Bestellung unter:

Transkript

1

2 Ronald Bogaschewsky, Udo Buscher (Hrsg.) Production and Supply Management: Band 1 Andreas Wels: Quantifizierung von Lieferzeitabweichungen zur Unterstützung eines effektiven Supply Chain Risikomanagements Bestellung unter:

3 CIP-Titelaufnahme der Deutschen Bibliothek Wels, Andreas: Quantifizierung von Lieferzeitabweichungen zur Unterstützung eines effektiven Supply Chain Risikomanagements (Production and Supply Management: Band 1) Hrsg.: Ronald Bogaschewsky, Lehrstuhl für Betriebswirtschaftslehre und Industriebetriebslehre, Bayerische Julius-Maximilians Universität Würzburg, Udo Buscher, Lehrstuhl für Betriebswirtschaftslehre, insbesondere Industrielles Management, Technische Universität Dresden, 2008 ISBN: (zugleich Dissertation Technische Universität Dresden, 2008) Alle Angaben, trotz sorgfältiger redaktioneller Bearbeitung, ohne Gewähr. Alle Rechte vorbehalten, auch die der Verbreitung durch elektronische Medien, durch Funk, Fernsehen, fotomechanische Wiedergabe, Tonträger jeder Art und auszugsweisen Nachdruck. CfSM - Centrum für Supply Management GmbH, Estenfeld, 2008 Umschlaggestaltung: Tina Fritzsche, Dresden Druck: Union Druckerei Dresden GmbH, Dresden ISBN:

4 Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Symbolverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis XI XIII XIX XXIII 1 Einleitung Problemstellung, Zielsetzungen und Abgrenzung Aufbau der Arbeit Risiko und Risikomessung Grundlagen der Risikobetrachtung Risikobegriff Systematisierungsansätze für Risiken Lieferzeitabweichung als wirkungsbezogene Risikogröße Quantifizierung durch Risikomaße Merkmale eines Risikomaßes Klassische Risikomaße Value-at-Risk Conditional Value-at-Risk Grundlagen der Abhängigkeitsbetrachtung Faktor- und Schrankenansatz unter Berücksichtigung von Abhängigkeiten Ein-Faktormodell VASICEK-Schrankenmodell und SCHMIDTS Modifikation Fazit

5 VIII INHALTSVERZEICHNIS 3 Entwicklungen und Risiken im Supply Chain Management Grundlagen des Supply Chain Managements Definition der Supply Chain Klassifizierungsansätze für Supply Chains Definition des Supply Chain Managements Ziele des Supply Chain Managements Entwicklung des Supply Chain Managements Grenzen des Integrationsgedankens Entwicklungen im Supply Chain Management und deren Folgen Hauptunsicherheiten für das Supply Chain Management Analyse der spezifischen Situation Beschaffungsunsicherheit Absatzunsicherheit Risikobegriff aus Sicht des Supply Chain Managements Fazit Supply Chain Risikomanagementprozess Notwendigkeit eines unternehmensübergreifenden Risikomanagements Entwicklung und Umsetzung des Supply Chain Risikomanagements Definition des Supply Chain Risikomanagements Entwicklung des Supply Chain Risikomanagements in der wissenschaftlichen Literatur Umsetzung des Supply Chain Risikomanagements in der betrieblichen Praxis Definition des Supply Chain Risikomanagementprozesses Chancen- und Risikostrategie Chancen- und Risikoidentifikation Chancen- und Risikobewertung Ursachen- vs. wirkungsbezogene Betrachtungsweise Anforderungen an Methoden zur betrieblichen Umsetzung Eingesetzte Methoden zur betrieblichen Umsetzung Chancen- und Risikoberichterstattung Chancen- und Risikosteuerung Fazit Entwicklung eines Modells zur Bestimmung von Lieferzeitabweichungen Ansätze zur funktionalen Bestimmung von Supply Chain Risiken Generalisiertes Semi-Markow-Prozessmodell

