Zusammenfassung Logistik

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1 UNI BERN BWL Zusammenfassung Logistik FS 2014 bei Prof. Dr. Thomas Myrach Brunner, Marc (STUDENTS) Zusammenfassung zusammengestellt aus den Folien zur Vorlesung. Zusammenfassung enthält wahrscheinlich noch Typos. Zudem wird für die Korrektheit des Inhaltes nicht garantiert.

2 Inhaltsverzeichnis 1. Einführung und Überblick Begrifflichkeiten Logistikfunktionen Wirtschaftlichkeit der Logistik Supply Chain Management Grundlagen der Lagerhaltung Funktionen und Typen von Lagern Servicegrad und Lagerkosten Stochastische Lagerhaltungspolitik Bestellmengenoptimierung: Statisches Grundmodell Bestelloptimierung Statisches Grundmodell Grundmodell und Lagerhaltungspolitiken Bestellmengenoptimierung: Wagner Within Algorithmus Dynamische Modelle WWA-Einführung WWA-Berechnung Bestellmengenoptimierung: Heuristik Grundlagen Least Unit Cost LUC Silver-Meal Kostenausgleichsmethode KAM Methode von Groff Beurteilung Bedarfsplanung Bedarfsprognosen Exponentielle Glättung 1. Ordnung Exponentielle Glättung 2. Ordnung Produktionsprozesse und Mengenplanung Stücklisten Arbeitspläne Mengenplanung Produktionsprozesse und Zeitplanung Durchlaufterminierung FS

3 8.2. Kapazitätsminimierung Simultanplanung Operative Warenwirtschaft Transportmittel und Transportketten Tourenplanung Traveling-Salesman-Problem Saving-Heuristik First-Fit-Heuristik Standortplanung Nutzwertanalyse Steiner-Weber-Modell Warehouse-Location-Problem Layoutplanung Supply Chain Management Material- und Informationsflüsse Supply Chains Probleme von Supply Chains Effizientere Kommunikation Teilen von Informationen FS

4 1. Einführung und Überblick 1.1. Begrifflichkeiten Logistikdefinitionen: Alle Raum- und Zeitüberbrückungs- sowie Ver- und Entsorgungsprobleme in Industrie- und Volkswirtschaften mit den entsprechenden Materialflussvorgängen und Informationsströmen. Marktorientierte integrierte Planung, Organisation, Steuerung, Kontrolle (und Ausführung) der Material- und Informationsflüsse entlang der Wertschöpfungskette. Logistische Objekte können Güter und Personen sein. Spezialfall Warenlogistik, welche sich in Materiallogistik und Distributionslogistik unterteilen lässt. Logistische Teilfunktionen sind der Transport (Raumüberbrückung), die Lagerung (Zeitüberbrückung), Umgruppierungen und Kommissionierung. Verschiedene Sichten: Funktionale-, Objekt- und Institutionelle Sicht (Militär, Handel). Unterscheidung zwischen Makro- und Mikrologistik. Erstere meint volkswirtschaftliche Infrastrukturplanung und bewirtschaftung. Mikrologistik meint die Unternehmenslogistik und dabei die Gestaltung von Strukturen und Prozessen Logistikfunktionen Die Teilfunktionen sind Transport (Raumüberbrückung) und die Lagerung (Zeitüberbrückung). Unter Logistiksystemen versteht man das Zusammenspiel der Teilfunktionen als Ganzes Wirtschaftlichkeit der Logistik Aufgabe der Logistik ist es die richtige Menge der richtigen Objekte am richtigen Ort zum richtigen Zeitpunkt in der richtigen Qualität und zu den richtigen Kosten zur Verfügung zu stellen (6 R s). Ziel der Logistik ist es die Logistikleistung (Lieferzeit, Lieferqualität, ect.) und die Logistikkosten (Transportkosten, Lagerkosten, Handlingkosten, Bestandeskosten, System- und Steuerungskosten) zu optimieren. Zwischen der Transport- und den Lagerkosten besteht eine Wechselwirkung da tiefe Lagerkosten meist hohe Transportkosten mit sich ziehen und umgekehrt. Die Gesamtkosten ergeben sich als Summe von Bestell- und Lagerkosten. Die Logistik steht auf 3 Säulen (Technik, IT, BWL) und sie denkt (integriertes System) um logistische Funktionen erfüllen zu können. FS

5 1.4. Supply Chain Management Supply Chain Management meint die Planung, Organisation und Kontrolle der Material- und Informationsflüsse zwischen den Organisationseinheiten der Wertschöpfungskette zur effizienten Bedienung der Kunden und der Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit der Supply Chain. 2. Grundlagen der Lagerhaltung 2.1. Funktionen und Typen von Lagern Ein Lager ist ein Ort zur physischen Überbrückung der Zeit zwischen dem Auftreten des Bedarfes nach einem Gut und seiner Bereitstellung liegt. Bereitstellung braucht Zeit. Eingangslager Örtliche Kopplung des Lagers an eine nachgefragte Einheit Ausgangslager Örtliche Kopplung des Lagers an eine bereitstellende Einheit Da sowohl die bereitstellende wie auch die nachfragende Stelle meist ein Lager führt, kommt es zu einer Entkopplung der internen Abläufe auf beiden Seiten. Ein Lager ist aber auch immer mit einem Kosten- und Spekulationsmotiv (Bsp. steigende Preise, deshalb noch günstig Lager füllen) verbunden. Entscheidungsvariablen und Einflüsse Lagertypen Ausgleichfunktion Lager aus Ausgleich unterschiedlicher Rhythmen von Beschaffung, Fertigung und Absatz. Vorsichtsmotiv Zur Kompensation unvorhergesehener Engpässe werden Sicherheitsbestände angepasst. Die Hauptaufgabe des Lagers lautet somit: die Deckung jedes Bedarfes zu jeder Zeit aus dem Lager. Dies impliziert dass zu jedem Zeitpunkt der Lagerbestand grösser als der Bedarf sein muss. Ein Mass für dieses Ziel ist der Servicegrad. Er bezeichnet den relativen Anteil direkt aus dem Lager befriedigten Bedarfe im Verhältnis zu den Gesamtbedarfen. (Anzahl vollständiger Bestellungen / Anzahl der Bedarfe). Nur schauen wo Bedarf > Bestand, diese Zahl dann durch gesamte Anzahl Bedarfe dividieren. in Beispiel ist der Servicegrad 50%. FS

