Werkzeugmaschinenlabor der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen. Lehrstuhl für Produktionssystematik Prof. Dr.-Ing. A.

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1 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Werkzeugmaschinenlabor der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen Lehrstuhl für Produktionssystematik Prof. Dr.-Ing. A. Kampker Fabrikplanung Übung + 2 Logistik I - Logistikplanung - Vorlesungsverantwortlicher: Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. P. Attig Steinbachstr. 54A Raum 43 Tel.: P.Attig@wzl.rwth-aachen.de Logistik I Ü + 2 S. 0

2 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Inhaltsverzeichnis: Inhaltsverzeichnis Seite Glossar Seite 2 Übung Situationsbeschreibung Seite 3 Aufgabe : Lagerplanung Seite 5 Aufgabe 2: Lageroptimierung Seite 7 Aufgabe 3: Travelling-Salesman Seite 20 Logistik I Ü + 2 S.

3 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Glossar: Heuristik Eine Methode, komplexe Probleme, die sich nicht vollständig lösen lassen, mit Hilfe einfacher Regeln und unter Zuhilfenahme nur weniger Informationen zu entwirren. Kommissionierung Bezeichnet das Zusammenstellen von bestimmten Teilmengen (Artikeln) aus einem bereitgestellten Sortiment aufgrund eines Auftrages. Dabei kann es sich um einen Kundenauftrag oder auch um einen Produktionsauftrag handeln. Lagernutzungsgrad Er zeigt das Verhältnis von genutzter zu verfügbarer Fläche. Die Kennziffer deckt sowohl Engpässe (Überbelegung) als auch mangelhafte Auslastung (Überkapazitäten) auf. Lagerreichweite Sie gibt an, wie lange der durchschnittliche Lagerbestand bei einem durchschnittlichen Verbrauch ausreicht. Die Lagerreichweite kann auch für einen bestimmten Stichtag (z. B. Quartalsbeginn) berechnet werden. Logistik I Ü + 2 S. 2

4 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Eickhoff Maschinenfabrik GmbH Fertigungsstandort Klipphausen: Werksplanung auf grüner Wiese Dimensionen der Werkshalle: 30 m x 27,5 m Der Materialfluss soll kreisförmig geschehen: Eingang im WE Hochregallager und Großteillager versorgen Kommissionierung, Montage und QS Kleine und größere Komponenten werden in Hochregal gelagert Großteile werden aufgrund ihres Gewichts auf Bodenlagerflächen bevorratet Regallager muss in Fertigungsplan passen: Maximaltiefe: 3 m Breite des Regallagers noch undefiniert, so schmal wie möglich Seite 3 Anmerkungen zur Folie: Logistik I Ü + 2 S. 3

5 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Eickhoff Maschinenfabrik GmbH Layout der Montagehalle 27,5 m Montage 2 Bereitstellung Montage Bereitstellung Reinigung Lackierung Trockner EM Aus- Lieferung ( mech.) Elektroinst. Zwischenpuffer Rüstplatz Pum penr aum Umrichter Prüfstand Öl WA (~4 Getr.) 30 m LKW Hochregal Stirnradstufe Vormontage Marktplatz, Kommissionierzone Großteillager Waschmasch. 0x0 WE / WA Materialfluss Planungsbereich 3 m Quelle: WZL Projektbeispiel??? Seite 4 Anmerkungen zur Folie: Logistik I Ü + 2 S. 4

6 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Gliederung Aufgabe : Lagerplanung 2 Aufgabe 2: Lageroptimierung 3 Aufgabe 3: Travelling Salesman Problem 4 Vorstellung FP-Tool: Kanban-Simulator Seite 5 Anmerkungen zur Folie: Logistik I Ü + 2 S. 5

7 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Aufgabe : Lagerplanung Aufgabenstellung a) Die Produktionsleitung und das Logistikmanagement haben aus strategischen Gründen beschlossen, dass der Lagerbestand eine zweiwöchige Produktion sicher stellen soll. Eickhoff montiert in einer Zweischichtproduktion an fünf Tagen pro Woche, während in einer Schicht ein Getriebe gefertigt werden kann. Berechnen Sie die Anzahl der Getriebe, die bei diese Vorgaben gelagert werden müssen. b) Berechnen Sie mit Hilfe der Datenblätter die Anzahl der benötigten Regalfächer z RF für kleine und größere Komponenten inkl. einem Sicherheitszuschlag s RF von zehn Prozent. c) Kalkulieren Sie die Anzahl der Ebenen z E in einem Regal, wobei die Fachhöhe h F auf 70 cm festgelegt wird und die Halle eine Höhe h H von 6,5 m aufweist. d) Nun sollen die berechneten Getriebeteile im Hochregal zur Verfügung gestellt werden. Geben Sie die Anzahl der benötigten Regalsäulen z S an. Seite 6 Anmerkungen zur Folie: Logistik I Ü + 2 S. 6

