Operations Management

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1 Operations Management Supply Chain Management und Lagerhaltungsmanagement Prof. Dr. Helmut Dietl

2 Lernziele Nach dieser Veranstaltung sollen Sie wissen, was man unter Supply Chain Management und Lagerhaltungsmanagement versteht welche Ziele das Lagerhaltungsmanagement verfolgt welche Methoden zur Berechnung der optimalen Bestellmenge existieren bzw. wie und wann man diese anwendet Seite 2

3 Definition und Aufgaben Supply Chain Management Definition Das Supply Chain Management umfasst die Planung und das Management aller Aktivitäten, welche sich auf die Anbahnung von Geschäftsbeziehungen, die Beschaffung, Umwandlung von Produktionsfaktoren, und die Logistik beziehen. Es umfasst auch die Zusammenarbeit mit Lieferanten, Zwischenhändlern, Drittanbietern von Dienstleistungen und Kunden. Supply Chain Management integriert Angebots- und Nachfragemanagement innerhalb eines Unternehmens und zwischen verschiedenen Unternehmen Supply Chain Management Aufgaben Das Supply Chain Management hat eine integrative Funktion und die Hauptaufgabe, die zentralen Funktionen und Geschäftsprozesse innerhalb eines Unternehmens und zwischen Unternehmen zu verbinden. Es umfasst das gesamte Logistikmanagement, Produktion, sowie die Prozesskoordination zwischen Produktion, Marketing, Vertrieb, Design, Finanzen und Informationstechnologie. Quelle: Council of Supply Chain Management Professionals (CSCMP) Seite 3

4 Supply Chain: Wertschöpfungskette Güterfluss Einzelhandel Lager Produzent Lager Grosshandel Lager Lieferant Kunden Informationsfluss Wie kann ein möglichst hoher Wert für die Kunden geschaffen werden? Wie können die Elemente der Wertschöpfungskette effizient und kostenbewusst koordiniert werden? Wie kann eine hohe Produkt- und Servicequalität kostenoptimal realisiert werden? Seite 4

5 Was macht eine gut Supply Chain aus? Lieferung Pünktliche Lieferung: Prozentsatz der Bestellungen, die pünktlich und vollständig beim Kunden ankommen Qualität Zeit Kosten Kundenzufriedenheit: Bekommt der Kunde das, was er erwartet hat Kundenloyalität: Bestellt der Kunde beim nächsten Mal wieder bei uns Wiederbeschaffungszeit Geschäftszyklusdauer: Zeit von der Herstellung des Produkts bis der Kunde bezahlt Gesamtkosten, welche für ein Produkt aufgewendet werden Seite 5

6 Lagerhaltungsmanagement Was ist die Notwendigkeit von Lagerhaltungsmanagement? Analogie Wassertank: Die Lagerhaltung wird als Buffer zwischen Einkauf und Nachfrage verwendet. Der Lagerbestand steigt wenn Einkauf > Nachfrage sinkt wenn Nachfrage > Einkauf bleibt konstant wenn Einkauf = Nachfrage Einkauf Lagerbestand Nachfrage Seite 6

7 Gründe für Lagerhaltung Ermöglichung schneller Reaktion auf Kundenanfragen Höhere Autonomie gegenüber Lieferanten Aufbau von Sicherheitsbeständen Entkopplung aufeinanderfolgender Wertschöpfungs-/Produktionsstufen Rüstkosten (Batch-Produktion) Absicherung gegen Qualitätsschwankungen Seite 7

8 Beispiele (2011) Vorräte: (Mio. $) Umsätze: (Mio. $) Aktiva: (Mio. $) % Anteile: Gesamtvermögen 14.5% Umsatz 15.1% Vorräte: (Mio. $) Umsätze: (Mio. $) Aktiva: (Mio. $) % Anteile: Gesamtvermögen 5.0% Umsatz 10.1% Vorräte: (Mio. $) Umsätze: (Mio. $) Aktiva: (Mio. $) % Anteile: Gesamtvermögen 4.4% Umsatz 6.9%

