Planung und Entscheidung

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1 Planung und Entscheidung Konzepte, Modelle und Methoden einer modernen betriebswirtschaftlichen Entscheidungsanalyse 2. Auflage von Prof. Dr. Robert Klein Universität Augsburg Lehrstuhl für Analytics & Optimization Universitätsstr. 16, D Augsburg und Prof. Dr. Armin Scholl Friedrich-Schiller-Universität Jena Lehrstuhl für Allgemeine Betriebswirtschaftslehre/ Management Science Carl-Zeiß-Str. 3, D Jena Verlag Franz Vahlen München

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort VII Aus dem Vorwort zur ersten Auflage IX Symboleund Abkürzungen XXI Kapitell Grundlagen der Planung Wesen der Planung. 1.2 Elemente der Planung " Grundbegriffe und deren Zusammenhang Informationen und Daten Entscheidungsprobleme und Ziele Alternativen Umweltzustände und Unsicherheit Wirkungszusammenhänge Phasen der Planung Problemfeststellung und -definition " Alternativenermittlung Bewertung und Auswahl Arten der Planung Typologisierung Planungsgegenstände Informationsstände Häufigkeit, Anlass und Planungsträger Geltungs- und Funktionsbereich Reichweite Planung als betriebliche Funktion Planung im Managementprozess Informationssysteme und Informationsmanagement Controlling... 28

3 XII Inhaltsverzeichnis Kapitel 2 Modellgestützte Planung Modelle Zum System- und Modellbegriff Einteilung von Modellen Einsatzzweck von Modellen Qualitative und quantitative Modelle Darstellungsformen von Modellen " Deterministische und stochastische Modelle Statische und dynamische Modelle Total- und Partialmodelle Entscheidungsmodell versus Optimierungsmodell Entscheidungs- bzw. Auswahlmodelle Grundmodell der Entscheidungstheorie Entscheidungsfeld Zielsystem Varianten des Grundmodells Optimierungsmodelle " Deterministische einkriterielle Optimierungsmodelle Lineare Optimierungsmodelle Ganzzahlige und kombinatorische Optimierungsmodelle Nichtlineare Optimierungsmodelle Multikriterielle Optimierungsmodelle Stochastische Optimierungsmodelle Dynamische Optimierungsmodelle Modelle als Planungsgrundlage Struktureigenschaften von Entscheidungsproblemen Planung als modellgestützter Strukturierungsprozess Prozess der modellgestützten Planung nach Schneeweiß Planung als heuristischer und rationaler Prozess, Planungs- und Entscheidungsmethoden

4 Inhaltsverzeichnis XIII Kapitel 3 Problemerkenntnis und Zielbildung Problemerkenntnis und -analyse Übersicht und Einordnung der Methoden Portfolio-Analyse " Prozessanalyse mit DEA Methoden der Projektanalyse Struktur- und Zeitanalyse mittels Netzplantechnik " Kapazitätsanalyse Projektfortschritts- und -kostenkontrolle Arten und Bestandteile von Zielsystemen " Zielsysteme im Entscheidungsprozess Unternehmensweite Zielsysteme Entscheidungsbezogene Zielsysteme " Subjektivität entscheidungsbezogener Zielsysteme Zielgrößen Höhenpräferenz Konzept der Nutzenfunktion Verknüpfung von Nutzenfunktionen und Zielarten Notwendigkeit von Nutzenerwägungen Artenpräferenz Zielbeziehungen Abbildung der Artenpräferenz Nutzenskalierung Risikopräferenz Risikobegriff und Risikoeinstellung Risikonutzenfunktion, Zeitpräferenz Gruppenpräferenz Bildung operativer Zielsysteme Ein Zielsystem zur Standortwahl Grundprinzipien der Zielbildung, Wert- und alternativenfokussiertes Denken Verwendung von Fundamentalzielen Ansätze zur Ermittlung von Zielsystemen Generierung von Zielen Strukturierung von Zielen in Zie1systemen " Anforderungen an Ziele und Zielsysteme

