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2015 | Buch

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Produktionsplanung und –steuerung

Forschungsansätze, Methoden und deren Anwendungen

herausgegeben von: Thorsten Claus, Frank Herrmann, Michael Manitz

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

Das vorliegende Buches stellt ausgewählte Planungsmodelle sowie Ansätze und Verfahren zur Lösung von Planungsproblemen der operativen Produktionsplanung und -steuerung vor und analysiert diese. Im Mittelpunkt der Diskussion stehen zwei wichtige, höchst praxisrelevante Aspekte, die in der aktuellen Forschung intensiv diskutiert werden: die Berücksichtigung der knappen Kapazitäten und der Umgang mit Unsicherheit. Die Autoren orientieren sich an der operativen Produktionsplanung und -steuerung als Rückgrat der Planung von Produktionsprozessen in kommerziell verfügbaren IT-Systemen. Umsetzungen dieser Ansätze in der industriellen Praxis werden exemplarisch erläutert. Dadurch wendet sich das Buch an Wissenschaftlicher, vor allem an Doktoranden, die sich über den aktuellen Stand der Forschung informieren wollen, ebenso wie an Anwender, die die Planung in ihren Unternehmen verbessern wollen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Einführung

Frontmatter

Knappe Kapazitäten und Unsicherheit — Analytische Ansätze und Simulation in der Produktionsplanung und -steuerung

Zusammenfassung

Das vorliegende Buch behandelt Themen zur operativen Produktionsplanung und -steuerung, die in aktuellen Forschungspublikationen in erweiterter Form diskutiert werden, und möchte für ausgewählte Ansätze, Planungsprobleme und -ebenen den „State of the art“ darlegen. Die Entwicklung und die Implementierung solcher Planungsansätze gehen zurück auf die Anforderungen in der betrieblichen Praxis aufgrund der seit Mitte des 20. Jahrhunderts zunehmenden Nachfrageorientierung in den Märkten für industriell gefertigte Güter.

Thorsten Claus, Frank Herrmann, Michael Manitz

Ein hierarchisches Planungskonzept zur operativen Produktionsplanung und -steuerung

Zusammenfassung

Ausgangspunkt für die operative Produktionsplanung und -steuerung ist eine Infrastruktur aus Produktionsressourcen mit definierten Produktionskapazitäten, auf denen jeweils die Produktion eines oder mehrerer verschiedener Produkte erfolgen kann. Mit diesen soll eine Marktnachfrage nach zu produzierenden Endprodukten termingerecht und möglichst wirtschaftlich erfüllt werden. Die Marktnachfrage liegt dabei in der Regel in Form von Bedarfsprognosen und Kundenaufträgen für ebendiese Endprodukte über einen mittel- bis kurzfristigen Zeitraum vor.

Frank Herrmann, Michael Manitz

Aktuelle Forschung

Frontmatter

Robuste Optimierung zur Produktionsprogrammplanung

Zusammenfassung

Ausgangspunkt sind die im Beitrag über eine hierarchische operative Produktionsplanung und -steuerung dargestellten Planungsprobleme. Insbesondere wird die dort angegebene Präzisierung der Produktionsprogrammplanung verwendet und zur Vereinfachung für den Leser wiederholt. In der Literatur existieren viele Vorschläge zur Formulierung der Produktionsprogrammplanung, zum Beispiel in Günther und Tempelmeier (2012) und Domschke und Scholl (2003). Diese unterscheiden sich beispielsweise im Detaillierungsgrad der Personalkapazität.

Frank Herrmann, Julian Englberger

Robuste operative Planung

Zusammenfassung

Die meisten Konzepte für die kurz- und mittelfristige Planung basieren auf deterministischen Modellen. Somit wird bei der Planung unterstellt, dass schon zu Beginn der Planung alle Rahmenbedingungen und Parameter zumindest für den Zeitraum des Planungshorizonts bekannt sind. In der Praxis unterliegen fast alle Produktions- und Logistiksysteme unvorhergesehenen Schwankungen und manche Parameter, wie zum Beispiel der Kundenbedarf, können nur geschätzt werden. Um trotz dieser Diskrepanz eine sinnvolle Planung durchführen zu können, muss auf außerplanmäßigen Veränderungen durch häufige Neuplanung reagiert werden.