6 2.2. Servicegrad und Lagerkosten Ein Lager ist mit Kosten verbunden. Direkt ist die die Kapitalbindung (Zinssatz x Menge x Wert) und indirekt die Infrastruktur und der Betrieb des Lagers (fixe oder sprungfixe Kosten). Letztere werden berechnet aus Lagerkostenansatz x Menge x Wert. Somit zeigt sich ein Trade-Off zwischen Lagerkosten und Servicegrad. Erstere sollten möglichst tief gehalten werden, während letzterer möglichst hoch sein sollte was mit Kosten verbunden ist Stochastische Lagerhaltungspolitik Die Grundidee der stochastischen Lagerhaltungspolitik ist die Vermeidung von Unsicherheiten beim Auffüllen des Lagers (Dispositionsregel für das Auffüllen des Lagers). Folgende Definitionen gelten: - Bestellrhythmus t - Erreichen eines Meldebestandes s - Vorgegebene Bestellmenge q - Differenz zu einem Richtbestand S (t,q)-politik Zeitintervall fix Bestellmenge fix keine laufende Lagerbestandsprüfung notwendig (t,s)-politik Zeitintervall fix Bestellung der Differenz des aktuellen Lagerbestandes zum Richtbestand keine laufende Lagerbestandsprüfung notwendig (s,q)-politik Auslösung der Bestellung bei Unterschreitung eines Meldebestandes Bestellmenge fix Permanente Lagerkontrolle nötig (s,s)-politik Auslösung der Bestellung bei Unterschreitung eines Meldebestandes Bestellung der Differenz des aktuellen Lagerbestandes zum Richtbestand Permanente Lagerkontrolle nötig FS

7 Bei Optionalsystemen wird mit drei Parametern gearbeitet: - (t,s,q)-system o Das Zeitintervall der Bestellung ist vorgegeben. o Es wird auf Unterschreitung des Meldebestands geprüft. o Gegebenenfalls wird eine fixe, vorgegebene Menge bestellt. - (t,s,s)-system o Das Zeitintervall der Bestellung ist vorgegeben. o Es wird auf Unterschreitung des Meldebestands geprüft. o Gegebenenfalls wird die Differenz des aktuellen Lagerbestands zum Richtbestand bestellt. Die Dispositionsparameter müssen in geeigneter Weise festgelegt werden. Je höher der Meldebestand, der Richtbestand und die Bestellmenge und je kürzer der Bestellrhythmus umso höher ist der Servicegrad und die Kosten der Lagerung. 3. Bestellmengenoptimierung: Statisches Grundmodell 3.1. Bestelloptimierung Kostenoptimierung der Bereitstellung durch Zusammenfassen mehrerer Bedarfe. Es werden somit mehr Güter bestellt als nötig, deshalb braucht es ein Lager. Auch hier gibt es wieder ein Trade-Off: je mehr Güter auf einmal bestellt werden, desto geringer sind die fixen Kosten pro Bestellung, desto höher sind dann aber die Lagerkosten Statisches Grundmodell Der gesamte Bedarf M für eine bestimmte Periode soll durch eine Anzahl von Bestellungen abgedeckt werden, der Bedarf innerhalb der betrachteten Periode fällt gleichmässig an. Ziel ist es, die optimale Bestellmenge x pro Bestellung zu berechnen (impliziert dass bei optimaler Bestellmenge die Gesamtkosten von Beschaffung und Lagerung minimiert sind). Bestellfixe Kosten = M/x * k f Lagerkoster = x/2 * p * (z+l)/100 p = Einstandspreis, z = Zinssatz, l = Lagerkostensatz Kritik: Zeitdimension wird ausgeblendet, Annahme das Gesamtbedarf und Bedarfsverlauf bekannt und es einen kontinuierlichen Bedarfsanfall im Betrachtungszeitraum gibt. FS

8 3.3. Grundmodell und Lagerhaltungspolitiken Nach dem die optimale Bestellmenge berechnet wurde, muss nun noch der optimale Zeitpunkt für die Bestellauslösung sowie der Meldebestand berechnet werden. Anzahl Bestellungen = M/x 0 Bestellfrequenz: Periodendauer/Anzahl Bestellungen s, q definiert Lieferzeit = Periodendauer/Beschaffungsdauer Meldebestand s = Gesamtbedarf/Lieferzeit 4. Bestellmengenoptimierung: Wagner Within Algorithmus 4.1. Dynamische Modelle Dynamische Modelle operieren mit Bedarfswerten über mehrere Perioden, während statische Modell von linearen Bedarfswerten innerhalb einer Periode ausgehen. Bei dynamischen Modellen können sich Bedarfswerte einer Periode aus Einzelbedarfen zusammensetzen, betrachtet werden aber nur die aggregierten Bedarfswerte. Mögliche Annahmen über den Bedarfsverlauf: - Gesamter Bedarf tritt am Periodenbeginn auf (γ=0) - Linearer Bedarfsverlauf (γ=0.5) - Gesamter Bedarf tritt am Periodenende auf (γ=1) Da die Bedarfsverläufe innerhalb einer Periode durch Bestellmengendisposition unbeeinflussbar sind, sollten die dadurch entstehenden interperiodischen Lagerkosten nicht Entscheidungen betreffend der Lagerung beeinflussen. deterministische-dynamische Modelle erfüllen Forderung kaum WWA-Einführung Der Planungszeitraum umfasst T Perioden, wobei das Lager zu Beginn und am Ende leer sein muss. In jeder Periode kann eine Bestellung ausgeführt werden oder der Bedarf kann einer früheren Bestellung dazugeschlagen werden. Somit ergeben sich 2 (T-1) Lagerpolitiken: in der Periode 1 muss eine Bestellung eingehen, in den folgenden Perioden kann eine Bestellung eingehen oder nicht. Beispiel: Bestellfixe Kosten F=100, Lagerkostenansatz pro Periode k=1 (p*(z+l)) Wird der Bedarf der früheren Bestellung zugeschlagen, gilt die Lagerhaltungspolitik welche bei t-1 das Lager am kostengünstigsten leert WWA-Berechnung FS