6 INHALTSVERZEICHNIS IX Szenariogestützte Risikoquantifizierung Identifizierung der Lieferzeitabweichung als geeignete Modellvariable Modelle zur Untersuchung von Lieferstörungen Modell zur funktionalen Beschreibung von Lieferzeitabweichungen Kontraktspezifische Darstellung einer Supply Chain Betrachtung zweistufiger Supply Chains Betrachtung serieller Supply Chains Betrachtung allgemeiner Supply Chains Bewertung des entwickelten Modells Beispiel zur Bestimmung von Lieferzeitabweichungen Simulationsstudie Fazit Supply Chain Risikobewertung und -steuerung Risikobewertung unter Kenntnis stochastischer Lieferzeitabweichungen Cashflow-at-Risk Conditional-Cashflow-at-Risk Ganzheitliche Risikobewertung in der Supply Chain bei stochastischer Lieferzeitabweichung Risikosteuerung unter Kenntnis stochastischer Lieferzeitabweichung Grundlagen der Bestandsplanung Optimale Planung einer (s,q)-politik bei stochastischem Bedarf Optimale Sicherheitsbestandsplanung im Rahmen einer (t,q)-politik bei stochastischer Lieferzeitabweichung Optimale Planung einer (t,q)-politik bei stochastischer Lieferzeitabweichung Fazit Zusammenfassung und Ausblick 233 A Kapitel A.1 Mathematischer Anhang B Kapitel B.1 Mathematischer Anhang C Kapitel C.1 Mathematischer Anhang C.2 Datengrundlage für Beispiel

7 X INHALTSVERZEICHNIS C.3 Erläuterungen zu Beispiel C.4 Programmcodes D Kapitel D.1 Mathematischer Anhang D.2 Cholesky-Zerlegung zu Beispiel D.3 Daten und Abbildungen zu Beispiel D.4 Konvexitätsbeweis für Funktion (6.44) D.5 Veränderung von q optα im Vergleich zu q opt D.6 Weitere Rechnungen und Veranschaulichungen zu Beispiel D.7 Programmcodes Literaturverzeichnis 301

8 1 Einleitung 1.1 Problemstellung, Zielsetzungen und Abgrenzung Das Management von Risiken hat sich zu einem entscheidenden Bestandteil des Supply Chain Managements (SCM) entwickelt. 1 Dafür sind verschiedene Gründe verantwortlich. Auf der einen Seite führen zahlreiche Entwicklungen in Bezug auf die Gestaltung real existierender Liefernetzwerke zu sehr komplexen Gebilden, deren Management von einer zunehmenden Anzahl an Risiken erschwert wird. Besonders relevant sind dabei die mit einer stärkeren Vernetzung einhergehenden Abhängigkeitsverhältnisse zwischen den verschiedenen Partnern der Supply Chain (SC). Auf der anderen Seite zeigen zahlreiche Untersuchungen die extrem negativen Auswirkungen von eintretenden Risiken auf. Als besonders kritisch sind in diesem Zusammenhang Unterbrechungen der in der SC wirkenden Flüsse anzusehen. 2 Als Resultat ergibt sich ein gesteigertes Bewusstsein für die immanenten Gefahren sowie die Erkenntnis, dass ein funktionierendes Supply Chain Risikomanagement (SCRM) implementiert werden muss. Die Grundlage für einen effektiven Supply Chain Risikomanagementprozess (SCRMP) bildet das betriebliche Risikomanagement, welches seit den 1970er Jahren stetig an Bedeutung gewinnt. 3 Besondere Verbreitung erlangten relevante Systeme in Unternehmen der Finanzbranche. Das Gesetz zur Kontrolle und Transparenz im Unternehmensbereich (KonTraG) aus dem Jahr 1998 führt aber auch zu einer stärkeren Relevanz der Thematik für Nichtfinanzunternehmen. Diese sind durch das Gesetz zum Aufbau eines angemessenen Risikomanagementsystems verpflichtet, welches u. a. die Existenz bedrohende Risiken frühzeitig erkennen muss. 4 Als eine Weiterentwicklung des betrieblichen Risikomanagements gelten Ansätze, welche von mehreren 1 Vgl. WU/BLACKHURST/CHIDAMBARAM (2006): Inbound supply risk analysis, S Vgl. Abschnitt Vgl. SCHÄFER/FRANK (2006): Finanzwirtschaftliches Risikomanagement, S Vgl. HENSELMANN (2001): KonTraG, S , GROSSESCHALLAU (2002): Risiko- und Chancenmanagement, S. 82 und SCHÄFER/FRANK (2006): Finanzwirtschaftliches Risikomanagement, S Der Gesetzestext gibt allerdings keine konkreten Anforderungen vor, so dass ein beträchtlicher Gestaltungsspielraum besteht. Außerdem ist es für einzelne Unternehmen entwickelt und somit nicht an die spezielle Problematik eines unternehmensübergreifenden Risikomanagements angepasst. Vgl. LASCH/JANKER (2007): Risikoorientiertes Lieferantenmanagement, S Eine weitere Verbreitung von Risikomanagementsystemen in Nichtfinanzunternehmen folgt aus dem Bilanzrechtsreformgesetz des Jahres 2004, welches die Unternehmen zu einer Berichterstattung der vorhandenen Chancen und Risiken verpflichtet. Für einen Überblick zu unterstützenden Gesetzgebungen vgl. KAJÜTER (2007): Risikomanagement in der Supply Chain, S. 20.