8 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Aufgabe : Lagerplanung Aufgabenstellung e) Es existieren verschiedene Möglichkeiten für einen Regalstrukturplan. Stellen Sie zwei dieser unter der Prämisse auf, dass alle Regalfächer einheitliche Abmessungen von 900 mm x 300 mm x 700 mm (t RF x b RF x h RF besitzen und für das Regallager eine Tiefe t RL von 3 m zur Verfügung steht. Jede Regalzeile braucht nur von einer Seite zugänglich zu sein. Die Stapler benötigen für das Handling der Paletten eine Transportwegbreite b TW von mindestens 4 m. Alle Regale müssen vom Mittelgang aus erreichbar sein. Skizzen der möglichen Lösungen 3 m?? Seite 7 Anmerkungen zur Folie: Logistik I Ü + 2 S. 7

9 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Aufgabe : Lagerplanung Aufgabenstellung f) Berechnen Sie den Flächennutzungsgrad der kleineren Variante. Als Regalfläche wird die komplette Lagerfläche, als Gesamtfläche die Raumfläche bezeichnet. g) Berechnen Sie die benötigte Fläche, die die Großteile auf dem Hallenboden einnehmen, indem Sie zusätzlich einen Bodenstellfaktor s B von,2 verwenden. Seite 8 Anmerkungen zur Folie: Logistik I Ü + 2 S. 8

10 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Aufgabe : Lagerplanung Nomenklatur Fach Säule Ebene Zeile Quelle: Onk Logistik Tools Seite 9 Anmerkungen zur Folie: Logistik I Ü + 2 S. 9

11 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Aufgabe : Lagerplanung Lagerkennzahlen Lagerkennzahlen Flächennutzungsgrad Raumnutzungsgrad Lagernutzungsgrad Lagerwirkungsgrad h h 2 v v 2 v 3 h t B t E b l 2 Gesamtfläche Regal- bzw. Abstellfläche b 2 b l l x b x h = Raumvolumen l 2 x b 2 x h 2 = Lagervolumen l l x b x h = Lagervolumen S v i = Lagergutvolumen t B = Aufwand Einlagern t E = Aufwand Entladen h F = Regal- bzw. Abstellfläche Gesamtfläche h R = Lagervolumen Raumvolumen h N = Lagergutvolumen Lagervolumen h vl = (Aufwand Einlagern+Entladen)A (Aufwand Einlagern+Entladen)B abhängig von: Lagerausführung A,B = Lagersystem A, B (Systemvergleich) abhängig von: Lagerstelle abhängig von: Lagergut abhängig von: Lagerausführung Lageraufgabe i. A. a.: Krippendorff Seite 0 Anmerkungen zur Folie: Durch Kennzahlen lassen sich komplexe Zusammenhänge in verdichteter Form darstellen. In der Regel werden zur Beurteilung von logistischen Prozessen mehrere Kennzahlen benötigt, da Einzelkennzahlen aufgrund der teils gegenläufigen Ziele der Logistik nicht ausreichen. Logistik I Ü + 2 S. 0

