung eines Planungskonzeptes für die SC sind u.a. die Identifikation und Gliederung der Planungsaufgaben sowie die genaue Beschreibung der Schnittstellen (d.h. des Informationsflusses) zwischen diesen. Durch die strukturierte Definition und Einteilung der Planungsaufgaben in der SC kann die SCP-Matrix einen wichtigen Beitrag zur Konzeption eines neuen Planungssystems und zur Einordnung bzw. zum Vergleich bestehender Planungssysteme leisten. Dabei lassen sich Unterschiede in der Abdeckung einzelner Aufgabenbereiche durch die Module verschiedener APS darstellen. Obwohl die für spezielle Planungsaufgaben geeigneten Softwaremodule anhand der SCP-Matrix identifiziert werden können, bleibt der konkrete Funktions- und Leistungsumfang trotzdem oft unklar [6]. Hier würde man sich von den Softwareherstellern mehr Transparenz wünschen. Literatur [1] Stadtler, H.: Supply Chain Management und Supply Chain. In: OR-News, 5 (März 1999), S [2] Drexl, A., Fleischmann, B., Günther, H.-O., Stadtler, H., Tempelmeier, H.: Konzeptionelle Grundlagen kapazitätsorientierter PPS-Systeme. In: Zeitschrift für betriebswirtschaftliche Forschung, 46 (1994), S [3] Domschke, W.: Logistik, Bd. 1, Transport, 4. Aufl., München [4] Domschke, W.: Logistik, Bd. 2, Rundreisen und Touren, 4. Aufl., München [5] Tempelmeier, H.: Material-Logistik, 4. Aufl., Berlin [6] Tempelmeier, H.: Advanced Systems. Industrie Management, 15 (1999) 5, S