9 2 KAPITEL 1. EINLEITUNG SC-Partnern gemeinsam geplant und durchgeführt werden. Allerdings stehen diese unter dem Oberbegriff SCRM zusammengefassten Bestrebungen noch am Anfang der Entwicklung, wobei verschiedene Untersuchungen ein stetig ansteigendes Interesse an dieser Thematik belegen. 5 Eine Analyse der Umsetzungsmethoden des SCRM in der betrieblichen Praxis offenbart zahlreiche Schwachpunkte. Besondere Probleme bereitet der komplexe Vorgang der Quantifizierung von möglichen Risiken. Für die Bestimmung der gesuchten Werte müssen im Idealfall Informationen über die Lieferanten der Lieferanten und auch wieder über deren Lieferanten berücksichtigt werden. Tatsächlich fehlen derzeit noch effektive Methoden für eine effektive SC-Risikobewertung. 6 In der betrieblichen Praxis existieren nur sehr wenige verlässliche Schätzungen der Eintrittswahrscheinlichkeiten für Unterbrechungen der SC. Deshalb ist nicht auszuschließen, dass vorliegende Gefahren und deren schwerwiegende Folgen unterschätzt werden. 7 Aus diesen Erkenntnissen ergibt sich ein großer Forschungsbedarf, da die geeignete Modellierung einer aussagekräftigen Größe dieses Problem lindern kann. Dieser identifizierte Forschungsbedarf bildet die Grundlage für die weiterführenden Überlegungen. Für eine adäquate Umsetzung erscheint die Lieferzeitabweichung (LZA) besonders geeignet, da dieser Wert sowohl eine Vielzahl von Informationen bündelt, als auch eine wichtige Rolle für die Umsetzung eines erfolgreichen SCM spielt. 8 Die ganzheitliche Betrachtung einer komplexen SC bereitet mitunter sehr große Schwierigkeiten. 9 Durch die Vielzahl der relevanten Informationen ist eine exakte Abbildung der vorliegenden Situation kaum möglich. Besonders aufwendig gestaltet sich die Aggregierung der vielen verschiedenen Einflüsse zu einem Gesamtergebnis, weil dafür die Berücksichtigung der existierenden Abhängigkeiten notwendig ist. Dennoch besteht in der Angabe der Risikosituation für eine ganzheitlich betrachtete SC bzw. in der Angabe einer Größe, welche sehr viele Informationen aggregiert, die zentrale Zielsetzung dieser Arbeit. Bevor eine Modellierung zur Umsetzung entwickelt werden kann, sind allgemeine Anforderungen an eine ganzheitliche und effiziente SC-Risikobewertung ausfindig zu machen. Durch deren Identifizierung ist ein im Anschluss aufgestelltes Modell auf dessen Eignung als Lösungsmöglichkeit für die vorliegende Problemstellung überprüfbar. Nachfolgend besteht die Notwendigkeit eine geeignete Modellierungsgröße festzulegen, welche eine adäquate Beschreibung der SC-Risiken ermöglicht. Außerdem liegt ein großer Vorteil vor, wenn die Modellvariable einer in der betrieblichen Praxis bekannten Kennzahl entspricht. Mit diesen Vorarbeiten kann ein 5 Vgl. NORRMAN/JANSSON (2004): Ericsson s proactive supply chain risk management, S. 435 und JÜTT- NER (2005): Supply Chain Risk Management, S Vgl. JÜTTNER/PECK/CHRISTOPHER (2003): Supply Chain Risk Management, S. 203 und ZIEGENBEIN/ BAUMGART (2006): Supply Chain Risk Assessment, S Vgl. TANG (2006): Mitigating supply chain disruptions, S Vgl. Abschnitt und Abschnitt Vgl. LAMBERT/COOPER (2000): Supply Chain Management, S. 67.