5 XIV Inhaltsverzeichnis Kapitel 4 Alternativenermittlung Alternativen und Alternativenmenge Beschreibung von Alternativen Entscheidungsvariablen und Domänen, Restriktionen und Alternativenmenge Berücksichtigung von Unsicherheit Techniken zur Alternativenermittlung Alternativenkreierung Brainstorming Brainwriting Synektische Methoden Alternativengenerierung Mittel-Ziel-Netzwerke Morphologische Methoden Alternativensuche Begrenzung der betrachteten Alternativenmenge Techniken zur Alternativenrestringierung Ermittlung von Restriktionen Modellierung von Entscheidungsvariablen und Domänen Modellierung grundlegender Restriktionstypen Kapazitätsrestriktionen Fluss- und Bilanzrestriktionen Mischungsrestriktionen Modusrestriktionen Reihenfolgerestriktionen Modellierung verknüpfter Restriktionen Abbildung logischer Bedingungen Disjunktive Restriktionen Simultane Betrachtung unterschiedlicher Restriktionstypen Verknüpfurig von Restriktionen und Zielen Abbildung von Zielfunktionen Soft Constraints Erfassung von Fixkosten Minimax-Ziele Modellierung bei Unsicherheit Grundlegende Modellierungsansätze Anwendung der Ansätze am Beispiel

6 lnhaltsverzeichnis xv Empfehlungen zur ModelIierung Verständlichkeit von Modellen Vermeidung und Aufdeckung von Fehlern Effiziente Lösbarkeit Kapitel 5 Problemabgrenzung und -verknüpfung Bedeutung und Schwierigkeiten der Problemabgrenzung Abgrenzung eines einzelnen Entscheidungsproblems Dekomposition und Koordination Zeitliche Dimension Schwierigkeiten der Planung aus zeitlicher Perspektive Beispiel eines mehrperiodigen Entscheidungsmodells " Wagner-Whitin-Problem ", Exakte Lösung mittels Kürzeste-Wege-Ansatz " Silver-Meal-Heuristik Konzepte zur Planung in zeitlich offenen Entscheidungsfeldern Totalplanung Anschlussplanung Rollierende Planung Festlegung von Planungsparametern Festlegung der Planreichweite Wahl des Planabstandes Bestimmung von Endzuständen Simulative Parameterfestlegung Einbeziehung der Unsicherheit Starre versus flexible Planung Vorausschau über den Horizont Sachliche Dimension Arten sachlicher Kopplungen Restriktionskopplungen Zie1-, Präferenz- und Risikokopplungen Kopplungen und Dekomposition Simultan- versus Sukzessivplanung, Simultanplanung Sukzessivplanung Konzept der hierarchischen Planung Gestaltung der Planungshierarchie durch Dekomposition

7 XVI Inhaltsverzeichnis Vertikale Koordination " Allgemeine Vorgehensweise Antizipation durch Aggregation " Antizipation durch Relaxation Ein Beispiel zur Auftragsselektion " Horizontale Koordination " Problematik und Vorgehensweisen Problematik und Koordinationsinstrumente am Beispiel Koordination mittels Budgetierung, Koordination mit Hilfe von Verrechnungspreisen Budgetierung mittels Dantzig-Wolfe-Dekomposition Kapitel 6 Prognose Grundlagen der Prognose, Arten und Reichweiten von Prognosen, Klassifikation von Prognosemethoden, Wahl von Prognosemethoden, Teilaufgaben der Prognose Szenarien als Gegenstand der Prognose, Prognose von Parametern, Generierung von Szenarien Wirkungs- und Ergebnisprognose Quantitative Prognosemethoden, Ermittlung von Verteilungen, Zufallsvariablen und Verteilungen Bestimmung empirischer Verteilungen, Verwendung theoretischer Verteilungen, Prognose durch Anpassung theoretischer Verteilungen Zeitreihenbasierte Prognosemethoden Komponenten von Zeitreihen Regressionsrechnung Gleitende Durchschnitte und exponentielle Glättung Zeitreihenzerlegung Ökonometrische Methoden Neuronale Netze

8 Inhaltsverzeichnis XVII 6.4 Expertengestützte Umweltprognose Erhebung subjektiver Verteilungen Grundlegende Begriffe und Konzepte Befragungstechniken für diskrete Verteilungen Befragungstechniken für stetige Verteilungen Szenario-Technik Cross-Impact-Analyse Batelle-Verfahren Delphi-Methode Simulative Risikoanalyse Grundlegender Ablauf Modellierung mit Einflussdiagrammen Sensitivitätsanalyse Durchführung der Simulation Aufbereitung der Simulationsergebnisse ' Kapitel 7 Bewertung bei Sicherheit Umgang mit konfliktären Zielen Ansätze zur Behandlung von Zielkonflikten Einordnung und Verwendung der Methoden Befragungstechniken Probleme der Präferenzermittlung Kompromissmodelle Beispiel eines multikriteriellen Entscheidungsproblems Zielgewichtung Zieldominanz Lexikographische Ordnung Abstandsminimierung Goal Programming Multiattributive Bewertungsmethoden Dominanzkonzepte Bestimmung effizienter Alternativen Outranking-Methoden

