SupplyChains. AnhandderLogistikSimulation BeerGame. Mirko Richter

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1 SupplyChains AnhandderLogistikSimulation BeerGame Mirko Richter

2 Inhalt: -Abstract Notwendigkeit einer Logistikoptimierung.3 -Überblick über Supply Chain Simulation und Einführung in das Beer Game...4 -Probleme beim Beer Game / Bull-Whip-Effekt Möglicher Lösungsansatz zum Umgehen von Bull-Whip-Effekten 10 -Wertung über Supply Chain Management auf dem Beer Game basierend 11 -Quellen- / Bildnachweis. 12 2

3 Abstract: Der Firma Sandia National Laboratories gelangen durch eine Logistik-Manage-Methode, die Supply-Chain-Management heißt, Einsparungen von über 11 Millionen Dollar im Jahr aufgrund von Verkürzung der Bearbeitungszeit um 25 % (laut Da soviel Potential in dem Supply-Chain- Management zu stecken scheint will ich mich in dieser Arbeit näher mit ihnen beschäftigt. Ich werde zu erst Supply Chains näher erklären bevor ich ihre Notwendigkeit anhand des Bierspiels zeige. Kapitel 1: Notwendigkeit einer Logistikoptimierung Die Wettbewerbsbedingungen auf dem heutigen Markt werden immer härter, deswegen Versucht jedes Unternehmen so kostengünstig wie möglich seine Produkte zu produzieren bzw. auf den Markt zu bringen. Es ist daher logisch, dass man allgemein versucht seine Aufgaben auf die Kernkompetenzen des jeweiligen Unternehmens zu konzentrieren und sekundär Aufgaben an andere Partner abgibt. Ein gutes Beispiel ist in der Automobil-Branche zu finden: Jeder Autohersteller bezieht sich auf eine Vielzahl von Zulieferern, welche die benötigten Teile herstellen und teilweise auch die Vormontage übernehmen. Nur noch der Entwurf und die Endmontage von Kraftfahrzeugen werden intern vorgenommen. Grafik 1 stellt im Groben dar welche Schritte benötigt sind um in einem PKW ein Elektronisches Bremssystem zu integrieren. 3

4 Man sieht, dass ein EBS-System durch 3 Stationen geht bevor es vom Hersteller eingebaut werden kann. Der Hersteller ist nicht in der Lage ein EBS kostengünstig zu produzieren, deswegen gibt er diese Aufgabe an ein zweites Unternehmen ab (Lieferant A). Lieferant A hingegen ist nicht in der Lage die Zentraleinheit herzustellen und gibt diese Kompetenz ebenfalls an ein anderes Unternehmen weiter, in diesem Fall Lieferant B. Lieferant B benötigt hingegen Sensoren für die Zentraleinheit und muss diese bei Lieferant C in Auftrag geben. In diesem Beispiel wurde nur ein Bauteil eines Fahrzeuges betrachtet aber trotzdem sind schon 3 Unternehmen verantwortlich bis dieses verkaufsfertig montiert werden kann. Man kann daher einschätzen wie abhängig die Automobilehersteller von anderen Betrieben sind. Diese Vernetzung von Unternehmen bringen aber einige Probleme mit sich: Jedes Unternehmen hat ein separates Lager und ein separates Lager-Management auch die örtliche Entfernung von den jeweiligen Unternehmen ist ein Problem da viele Speditionen aktiv werden müssen um die Bauteile, Rohstoffe und Produkte an ihren geplanten Zielort zu bringen. So war zum Beispiel der Hauptzulieferant von General Motors (Detroit) im Jahr 2007 das deutsche Unternehmen ThyssenKrupp Steel. Das Resultat dieser vielen Zwischenstationen eines Produktes und der teils langen Lieferzeiten ist die Tatsache, dass die Nachfrage auf dem freien Markt sowie das Angebot von Rohstoffen für ein einzelnes Unternehmen sehr verzerrt wird und dieses nur sehr schwer Prognosen treffen kann wie viel je Monat Produziert werden muss bzw. wie viel Ausgangsmaterial eingekauft werden kann. Es wird daher eine neue Logistikoptimierung benötigt, die ihre Aussagen nicht nur wie bisher aufgrund von unternehmensinterne Prozesse trifft, sondern die Fertigung eines Produkts als ein Zusammenspiel von vielen Unternehmen sieht. Einer dieser neuen Management-Methoden ist das Supply-Chain-Management. Aufgrund der Notwendigkeit dieser Methode möchte ich das Funktionieren in dieser Arbeit näher erläutern und dieses an dem Beispiel einer intuitiven Simulationsform, dem Beer-Game, darstellen. Kapitel 2 : Überblick über Supply Chain Simulation und Einführung in das Beer Game Eine Supply Chain (auch Wertschöpfungskette oder Lieferkette genannt) ist ein Netzwerk aus zusammenarbeitender Unternehmen, welche aktiv an der Fertigung eines Produktes beteiligt sind. Die Dimension einer Lieferkette (Anzahl beteiligter Unternehmen) ist nicht vorgegeben, so kann zum Bsp. als Startpunkt die Rohstoffbeschaffung 4

