Planungsprobleme

Das Entscheidungsfeld der Produktion und Logistik und des Supply Chain Management umfaßt eine Fülle von Entscheidungen, die im Zusammenhang mit der Produktion und den resultierenden logistischen Prozessen getroffen werden müssen. Hierbei wird üblicherweise unterschieden zwischen strategischen, taktischen und operativen Entscheidungen.

Typische Beispiele für solche Entscheidungen sind:

  • Strategische Entwicklungsplanung
    1. Durch die strategische Entwicklungsplanung soll die langfristige Entwicklung der Unternehmung unter Berücksichtigung der Entwicklungen der technischen, rechtlichen, sozialen und ökonomischen Umwelt zielgerichtet gestaltet werden. Dabei ist vor allem zu entscheiden, auf welchen Märkten mit welchen Produkten ein Unternehmen tätig sein will. Weiterhin ist festzulegen, mit welchen Ressourcen die Produkte hergestellt werden sollen. Es geht dabei um vorhandene oder zu erreichende Wettbewerbsvorteile, die durch eine Unternehmensstrategie neu gewonnen oder gesichert werden sollen.

  • Standortentscheidungen (für Produktionsstätten, Zentrallager, Regionallager)

    Durch Standortentscheidungen wird die räumliche Struktur eines logistischen Systems (Supply Chain, Supply Network, Wertschöpfungsnetzwerk) bestimmt. Hier geht es darum, die einzelnen Knoten des Netzwerks räumlich so anzuordnen, daß die standortabhängigen Kosten (für Beschaffung, Transporte, etc.) minimiert werden, wobei auch andere Kriterien (Standortfaktoren) wie die räumliche Nähe zu den Absatzmärkten, sowie regionenspezifische Restriktionen zu berücksichtigen sind.

  • Gestaltung der Infrastruktur eines Produktionssystems an einem Standort

    Die Infrastruktur eines Produktionssystems beschreibt die Gesamtheit der physischen Gegebenheiten eines Produktionssystems sowie der Grundregeln ihres organisatorischen Zusammenwirkens. Zur Gestaltung der Infrastruktur müssen nicht nur Entscheidungen über die Art der Ressourcen (Arbeitskräfte, Maschinen, Lagereinrichtungen, Materialflußssysteme) getroffen werden, sondern vor allem auch über deren Strukturierung. Hierunter fallen drei wesentliche Aufgaben:

    1. die Zerlegung des gesamten Produktionssystems in einzelne Segmente, die eigenständige Subsysteme der Produktion sowie Verantwortungsbereiche bilden und in geordneter Weise zusammenwirken
    2. die räumliche Anordnung der Produktionssegmente und Arbeitssysteme (Layoutplanung)
    3. die Konfigurierung, insbes. die Leistungsanalyse der einzelnen Produktionssegmente gemäß ihren organisatorischen Gegebenheiten und ihren spezifischen Anforderungen aufgrund des herzustellenden Produktionsprogramms

    Typische Entscheidungsprobleme sind hier: Innerbetriebliche Standortplanung (Layoutplanung); Fließbandabstimmung; Festlegung von Puffergrößen zwischen Bearbeitungsstationen in Fließproduktionssystemen mit stochastischen Bearbeitungszeiten oder Maschinenausfällen; Dimensionierung eines Materialflußsystems; Entscheidungen über die Kapazität eines Flexiblen Fertigungssystems, etc.

  • Entscheidungen zur operativen Produktionsplanung und Steuerung

    Ausgehend von einem vorgegebenen Produktprogrammrahmen sowie einer gegebenen Ausstattung mit Produktionsanlagen und einem gegebenen Bestand an Stammarbeitskräften ist im Rahmen der operativen Produktionsplanung und -steuerung festzulegen, wie die saisonalen Schwankungen von Kapazitätsbedarf und Kapazitätsangebot auszugleichen sind; welche absatzfähigen Produkte in welchen Mengen in den einzelnen Perioden des Planungszeitraums produziert werden sollen; welche Mengen an Verbrauchsfaktoren (Rohstoffe, fremdbezogene Teile, eigengefertigte Einzelteile und Baugruppen) in den einzelnen Perioden dazu bereitzustellen sind; in welcher Form die Produktionsprozesse ablaufen sollen.