9 In jeder Periode hat man t Entscheidungsmöglichkeiten, diese müssen wie folgt berechnet werden: Somit entsteht eine Tabelle mit T Spalten und Zeilen, die Einträge befinden sich nur auf und oberhalb der Diagonale (Tabelle hat somit T(T+1)/2 Einträge). Einträge auf der Diagonalen zeigen, dass in dieser Periode eine Bestellung erfolgt. Der Rechenaufwand kann sich minimieren wenn ein unabhängiger Planungszeitraum auftritt oder durch Anwendung des Effizienzkriteriums. Tritt eine dieser Fälle auf, kann auf die Berechnung bestimmter Einträge für die folgenden Perioden verzichtet werden (sind dann nicht kostenminimal). Effizienzkriterium: Bestellungen in Periode u können aus der Betrachtung ausgeschlossen werden, wenn die Bestellpolitik in der aktuellen betrachteten Periode zu höheren Kosten führen als eine Politik, die den Bedarf der Periode t einem späteren Bestellzeitpunkt v zuordnet. Unabhängiger Planungszeitraum UPZ: Gilt wenn die optimale Lagerhaltungspolitik sich durch die nachfolgenden Perioden nicht mehr ändert. Ein UPZ liegt für die Perioden 1 bis s-1 vor, wenn bei Betrachtung von s Perioden eine Bestellung in Periode s optimal ist. Der WWA liefert nur dann mit Sicherheit das Kostenminimum, wenn alle Bedarfe nach dem Planungshorizont Null sind oder mit dem Planungshorizont ein unabhängiger Planungszeitraum aufgetreten ist. künstliches Abschneiden des Planungshorizonts kann zu nicht-optimalen Bestellungen führen. 5. Bestellmengenoptimierung: Heuristik 5.1. Grundlagen Heuristiken berechnen anhand bestimmter Regeln möglichst gute Lösungen (aus Vergangenheit abgleitet). Sie erbringen aber gegenüber den exakten Verfahren schlechtere Ergebnisse, benötigen aber dafür weniger Rechenaufwand. Heuristiken der dynamischen Bestellmengenoptimierung orientiert sich an Eigenschaften des klassischen Lagerhaltungsmodells. FS

10 5.2. Least Unit Cost LUC Orientiert sich an der Eigenschaft des Optimum des klassischen Modells, es werden die durchschnittlichen Stückkosten minimiert. Die Bestellmenge wird solang um die Bedarfe einer weiteren Periode erhöht, bis die Stückkosten steigen. Danach beginnt man bei der Periode X wieder von Vorne Silver-Meal Das SM-Verfahren überträgt die ursprüngliche Zielfunktion des klassischen Modells auf den Mehrperiodenfall. Es werden die durchschnittlichen Kosten pro Periode minimiert, die Bestellmenge wird solange um die Bedarfe einer weiteren Periode erhöht, bis die durchschnittlichen Kosten je Periode ansteigen. Danach beginnt man bei der Periode X wieder von Vorne Kostenausgleichsmethode KAM 1 Geht von der Tatsache des klassischen Modells aus, dass im Optimum die Lagerkosten und Bestellkosten gleich hoch sind. Die Bestellmenge wird solange um die Bedarfe einer weiteren Periode erhöht, bis die Lagerkosten die Bestellkosten übersteigen. Hier spielen aber die intraperiodischen Lagerkosten eine Rolle. Aufgrund verschiedener Formulierungen: der Regel über zusammenzufassende Perioden, der Berücksichtigung intraperiodischer Lagerkosten und der Berücksichtigung der Intervalllänge, gibt es 15 KAM s. FS

11 5.5. Methode von Groff Hängt nicht von den Daten jener Perioden ab, deren Bedarf man bereits in die Bestellmenge aufgenommen hat, sondern nur der Bedarf der zu disponierenden Periode ist relevant. Kostenänderungen bei Erweiterung des Loses um die Bedarfe der Periode s+1 werden auf den Planungshorizont hochgerechnet. Es erfolgt eine Marginalbetrachtung im Hinblick auf die Einbeziehung des Bedarfes einer weiteren Periode (Erhöhung der Lagerkosten, Reduktion der Summe der bestellfixen Kosten) Beurteilung Alle Heuristiken haben zu höheren Kosten als der WWA-Ansatz geführt. In der Praxis werden die verschiedenen Möglichkeiten mittels generierten Datenkonstellationen untereinander und gegenüber einer Optimallösung verglichen. In gewissen Fällen können die heuristischen Methoden auch besser abschneiden als der WWA. Annahme: Bedarf aller Perioden sind positiv KAM schneidet besser ab als LUC, SM und Groff liefern bessere Ereignisse als KAM und der Unterschied zwischen SM/Groff und WWA sind klein. Annahme: Klumpenförmige Bedarfe Heuristiken klar schwächer als WWA, Groff am besten. Weiter Probleme: - Deterministischer Bedarf o Bedarfe der Zukunft müssen bekannt oder prognostiziert werden o Sicherheitsbestände bleiben unberücksichtigt - Rollierende Planung mit möglicher Nervosität der Planungsergebnisse o Bei Neuplanungen kann es zu geänderten Bedarfswerten kommen o Frühere Planungsergebnisse werden unter Umständen revidiert - Bestimmung der entscheidungstheoretisch richtigen Kostenparamter o Andere Faktoren (ausser Bestell- und Lagerkosten) sind von Relevanz o Auswirkung der Kapazitätsnutzung auf Zeit und Kosten FS