12 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Aufgabe : Lagerplanung Flächenberechnungen Ermittlung des Netto- Lagerbedarfs Ermittlung des Brutto-Lagerbedarfs (Lagergutfläche A LGu ) Ermittlung der Lagernutzfläche Lagernutzfläche A LN Systembedingter Leerplatzanteil Zuschlag für Kleinbestände Lagerhauptfläche A LH Lagernebenfläche A LNe Saisonal bedingter Lagerplatzbedarf Dispositionsreserve Hauptfunktionsfläche A LHF Nebenfunktionsfläche A LNF Reserve für besondere Bestände Bestellgröße: 00% bei fixer 50% bei freier Lagerplatzzuordnung Sicherheitsbestand Netto-Lagerplatzbedarf Lagergrundfläche A LG Lagergutfläche A LGu Guttransportfläche A LT Manipulationsfläche A LM Quelle: Aggteleky; Wirth Seite Anmerkungen zur Folie: Der maximale Lagerbedarf (Netto) ergibt sich aus den summierten Platzbedarfen folgender Teilbestände: - dem Sicherheitsbestand - der Losgröße einer Anlieferung (Bestellgröße) - der Reserve für besondere Bestände wie Lagerhüter - der Reserve für saisonal bedingte Schwankungen Das reibungslose Betreiben eines Lagers erfordert jedoch einen gewissen Leerplatzanteil, der von der Lagerungsstrategie, dem Lagerungssystem und von dispositiven Aspekten abhängt, und sich aus folgenden Teilen zusammensetzt: - der Dispositionsreserve zur Unterbringung von nicht planmäßigen Restmengen oder vorzeitigen Anlieferungen sowie zur rationellen Leerplatzzuweisung bei freier Lagerung - dem Zuschlag für Kleinbestände, bei denen aus Gründen der Einfachheit und Übersichtlichkeit eine platzgebundene Lagerung vorgezogen wird. - dem systembedingten Leerplatzanteil, da auf jedem Lagerplatz nur ein Artikel gelagert werden sollte und immer mit angebrochenen Gebinden gerechnet werden muss. Zur Berechnung der Lagernutzfläche, also der gesamten Lagerfläche, benötigt man weiterhin: - die Manipulationsfläche, zur Berücksichtigung der Bewegungstoleranz des Lagerguts (des Transporthilfsmittel) in der festen Ausrüstung bzw. auf dem Stellplatz - die Guttransport- und Bewegungsfläche für die Ein- und Auslagerung (z. B. Regalgänge und Übergabebereiche) - die Nebenfunktionsfläche, die die indirekt der Lagerung zuordenbaren Flächen zusammenfasst ( z. B. zur Kommissionierung, Bereitstellung oder Qualitätssicherung) - die Lagernebenfläche (z. B. für EDV, Klimaanlagen, Sozialräume, Feuerlöschanlagen) Logistik I Ü + 2 S.

13 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Aufgabe : Lagerplanung Tabelle mit Informationen über kleine Komponenten Bauteile Lagermedium Lagermed./ Getriebe Länge [m] Breite [m] Höhe [m] Lagermed./ Regalfach Lagerdeckel, Planetenräder, Bolzen und Gitterbox 0,9,3 0,65 weitere Kleinteile Ritzelwelle Gitterbox 0,333 0,9,3 0,65 Schrumpfverbindung Regalpalette 0,5 Kleine Lager Europalette 0,8,2 0,2 3 Pumpe Gitterbox 0,333 0,9,3 0,65 Filter Gitterbox 0,25 0,9,3 0,65 Elektrikkomponenten Gitterbox 0,25 0,9,3 0,65 Quelle: WZL Projektbeispiel Seite 2 Anmerkungen zur Folie: Logistik I Ü + 2 S. 2

14 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Aufgabe : Lagerplanung Tabelle mit Informationen über größere Komponenten Bauteile Lagermedium Lagermed./ Getriebe Länge [m] Breite [m] Höhe [m] Lagermed./ Regalfach Planetenträger (klein) Regalpalette 0,6 Planetenrad (klein) Gitterbox 0,9,3 0,65 Planetenrad (groß) Gitterbox 2 0,9,3 0,65 Drehstabritzel (klein) Gitterbox 0,333 0,9,3 0,65 Drehstabritzel (groß) Gitterbox 0,9,3 0,65 Quelle: WZL Projektbeispiel Seite 3 Anmerkungen zur Folie: Logistik I Ü + 2 S. 3

15 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Aufgabe : Lagerplanung Tabelle mit Informationen über Großteile Bauteile Lagermedium Lagermed./ Getriebe Länge [m] Breite [m] Höhe [m] Bodenstapelung Schrumpfscheibe Bodenpalette,5,5 0,6 4 Gehäuse -,5,5 2 Gehäusedeckel -,5,5 0,2 5 Hohlrad (groß) -,8,8 0,4 5 Hohlrad (klein) -,5,5 0,3 5 Flanschgehäuse -,8,8 0,35 5 Zwischenflansch -,8,8 0,35 5 Große Lager Bodenpalette,5,5 0,2 0 Planetenträger (groß) -,5,5,2 Quelle: WZL Projektbeispiel Seite 4 Anmerkungen zur Folie: Logistik I Ü + 2 S. 4

16 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Lösung Seite 5 Logistik I Ü + 2 S. 5

17 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Lösung Aufgabe : Lagerplanung a) Anzahl der Getriebe = 2 Schichten/Tag x Getriebe/Schicht x 5 Tage/Woche x 2 Wochen = 20 Getriebe b) Anzahl der Regalfächer für kleine Komponenten z KK : (LM Lagermedium) z KK = i Anzahl Getriebe [Stk] LM/Stk. i[lm] Stapelung/Regalfach i[lm] = 20 x / + 20 x 0,333 / + 20 x / + 20 x / x 0,333 / + 20 x 0,25 / + 20 x 0,25 / = = 27 Regalfächer Seite 6 Logistik I Ü + 2 S. 6