      1. Entscheidungen über das Produktionsprogramm: Diese betreffen die die Festlegung von Art und Menge der in den nächsten Perioden zu produzierenden Produkte. Die wesentlichen Elemente der operativen Produktionsprogrammplanung bilden die Beschäftigungsglättung und die kapazitierte Hauptproduktionsprogrammplanung. Die Beschäftigungsglättung (aggregierte Gesamtplanung) hat die Aufgabe, unterschiedliche Kapazitatsbeanspruchungen der Produktionsstätten bzw. größerer Betriebseinheiten im Zeitablauf eines oder mehrerer Jahre auszugleichen und mit der Entwicklung der Nachfrage abzustimmen, wobei auch logistische Verflechtungen der Produktionsstätten zu berücksichtigen sind. Die kapazitierte Hauptproduktionsprogrammplanung (kurzfristige Produktionsprogrammplanung, Master Production Scheduling) legt fest, welche konkreten Endproduktmengen in den einzelnen Perioden des unmittelbar bevorstehenden Planungszeitraums produziert werden sollen. Beide Planungsstufen gehen von Nachfrageprognosen aus.
      2. Losgrößen- und Ressourceneinsatzplanung: Hier geht es darum, in welcher Weise die zur Herstellung der Endprodukte benötigten Verbrauchsfaktoren Verbrauchsfaktor (Roh-, Hilfsund
        Betriebsstoffe, Zwischenprodukte) bereitgestellt und wie schließlich die vorhandenen Ressourcen
        zur Erzeugung des geplanten Produktionsprogramms eingesetzt werden sollen. Die detaillierte Losgrößen- und Ressourceneinsatzplanung strebt die gemeinsame Planung von Losgrößen und Produktionsterminen der Produktionsaufträge an. Während die vorgelagerte Hauptproduktionsprogrammplanung eine umfassende segmentübergreifende Abstimmung der Produktionsmengen der Endprodukte vornimmt, geht es in der sich nun anschließenden Planungsebene darum, für jedes Produktionssegment die diesem zugewiesenen terminierten Produktionsmengen der Endprodukte in Produktions- bzw. Beschaffungsauftragsgrößen der jeweils benötigten Baugruppen und Einzelteile umzusetzen. Das Problem der Losgrößenplanung tritt immer dann auf, wenn mit der Vorbereitung einer Ressource für die Produktion des nächsten Produkts Rüstzeiten oder Rüstkosten verbunden sind. Zur Bewältigung dieser Planungsaufgaben stehen zahlreiche Losgrößenmodelle und darauf abgestimmte Lösungsverfahren zur Verfügung. Dabei ist festzuhalten, daß es kein generell einsetzbares Losgrößenmodell gibt, sondern daß immer die besonderen Gegebenheiten eines Produktionssystems zu berücksichtigen sind.

          Ein typisches Losgrößenproblem sieht wie folgt aus: Es sind (Prognosewerte für) zukünftige Bedarfsmengen für mehrere Zwischenprodukte bekannt, die mit einer Maschine produziert werden müssen. Die Periodenkapazität der Maschine ist - natürlich - begrenzt. Mit der Umrüstung der Maschine von einem Produkt auf das andere ist Rüstzeit verbunden, z.B. 45 Minuten. Oft sind die Rüstzeiten auch reihenfolgeabhängig. Wegen der Rüstzeiten kann man nicht beliebig zwischen den Produktarten hin und her wechseln, sondern man muß mehrere zukünftige Bedarfsmengen eines Produkts zu einem größeren Produktionslos zusammenfassen. Täte man dies nicht, dann würde man im Extremfall nur noch umrüsten und nicht mehr produzieren. Zunächst zuviel produzierte Mengen eines Produkts müssen dann bis zu ihrem Bedarfstermin gelagert werden. Die Frage ist nun: Wann soll die Maschine für welches Produkt umgerüstet werden und wie lange soll sie das jeweilige Produkt produzieren? Diese Fragestellung ist in der Literatur als das CLSP (Capacitated Lot Sizing Problem) bekannt.

        Nachdem in der Losgr ößenplanung die Größen der Produktionsaufträge festgelegt worden sind, ist es Aufgabe der Ressourceneinsatzplanung bzw. der Ablaufplanung, die Produktionsaufträge den Ressourcen zuzuordnen (falls mehrere Ressourcen für die Bearbeitung eines Auftrags in Frage kommen) und die Reihenfolge der Bearbeitung durch eine Ressource festzulegen. Auch für diese Planungsaufgabe, die in der Praxis oft mit Hilfe einer (elektronischen) Plantafel (Leitstand, Manufacturing Execution System) ausgeführt wird, gibt es eine fast unübersehbare Vielfalt problemspezifischer Entscheidungsmodelle und Lösungsverfahren.
  • Entscheidungen über die Durchführung der Logistischen Prozesse