10 KAPITEL 1. EINLEITUNG 3 Modell entwickelt werden, welches die Umsetzung der zentralen Zielsetzung ermöglicht. Anschließend ergeben sich weitere Fragestellungen, deren Beantwortung eine Aufgabe dieser Arbeit darstellt. Dafür ist zunächst zu klären, ob mit Hilfe der Ergebnisse der aufgestellten Modellierung eine ganzheitliche SC-Risikomessung umgesetzt werden kann. Weiterführend sind Untersuchungen notwendig, inwieweit die Resultate zur Unterstützung einer SC-Risikosteuerung eingesetzt werden können. Da u. a. die Bestandsplanung eine wichtige Aufgabe im Rahmen des SCM übernimmt, ist die Entwicklung von Strategien anzustreben, welche die aktuelle Risikosituation ausreichend berücksichtigen. 10 Die Arbeit gliedert sich in die quantitativen Beiträge zur Unterstützung eines SCRM ein. Da im weiteren Verlauf eine funktionale Beschreibung der SC-Risiken angestrebt wird, existieren nur zwei vergleichbare Forschungsbeiträge. 11 Die anschließende Planung von SC-Risikobewertungs- und SC-Risikosteuerungsmaßnahmen stellt einen zusätzlichen Beitrag zu den zahlreichen Vorschlägen zu dieser Thematik dar. Allerdings ist mit der Modellierung auf Basis bekannter LZA eine Neuerung gegeben. Im weiteren Verlauf findet die Risikobeschreibung ausschließlich auf Basis von LZA statt. Damit ergibt sich eine Betrachtung der Risiken, deren Auswirkungen in Form von LZA erfassbar sind. Dadurch erfolgt eine Einschränkung auf die Betrachtung spezieller Beschaffungsunsicherheiten. Allerdings schützen sich viele Firmen zu wenig gegen die immanenten Beschaffungsrisiken, da bisher kein geeignetes Quantifizierungsinstrument existiert. 12 Aus diesem Grund erscheint die gewählte Vorgehensweise gerechtfertigt. 1.2 Aufbau der Arbeit In Kapitel 2 erfolgt zunächst eine formale Definition des Risikobegriffs. Nach der Vorstellung einiger bekannter Systematisierungsansätze für Risiken steht die LZA, als wirkungsbezogene Größe, welche sich zur Abbildung einer Vielzahl von Risiken eignet, im Mittelpunkt der Betrachtung. Anschließend werden Risikomaße als geeignete Möglichkeit zur Risikoquantifizierung identifiziert. In diesem Zusammenhang erfolgt auch die explizite Betrachtung spezieller Risikomaße, welche im weiteren Verlauf der Arbeit eine große Bedeutung einnehmen. Nachdem die Auswirkungen von auftretenden Abhängigkeiten auf Risikomodellierungen verdeutlicht sind, werden Abhängigkeitsmaße als Umsetzungsmöglichkeit für deren Berücksichtigung untersucht. Den Abschluss bilden die Vorstellung eines Ein-Faktormodells und eines Schrankenansatzes aus dem Bereich der Kreditrisikomodellierung. Mit Hilfe dieser Modelle können 10 Vgl. MUSALEM/DEKKER (2005): Controlling inventories, S Die hohe Bedeutung der Lagerhaltung für ein erfolgreiches SCM ergibt sich aus der Tatsache, dass dadurch sowohl die entsprechende Verfügbarkeit der Waren als auch die Performance der SC beeinflusst wird. 11 Vgl. Abschnitt Vgl. ZSIDISIN/PANELLI/UPTON (2000): Purchasing organization, S. 187.