12 6. Bedarfsplanung 6.1. Bedarfsprognosen In den dynamischen Modellen geht man davon aus, dass die einzelnen Periodenbedarfe bis zum Planungshorizont bekannt sind. Dies setzt voraus dass sowohl die interne wie auch die externen Bedarfe (Kunden) bekannt sind. Da letzteres aber selten der Fall sein wird, braucht es Prognosen. Diese beruhen oft auf Zeitreihen, einer Theorie über die Erklärung der Beobachtung sowie über Annahmen über die Fortgeltung dieser Zusammenhänge in der Zukunft. Es sind verschiedene Prognosemethoden möglich: 6.2. Exponentielle Glättung 1. Ordnung Annahme: kein Trend. Es werden nur der letzte Prognosewert P t und der letzte Bedarf B t benötigt. Für jede Prognose wird die Abweichung der letzten Prognose und des tatsächlich eingetretenen Bedarfs anteilig berücksichtigt. α ist Glättungsfaktor (0 α 1), er zeigt die Wichtigkeit der Vergangenheit an je grösser umso wichtiger aktueller Bedarf. Prognosegüte: Differenz zwischen Prognose und eingetretenem Bedarf Durchschnitt sollte möglichst klein sein. Die exponentielle Glättung 1. Ordnung ist gegenüber der Prognose anhand eines statistischen Durchschnittswertes nicht generell überlegen. Die Vorteile liegen in der Adaptivität an die tatsächlich eintretende Situation. Für die praktische Nutzung muss aber der Glättungsparameter richtig geschätzt werden können. FS

13 6.3. Exponentielle Glättung 2. Ordnung Annahme: linearer Trend. Berechnung einer linearen Regression, was aber eine grosse Zeitreihe benötigt. Die Prognose setzt sich dann aus einem Trendfaktor (Steigung) und einer Grundnachfrage(Konstante) zusammen. Bei Zufallsschwankungen liefert die exponentielle Glättung 1. Ordnung bessere Resultate, während bei einem Trend die exponentielle Glättung 2. Ordnung besser ist. 7. Produktionsprozesse und Mengenplanung Unterscheidung zwischen Handels- und Produktionsunternehmen. Erstere handeln nur mit Waren, Lagerbedarfe führen also zu Beschaffungsaufträgen, während bei Zweiteren Lagerbedarfe an Fertigprodukten zu Produktionsaufträgen und Lagerbedarfe an Rohstoffen zu Beschaffungsaufträgen führen. Stückliste: Enthält alle benötigten Teile, die für die Erstellung eines Produktes benötigt werden. Mengendimension Arbeitsplan: Enthält alle nötigen Arbeitsschritte, die für die Erstellung eines Produktes benötigt werden. Zeitdimension 7.1. Stücklisten FS

14 7.2. Arbeitspläne Vorschrift zu Herstellung eines Produktes, setzt sich aus mehreren einzelnen Arbeitsgängen zusammen. Pro Arbeitsgang findet eine Nutzung von Ressourcen statt, die Zeit für die Inanspruchnahme der Ressourcen ist im Arbeitsgang vermerkt. Rüstzeit: Vorbereitungszeit, belasten Ressourcen und verursachen fixe Kosten. Stückzeit: Zeitdauer für die Herstellung, belasten Ressourcen und verursachen variable Kosten. Übergangs- und Wartezeit: Belasten keine Ressourcen und sind daher nicht in Arbeitsplänen enthalten Mengenplanung Primärbedarf: durch Absatz oder Planungsstrategie vorgegebener Bedarf an Endund Zwischenprodukten je Periode. Nettobedarf: Bedarf nach Abzug des disponiblen Lagerbestandes. Sekundärbedarf: Bedarf an Zwischenteilen, aus Primärbedarf abgeleitet. Bruttobedarf: Bedarf ohne Berücksichtigung des disponiblen Lagerbestandes. Losgrösse: Zusammenfassung von Bedarfsmengen eines Teils zur wirtschaftlichen Bereitstellung. Vorlaufzeit: Zeit, um die untergeordnete Bedarfe früher bereitstellen werden müssen (für die Produktion der übergelagerten Bedarfe); geplante Produktionszeit. Bruttosekundärbedarfsermittlung mittels Dispositionsstufenverfahren FS