18 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Lösung Aufgabe : Lagerplanung Anzahl der Regalfächer für große Komponenten z GK : Anzahl Getriebe [Stk] LM/Stk. i[lm] zgk = i Stapelung/Regalfach[LM] i = 20 x / + 20 x / + 20 x 2 / + 20 x 0,333 / + 20 x / = = 07 Regalfächer Regalfächer insgesamt: z RF = (z KK + z GK ) s RF = ( ) x, = 46 Regalfächer Seite 7 Logistik I Ü + 2 S. 7

19 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Lösung Aufgabe : Lagerplanung c) Anzahl der Ebenen z E des Regals: hh ze = hrf 6,5 m = = 9,29 Ebenen 0,7 m/ebene => 9 Ebenen d) Gesamtanzahl der Säulen z S : z zs= z RF E 46 Fächer = 9 Ebenen = 47 Säulen Seite 8 Logistik I Ü + 2 S. 8

20 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Lösung Aufgabe : Lagerplanung Variante : 3 m 2 Anzahl benötigter Regalzeilen z Z zs = zs/zeile 47 Säulen = 0 Säulen/Zeile = 4,7 Zeilen => 5 Zeilen Anzahl Säulen pro Regalzeile trl zs/zeile= zs 3 Breite des Regallagers brl= zz x trf + ztw x btw = 5 x 0,9 m + 3 x 4 m 3 m/zeile =,3 m/säule = 4,5 + 2 m = 6,5 m = 0 Säulen/Zeile mit z TW : Anzahl Transportwege Seite 9 Logistik I Ü + 2 S. 9

21 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Lösung Aufgabe : Lagerplanung Variante 2: Anzahl möglicher Zeilen t RL z Z = 2 b = t RL 3 = TW + z t - 2 btw trf m m 0,9 m RF = 5,5 Zeilen=> 5 Zeilen Z 3 m 2 3 Anzahl Säulen pro kurzer Regalzeilen zs= 4 x zs / Zeile + zs / Zeile Transportwegbreite in Zeilen 4 m,3 m 47 4 = 5 x z z S / Zeile = 8,6 S / Zeile => 9 Säulen pro Zeile Anzahl Säulen in der langen Regalzeile z S / Zeile = 3,08 => 4 Säulen = 47 4 Zeilen x = 9 Säulen / Zeile Seite 20 Logistik I Ü + 2 S. 20

22 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Lösung Aufgabe : Lagerplanung Variante 2: 5 Breite des Lagers: 3 m Benötigter Platz für kurze Zeilen und Transportweg: b RL = z kurze b RF + b TW = 9,3 m + 4 m = 5,7m Benötigter Platz für lange Zeile: brl= zlange b RF =,3 m = 4,3m Das Regallager muss 5,7 m breit sein. Seite 2 Logistik I Ü + 2 S. 2

23 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Lösung Aufgabe : Lagerplanung Vergleich der Varianten Variante Variante 2 3 m 3 m 6,5 m 5,7 m Seite 22 Logistik I Ü + 2 S. 22

24 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Lösung Aufgabe : Lagerplanung f) Flächennutzungsgrad: Lagerfläche ohne Transportwege FNG = Raumgrundfläche (b = RF t b RF RL ) zs z trl E (,3 = m 0,9 m) 47 Säulen 9 Ebenen / Säule 3 m 5,7 m,7 m² 47 9 = = 2, , m² Seite 23 Logistik I Ü + 2 S. 23

25 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Lösung Aufgabe : Lagerplanung g) Bodenstellfläche A GT : AGT = sb i Anzahl Getriebe [Stk] LM/Stk. i[lm] li bi Stapelung i[lm] =,2 x (20 x / 4 x (,5 x,5) + 20 x / 2 x (,5 x,5) + 20 x / 5 x (,5 x,5) + 20 x / 5 x (,8 x,8) + 20 x / 5 x (,5 x,5) + 20 x / 5 x (,8 x,8) + 20 x / 5 x (,8 x,8) + 20 x / 0 x (,5 x,5) + 20 x / x (,5 x,5)) =,2 (, , , ,96 + 2,96 + 4,5 + 45) = 68,56 m 2 Seite 24 Logistik I Ü + 2 S. 24

