Ein Ansatz für f r eine ressourceneffizientere Inbound-Logistik durch Integration mit der Produktionsplanung

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1 Ein Ansatz für f r eine ressourceneffizientere Inbound-Logistik durch Integration mit der Produktionsplanung Dipl.-Wirt.-Inf. Carsten Böhle* Prof. Dr.-Ing. habil. Wilhelm Dangelmaier* Prof. Dr.-Ing. Bernd Hellingrath** * Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn ** Westfälische Wilhelms-Universität Münster

2 Agenda Ein Ansatz für eine ressourceneffizientere Inbound-Logistik durch Integration mit der Produktionsplanung Produktions- und Transportplanung in der Supply Chain Bisherige Ansätze Inbound-seitige Betrachtung Lösungsmethoden Mathematische Modellierung Multi-Agenten-System Ausblick Magdeburger Logistiktagung 2009 Folie 2

3 Produktions- und Transportplanung in der Supply Chain Produktion und Transport werden weitgehend unabhängig voneinander geplant Beispiel: Referenz-Pickup-Prozess (VDA 5004): Kostenreduktion findet weniger durch Kooperation als durch Druck auf schwächere Partner statt Spediteure sind auf Grund von Überkapazitäten in der schwächsten Position Magdeburger Logistiktagung 2009 Folie 3

4 Produktions- und Transportplanung in der Supply Chain Spätester Liefertermin Abnehmer Frühester Abholtermin Zulieferer Planweitergabe in der Sukzessivplanung Spediteur Optimaler Abholtermin Optimierungsspielraum Magdeburger Logistiktagung 2009 Folie 4

5 Bisherige Ansätze Bisherige Ansätze zur Abstimmung von Produktion und Transport haben sich meist auf die Distributionsseite beschränkt Vorteile: vollständige Planungshoheit und Produktionsplanung nur für einen Betrieb Effizienzsteigerungen sind mehrfach nachgewiesen nur Produktionskriterien: integrierte logistische Betrachtung: Magdeburger Logistiktagung 2009 Folie 5

6 Inbound-seitige Betrachtung sehr viel größere Komplexität durch Anzahl der Betriebe auf der Beschaffungsseite Magdeburger Logistiktagung 2009 Folie 6

7 Inbound-seitige Betrachtung Bisher war die Reduktion der Lagerhaltung das Hauptziel, Transporte waren jederzeit kostengünstig verfügbar Jetzt werden ökologische Aspekte im Zielsystem stärker gewichtet und Transporte werden teurer Langfristige Auswirkungen sind bereits untersucht worden (Simchi-Levi) Welche Auswirkungen werden diese Effekte auf die unternehmensübergreifende operative Planung haben? Magdeburger Logistiktagung 2009 Folie 7

8 Inbound-seitige Betrachtung Annahme: Anlieferung erfolgt durch Milk Runs Milk Run: ein LKW lädt Güter bei mehreren Zulieferern ein und bringt diese zu einem Abnehmer Milk Runs ermöglichen die Lieferung kleiner Mengen in hoher Frequenz Magdeburger Logistiktagung 2009 Folie 8

9 Inbound-seitige Betrachtung Voraussetzung: die Bedarfstermine beim Abnehmer sind fest können Aufträge so eingeplant werden, dass der Transport effizienter durchzuführen ist? Produktionsplanung Zulieferer Transportplanung Lagerhaltung Bedarfe Magdeburger Logistiktagung 2009 Folie 9

10 Lösungsmethoden Abstimmung von Produktion und Transport Supply Chain-Modell Kombination von Losgrößenund Tourenplanung liefert theoretisch optimale Lösung Referenzlösung in der Praxis nicht ohne weiteres anwendbar Prozessmodell / IT-System verhandlungsbasierte Lösung modelliert mittels autonomer Planungseinheiten Abnehmer Spediteur Zulieferer zentrales Modell LP / Heuristik Dezentrales Modell Multi-Agenten-System Magdeburger Logistiktagung 2009 Folie 10

11 Mathematische Modellierung Losgrößenmodell Vehicle Routing Problem Bedarfsmengen und -termine Magdeburger Logistiktagung 2009 Folie 11

12 Mathematische Modellierung Modell macht zwei Annahmen: Variable Stückkosten sind von den Transportkosten abhängig Produkte besitzen Abhängigkeiten bezüglich ihrer Beschaffung Modell ist modular aufgebaut: beliebige Losgrößenmodelle nutzbar und kombinierbar beliebiges Vehicle Routing Problem nutzbar Kopplung der Teilmodelle über die Lagerbestandsgleichungen: Zulieferer: Bestand t = Bestand t-1 + Losgröße t Transportiert t Abnehmer: Bestand t = Bestand t-1 + Transportiert t Bedarf t Einsatz in der Praxis unmöglich: zentrale Planungshoheit interne Informationen benötigt Magdeburger Logistiktagung 2009 Folie 12

13 Mathematische Modellierung Modell erlaubt die theoretische quantitative Untersuchung der Supply Chain wie verändern sich Gesamtkosten und Bestände, wenn als Zielfunktion die Minimierung von CO 2 -Emissionen eingesetzt wird? wie groß sind die Unterschiede zu einem Szenario mit minimalen Lagerbeständen? wie ändern sich die variablen Größen im Vergleich zur sukzessiven Planung? Magdeburger Logistiktagung 2009 Folie 13

14 Multi-Agenten-System Agentensysteme sind gut geeignet eine Supply Chain abzubilden lokale Datenhaltung lokale Planung Lösung muss durch Verhandlungen gefunden werden wechselseitige Vorschlagsgenerierung monetäre Anreize zur Plananpassung Herausforderung ist die Abstimmung mit mehreren Partnern und die wechselseitigen Abhängigkeiten bei jeder Änderung des Zeitfensters zwischen Fertigstellung beim Zulieferer und Bedarfstermin beim Abnehmer muss der Transport neu geplant werden Magdeburger Logistiktagung 2009 Folie 14

15 Multi-Agenten-System Zwei verschiedene Strukturen möglich: direkte Verhandlungen Verhandlungen über Koordinierungsinstanz (analog ILIPT) Aufträge Kapazitäten Planungsalg. Aufträge Kapazitäten Planungsalg. Aufträge Kapazitäten Planungsalg. Kapazitätsabgleich Magdeburger Logistiktagung 2009 Folie 15

16 Ausblick Ergebnisse erste Testmodelle (gelöst mittels eines heuristischen Verfahrens) konnten etwa 10% Einsparungen bei leicht gestiegenen Lagerbeständen erzielen Annahmen des Testmodells sind allerdings noch nicht vollständig mit der Praxis abgeglichen Agentensystem befindet sich noch in Konzeption Praxisabgleich und Datenbeschaffung wird derzeit in Kooperation mit dem Fraunhofer Institut für Materialfluss und Logistik verfolgt Ziel Nachweis des Potenzials der abgestimmten inboundseitigen Planung hinsichtlich Kosten und Umweltbelastung Entwurf eines Prototypen für den Praxiseinsatz Magdeburger Logistiktagung 2009 Folie 16

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