15 Losbildung: Analog zur Bestellmengenplanung kann auch bei der Produktionsplanung eine Losbildung vorgenommen werden. Analogie: - Bestellmenge Produktionslos - Fixe Bestellkosten Rüstkosten - Lagerkosten Fertigungskosten Durch die Losbildung kommt es auf den untergeordneten Dispositionsstufen zu einer Zusammenfassung von Sekundärbedarfen. Dies führt zu Klumpenbildung, welche sich wiederum negativ auf den Produktionsfluss auswirken kann. Diese Art der Planung ist sehr aufwändig und lohnt sich daher nur für Teile mit hohem Wert bzw. hoher Bedeutung. Für weniger wertvolle Teile können auch stochastische Lagerhaltungspolitiken benützt werden. 8. Produktionsprozesse und Zeitplanung Sukzessiver Ablauf des gesamten Planungsprozesses einer Produktion: 1. Materialdisposition a. Ausgangspunkt: Primärbedarfe b. Bestimmung der Sekundärbedarfe und Losbildung 2. Durchlauftrimmung a. Bestimmung der tatsächlichen Durchlaufzeit in Abhängigkeit von der Losgrösse b. Bestimmen der frühsten und spätesten Durchführung 3. Kapazitätsterminierung a. Abstimmung mit den Kapazität der einzelnen Arbeitsplätze FS

16 8.1. Durchlaufterminierung Die Vorlaufzeit, mit welcher in der Materialdisposition gearbeitet wird, ist eine pauschale Annahme der tatsächlichen Durchlaufzeit. Ohne Losbildung! unter der Annahme einer Vorlaufzeit von einer Periode. mit Losbildung! unter der Annahme einer Vorlaufzeit von einer Periode. Bestandteile der Durchlaufzeit: - Durchlaufzeit: Zeit zwischen dem Eintreffen des Materials an einem Arbeitsplatz zur dortigen Bearbeitung bis zum Eintreffen der (bearbeiteten) Materialien am folgenden Arbeitsplatz (oder im Lager); für Arbeitsgänge, Fertigungsaufträge, Kundenaufträge (in dem Fall: zwischen Auftragseingang und Eintreffen des Produkts beim Kunden). - Rüstzeit: Zeit für die Vorbereitung des Arbeitsplatzes auf die Durchführung der Produktionsaktivitäten - Bearbeitungszeit: Zeit für das Durchführen der Produktionsaktivitäten an der Auftragsmenge (Stückzeit laut Arbeitsplan * Auftragsmenge) - Belegungszeit: Zeit, die ein Arbeitsplatz durch Rüsten und Bearbeiten für einen Auftrag gebunden und damit nicht verfügbar ist für andere Aufträge - Kontrollzeit: Zeit für die Durchführung der Qualitätskontrolle - Liege-/Wartezeit: Zeit, in der keine Produktionsaktivitäten am Material vollzogen werden; technologisch bedingt (abkühlen, trocknen etc.) oder organisatorisch - Transportzeit: Zeit für die Verlagerung der Materialien zu einem anderen Arbeitsplatz - Übergangszeit: Zeit zwischen Erledigung der Bearbeitung und Start der Bearbeitung des folgenden Arbeitsganges Die Anzahl der in einem Vorgang bearbeiteten Teile hat Einfluss auf die Dauer des Fertigungsauftrages. Fix bleibt jedoch meist die Rüstzeit. Je mehr Teile in einem Vorgang gefertigt werden, umso länger dauert dieser Vorgang. FS

17 Bei der Terminierung geht es darum die einzelnen Fertigungsaufträge in der Zeitachse einzuplanen. Dabei ist für jeden Vorgang zu bestimmen wann er frühestens (FAZ/FEZ) beginnen und enden kann, sowie wann er spätestens (SAZ/SEZ) beginnen und enden kann. Um dies zu Berechnen muss eine Vorwärtsrechnung und eine Rückwärtsrechnung durchgeführt werden. Die Pufferzeit ist jene Zeit, um die ein Vorgang zeitlich verschoben werden kann oder um die seine Ausführungszeit ausgedehnt werden kann ohne dass die Gesamtzeit des Prozesses dadurch beeinflusst wird. Unterscheidung, mit Hinblick auf die Lager der Vorgänger (V) und der Nachfolger (N), zwischen : - Gesamtpuffer (frühste V und späteste N) - Freier Puffer (frühster V und frühster N) - Freier Rückwärtspuffer (späteste V und frühste N) - Unabhängiger Puffer (späteste V und frühste N) Vorgänge auf dem kritischen Pfad haben keine Puffer. Splitten: Aufteilen eines Produktionsauftrages in mehrere kleine Produktionsaufträge, die auf verschiedenen Arbeitsplätzen gleichzeitig bearbeitet werden (Mengen- oder Zeitsplitt). Überlappen: Beginn des Folgeauftrages, obwohl der aktuelle Arbeitsgang noch nicht fertig ist. FS

18 8.2. Kapazitätsminimierung Durchlaufterminierung Auftragsorientierte Terminermittlung, Berechnung von Anfangs-/Endzeitpunkten (für Arbeitsgänge und Aufträge) unter Beachtung der technologischen Arbeitsabläufe laut Arbeitsplan, keine Berücksichtigung der Kapazitätsgrenzen. Kapazitätsterminierung Arbeitsplatzorientierte Terminermittlung, Ermittlung zulässiger Anfangs-/Endzeitpunkte (für Arbeitsgänge und Aufträge) unter Berücksichtigung begrenzten Kapazitätsangebotes. Im engeren Sinne (i.e.s.): Modifikation der Zeitpunkte aus der Durchlaufterminierung In weiteren Sinne (i.w.s.): Anpassung von Kapazitätsangebot und nachfrage (Kapazitätsausgleich) i.e.s. Wellenalgorithmus i.w.s Simultanplanung Die Sukzessivplanung ist problematisch, da sie den Produktionsplan in einzelne Teile (Materialdisposition, Durchlaufterminierung, Kapazitätsabgleich) aufteilt. Diese sind aber in der Realität untereinander abhängig. Die Simultanplanung berücksichtigt alle Aspekte des Produktionsplanes simultan. Dies trägt zwar der wechselseitigen Abhängigkeit Rechnung, wird aber sehr komplex zum Modellieren. Das Koopmans-Modell ist eine produktionstheoretische Anwendung der linearen Programmierung. Eine mehrstufige Fertigung kann durch Mengenbilanzen für die einzelnen Materialien, Zwischen- und Endprodukte abgebildet werden. Die beschränkte Verfügbarkeit von Faktoren wird durch Ungleichungen berücksichtigt. FS