27 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Aufgabe 2: Lageroptimierung Aufgabenstellung In Aufgabe haben Sie das Lager für eine Produktionsstückzahl von bis zu 520 Getrieben bei einer Reichweite von 2 Wochen ausgelegt. Welche Auswirkungen hat die geplante Stückzahlerhöhung auf 000 Getriebe/ Jahr auf die Lagerauslegung? Lagerbestand Verbrauch Anzahl Getriebe Meldebestand Wiederbeschaffungszeit Wiederbeschaffungsmenge Sicherheitsbestand Zeit Reichweite Seite 26 Anmerkungen zur Folie: Logistik I Ü + 2 S. 26

28 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Aufgabe 2: Lageroptimierung Lösungsvorlage Lagerbestand Sicherheitsbestand Zeit Seite 27 Anmerkungen zur Folie: Logistik I Ü + 2 S. 27

29 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Lösung Seite 28 Logistik I Ü + 2 S. 28

30 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Lösung Aufgabe 2: Lageroptimierung reine Stückzahlerhöhung: größeres Lager notwendig 40 Getriebe neuer Verbrauch Lagerbestand 20 Getriebe alter Verbrauch Meldebestand Sicherheitsbestand Reichweite Wiederbeschaffungszeit Wiederbeschaffungsmenge Zeit Um den zur Verfügung stehenden Lagerplatz nutzen zu können, kann eine freie Lagerplatzvergabe verwendet werden. Seite 29 Logistik I Ü + 2 S. 29

31 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Lösung Aufgabe 2: Lageroptimierung Bestandsreichweite halbieren Lagerbestand 20 Getriebe Wiederbeschaffungsmenge Sicherheitsbestand Zeit neue Reichweite alte Reichweite Seite 30 Logistik I Ü + 2 S. 30

33 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Distributionslogistik: Strukturierung von Distributionssystemen Zahl der Lagerstufe n Zahl der Lager je Stufe Beispiele für Netztopologien Standorte der Lager Liefergebiete der Lager Werkslager Zentrallager Auslieferungslager Quelle: i. A. a.: Eversheim, Luczak Seite 32 Anmerkungen zur Folie: Die Festlegung dieser Variablen hat eine eindeutige Distributionsstruktur zur Folge. Diese weist eine horizontale und eine vertikale Dimension auf. Die vertikale Dimension kennzeichnet die Zahl der Lagerstufen, die horizontale die Zahl der Lager auf einer Stufe. Im Falle eines direkten Distributionsweges wird die Belieferung des Kunden ohne Zwischenschaltung einer Lagerstufe durchgeführt, bei einem indirektem Distributionsweg liegt mindestens eine Lagerstufe dazwischen. Die Anzahl der Lager je Stufe ergibt sich zumeist aus ihrer Funktion und ihrer Entfernung zum Kunden. Ebenso wird der optimale Standort eines Lagers maßgeblich durch die Transportkosten zu den von ihm zu beliefernden Kunden bestimmt [6]. Zur Bestimmung transportkostenminimaler Standorte und Liefergebiete gibt es grundsätzlich zwei Lösungsansätze: den diskreten, bei dem potentiell mögliche Lagerstandorte vorausgesetzt werden und den homogen, bei dem an jedem Punkt eines vorgegebenen Gebietes Lager errichtet werden können. Beiden Lösungsansätzen gemeinsam ist die Konstruktion einer Zielfunktion, deren Minimum durch mathematische Verfahren bestimmt werden kann. Logistik I Ü + 2 S. 32

34 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Distributionslogistik: Strukturierung von Distributionssystemen Entscheidungskriterium Lieferzeit Produktionsstätten/ Lieferanten Kundenstruktur Sortiment Argument für zentrales System ausreichende Lieferzeiten eine Quelle wenige Großkunden bzw. homogene Kundenstruktur breites Sortiment Argument für dezentrales System schnellste Belieferung, Abholkundschaft viele Quellen viele Kleinkunden bzw. inhomogene Kundenstruktur schmales Sortiment Quelle: Eversheim, Luczak Wert der Produkte Umschlagshäufigkeit Regionale Besonderheiten teure Produkte geringe Umschlagshäufigkeit wenig regionale Besonderheiten billige Produkte hohe Umschlagshäufigkeit viele regionale Besonderheiten Seite 33 Anmerkungen zur Folie: Distributionssysteme lassen sich im Allgemeinen differenzieren in zentrale und dezentrale Systeme. Bei zentralen Distributionssystemen erfolgt die Belieferung der Kunden von einem oder wenigen zentral gelegenen Lagern, bei dezentralen Systemen sind die Lager derart angeordnet, dass verschiedene Kunden durch unterschiedliche Lager beliefert werden. Welche Struktur für ein Distributionssystem die geeignete ist, muss individuell nach Problemstellung entschieden werden. Logistik I Ü + 2 S. 33