Christian Almeder, Margaretha Gansterer

Einsatz der Szenariotechnik in der Produktionsplanung

Zusammenfassung

Dieser Abschnitt stellt die Szenariotechnik grundlegend vor. Dies umfasst die Bestimmung und Abgrenzung der relevanten Begrifflichkeiten (s. Abschn. 1.1), die Klassifizierung der Szenariotechnikansätze (s. Abschn. 1.2) und die Darstellung der Vorgehensweise der Szenariotechnik (s. Abschn. 1.3). Aufbauend auf diesen einleitenden Ausführungen erfolgt in Abschn. 2 eine eingehende Darstellung relevanter Methoden zur Erarbeitung und Auswahl von Szenarien. Auf wichtige Ansätze zum Einsatz der entwickelten Szenarien respektive der Szenariotechnik in der Produktionsplanung wird in Abschn. 3 eingegangen, ehe abschließend in Abschn. 4 möglicher Forschungsbedarf aufgezeigt wird.

Enrico Teich, Christoph Brodhun, Thorsten Claus

Das mehrstufige kapazitierte Losgrößenproblem

Zusammenfassung

Die Losgrößenplanung spielt eine zentrale Rolle in der taktischen und operativen Planung von Produktions- und Distributionsprozessen. So ist eine effiziente Produktions- und Materialbedarfsplanung, eine effizientes Lagermanagement oder eine effizienten Distributionsplanung ohne die explizite Berücksichtigung und Bestimmung der Losgröße nicht möglich.

Christian Almeder, Renate Traxler

Anwendungen des Resource-Constrained Project Scheduling Problem in der Produktionsplanung

Zusammenfassung

Dieser Beitrag behandelt ein quantitatives Optimierungsmodell, das eine Problemstellung bei der kurzfristigen Produktionsplanung abbildet. Dieses Modell lässt sich bezugnehmend auf das hierarchische Produktionsplanungskonzept, das von Drexl et al. (1994) vorgestellt wurde, in die segmentspezifische Feinplanung einordnen. Der Detaillierungsgrad der Planung ist hier sehr hoch. Es werden einzelne Ressourceneinheiten wie z. B. Mitarbeiter mit verschiedenen Qualifikationen, Maschinen mit unterschiedlichen technischen Spezifikationen (Verarbeitungsgeschwindigkeit, Eignung für die Durchführung bestimmter Vorgänge), Werkzeuge und Material abgebildet. Die zu planenden Vorgänge sind i. d. R. atomar, d. h., sie sind nicht weiter in sinnvolle kleinere Schritte zu unterteilen. Der Planungshorizont ist entsprechend kurz und beträgt häufig wenige Tage.

Dirk Briskorn, Sönke Hartmann

Belastungsorientierte Ansätze in der Produktionsplanung

Zusammenfassung

Unter Berücksichtigung aller Steuergrößen, Restriktionen und Bedingungen kann durch einen simultanen Planungsansatz ein optimaler Produktionsplan erstellt werden. Dieses hierbei erforderliche Optimierungsproblem ist unter industriellen Rahmenbedingungen, aufgrund der immensen Anzahl an Entscheidungsvariablen und Nebenbedingungen, auch mit den schnellsten bekannten Lösungsalgorithmen nur in exorbitant langer Laufzeit lösbar (Herrmann (2011)). Problematisch ist die Bereitstellung aller notwendigen Informationen über alle Perioden und auch die Integration der hierarchischen Strukturen im Unternehmen.

Frank Herrmann, Frederick Lange

Konkurrierende Prognoseverfahren für die Lagerhaltung

Zusammenfassung

Die Erstellung von Prognosen im Bereich der Lagerhaltung ist ein wichtiger Bestandteil des Wertschöpfungsprozesses für Industrie und Handel. Prognoseverfahren dienen im Rahmen der Disposition vor allem zur Sicherstellung einer optimalen Versorgung, da die Entscheidungen auf Basis suboptimaler Prognosemethoden zu vermeidbaren Kosten führen. Die ermittelten Vorhersagen für Rohstoffe, fertige Erzeugnisse und Ersatzteile bilden eine Grundlage für die Produktionsplanung und Ersatzteilbevorratung. Für die Disposition ist eine genaue und rechtzeitige Vorhersage der Beschaffungsmengen und -zeitpunkte erforderlich. Zu hohe Lagerbestände bewirken u.a. hohe Lagerhaltungs- und Kapitalbindungskosten.

