Flexible Produktionsprogrammplanung für die Lagerproduktion variantenreicher Automobile

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1 Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das Logo einsetzen Flexible Produktionsprogrammplanung für die Lagerproduktion variantenreicher Automobile DOWONO 2011 Andreas Matzke

2 Flexible Produktionsprogrammplanung für die Lagerproduktion variantenreicher Automobile Ausgangslage Problemstellung Zielsetzung Literaturüberblick Ansatz 20. Mai 2011 Andreas Matzke Produktionsprogrammplanung Seite 2

3 Ausgangslage Herausforderungen in der Prozesskette Automobilproduktion BTS Planung Distribution Beschaffung Produktion Prognosen Lager Kunden Produktionsplanung zur Harmonisierung von Nachfrage und Ressourcen Beschaffung: z.b.: 2000 Zulieferteile Variantenvielfalt: z.b mögliche Kombinationen Produktion: z.b. über 50 Kapazitätsrestriktionen in der Endmontage Nachfrageschwankungen (gesamt/ Ausstattungen): z.b. 14%-192% Abweichung v. Mittelwert BTO Planung Distribution Beschaffung Produktion Aufträge Lager Kunden Quelle: Holweg (2004); Brabazon / MacCarthy (2006); Hayler (1999); Biller (2002) Aufträge 20. Mai 2011 Andreas Matzke Produktionsprogrammplanung Seite 3

4 Ausgangslage Produktionsplanung für variantenreiche Automobile Prognosegetriebene Planung Kapazitätsplanung Aggregierte Wochenkapazitäten Wochenkontingente Kontingentplanung Aggregierte Kontingente Anfragen Auftragsgetriebene Planung Produktionsprogrammplanung Reihenfolgeplanung Kundenfahrzeuge Lagerfahrzeuge Händler Händler Händler Händler Einplanung BTO Einplanung BTS Quelle: Meyr (2004) 20. Mai 2011 Andreas Matzke Produktionsprogrammplanung Seite 4

5 Ausgangslage Produktionsprogrammplanung (PPP): Auswahl von Aufträgen Einplanung BTO Einplanung von Kundenfahrzeugen Auftragsbestand Einplanung BTS Spezifikation + Einplanung von Lagerfahrzeugen Produktionsprogrammplanung Auswahl von Aufträgen Produktionsprogramm Kapazität, Kapazitätsbelegung Planungsperiode(n) (z.b. 1 Woche) Quelle: Boysen et al. (2009) Reihenfolgeplanung Bestimmung der Produktionsreihenfolge 20. Mai 2011 Andreas Matzke Produktionsprogrammplanung Seite 5

6 Problemstellung Unsicherheit bei der Spezifikation v. Lagerfahrzeugen Einplanung BTO Einplanung von Kundenfahrzeugen Auftragsbestand Einplanung BTS Spezifikation + Einplanung von Lagerfahrzeugen 40% 30% 20% 10% 0% 9% 5% 23% 27% Nicht nach Kundenwunsch bediente Anfragen Produktionsprogrammplanung Auswahl von Aufträgen 5% 5% 3% 5% Produktionsprogramm 29% 18% 22% 23% Kapazität, Kapazitätsbelegung Lost sales Verkauf mit alternativer Konfiguration 5 Märkte: Frankreich, Deutschland, Italien, Spanien, Vereinigtes Königreich 16 Volumen-, Spezialisten- und japanische Marken Planungsperiode(n) (z.b. 1 Woche) Quelle: ICDP (2009) Reihenfolgeplanung Bestimmung der Produktionsreihenfolge 20. Mai 2011 Andreas Matzke Produktionsprogrammplanung Seite 6

7 Problemstellung Kapazitätsauslastung schwankt im Zeitverlauf Einplanung BTO Einplanung von Kundenfahrzeugen Auftragsbestand Einplanung BTS Spezifikation + Einplanung von Lagerfahrzeugen Produktionsprogrammplanung Auswahl von Aufträgen Produktionsprogramm Kapazitätsauslastung* Schwankung der Kapazitätsauslastung Fzg. Kapazität, Kapazitätsbelegung 20. Mai 2011 Andreas Matzke Produktionsprogrammplanung Seite 7 Planungsperiode(n) (z.b. 1 Woche) Reihenfolgeplanung Schiebedach Bestimmung (SD) Klimaanlage der Produktionsreihenfolge * normiert auf die maximal realisierte Produktionsmenge pro Ausstattungsmerkmal im Betrachtungszeitraum

8 Ziel PPP erweitert um den Freiheitsgrad Fahrzeugkonfiguration Bisherige Planung von Auftragsbestand und Produktionsprogramm Unsicherheit in Konfiguration von Lagerfahrzeugen wird nicht in PPP berücksichtigt obwohl Optimierungspotential besteht Ziel: Erweiterung der PPP um Fahrzeugkonfiguration als Freiheitsgrad Darstellung der Prognoseunsicherheit einer Fahrzeugkonfiguration Fahrzeugkonfiguration als Entscheidungsvariable in PPP Quantifizierung des Nutzens einer alternativen Fahrzeugkonfiguration 20. Mai 2011 Andreas Matzke Produktionsprogrammplanung Seite 8