35 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Distributionslogistik: Kriterien der Tourenplanung (Beispiele) Schlecht Gut Zuordnung Kunde - Tour Lager Lager Reihenfolge in der Tour Quelle: i. A. a.: Pfohl; Ballou Schlecht Lager Gut Lager Seite 34 Anmerkungen zur Folie: Nahe beieinander liegende Kunden werden zu Clustern zusammengefasst, bis die Kapazität des Lieferfahrzeugs (der Transporteinheit) ausgelastet ist. Dann beginnt die Bildung des nächsten Clusters. Bei der Festlegung der Reihenfolge, in der die einem Lieferfahrzeug zugeordneten Kunden anzufahren sind, sollte bei der Fahrstrecke der Tropfenform gefolgt und das Kreuzen von Touren vermieden werden. Logistik I Ü + 2 S. 34

36 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Distributionslogistik: Eröffnungsverfahren zur Tourenplanung Verfahren des nächsten Nachfolgers Sweep- Verfahren Radiusstrahl Savings- Verfahren d j d k d jk S jk =d j +d k -d jk Legende Lager Kunde Fahrstrecke Quelle: i. A. a.: Eversheim, Luczak Seite 35 Anmerkungen zur Folie: Viele mathematische Optimierungsprobleme lassen sich nur mit unverhältnismäßig hohem Rechenaufwand exakt lösen. Das ist insbesondere bei kombinatorischen Problemen der Fall wie z.b. bei Problemen der ganzzahligen linearen Planungsrechung, bei Reihenfolgeproblemen, bei speziellen Zuordnungsproblemen und bei der Maschinebelegungsplanung. Ist der für die exakte Lösung dieser Probleme erforderliche Rechenaufwand nicht mehr vertretbar, so verwendet man so genannte heuristische Verfahren oder Näherungsverfahren. Diese bestehen aus bestimmten Vorgehensregeln zur Lösungsfindung, die hinsichtlich des angestrebten Ziels und unter Berücksichtigung der Problemstruktur als sinnvoll und erfolgversprechend erscheinen, aber nicht immer die optimale Lösung hervorbringen. Der Rechenaufwand ist dafür meistens gering. Das Ziel der Tourenplanung ist es, alle Kunden eines Liefergebietes von einem Lager aus, unter Berücksichtigung der Gesamttransportkosten und der Gesamttransportdistanz zu beliefern. Im folgenden werden die wichtigsten grafischen Eröffnungsverfahren für die Tourenplanung kurz aufgeführt: Verfahren des nächsten Nachfolgers: Die Touren werden konstruiert, indem derjenige als zunächst zu beliefernder Kunde ausgewählt wird, der dem vorherigen Kunden am nächsten liegt. Sweep-Verfahren: Bei dem Verfahren überstreicht ein Radiusstrahl das gesamte Liefergebiet. Die Kunden werden in der Reihenfolge beliefert, wie der Radiusstrahl die einzelnen Standorte überstreicht. Savings-Verfahren: Ausgangspunkt dieses Verfahrens ist die Überlegung, alle Kunden zunächst einzeln zu beliefern. Kunden werden nur dann in einer Tour zusammengelegt, wenn die daraus resultierende Länge der Strecke kürzer ist, als die, welche auftritt, wenn die Kunden einzeln beliefert werden. Logistik I Ü + 2 S. 35

37 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Distributionslogistik: Tourenproblem Traveling Salesman d 2 2 d 25 d 24 d 54 d 4 4 d 47 5 d 56 d 76 6 d 3 d 43 7 Gegeben: n Orte i N={,,n} mit Distanzen d ij zwischen Ort i und Ort j Gesucht: Rundreise über alle n Orte mit minimaler Gesamtlänge Formal: min {c(p): p Permutation von N} c( Auf unterschiedliche Weise als gemischt-ganzzahliges Programm formulierbar, z. B.: 3 n π ) = d π i, π+ i + dπ n, π i= d 37 min NB: i N j N i N j N dijx xij = j N xij = i N i U j N \ U ij xij U N mit 2 U xij {0,} i N, j N n 2 Seite 36 Anmerkungen zur Folie: Nachdem durch die Eröffnungsverfahren erste Touren bestimmt wurden, können diese durch Verbesserungsverfahren optimiert werden. Der erste Schritt hierzu ist die mathematische Modellierung des Tourenproblems. Erläuterungen: Die binären Variablen x ij nehmen den Wert an, wenn der Pfeil in der Rundreise liegt. Ansonsten nehmen sie den Wert 0 an. Die ersten beiden Mengen von Nebenbedingungen garantieren, dass jeder Ort genau einmal erreicht und genau einmal verlassen wird. Die letzte Nebenbedingung gewährleistet, dass die zu bestimmende Rundreise alle Knoten des Graphen enthält. Logistik I Ü + 2 S. 36