9 XVIII Inhaltsverzeichnis Multiattributive Nutzentheorie Bestimmung messbarer Nutzenfunktionen Bestimmung der Skalenfaktoren und des Gesamtnutzens Vorgehensweise bei diskreten Zielgrößen Vorgehensweise bei fehlender Messbarkeit Umgang mit unscharfen Präferenzen " Analytic Hierarchy Process Ermittlung der Arten- und Höhenpräferenzen Bestimmung von Zielgewichten und Nutzenwerten Berechnung des Gesamtnutzens " Erweiterungen des AHP Entscheidungen in der Gruppe Gemeinsame Problemstrukturierung, Individuelle Präferenzordnungen und Pareto-Effizienz Abstimmungsprozess Kapitel 8 Bewertung bei Unsicherheit Umgang mit der Unsicherheit Klassische Entscheidungskriterien Effizienz und Dominanz bei Unsicherheit Entscheidungskriterien bei Risiko, Erwartungswert-Kriterium Berücksichtigung von Streuungs- oder Extremmaßen Quanti1basierte Kriterien Regretbasierte Kriterien Entscheidungskriterien bei Ungewissheit Laplace-Kriterium Maximin-Kriterium Maximax-Kriterium Hurwicz-Kriterium Minimax-Regret-Kriterien Erwartungsnutzentheorie Erwartungsnutzen und Bemoulli-Prinzip Axiomatische Grundlagen Vollständige Ordnung Stetigkeitsaxiom Unabhängigkeitsaxiom Zusammenwirken der Axiome 430

10 Inhaltsverzeichnis XIX Methoden zur Ermittlung von Risikonutzenfunktionen Form der Nutzenfunktion und Risikoeinstellung Risikoprämie und Form der Risikonutzenfunktion, Arrow-Pratt-Maß Kritik am Bernoulli-Prinzip und alternative Theorien Diskussion über die Art der berücksichtigten Präferenzen Empirische Validität des Bemoulli-Prinzips Prospect-Theorie Weitere Alternativen zum Bernoulli-Prinzip, Entscheidungsbaum und flexible Planung Problembeschreibung und Entscheidungsbaum Roll Back-Verfahren Unvollkommene und variable Information Umgang mit unvollkommener Information Unzuverlässige und partielle Information Dominanztests zur Reduktion der Alternativenmenge Alternativenwahl mit Ungewissheitskriterien Umgang mit variabler Information Erwarteter Wert der vollkommenen Information " Erwarteter Wert der unvollkommenen Information, 456 Kapitel 9 Optimierung Modelltypen und Verfahrensklassen Lineare Optimierung Definitionen und Vorüberlegungen, Graphische Lösung bei zwei Variablen Ermittlung der Lösungsmenge Höhenlinie der Zielfunktion und Optimumbestimmung.., Analyse der konvexen Lösungsmenge Simplex-Algorithmus Anschauliche Beschreibung Formale Beschreibung Algorithmische Beschreibung Beispielrechnung

11 xx Inhaltsverzeichnis Dualitätstheorie Dualisierung von LP-Modellen Zusammenhänge zwischen primalem und dualem Modell Dualvariablen und Opportunitätskosten Graphentheorie Einige graphentheoretische Grundlagen Kürzeste Wege Minimale spannende Bäume Transportoptimierung Umladeprobleme Klassisches Transportproblem (TPP) MODI-Methode..., Ganzzahlige und kombinatorische Optimierung Kombinatorische Probleme und ganzzahlige Modelle Komplexität und Verfahrenswahl Branch&Bound-Verfahren Schrankenberechnung (Bounding) Verzweigen (Branching) " Ausloten und logische Tests Anwendung am Beispiel des Knapsack-Problems Eröffnungsheuristiken Uninformierte Heuristiken Greedy-Heuristiken Vorausschauende Heuristiken Reine Verbesserungsheuristiken Meta-Heuristiken Simulated Annealing Tabu Search Genetische Algorithmen Literatur 505 Index, 525