Ulrich Küsters, Ekaterina Nieberle, Jan Speckenbach

Lagerhaltungspolitiken

Zusammenfassung

Lagerbestände verursachen Kapitalbindung und damit Kosten in Form von entgangenen Zinserträgen bzw. zu zahlenden Zinsen für die Finanzierung des Umlaufvermögens. Darüber hinaus fallen ggf. Miete für Lagerraum und Versicherungsprämien an. All diese verschiedenen Arten von Lagerkosten legen aus ökonomischer Perspektive den Schluss nahe, dass Bestände weitestmöglich zu reduzieren oder gar zu vermeiden sind. Diese zunächst richtige Sichtweise ist jedoch zu undifferenziert — insbesondere auch unter ökonomischen Gesichtspunkten.

Michael Manitz

Neuere Ansätze und Methoden zur Festlegung von Sicherheitsbeständen

Zusammenfassung

Neben den typischen Nachfrage- und Lieferzeitunsicherheiten in Lieferketten machen veränderte Kundenbedürfnisse und verlängerte (globale) Lieferketten eine verstärkte Planung von Sicherheitsbeständen erforderlich. Weitere Faktoren, die einen Bedarf für neuere Planungsmethoden auslösen, sind:

Durchschnittlich sind 8 von 100 Produkten in Regalen von Handelsgeschäften nicht vorrätig (Corsten und Gruen, 2003), obwohl die Verbesserung der Servicegrade eine der höchsten Prioritäten von Bestandsmanagern ist.

Stefan Minner, Martin Stößlein

Anwendersicht

Frontmatter

Anwendung und Anwendbarkeit von Optimierungsalgorithmen in der Praxis

Zusammenfassung

Optimierungealgorithmen werden heute in der betrieblichen Praxis regelmäßig eingesetzt um unternehmerische Prozesse effizienter zu betreiben. Insbesondere wird dabei die Automatisierung planerischer Entscheidungen unterstützt. Verbunden werden die Algorithmen dabei stets mit einer Implementierung in Software. Die erfolgreiche Anwendung von Optimierungealgorithmen in der Praxis hängt von einer Vielzahl zu meisternder Aufgaben ab.

Thomas Hußlein, Jörg Breidbach

Dynamische Austaktung in sequenzierten Produktionslinien der Automobilindustrie

Zusammenfassung

Die Automobilindustrie zeichnet sich durch stark kundenindividuelle und somit variantenreiche Produkte aus. Eine Möglichkeit, bei hohen Stückzahlen eine effiziente Montage zu ermöglichen, ist der Einsatz von sequenzierten Produktionslinien. Durch die unterschiedlichen Bearbeitungszeiten für die Produkte an den einzelnen Arbeitsstationen kommt es zu Über- und Unterauslastungen der Werker. Die Überlastungen machen Unterstützereinsätze notwendig und stellen zusätzliche Aufwände dar. Im Fall von Unterauslastungen kommt es dagegen zu Verlustzeiten und somit zu Verschwendungen. Der Beitrag zeigt die Möglichkeiten einer dynamischen Austaktung durch den Einsatz einer simulationsgestützten Planungssoftware auf. Dazu wird die Planungsaufgabe der Austaktung in den Planungsablauf von sequenzierten Produktionslinien eingeordnet und die Einflussgrößen, Wirkzusamrnenhänge und Potentiale einer dynamischen Austaktung aufgezeigt.

Lothar März

Planung der Erdgasbeschaffung für energieintensive Industrieunternehmen

Zusammenfassung

Energieintensive Industriebetriebe haben gegenwärtig mit steigenden Energiepreisen zu kämpfen. Das Aufdecken von Energieeffizienzpotenzialen und die Umsetzung von Energieeffizienzmaßnahmen stellt eine Möglichkeit dar, die Energiekosten durch eine Reduktion des Energiebedarfs zu senken. Daneben lassen sich durch die gezielte Planung und Steuerung der Energiebeschaffung weitere Kosteneffizienzpotenziale erschließen. Letzterer Aspekt ist Gegenstand dieses Beitrages. Im Speziellen wird der Fokus auf die Planung der Erdgasbeschaffung gelegt. Insbesondere Unternehmen aus dem Bereich der Roheisen- und Stahlerzeugung, der Papier- oder der Glasproduktion haben einen hohen Erdgasbedarf, der sich mit einem bedeutenden Kostenanteil an den Erzeugniskosten bemerkbar macht.

Marc Hanfeld

Titel: Produktionsplanung und –steuerung
herausgegeben von: Thorsten Claus
Frank Herrmann
Michael Manitz
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-662-43542-7
Print ISBN: 978-3-662-43541-0
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-43542-7