38 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Aufgabe : Travelling Salesman Problem Aufgabenstellung Im Rahmen der Planungen für die Versorgungslogistik stellt sich für die Eickhoff Maschinenfabrik GmbH folgendes Problem: Für die schweren Getriebeteile soll eine Vorbearbeitung bei Lohnfertigern in der Umgebung erfolgen. Bei einem Besuch in Dresden wollen Sie mögliche Lieferanten in der Umgebung besuchen. Die Standorte der Lieferanten sind in der Karte rechts eingezeichnet. Ermitteln Sie mit Hilfe von heuristischen Verfahren eine möglichst kurze Route. Start- und Endpunkt Ihrer Reise ist Dresden. a) Verfahren des nächsten Nachfolgers b) Sweep-Verfahren 56 km Magdeburg 29 km Gera 03 km Leipzig 90 km 38 km 2 km Berlin 30 km 34 km Dresden Cottbus Seite 37 Anmerkungen zur Folie: Logistik I Ü + 2 S. 37

39 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Lösung Aufgabe 3: Travelling Salesman Problem Verfahren des nächsten Nachfolgers Dresden - km Leipzig 2 km Gera 03 km Magdeburg 232 km Berlin 56 km Cottbus 30 km Dresden 34 km = 876 km Magdeburg 29 km 56 km 90 km Berlin 30 km Cottbus Gera 03 km Leipzig 38 km 2 km 34 km Dresden Seite 38 Logistik I Ü + 2 S. 38

40 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Lösung Aufgabe 3: Travelling Salesman Problem Verfahren des nächsten Nachfolgers Dresden - km Leipzig 2 km Gera 03 km Magdeburg 232 km Berlin 56 km Cottbus 30 km Dresden 34 km = 876 km Magdeburg 56 km 90 km Berlin 30 km Cottbus Sweep-Verfahren Dresden - km Cottbus 34 km Berlin 30 km Magdeburg 56 km Leipzig 29 km Gera 03 km Dresden 38 km = 790 km 29 km Gera 03 km Leipzig 38 km 2 km 34 km Dresden Seite 39 Logistik I Ü + 2 S. 39

42 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Sinn und Zweck der FP-Tools Grundsätzlich Theorie und Praxis veranschaulichen Interaktive Erfahrung mit den klassischen Aufgaben der Planung und Gestaltung von Fabriken Programme zum Ausprobieren Konkret in diesem Modul Theorie zur Kanbanauslegung: PM I Übung 9 Verstehen, wie Kanban-Systeme funktionieren Die zentralen Parameter bei der Dimensionierung kennenlernen Selbst die Grenzen erkennen, bei denen ein Kanban-System gute Ergebnisse liefert Tool im Internet: Studium/ Lehrveranstaltungen/ Fabrikplanung/ weitere Informationen/ Tools Seite 4 Logistik I Ü + 2 S. 4

43 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Kanban Funktionsweisen Was ist Kanban? Kanban ist ein Verfahren, welches zur Steuerung von Informations- und Materialflüssen innerhalb der Produktion dient. Ziel des Verfahrens ist die Einführung einer mindestbestandsorientierten Fertigungsdisposition auf allen Fertigungsstufen, um Durchlaufzeiten zu verkürzen, Lagerbestände zu reduzieren und Lieferfähigkeiten zu erhöhen. Hierdurch sollen die Kapitalbindungskosten in den einzelnen Fertigungsstufen reduziert werden. Wie funktioniert es? Kanban funktioniert gemäß des Pull-Prinzips und stellt einen selbststeuernden Regelkreis dar. Selbstständige Fertigungsstationen werden durch die Kommunikation mittels Kanbankarten bedarfsgerecht beliefert. Auf diese Weise wird der Informationsfluss mit dem Materialfluss verknüpft. Was sind die Vorraussetzungen dafür? Kanban funktioniert nicht immer. Anforderungen sind eine relativ geringe Variantenvielfalt im Unternehmen und ein relativ konstanter Verbrauch der Kanban-Artikel. Kanban ist ungeeignet für die Einzelfertigung und für die Abwicklung von Sonderaufträgen, da es hier gar keine Wiederholteile gibt. Seite 42 Logistik I Ü + 2 S. 42