    Mit dem Begriff der Logistik bezeichnet man in der Betriebswirtschaftslehre eine Querschnittsfunktion, deren Aufgabe es ist, räumliche, zeitliche und mengenmäßige Differenzen zwischen ”Angebot” und ”Nachfrage” zu überbrücken. Unter ”Angebot” kann man einen Lieferanten, ein Wareneingangslager, ein Zwischenproduktlager, eine Produktionsstelle (Werkstatt, Maschine, Produktionsanlage) oder ein Fertigwarenlager verstehen. ”Nachfrage” kann z.B. ein Wareneingangslager, eine Produktionsstelle, ein Fertigwarenlager oder ein Kunde sein. Die Aufgabe des Logistiksystems einer Unternehmung ist es, dafür zu sorgen, daß jedem ”Nachfrager” der von diesem hinsichtlich Menge, Zeitpunkt, Ort und Qualität spezifizierte Bedarf für ein bestimmtes Erzeugnis seinen Anforderungen gemäß zur Verfügung gestellt wird. Damit diese Aufgabe erfüllt werden kann, müssen die logistischen Prozesse des Transportierens, Umschlagens und Lagerns (sog. TUL-Prozesse) geplant, gesteuert und kontrolliert werden. Dementsprechend kann man Transportprobleme sowie Probleme der Materialhandhabung und Verpackung sowie Bestandsmanagementprobleme unterscheiden.

      Ein typisches Bestandsmanagementproblem sieht wie folgt aus: Gianfranco Mantovani (36), Inhaber der Hähnchenbraterei Pollo Arosto in Levanto, Italien, hat nach umfangreichen empirischen Erhebungen eine Wahrscheinlichkeitsverteilung der zufällig auftretenden täglichen Nachfragemenge für gegrillte Hähnchen geschätzt. Der Nachschub an tiefgefrorenen Hähnchen wird täglich (abends) bei einem Lieferanten bestellt, der jeweils am nächsten Morgen - bevor die ersten Kunden kommen - lliefert. Wie viele Hähnchen soll Gianfranco jeweils bestellen, damit er eine ß-Servicgrad von 99% erreicht und nur ein Prozent der Kunden hungrig wieder nach Hause gehen?

Die oben genannten Entscheidungen werden üblicherweise gegliedert in Strategische Entscheidungen, Taktische Entscheidungen und Operative Entscheidungen.

Während strategische Entscheidungen vor allem durch die Unternehmensführung getroffen werden und sich vielfach einer Fundierung durch eine quantitative Entscheidungsunterstützung entziehen, gibt es für die taktischen und operativen Entscheidungsprobleme eine große Vielzahl von wissenschaftlich fundierten, quantitativen Entscheidungsmodellen und dazugehörigen Lösungsverfahren. Diese Entscheidungsprobleme bilden den Hauptgegenstand dieser Internet-Seiten.

Im folgenden versuchen wir, einen strukturierten Überblick über die einzelnen Problembereiche zu geben, für die die quantitative Betriebswirtschaftslehre Entscheidungsunterstützung liefert. Eine einführende strukturierte Darstellung findet sich in dem unten angegebenen Lehrbuch von Günther und Tempelmeier. In diesem Buch werden die verschiedenen verschiedenen Planungsprobleme nicht nur beschrieben, sondern es wird auch dargestellt, mit welchen Planungsansätzen sie gelöst werden können.

Viele der behandelten Planungsprobleme werden bisher in der Praxis nur unzureichend gelöst. Dies liegt vor allem auch darin, daß in der Praxis zwar viele Probleme anhand ihrer Symptome erkannt werden. Allerdings gelingt es oft nicht, die Ursachen der Probleme zu identifizieren. Beispiel: Ein Entscheidungsträger hat das Gefühl, der Lagerbestand sei zu hoch. Er hat also ein Bestandsmanagement-Problem. Er engagiert einen management-orientierten Unternehmensberater, welcher im mitteilt: "Bestände verdecken Fehler!". Schwierig ist allerdings die Identifikation der Bestandsursachen. Sind diese erst einmal erkannt, kann man mit organisatorischen Konzepten aus der management-orientierten Betriebswirtschaftslehre zwar gegenüber dem aktuellen Zustand Erfolge erzielen, eine systematische Optimierung sieht aber anders aus. Daher ist hier noch ein erhebliches Rationalisierungspotential vorhanden.

Für einige wenige - vor allem operative - Problemstellungen der Produktion und Logistik und des Supply Chain Management gibt es Softwareunterstützung, die unter der Bezeichnung Advanced-Planning-Systeme vermarktet wird.

Siehe auch ...

Literatur

Günther, H.-O. und Tempelmeier, H. (2016). Produktion und Logistik - Supply Chain and Operations Management. 12. Aufl., Norderstedt: Books on Demand.