5 gewählt werden oder aber auch erst viele Produktionsstufen später der Anfang gesetzt werden. Als wissenschaftliche Definition wird häufig die von Christopher (1998) genutzt: Mit Lieferkette wird das Netzwerk von Organisationen bezeichnet, die über vor- und nachgelagerte Verbindungen an den verschiedenen Prozessen und Vorgängen beteiligt sind, die aus Sicht des Endverbrauchers Werte in Form von Produkten und Dienstleistungen schaffen. Für die Verwaltung dieser Supply-Chains wird das Supply-Chain- Management benötigt. Diese Form des Managements hat allerdings keine allgemeine Definition, jedoch haben alle Definitionen im Kern,dass im Mittelpunkt des Supply Chain Managements die unternehmensübergreifende Optimierung der Material-, Waren-, und Informationsflüsse steht, die insbesondere durch eine organisations-, funktions- und instrumentenübergreifende Integration erreicht werden soll. (Hans-Dietrich Haasis) gemeinsam. Mit anderen Worten: Das Supply Chain Management ist bemüht die Unternehmen einer Lieferkette so zu verbinden, dass sie sich durch ihre Produktionsdauer und Lieferzeiten so optimal wie möglich ergänzen. Das Ziel dieser Optimierung ist es Lagermissstände bei den einzelnen Unternehmen zu verringern und damit die Gesammtkosten einer Supply Chain oder die eines einzelnen Unternehmens, welches Element in einer Lieferkette ist, zu verringern. Da eine Lieferkette im Allgemeinen sehr komplex ist, bedient man sich der computergestützten Simulation. Mit Hilfe der Simulation kann man wichtige Faktoren einer Supply Chain modellieren und diese dann auf Effizienz überprüfen. Zu diesen Faktoren gehören die Parametrisierung der verschiedenen Komponenten, die gebraucht werden, die Wahl der Standorte der einzelnen Betriebe, die Setzung von Zeitfenstern sowie dem verfügbaren Kapital, der Erfassung der benötigten Prozesse. So kann je nach Zweck der Simulation der Preis eines Bauteils und seine Stückzahl erfasst werden, aber auch die Kosten für die Anlieferung oder die Lieferzeit können in die Simulation einfließen. Die Simulation teilt sich in mehreren Ebenen auf, wie man in Grafik 2 sehen kann. 5

6 Grafik 2 Es sind drei Ebenen aufgeführt: die Netzwerkebene, die Standortebene sowie die Prozessebene. In der Netzwerkebene wird die örtliche Position der einzelnen Betriebe modelliert, die darunter liegende Ebene kann man als Netzwerkebene der einzelnen Unternehmen verstehen und die unterste Ebene (die Prozessebene) stellt die zeitliche Abfolge der einzelnen Schritte, die für die Produktion benötigt werden, dar. Für die Auswertung einer Simulation können die entstandenen Kosten oder die Dauer der Produktion als Maßstab genommen werden. Auch zum Ausfindig machen von möglichen Lieferengpässen oder potenziellen Überproduktionen ist eine Supply Chain Simulation sehr hilfreich. Eine besondere Variation der Supply Chain Simulation ist das Beer Distribution Game auch häufig Beer Game genannt. In dieser Simulation steht das Erkennen von der Notwendigkeit eines systemischen Denkens im Mittelpunkt und dient zu Lehrzwecken. In den 1960er Jahren wurde das Beer Game von Forrester (Massachusetts Institute of Technology) entwickelt und wird noch bis heute in den verschiedensten Varianten gespielt. Diese Simulation hat eine sehr einfach gehaltene Supply Chain als Grundlage, welche aus 4 verschiedenen Stationen besteht: Brauerei, Zulieferer, Großhändler und Einzelhändler. Jeder Spieler kriegt eine Station zugewiesen und übernimmt die Aufgabe die Bestellung an die vorherige Station abzugeben. Die Brauerei füllt ihre Lager auf indem sie die neue Produktion in Auftrag gibt und der Einzelhändler bekommt seine Nachfrage von einem neutralen Spielbeobachter bzw. Spielleiter. Jeder Auftrag kommt nach 2 Runden bei der vorherigen Station an und jeder Transport dauert ebenfalls 2 Runden. Die Spieler kommunizieren 6