11 4 KAPITEL 1. EINLEITUNG einfache Abhängigkeitsstrukturen abgebildet werden. Außerdem beinhalten die Vorgehensweisen sehr allgemeine Strukturen, welche gut auf veränderte Problemstellungen anpassbar sind. Im anschließenden Kapitel 3 werden die Begriffe SC und SCM definiert und kritisch beleuchtet. Von besonderem Interesse sind dabei aktuelle Entwicklungstendenzen für die Gestaltung real existierender Lieferketten. Als Ergebnis kann vor allem eine stark ansteigende Komplexität identifiziert werden, welche zu einer Zunahme der immanenten Risiken führt. Außerdem nimmt mit einer verstärkten Integration der SC-Partner die gegenseitige Abhängigkeit zu. Daraus resultierend können mit der Beschaffungs- und der Absatzunsicherheit die auftretenden Hauptunsicherheiten abgeleitet und diskutiert werden. Außerdem ist die Definition eines SC- Risikobegriffs möglich, der die Grundlage der späteren Quantifizierung darstellt. Kapitel 4 verbindet die bis dahin aufgezeigten Ausführungen. Nach der Vorstellung empirischer Belege für die Notwendigkeit eines unternehmensübergreifenden Risikomanagements wird dessen Umsetzung sowohl in der wissenschaftlichen Literatur als auch in der betrieblichen Praxis untersucht. Im Anschluss erfolgt die Vorstellung eines idealtypischen SCRMP. Obwohl dabei jede einzelne Prozessphase einer expliziten Betrachtung unterliegt, ist in dieser Arbeit die Phase Chancen- und Risikobewertung von besonderem Interesse. Die Ausführungen zeigen dabei einerseits allgemein gültige Anforderungen an eine ganzheitliche Risikoquantifizierung auf. Andererseits offenbart die Untersuchung weit verbreiteter Instrumente zur SC-Risikobewertung, dass die identifizierten Kriterien i. d. R. nur unzureichend erfüllt werden. Daraus lässt sich ein Forschungsbedarf ableiten, der die Grundlage des nachfolgenden Kapitels bildet. Die für eine funktionale Beschreibung der SC-Risiken notwendige Modellierung wird in Kapitel 5 entwickelt. Dazu werden zunächst die bisher bekannten Ansätze unter Berücksichtigung der auftretenden Stärken und Schwächen untersucht. Anschließend führt die Suche nach einer geeigneten Problemvariable zur Größe LZA. Diese weist aufgrund des bereits in Kapitel 2 identifizierten hohen Informationsgehaltes und der großen Bedeutung in der betrieblichen Praxis eine besondere Eignung auf. Anschließend erfolgt die Vorstellung eines Modells zur funktionalen Beschreibung von LZA in SC allgemeiner Struktur und beliebiger Komplexität. Hierzu wird auf das in Kapitel 2 eingeführte Ein-Faktormodell zurückgegriffen, das eine Berücksichtigung der auftretenden Abhängigkeiten ermöglicht. Nachdem eine ausführliche Beispielrechnung erste Anwendungsmöglichkeiten aufzeigt, wird mit Hilfe einer Simulationsstudie der Einfluss bzw. die Sensitivität der einzelnen Modellparameter überprüft. Die Ausführungen von Kapitel 6 sollen erste Anwendungsmöglichkeiten für die Nutzung der expliziten Kenntnisse über die auftretenden LZA aufzeigen. Zunächst wird dafür eine ganzheitliche Risikomessung für die SC auf Basis des Cashflow-at-Risk (CFaR) vorgestellt, welche einen Beitrag zur effektiven SC-Risikobewertung leistet. Die Nutzung von Simulationstechniken ermöglicht einen für die Lieferkette auftretenden, kumulierten Cashflow abzuschätzen. In

12 KAPITEL 1. EINLEITUNG 5 einem weiteren Schritt werden Vorschläge zur Gestaltung einer funktionierenden SC-Risikosteuerung unterbreitet. Zunächst erfolgt die Vorstellung einer Berechnungsvorschrift zur Bestimmung des kostenoptimalen Sicherheitsbestands (SB) unter Berücksichtigung der vorliegenden LZA. Dabei wird besonders die risikoreduzierende Wirkung zusätzlicher Bestände entlang der Lieferkette deutlich. Den Abschluss bildet die Herleitung einer Möglichkeit zur kostenoptimalen Bestimmung der Parameter einer (t,q)-bestellpolitik. Das Kapitel Zusammenfassung und Ausblick fasst alle Ergebnisse abschließend zusammen und rundet die Ausführungen ab. Die vorgestellte Gliederung ist in Abbildung 1.1 noch einmal schematisch dargestellt. 1 Einleitung 2 Risiko und Risikomessung 3 Entwicklungen und Risiken im Supply Chain Management 4 Supply Chain Risikomanagementprozess 5 Entwicklung eines Modells zur Bestimmung von Lieferzeitabweichungen 6 Supply Chain Risikobewertung und -steuerung 7 Zusammenfassung und Ausblick Abbildung 1.1: Aufbau der Arbeit Eigene Darstellung.