44 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Der Kanban-Simulator zeigt eine virtuelle Produktion von drei verschiedenen Artikeln Bestandteile des Kanban-Simulators Produktprogramm und Arbeitsplan Bedarfsszenarien Flaschenöffner Sägen Fräsen Horizont Korkenzieher Sägen Drehen Montage Universalöffner Sägen Drehen Fräsen Montage Vorschau möglich zur Auslegung Prognose bzw. Testen des Systems Seite 43 Logistik I Ü + 2 S. 43

45 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Vereinfachte Wertstrom-Darstellung für die drei Produkte Flaschenöffner bestellt Sägen Fräsen Versand Kunde Korkenzieher Sägen Universalöffner Sägen Drehen Drehen Fräsen Montage Montage Versand Versand bestellt bestellt Kunde Kunde Seite 44 Logistik I Ü + 2 S. 44

46 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Excel-Maske des Kanbantools Kanban Simulation Einstellungen Allgemein Arbeitszeit pro Jahr [Std.] 300 Kistengröße [Stk.] 30 Logistikintervall [Std.] 5 Flaschenöffner Korkenzieher Universalöffner Säge Säge Flaschenöffner Säge Korkenzieher Säge Universalöffner Kapazität 5 Stk. pro Stunde Anzahl Kanbankarten: Korkenzieher Universalöffner Drehen Drehe Drehe Kapazität 0 Stk. pro Stunde Anzahl Kanbankarten: 3 3 Universalöffner Fräsen Fräse Flaschenöffner Fräse Kapazität 5 Stk. pro Stunde Anzahl Kanbankarten: 4 3 Universalöffner Montage Montage Korkenzieher Montage Kapazität 20 Stk. pro Stunde Anzahl Kanbankarten: 3 4 Korkenzieher Universalöffner Versand Versand Flaschenöffner Versand Versand Kundenbedarf Flaschenöffner Korkenzieher Universalöffner Schwankungen Konstant Konstant Konstant Jahresbedarf Kanbankarten werden in dem definierten Intervall von einem Logistikmitarbeiter weitergegeben Die einzelnen Produktionseinheiten arbeiten die Karten am Kanbanboard bedarfsgerecht ab Die Anzahl der Kanbankarten pro Station bestimmt, wie viele Kisten an die jeweils nachgelagerte Einheit geliefert werden können Seite 45 Logistik I Ü + 2 S. 45

47 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Kennzahlen Produktion Säge Drehbank Fräse Montage Versand Durchschnittliche Auslastung 90,00% 68,33% 79,00% 56,00% -- Stillstandszeiten wegen Materialmangel [%] 0,00%,67% 8,33% 0,00% 0,00% Durchschnittlicher Bestand [Stk.] 256,40 82,00 6,75 0,97 0,75 Kennzahlen zeigen die Ergebnisse der Simulation in Form von: Auslastung Stilltandszeiten durch Materialmangel Bestand vor den Arbeitsplätzen Kennzahlen Kundenperformance Flaschenöffner Korkenzieher Universalöffner Bestellte Menge Ausgelieferte Menge Performance 74% 00% 00% Verspätete Lieferungen 34% 0% 0% Aus der Kundenperspektive sind wichtig: Ausgelieferte Menge Anzahl Verpätungen Seite 46 Logistik I Ü + 2 S. 46

48 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Lagerbestandskurven und Gantt-Chart bitte Arbeitsplatz auswählen Montage Lagerbestand vor dem Arbeitsplatz Für jeden Arbeitsplatz kann der Bestand an Material vor der Station aufgezeigt werden Zusätzlich wird über den Zeitverlauf der jeweils aktuelle Auftrag gezeigt Flaschenöffner Korkenzieher Universalöffner Auftrag Flaschenöffner Korkenzieher Universalöffner Seite 47 Logistik I Ü + 2 S. 47

49 Fabrikplanung Sommersemester 200 Übung + 2 Zusätzliche Infos Termin Highlights am : Uhr Industriereferent im Anschluss an Highlights entfällt aufgrund der zulässigen Anzahl SWS Terminverschiebung Mündliche Verbesserungsprüfung (MB, Wirt.-Ing.) und 2. Prüfungstermin (BWL): Der 2. Prüfungstermin (BWL) sowie die mündliche Verbesserungsprüfung (MB, Wirt.-Ing.) finden im Sommersemester 200 voraussichtlich am 07. Oktober 200 um Uhr statt. (Grund ist der offizielle Prüfungszeitraum BWL) Die ersten Filme der FP Vorlesung sind online Quelle: Seite 48 Logistik I Ü + 2 S. 48