19 9. Operative Warenwirtschaft Wareneingang Die Ware trifft von einem externen Lieferanten oder einem internen Prozess ein. Bei der Übernahme erfolgt eine formale und sachliche Prüfung der Lieferung mittels eines Lieferscheins. Darauf ist ersichtlich welche Waren in welchen Mengen geliefert werden. Unmittelbare Überprüfung: Stimmt Lieferschein mit Lieferung überein? Mittelbar: Entsprechen die gelieferten Waren einer Bestellung? Anstelle eines Lieferscheins kann auch ein Lieferavsi benutzt werden, dieser wird bereits vor den Waren elektronisch übermittelt. Somit ist eine schnellere Überprüfung der Waren beim Eintreffen möglich. Bei der Warenannahme wird eine Sofortkontrolle vorgenommen (Empfänger? Menge? Verpackung beschädigt?), danach erfolgt eine Kontrolle beim Auspacken (richtige Ware? Menge? Art? Zustand?) und zum Schluss wird die Einlagerung der Ware kontrolliert (Preisaufzeichnung und Einlagerung). Einlagerung Nach dem Eingang muss die Ware gelagert werden ggf. inklusive Umpacken und Etikettieren. Der genaue Lagerort wird durch die Lagerart (strukturierte oder chaotische Lagerung) bestimmt. Kommissionierung Unter Kommissionierung wird das Zusammenstellen einzelner Artikel zu einer versandfertigen Einheit verstanden. Dies Kommissionierung kann manuell oder automatisch erfolgen, die Strategien können sein: Person zur Ware oder Ware zur Person. Kommissionsarten Die Kommissionierung erfolgt meist mithilfe eines Beleges (Rüstzettel, Packzettel), darauf ist ersichtlich was benötigt wird und die eingepackten Waren können abgehakt werden. Liegt das Beleg digital vor (mobile Datenerfassung MDE), wird gleichzeitig beim abhacken auch die Bestandesminderung erfasst. Die MDE kann entweder auf optischen Systemen (Barcode) oder auf funkbasierte Systeme (RFID-Chips) aufbauen. Andere beleglose Möglichkeiten sind: Pick-by-Voice, Pick-by-Light oder Pick-by-Visio (Datenbrille). Exkurs: Barcode und RFID Der Barcode ist ein EAN-13 Codes: 52 alphanumerische Zeichen möglich, neuere Generationen auch bis 256 Zeichen. Ländercodes: CH 76, DE 40-43, US FS

20 Kern der Technologie: Chip ausgestattet mit Antenne, welcher Daten speichert. Der Chip benötigt eigentlich keine Batterie, er erhält seine Energie vom RFID-Lesegerät (Passive Tags). Es sind aber auch Aktive oder Semi-passive Tags möglich, erstere sind am zuverlässigsten. Standardisierung der Frequenzen, Kodierungen und Protkollen nötig. Warenumschlag Als Alternative kann auch das Cross-Docking genutzt werden. Dabei werden die Waren vom Lieferanten vorkommissioniert geliefert, somit entfällt der Einlagerungsprozess und die dazugehärige Aktivität des Bestandeslagers. Unterscheidung zwischen: - Einstuffigem Cross Docking PAXD Vorkommisionierung durch Leferante, 1-n Umschlagspunkte - Zweistuffiges Cross Docking BBXD Umschlag in neue logistische Einheiten, 1-n Umschlagspunkte - Mehrstufiges Cross Docking Zusätzliche Prozessschritte nötig 10. Transportmittel und Transportketten Aufgaben der Transportplanung sind: Gestaltung des Transportnetzes, Planung der Transportwege und mittel und Planung des Fahrzeugeinsatzes. Dies mit dem Ziel die Kosten für Transport bei vorgegebener Leistung und unter Einhaltung der Lieferzeiten zu minimieren. Somit definiert sich das Transportproblem aus den Faktoren Transportgut, Beschaffenheit des Liefergebietes, Standorte, Liefer- und Empfangszeitpunkte und Art von Angebot und Nachfrage. Warentransport Haut Palette, Container und so züg Sind meist modulartig aufgebaut um die Logistikkosten zu senken und normiert um den kombinierten Verkehr (Schiff, Bahn, LKW) zu ermöglichen. FS

21 Transportmittel Verkehrsträger (Strasse, Wasser, Luft, Schiene) / Verkehrsgegenstände (Güter-, Personenverkehr) / Verkehrsteilnehmer (motorisiert, Individualverkehr) und Verkehrsgebiet (Binnen-, Durchgangs- oder Transitverkehr). Modal Split ist ein Begriff der Verkehrsstatistik. Er meint die Verteilung des Transportaufkommens auf verschiede Verkehrsmittel (Modi). Transportketten Intermodaler Verkehr: Mehrgliedrige Transportkette, bei der ein und dieselbe Transport- oder Ladeeinheit mit mindestens zwei verschiedenen Verkehrsträger befördert wird. Alternativer Begriff: kombinierter Verkehr. Beim kombinierten Verkehr wird zwischen begleitetem und unbegleitetem Verkehr unterschieden. Beim ersten wird der LKW auf das Transportmittel verladen, beim zweiten wird nur der Container mithilfe von Terminals verladen. 11. Tourenplanung Bestandteile eines logistischen Systems sind Leitungsstellen (operativ, Transportstellen, administrativ) und das Transportnetz (Strassen). Tourenplanung: Eine Anzahl von Kunden mit bekannten Standorten und Bedarfen soll mit einer gegebenen Flotte von Fahrzeugen mit bestimmten Kapazitäten von einem Lager beliefert werden. Nebenbedingungen sind dabei Kapazitäts- und Zeitrestriktionen, das Ziel die Minimierung der Gesamttransportkosten und der Fahrstrecke. FS