9 Übersicht zu Lagerhaltungsmodellen Deterministische Nachfrage Stochastische Nachfrage Vertraglich definierte Absatzmenge in einer Periode; Bsp.: Zeitungsabonnement Unsichere Absatzmenge in einer Periode; Bsp.: Zeitungsverkauf im Handel Einperiodenmodelle Mehrperiodenmodelle Vertraglich definierte Absatzmenge über mehrere Perioden; Bsp.: Lieferantenvertrag Unsichere Absatzmenge über mehrere Perioden hinweg; Bsp.: Automobilvertrieb Seite 9

10 Modelle mit deterministischer Nachfrage Optimale Entscheidung im Einperiodenmodell mit deterministischer Nachfrage wird direkt aus Nachfrage abgeleitet Im Mehrperiodenmodell mit deterministischer Nachfrage ist der Entscheidungsprozess deutlich komplexer Zur formalen Handhabbarkeit werden zunächst einige Annahmen eingeführt Seite 10

11 Annahmen zu Mehrperiodenmodellen Kontinuierlicher Bedarfsverlauf (deterministisch) Konstante Lieferzeiten (Zeitraum von Bestellung bis Lieferung: lead time) Konstanter Produktpreis (zeit- und mengenunabhängig) Unbegrenzte Lagerkapazität Konstante Lagerkosten (zeit- und mengenunabhängig) Keine Fehlmengen Seite 11

12 Grafische Darstellung von Mehrperiodenmodellen Lagerbestand Bestellmenge Kritischer Lagerbestand Zeit Lieferzeit (lead time) Seite 12

13 Bestimmung der optimalen Bestellmenge Bestellmengenverfahren: Ermittlung der optimalen Bestellmenge unter Berücksichtigung aller relevanter Kostenkomponenten Variablen: Gesamtkosten K Gesamtbedarf M Preis pro Einheit p Bestellmenge x Bestellfixkosten a Zins- und Lagerkosten (je Einheit) c Seite 13

14 Ermittlung der Gesamtkosten Die Gesamtkosten für eine Bestellung bestehen aus drei Teilen. Ziel der optimalen Bestellmenge ist es diese Gesamtkosten möglichst niedrig zu halten. Gesamtkosten = Anschaffungskosten + Bestellkosten + Lagerkosten Seite 14

15 Ermittlung der optimalen Bestellmenge Kosten Gesamtkosten Lagerkosten Anschaffungskosten X opt Bestellkosten Bestellmenge Seite 15

16 Vorgehen zur Ermittlung der optimalen Bestellmenge 1. Ableitung der Gesamtkosten K nach der Bestellmenge x bilden 2. Ableitung Nullsetzen 2 3. Gleichung nach x auflösen Seite 16

17 Optimalen Bestellmenge Die optimale Bestellmenge Steigendem Gesamtbedarf M Steigenden Bestellfixkosten a steigt mit Die optimale Bestellmenge x sinkt mit Steigenden Zins- und Lagerhaltungskosten c Seite 17

18 Beispiel Jährliche Nachfrage = Stück Bestellfixe Kosten = 150 CHF Zins- und Lagerkosten pro Einheit = 30 CHF Seite 18

19 Bestellpunktverfahren Bestellpunktverfahren: Anhand von Lieferzeit und durchschnittlicher Tagesnachfrage wird der Zeitpunkt bestimmt, an dem eine Bestellung aufgegeben werden muss. Bestellpunkt R Tagesnachfrage: T Lieferzeit: L Ohne Sicherheitsbestand: Mit Sicherheitsbestand: R = T * L R = T * L + SB Seite 19

20 Beispiel Wie oben, ausserdem kein Sicherheitsbestand Tagesnachfrage = dividiert durch 365 = 10,96 Lieferzeit = 10 Tage R10, ,6 Sobald der Lagerbestand auf 110 Einheiten absinkt, sollten 200 Einheiten nachbestellt werden Seite 20

21 Schlussfolgerungen I Grössenvorteile Grössenunabhängige Bestellkosten Grössenabhängige Rabatte Grössennachteile Zinsen auf gebundenes Kapital g Lagerkosten Wenige Bestellungen Grosse Bestellmengen Kleine Bestellmenge Viele Bestellungen Seite 21

22 Schlussfolgerungen II Hohe Bestellfixkosten resultieren in grösseren Bestellmengen und damit grossen Lagerveränderungen Niedrige Bestellfixkosten resultieren in kleineren Bestellmengen und einer kontinuierlicheren Lagerhaltung Verringerung der Bestellfixkosten durch Kürzere Transportwege (z.b. Lieferantenansiedlungen) Geringere Transaktionskosten (z.b. automatisierte Bestellvorgänge) Seite 22