7 einzig über ihre Bestellungen, andere Informationen dürfen nicht ausgetauscht werden. Kapitel 3: Probleme beim Beer Game / Bull Whip Effekt Die Supply Chain des Bierspiels ist simpel gestaltet. Anders als in der Realität sind Lieferzeiten immer gleich lang und auch die vorgegebene Lagerkapazitäten nehmen den Spieler Entscheidungen ab. Die Kosten werden ähnlich simpel errechnet: für jede Einheit im Lager 0,5 Geldeinheiten, für jede Einheit die nicht abgeliefert werden kann eine Geldeinheit. Die nicht erfüllten Aufträge verfallen nicht sondern bleiben bis zur nächsten Runde erhalten. Aufgrund des Simplen Aufbaus des Spiels vermutet man, dass es keine wirkliche Herausforderung sein sollte die Gesamtkosten niedrig zu erhalten, allerdings hat die Wartezeit bei Bestellungen und die Tatsache, dass eine Einheit zu viel im Lager halb so teuer ist wie eine zu wenig, einen weit größeren Einfluss auf das System als man auf Anhieb sieht. Da jeder Spieler bemüht ist sein Lager möglichst gefüllt zu haben um auf die variierenden Bestellungen reagieren zu können, aber immer die Lieferung erst vier Runden später erhält, neigt jeder dazu mehr zu bestellen als seine Vorstufe bestellt hat. Im gesamten Spielablauf lässt sich beobachten, dass Trotz beinahe konstanter Nachfrage seitens des Verbrauchers die Bestellungen in der Lieferkette von Runde zu Runde starken Schwankungen ausgeliefert sind und je näher man die Kette Richtung Hersteller geht umso stärker sind diese Schwankungen ausgebildet. Grafik 3 verdeutlicht diesen Effekt. 7

8 Grafik 3 Es werden vier Diagramme gezeigt bei dem die Höhe der Bestellungen je Runde in Abhängigkeit von der Rundenanzahl dargestellt wird (im Diagramm entspricht eine Runde eine Woche). Der blaue Balken steht für den Hersteller, der grüne für den Verteiler, blau für den Großhändler und rot für den Einzelhandel. Es ist zu erkennen, obwohl die eigentliche Nachfrage ab der fünften Woche konstant bleibt, schwanken die Bestellungen der Zwischenhändler stark. In allen vier Diagrammen kann man sehen, dass der Hersteller und der Verteiler die größten Amplituden in der Auftragsvergabe haben. Ganz besonders im 2. Diagramm (rechts-oben) zeigt, dass nach einer erhöhten Nachfrage des Einzelhändlers jede Stufe der Supply Chain automatisch nachzieht. In Runde 11 macht der Einzelhändler die bis dahin größte Bestellung im Spiel. Dieser Rekord wird aber in der darauf folgenden Runde vom Großhändler überboten. In der Art setzt sich die Kette fort bis der Hersteller (der Ausgangspunkt) vier Runden später seine Produktion auf einen neuen Höchststand bringt. Es ist auch auffällig, dass die höchste Nachfrage seitens des Herstellers mehr als doppelt so hoch ist wie die auslösende Bestellung seitens des Einzelhändlers (Einzelhändler bestellt in Woche elf 25 Einheiten, Hersteller produziert in der 17. Woche 60 Einheiten). Laut dem Diagramm fällt allerdings die Nachfrage wenige Runden später stark ab, dies ist darin zu erklären, dass alle Lager gefüllt sind und jeder erst einmal ausverkaufen will um Lagerkosten zu sparen. Wieder ausgelöst von dem Einzelhändler 8

9 nehmen die Bestellungen stark zum Teil kommen sie ganz zum Erliegen, wie beim Hersteller in Woche 29. Das starke Schwanken von Nachfrage innerhalb der Lieferkette ist der sogenannte Bull-Whip-Effekt, auch Peitscheneffekt genannt. Er bewirkt, dass die Nachfrage innerhalb einer Supply Chain je nach Ebene rapide zunehmen kann. Die wöchentliche Anzahl der Lieferungen des italienischen Nudelherstellers Barilla unterlagen Schwankungen von bis zu 7000%, obwohl die des Einzelhandels (Supermärkte) nur um 300% schwankte. Auch die Abbildung 4 verdeutlicht noch einmal das Problem anhand der Anzahl der Lieferungen im Beer Game. Grafik 4 Wie man sieht ähneln sich die dargestellten Kurven. Je weiter man die Supply Chain in Richtung Ursprung geht umso später und ausgeprägter findet man die erhöhte Nachfrage. Ein Bull-Whip-Effekt kann mehrere Gründe haben. Zum einem kann es an der Rabatt-Politik der Händler liegen. In vielen Fällen ist der Kauf von großen Mengen kostengünstiger als viele kleine Bestellungen zu tätigen. Auch mit Engpässen bei der Lieferung können Bull-Whip- Effekte auftreten, da viele Unternehmen sich eine höhere Priorität beim Zulieferer versprechen, wenn sie überdurchschnittlich viele Lieferungen verlangen. Diese beiden Faktoren können allerdings nicht im Beer- Game auftreten, da es erstens keine Rabatte in dieser Simulation gibt 9