22 Annahmen: Entfernungen sind bekannt, Auftragsmenge ist bekannt und kann durch 1 Fahrzeug bedient werden, Ware und Fuhrpark befinden sich im gleichen Lager, beliebige Anzahl an Fahrzeugen stehen zur Verfügung, konstante Fahrzeiten. Knotenorientiertes Tourenproblem: Jeder Kunde ist durch ein Fahrzeug zu bedienen, die Kapazität der Fahrzeuge ist beschränkt. Kantenorientiertes Tourenproblem: Wege sollen bedient werden, Wege können bei Bedarf mehrfach befahren werden. Die Problembestandteile eines Tourenproblems sind das Gruppierungsproblem (Clustering: Kunden zu Touren) und das Reihenfolgeproblem (Routing: Bedienungsweg der Kunden einer Tour) Traveling-Salesman-Problem FS

23 11.2. Saving-Heuristik sequentiell (Erweiterung von Touren) erfolgen. Annahmen: Simultane Bestimmung von Touren und Reihenfolge, Verbesserung der Anfangslösung durch sukzessives Zusammenlegen von Touren, Berechnung der Savings (Ersparnis aus dem Verknüpfen zweier Pendlerrouten) zu Beginn, Touren mit grösserem Saving-Werten werden zuerst zusammengelegt. Zusammenlegung kann entweder parallel (Verschmelzung von Touren) oder Zusammenlegung der Touren 2 und 4 unzulässig, da bereits 3 und 4 zusammengelegt wurden First-Fit-Heuristik Stufe 1: Lösung des Routing-Problems (Minimierung der Gesamtfahrdistanz) Stufe 2: Lösung des Scheduling-Problems (Minimierung der Fuhparkgrösse) Häufig sind mit einer Tour nicht alle Tagesaktivitäten des Fahrzeugs erledigt. Zur Koordinierung des Tourenverlaufs ist ein zeitlicher Einsatzplan (Schedule) notwendig, der eine Zusammenstellung der zulässigen Touren zu einer Gesamtleistung für jedes Fahrzeug enthält. Ziel ist die Minimierung der Zahl der einzusetzenden Fahrzeuge. FS

24 12. Standortplanung Die Standortwahl kann in 3 Schritte unterteilt werden: 1. Schritt: Wertschöpfungstiefe, Beschaffungs-/Distributionsstruktur wie global, wie regional? 2. Schritt: Standortwahl 3. Schritt: Layoutplanung (Fabrik, Lager, Bahnhof, Flughafen) Vorgehen GIS: 1. Festlegung und Gewichtung der Auswahlkriterien (Standortfaktoren, hierarchisch) 2. Geocodierung (räumliche Lokalisation) der Auswahlkriterien: a. Je Auswahlkriterium ein Layer b. Direkt: Zuordnung der Informationen zu Raumeinheiten c. Indirekt: Mathematische Modellierung qualitativer Standortinformationen 3. Farbliche Visualisierung der geocodierten Infos, getrennt nach Kartenschichten 4. Überlagerung der Kantenschichten FS

25 12.1. Nutzwertanalyse Steiner-Weber-Modell Warehouse-Location-Problem FS

26 12.4. Layoutplanung Es sollte einen möglichst grossen Fit gegeben zwischen Standortanforderungen und Standortgegebenheiten. FS

27 Problemstellung: Gegeben ist eine Fläche, Menge anzuordnender Produktiveinheiten (Anordnungsobjekte) mit Materialflussbeziehungen, Restriktionen für die Anordnung und Zielkriterien für die Bewertung der Anordnung. Gesucht ist ein optimales Layout: räumliche Anordnung der innerbetrieblichen Standorte von Produktiveinheiten (Maschinen, Arbeitsplätze, Lagerorte). 13. Supply Chain Management Material- und Informationsflüsse Bei der betriebsinternen Sicht (Sicht bis anhin) liegt der Fokus auf Gütern, beim Supply Chain Management liegt er auf Informationen und deren Austausch. Die meisten Unternehmen sind gegenseitig in sich verzahnt: das eine Unternehmen (Nachfrager) braucht etwas was das Andere (Anbieter) hat. Dadurch verbinden sich die Prozessflüsse der Unternehmen zu einem gesamten Prozessfluss über zwei oder mehrere Unternehmen hinweg. Diese Leistungsaustausche sind eingebettet in Kommunikationsvorgänge welche den Leistungsaustausch koordinieren. Diese Kommunikation ist formal und erfolgt über die in den Prozessen generierten Belege. FS

