Simultane Losgrößen- und Reihenfolgeplanung für kontinuierliche Produktionslinien

Auf der Suche nach Verbesserungspotentialen gingen Unternehmen in den letzten Jahren verstärkt dazu über, ihre Geschäftsprozesse neu zu überdenken, Aufgaben zu dezentralisieren und sich im Rahmen einer „Verschlankung“ (lean management) auf ihre Kernkompetenzen zurückzubesinnen. Sekundärfunktionen, für die man nicht die nötige Kompetenz zu haben glaubte oder die andere billiger bzw. besser anbieten konnten, wurden an Dienstleister verlagert (Outsourcing). Die Fertigungstiefe wurde verringert und Vorprodukte bzw. ganze Komponenten zunehmend fremdbezogen. Dabei vertraute man auf eine enge Bindung an wenige Lieferanten, die aber weltweit unter den besten ausgewählt wurden. Nicht nur auf der Zulieferseite fand eine Globalisierung statt. Man versuchte auch auf der Abnehmerseite in neue Märkte vorzudringen, was zu einer weltweiten Präsenz der Unternehmen — hinsichtlich des Vertriebs, häufig aber auch in Bezug auf Produktionsstätten — führte.

Im nachfolgenden Abschnitt werden Grundbegriffe zur Produktionsplanung und- steuerung eingeführt und deren Aufgaben und Ziele erläutert. Die beiden darauffolgenden Abschnitte dienen der Vorstellung zweier Grundkonzepte für computergestützte Produktionsplanungs- und -Steuerungssysteme.

Losgrößen- und Reihenfolgeentscheidungen werden in beinahe allen Unternehmen — sei es bewußt oder unbewußt — gefällt. Dabei stehen die unterschiedlichsten Produktionstypen im Mittelpunkt der Entscheidungen. Wie in Kapitel 2 bereits angesprochen, stellen unterschiedliche Produktionstypen ebenso unterschiedliche Anforderungen an die zu treffenden Entscheidungen, nicht zuletzt hinsichtlich des Aggregationsgrads der Planung und deren Fristigkeit. Daraus resultieren vieldimensionale Zielsetzungen (z.B. monetär oder temporär) und spezifische Restriktionen von unterschiedlicher Dringlichkeit.

In diesem Kapitel wird das General Lotsizing and Scheduling Problem (GLSP) eingeführt. Es soll vorwiegend als Erklärungsmodell dienen, das die Modelle in den Abschnitten 3.2.1 bis 3.2.5 verallgemeinert und Zusammenhänge zwischen diesen Modellen verdeutlicht. Damit dient es als Ausgangspunkt für die in den nachfolgenden Kapiteln dargestellten spezialisierten Modelle, zu denen effiziente Lösungsheuristiken konstruiert werden.

In der betrieblichen Praxis sind in der Regel entweder eine Erhaltung oder der Verlust des Rüstzustands anzutreffen.¹ Wie zum Ende des vorangegangenen Abschnitts bereits angedeutet, bringen auf spezielle Problemstellungen zugeschnittene Lösungsverfahren häufig Qualitäts- und/oder Laufzeitvorteile gegenüber Lösungsheuristiken für allgemeinere und damit auch schwierigere Probleme mit sich. Aus diesen Gründen wird im folgenden wieder vom allgemeinen Modell GLSP abgegangen und nur noch der in der Praxis häufig vorkommende² Fall mit Zustandserhaltung (GLSPCS) betrachtet.

Dem nachfolgenden Kapitel liegen im wesentlichen zwei Intentionen zugrunde. Zum einen soll das GLSPCS um den zweifelsohne sehr praxisrelevanten Aspekt reihenfolgeabhängiger Rüstzeiten erweitert werden.¹ Das daraus resultierende Optimierungsproblem GLSPST (General Lotsizing and Scheduling Problem with sequence dependent Setup Times) weist wegen der starken Interdependenzen² zwischen Losgrößen, Losreihenfolge und Kapazitätsauslastung einen wesentlich höheren Komplexitätsgrad auf.

In diesem Kapitel wird der bisherigen Problemstellung ein weiterer praxisrelevanter Aspekt hinzugefügt. Oftmals steht nicht nur eine einzige, sondern es stehen mehrere, parallele Produktionslinien zur Verfügung, die alternativ zur Herstellung eines bestimmten Produktspektrums benutzt werden können.