10 und da zweitens jedes Unternehmen nur ein anderes Unternehmen beliefern muss. Der Bull-Whip-Effekt wird im Beer Game jedoch durch andere Faktoren hervorgerufen: zum einem werden die Lieferungen an den Unterverteiler als allgemeiner Markt-Trend fehlinterpretiert weswegen viele Spieler erwarten, dass die Nachfrage konstant bleibt oder sogar steigt und zum anderen zweifeln die Spieler schnell an ihren Lieferanten wenn einmal die Nachfrage nicht erfüllt werden kann, weswegen sie übertrieben viel Lieferungen bestellen. Die Abbildung 5 verdeutlicht den Einfluss des Bull-Whip-Effektes auf die Leistung der Lieferkette anhand der Gesamtkosten für jedes Element. Man kann gut erkennen, dass der Hersteller (blaue Linie) in beiden Fällen die meisten Lagerkosten hat. Allgemein kann man sagen, dass die Gesamtkosten in Richtung Kettenanfang zunehmen. Grafik 5 Kapitel 4: Möglicher Lösungsansatz zum Umgehen von Bull Whip Effekten Um eine effektive Supply Chain zu haben ist es deswegen Notwendig den Bull-Whip-Effekt zu vermeiden. Hierfür benötigt man jedoch ein gut funktionierendes Supply Chain Management. Anhand des Beer Games sieht man, dass ein ständiger Informationsfluss zwischen den verschiedenen Unternehmen helfen könnte eine kostengünstige Versorgung des Marktes zu gewährleisten. Es reicht meiner Meinung nicht aus wenn man allgemeine Prognosen über die Einzelverkäufe allgemein kennt, da dies keine Aussage darüber trifft ob sich nicht bereits ein Bull-Whip in der Lieferkette befindet. Da eine Supply Chain wie schon erwähnt ein System aus mehren Unternehmen ist, wär es meiner Meinung nach effizienter die Bestellungen bzw. Lagerbestände der beteiligten Unternehmen zentral zu verwalten. Mit diesen Vorrausetzungen wär es dann möglich, anhand von Simulationen, die optimalsten Lieferzahlen auszurechnen. Man könnte die aktuellen 10

11 Lieferbestände, die aktuelle Marktnachfrage und die durchschnittliche Nachfrageschwankung der Konsumenten als bekannte Größe annehmen. Wenn man die Bestellzahlen der Unternehmen zufällig variiert, könnte man nach genügend Durchläufen der Simulation die Ergebnisse statistisch auswerten. Die simulierten Varianten sollten nach den Kosten bewertet werden, sodass die insgesamt günstigste Variante für die Supply Chain übernommen werden kann. Das Ergebnis dieser Simulation sollte für alle Teilnehmer verbindlich sein, damit nicht durch eigenmächtiges Handeln eines Unternehmens die Lieferkette instabil wird. Aufgrund der Flexibilität der Supply Chain sollte mit jeder Veränderung der Konsumentennachfrage, das Simulationsmodell anpassen um noch zuverlässige Aussagen treffen zu können. Wertung über Supply Chain Management auf dem Beer Game basierend Anhand des Beer Games sieht man wie wichtig ein funktionierendes Supply Chain Management für eine Lieferkette ist. Die Tatsache das eigenmächtiges Handeln der einzelnen Elemente in einer Lieferkette einen Bull-Whip hervor rufen kann und damit hohe Nebenkosten verursachen kann, zeigt wie notwendig es für die Wettbewerbsfähigkeit der Lieferkette ist Supply Chain Management zu betreiben. 11

12 2. klu.ac.at/bullwhip.htm der Bull Whip Effekt 3. Produktions und Logistikmanagement: Planung und Gestaltung von Wertschöpfungsprozessen Von Hans Dietrich Haasis, Veröffentlicht von Springer, 2008 ISBN , Werkzeugkosten und Vorsteuern Untersuchung aus Sicht eines Lieferanten von Thomas Lang1 Bildnachweis: Grafik eins : Grafik zwei: Produktions und Logistikmanagement: Planung und Gestaltung von Wertschöpfungsprozessen von Hans Dietrich Haasis Grafik drei und fünf : Quellen 1. muenster.de/aw/download/hybridesysteme/hybrid%2053.pdf E Commerce und Supply Chain Management Maßnehmen und Instrumente zur Verbesserung der Koordination in Lieferketten von Kai Riemer muenster.de/aw/download/hybridesysteme/hybrid%2053.pdf Grafik vier : klu.ac.at/bullwhip.htm

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