28 13.2. Supply Chains Wörtliche Übersetzung: Lieferkette. Jeder Betrieb ist eingebettet in eine Wertschöpfungskette: Bezug von Vorprodukten von Lieferanten und Absatz von Produkten an Kunden. Dadurch entstehen lange Beziehungen zwischen verschiedenen Unternehmen. Supply Chain Management zielt darauf ab, die Prozesse in ganzen Lieferketten besser aufeinander abzustimmen. Zwischen dem Versenden eines Auftrages und der Lieferung der bestellten Produkte vergeht Zeit: Zeitbedarf für physischen Transport und für interne Prozesse. Durch Lager erfolgt eine Entkopplung von Nachfrage eines Kunden und der Nachbestellung beim Lieferanten (Bedarfsimpulse kommen nur indirekt beim Lieferanten an). Unternehmen versuchen nun die Lagerung kostenminimal zu gestalten, dies mittels Bestellmengendisposition und Bedarfsprognose Probleme von Supply Chains System mit: Kunde, Verkäufer, Grosshändler, Verteiler und Hersteller Solange die Bedarfe der Kunden konstant sind und keine der nachgelagerten Einheiten Sammelbestellungen aufgibt funktioniert das System wie eine (q,s)-politik. Beginnt jedoch der Verkäufer Sammelbestellungen durchzuführen (also nicht mehr pro Periode eine Bestellung) so gerät das ganze System durcheinander und es kommt zu schwankenden Bedarfen (trotz konstanter Kundenachfrage). Durch Fehlmengen (eine Einheit kann nicht mehr liefern) kommt es zu Backorders welche die Lieferkette verzerren: - Downstreams können Bestellungen nicht bedient werden, weshalb die Lagerzugänge nicht wie geplant erfolgen. - Upstreams werden vermehrt Bestellungen abgesetzt, um die Fehlmengen abzubauen. Diese Fehlmengen lassen sich nur bei hohen Lagerbeständen ausschliessen. Die Bestellung muss mindestens dann ausgelöst werden, wenn der Lagerbestand der grössten Bestellung multipliziert mit der Lieferfrist entspricht. FS

29 Kommt es zu Nachfrageänderungen von Seiten der Kunden, können diese auch zu Störungen in der Lieferkette führen. Nachfrageerhöhungen führen bei unveränderten Bestellparameter tendenziell zu erhöhten Fehlmengen. Daher sollten die Bestellparameter bei Nachfrageänderungen angepasst werden. Beim statischen Lagerhaltungsmodell führen Bedarfserhöhungen c.p. zu verkürzten Bestellintervallen. Bullwhip-Effekt: Beschreibt das oben genannte Phänomen der aufschaukelnden Effekte, welche durch unregelmässige Bedarfe angestossen werden. Die Effekte sind: - Downstream kann die Nachfrage nicht unmittelbar erfüllt werden, sondern wird als Backorder verspätet ausgeliefert. - Upstream wird tendenziell versucht, durch Nachfrageerhöhung die Backorder möglichst schnell abzubauen Effizientere Kommunikation Papiergebundene Daten kosten viel Zeit und Ressourcen, da sie beim Auftraggeber ausgedruckt und beim Lieferanten eingegeben werden müssen. Zudem kann es zu Erfassungsfehlern kommen. Die elektronische Datenerfassung behebt diese Probleme, verursacht aber erhebliche Initialkosten. Es können zwei Standards unterschieden werden: Electronic Data Interchange EDI Besteht aus drei Komponenten: EDI-Standard (Nachricht), EDI-Konverter, VAN (Übertragung). Übertragung erfolgt nicht zwingend direkt über das Internet. FS

30 XML Speziell für das Internet geschaffene Auszeichnungssprache. Besteht auch aus drei Komponenten: XML-Standard, XML-Konverter, Internet. Durch die Nutzung von EDI lassen sich operative Effizienzgewinne erzielen. Indirekte Folgen: Reduktion der Lagerbestände, häufigere und kleiner Bestellungen und geringere Lieferzeiten Teilen von Informationen Die ursprüngliche Bedarfssituation des Abnehmers ist für den Lieferanten meist nicht sichtbar, da er Bestellungen erhält, welche mehrere Bedarfe zusammenfassen. Diese Bedarfe können aber auch direkt an den Lieferanten weitergegeben werden, somit kann dieser besser plan und es kann sogar die Lagerverantwortung auf ihn übertragen werden. Der Lieferant erhält somit Informationen über: Bedarfe des Kunden, Lagerbestände des Kunden, Bestellparameter des Kunden und die Aufträge des Kunden. Es kann zwischen verschiedenen Verfahren der Optimierung unterschieden werden: Beschleunigung der Prozesse Quick Response und Efficient Consumer-Response Verschiebung der Verantwortung Continuous Replenishment, Vendor Managed Inventory Quick Response Kooperation zwischen den Parteien einer Lieferkette. Führt zu einer Beschleunigung, zu kürzeren Reaktionszeiten und zu einer Reduktion aller Lagerbestände. Der permanente Informationsaustausch geschieht durch Integration der Informationssysteme: Barcodes/Scanner, EDI, Automatisierung. Efficient Consumer-Response Zusammenarbeit zwischen Herstelleren und Händlern in der Konsumgüterbranche. Aufdecken von Rationalisierung- und Marktwachstumspotentialen. Besonderheiten: Standardisierung bei Verpackung und Software und Multilateralität der Kooperation. Continuous Replenishment Automatisiertes Widerbestellsystem, Bestände werden laufend aufgefüllt. Vorgelagerte Stufe übernimmt Verantwortung für die Lagerbestandsführung. Vendor Managed Inventory Betonung auf die Lagerführung. Lieferant sieht alle wichtigen Lagerdaten des Kunden, Lieferant entscheidet über Liefertemin und Liefermenge, Kunde erteilt keine Aufträge. Lieferant kann, muss aber nicht Inhaber des Lagers beim Kunden sein (Konsignationslager). Vorteile: Optimierung der Lieferzeit, -menge, höherer Servicegrad. Nachteile: Lieferant hat Zugang zu sensiblen Infos, hohe Investitionkosten. Die Königsdisziplin des SCM ist die Collaborative Planning Forecasting and Replenishemnt Initiative in der Lebensmittelbranche. Basiert auf Ansätze des VMI gemeinsame Planung von Promotionskampagnen Nachfrageerwartung kann frühzeitig bei allen beteiligten Unternehmen eingeplant werden. FS