9 Literaturüberblick Kein Ansatz entscheidet über Konfiguration und Zeit Autor Hindi/ Ploszajski (1994) Einplanung BTO Einplanung von Kundenfahrzeugen Menge - - X Bolat (2003) - - X Ding/ Tolani (2003) Boysen et al. (2009) Volling/ Spengler (2011) Dörmer et al. (2010) PPP, hohe Variantenvielfalt: - - X - - X - - X - - X Zeit Quelle: Boysen et al. (2009) Auftragsbestand Produktionsprogrammplanung Auswahl von Aufträgen (Zeitpunkt) Kapazität, Kapazitätsbelegung Produktionsprogramm Planungsperiode(n) (z.b. 1 Woche) Reihenfolgeplanung Bestimmung der Produktionsreihenfolge Autor Einplanung BTS Spezifikation + Einplanung von Lagerfahrzeugen Menge Hayler (1999) X - - Stautner (2001) Einplanung, hohe Variantenvielfalt: X - - Brabazon/ X - - MacCarthy (2006, 2010) Autor Monden (1993) Konfiguration Konfiguration Konfiguration Menge - X X Decker (1993) - X X Biller et al. (2002) PPP, geringe Variantenvielfalt: - X - Gruß (2008) - X X Zeit Zeit 20. Mai 2011 Andreas Matzke Produktionsprogrammplanung Seite 9

10 Ansatz Entscheidungssituation Fall 1: Entfernen eines Ausstattungsmerkmals Periode 1 Periode 1 Verspätete Auslieferung des? Fahrzeuges vs. Veränderte Konfiguration Fzg. SD Fzg. SD Bei welchem Fzg. soll das SD entfernt werden? Fall 2: Hinzufügen eines Ausstattungsmerkmals? Periode 1 Fzg. SD Variable Kosten des SD-Einbaus vs. Erhöhter Verkaufserlös der Konfiguration Periode 1 Fzg. SD Bei welchem Fzg. soll das SD hinzugefügt werden? Lagerfahrzeug (BTS) Kundenfahrzeug (BTO) Fahrzeug mit Schiebedach (SD) Fahrzeug ohne Schiebedach (SD) 20. Mai 2011 Andreas Matzke Produktionsprogrammplanung Seite 10

11 Ansatz Weiteres Vorgehen Kernidee: PPP erweitert um Freiheitsgrad Fahrzeugkonfiguration (motiviert aus der Fertigung variantenreicher Lagerfahrzeuge) Voraussetzungen: Lösen des Zielkonfliktes von Ressourcen- und Marktseite Lösung realistischer Probleminstanzen Beitrag: Entwicklung eines grundsätzlich praxistauglichen Planungsansatzes 20. Mai 2011 Andreas Matzke Produktionsprogrammplanung Seite 11

12 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Andreas Matzke Mai 2011 Andreas Matzke Produktionsprogrammplanung Seite 12

13 Literaturverzeichnis Biller, S., Bish, E.K, und Muriel, A. (2002). Impact of manufacturing flexibility on supply chain performance in the automotive industry. In Supply chain structures, edited by Jing-Sheng Song and David D. Yao. Berlin: Springer, Bolat, Ahmet. A mathematical model for selecting mixed models with due dates. International Journal of Production Research 41, no. 5 (2003): Boysen, Nils, Fliedner, Malte, und Scholl, Armin. Production planning of mixed-model assembly lines: overview and extensions. Production Planning & Control 20, no. 5 (2009): Bozon, Louise, Williams, Geoff, Bailey, Peter, und Waller, Ben. New vehicle supply in a fast falling market: Results from the new vehicle supply benchmarking research. Research Report 01/09, Brabazon, P. G., und MacCarthy, B. Fundamental behaviour of virtual-build-to-order systems. International Journal of Production Economics 104, no. 2 (2006): Brabazon, Philip G., MacCarthy, Bart, Woodcock, Andrew, und Hawkins, Robert W. Mass Customization in the Automotive Industry: Comparing Interdealer Trading and Reconfiguration Flexibilities in Order Fulfillment. Production & Operations Management 19, no. 5 (2010): Decker, Maria (1993). Variantenfliessfertigung. Heidelberg: Physica-Verl., Ding, Fong-Yuen, und Tolani, Ravi. Production planning to support mixed-model assembly. Computers & industrial engineering 45, no. 3 (2003): Dörmer, Jan, Günther, Hans-Otto, Gujjula, Rico, und Friedrich, Karsten. Master production scheduling for hihg-variant mixed-model assembly lines. Euroma Proceedings, Mai 2011 Andreas Matzke Produktionsprogrammplanung Seite 13

14 Literaturverzeichnis Gruß, Christian M. F. (2008). Revenue-Management in der Automobilindustrie: Vorgehenskonzept zur online Neuwagendirektdistribution und Produktionsharmonisierung. 1st ed. Wiesbaden: Gabler Verlag / GWV Fachverlage GmbH Wiesbaden, Hayler, Christian (1999). Ein regelbasiertes System zur Generierung von Orders für Lagerfahrzeuge: Fallstudie bei einem deutschen Automobilhersteller. Dissertation, Jena, Hindi, Khalil S., und Ploszajski, Grzegorz. Formulation and solution of a selection and sequencing problem in car manufacture. Computers & industrial engineering 26, no. 1 (1994): Meyr, Herbert. Supply chain planning in the German automotive industry. OR Spectrum 26, no. 4 (2004): Monden, Yasuhiro (1993). Toyota production system: An integrated approach to just-in-time. 2nd ed. Norcross, Ga: Industrial Engineering and Management Press, Pil, Frits K., und Holweg, Matthias. Linking Product Variety to Order-Fulfillment Strategies. Interfaces 34, no. 5 (2004): Stautner, Ulrich (2001). Kundenorientierte Lagerfertigung im Automobilvertrieb: ergänzende Ansätze zum Supply-chain- Management. Wiesbaden: Dt. Univ.-Verl., Volling, Thomas, und Spengler, Thomas S. Modeling and simulation of order-driven planning policies in build-to-order automobile production. International Journal of Production Economics 131, no. 1 (2011): Mai 2011 Andreas Matzke Produktionsprogrammplanung Seite 14