23 Modelle mit stochastischer Nachfrage Hier: ausschliesslich Betrachtung des Einperiodenmodells Beispiel Zeitungsverkäufer: Ausgangslage: Eine Zeitung kann nur am aktuellen Tag verkauft werden Kein Wiederverkaufswert Frage: Wie viele Zeitungen soll nun ein Verkäufer einkaufen und somit anbieten? Andere Fälle denkbar: Beispiele?! Seite 23

24 Stochastisches Einperiodenmodell Falls die Nachfrage grösser ist als sein Angebot, entgeht dem Verkäufer ein Gewinn, da er mehr Zeitungen hätte absetzen können Falls die Nachfrage kleiner ausfällt als der Verkäufer erwartet, dann bleibt er auf den Zeitungen sitzen und ihm entstehen Kosten vom (eigenen) Kauf der Zeitungen Trade-off Deshalb marginale Betrachtung notwenig! (Vergleiche dazu nachfolgendes Beispiel) Seite 24

25 Stochastisches Einperiodenmodell Beispiel (1) Ausgangslage Der Zeitungsverkäufer zahlt pro Zeitung 0.2$ Verkauf an Kunden für 0.5$ pro Zeitung Marginale Kosten (entgangener Gewinn) von 0.3$ pro Zeitung, falls zu wenige Zeitungen gekauft werden Marginale Kosten von 0.2$ pro Zeitung, falls zu viele Zeitungen gekauft werden Seite 25

26 Stochastisches Einperiodenmodell Beispiel (2) Vergleich zwischen den erwarteten Kosten und dem erwarteten Gewinn einer nächsten Einheit: C o = Kosten pro Einheit bei Nachfrageüberschätzung C u = Kosten pro Einheit bei Nachfrageunterschätzung p x = Wahrscheinlichkeit, dass genau x Einheiten verkauft werden P = Wahrscheinlichkeit, dass bis zu Q Einheiten verkauft werden x = Tatsächliche Nachfrage Q = Bestellmenge, die zum Verkauf zur Verfügung bereitsteht Seite 26

27 Notwendige Annahmen 1. Annahme (bzgl. Mittelwert und Varianz): Der Zeitungsverkäufer hat über die vergangenen Monate beobachtet, dass er am Montag jeweils durchschnittlich 90 Zeitungen mit einer Standardabweichung von 10 Zeitungen verkaufen konnte. (Beispiel: Falls der Verkäufer jeweils 90 Zeitungen anbietet, dann wird er durchschnittlich jeden zweiten Montag zu wenige Zeitungen haben) 2. Annahme (bzgl. Verteilung): Die Wahrscheinlichkeitsverteilung des Zeitungsverkaufs ist normalverteilt Seite 27

28 Stochastisches Einperiodenmodell Beispiel (3) Betrachtung der erwarteten Kosten der Mengenfehlplanung (EC), * EC C # $ Qx p ( C ) $ xq p (, (+- * (+, (+- (+, min Q C # p ( C ) p ( 0 PC # 1P C ) P C ) 0C # C ) 1 0,3 0,20,3 0,6 Dies impliziert: Solange Zeitungen bestellen, bis die Wahrscheinlichkeit eines Verkaufs der gesamten Bestellung oder weniger gleich 0.6 ist Seite 28

29 Stochastisches Einperiodenmodell Beispiel (4) Die optimale Bestellmenge muss basierend auf den obigen Angaben so hoch sein, dass die Wahrscheinlichkeit, die gesamte Bestellung oder weniger zu verkaufen gleich 60% ist. Aufgrund der Normalverteilungsannahme müssen wir, nach Standardisierung auf eine Standardnormalverteilung, den x-wert finden, welcher eine Fläche von 0.6 definiert. Daraus können wir schlussfolgern, dass der Zeitungsverkäufer 92.6, also gerundet 93 Zeitungen bestellen soll Seite 29

30 Standardnormalverteilung (Auszug) Tabelle: Siehe z.b. Jacobs, Chase (2011): Operations and Supply Chain Management, S Seite 30