Auftragsbezogene Planung bei variantenreicher Serienproduktion

Wie lässt sich einer stetig zunehmenden Anzahl von Varianten in der Auftragsabwicklung begegnen? Welchen Beitrag können in diesem Zusammenhang betriebliche Planungssysteme leisten und wie sollten diese ausgestaltet werden? Wie lässt sich eine Koordination der Planungsfunktionen in der Auftragsabwicklung herbeiführen?

Gegenstand der Produktion ist die Transformation von Objekten mit dem Ziel, eine auch als Wertschöpfung bezeichnete Nutzenerhöhung bzw. Leistung in Bezug auf die Befriedigung gesellschaftlicher Bedürfnisse zu erreichen¹⁵. Die Produktion führt folglich im Ergebnis zu Gütern, den Produkten, die für den Absatz bestimmt sind und so die unternehmerische Tätigkeit industrieller Firmen begründen¹⁶. Bei einem homogenen Absatzmarkt resultiert dies in eine Produktion, die auf die Herstellung großer Mengen gleichartiger Güter ausgerichtet ist. Entsprechende Erscheinungsformen werden auch als Massen-oder Marktproduktion bezeichnet. Lässt sich dagegen kein homogener Markt ausmachen, folgt hieraus für Unternehmen die Notwendigkeit, durch Anpassung ihres Produktangebots auf spezifische Bedürfnisse zu reagieren. Die Folge sind differenzierte Produktstrategien, die oftmals dadurch gekennzeichnet sind, dass unterschieldliche Ausprägungen einer Grundausführung mit ähnlicher Form bzw. Funktion und in der Regel hohem Anteil identischer Komponenten am Markt angeboten werden¹⁷. Produkte können in diesem Fall durch eine Menge optionaler Eigenschaften an die jeweiligen Kundenbedürfnisse angepasst werden¹⁸. Ein solches Vorgehen führt zu einer Produktion von Varianten und damit für den Fall, dass ein großes Volumen von Produkten mit einer hohen Anzahl von Anpassungsmöglichkeiten hergestellt wird zur variantenreichen Serienproduktion¹⁹.

Mit dem Übergang zu einer auftragsbezogenen Leistungserstellung im Rahmen der variantenreichen Serienproduktion geht eine grundlegende Verschiebung der Anforderungen an die verwendeten Planungsverfahren einher. Ursächlich hierfür ist im Wesentlichen die im vorhergehenden Kapitel ausgeführte Individualisierung der Produkte und die damit einhergehende auftragsspezifische Ressourceninanspruchnahme. Grundlage der Planung ist demnach nicht länger eine antizipierte Nachfrage nach homogenen Gütern. Vielmehr gilt es Ansätze zum Umgang mit Kundenbedarfen zu entwickeln, die in qualitativer und zeitlicher Hinsicht spezifiziert sind und folglich eine individuelle Reaktion des Unternehmens erforderlich machen.

Eine wesentliche Voraussetzung des Einsatzes quantitativer Modelle ist die situationsadäquate Abstraktion (conceptualization) der praktischen Problemstellung, sodass die relevanten Charakteristika der originären Entscheidungssituation abgebildet werden und damit eine möglichst hohe ex-ante Validität der Forschung gegeben ist. Dem Ziel der vorliegenden Arbeit entsprechend, werden in den nachfolgenden Kapiteln Entscheidungsmodelle für die auftragsbezogene Planung bei variantenreicher Serienproduktion entwickelt. Um jedoch eine Grundlage für die quantitative Modellierung zu schaffen, sollen nachfolgend die Anforderungen an eine Entscheidungsunterstützung auf der Basis von Fallstudien konkretisiert werden.

Ein Auftragsbezug in der Produktionsplanung wird dadurch begründet, dass ein logischer Zusammenhang zwischen einem Kundenbedarf (Kundenauftrag) und dem betrachteten Planungsobjekt (Produktionsauftrag) hergestellt wird³²². Dieser Betrachtungsweise steht das klassische Paradigma der operativen Produktionsplanung gegenüber, wie es zurzeit dominierend in Lehrbüchern vertreten ist. Demnach wird im Sinne einer Lagerfertigung von Prognosen als Grundlage der Planung ausgegangen (Abschnitt 2.1.2)³²³. Von einer Berücksichtigung einzelner Kundenaufträge kann in diesem Fall abgesehen werden, sodass sich Produktionsvorgaben auf Basis einfacher rein linearer Entscheidungsmodelle ableiten lassen³²⁴. Eine derartige Vorgehensweise setzt jedoch voraus, dass eine große Anzahl gleichartiger Produkte hergestellt wird. Nur in diesem Fall lässt sich der Fehler gegebenenfalls vernachlässigen, der sich aus der unzureichenden Berücksichtigung der Nichtteibarkeit diskreter Produkte im Rahmen einer linearen Modellierung ergibt.

In den vorangehenden Kapiteln wurde anhand des planerischen Bezugsrahmens zur auftragsbezogenen Planung aufgezeigt, dass bislang kein Modellierungsansatz existiert, durch den die dargestellten Anforderungen der Entscheidungssituation gleichsam erfüllt werden. Im nachfolgenden Kapitel werden daher mathematische Modelle zur Erfüllung der in Abschnitt 4.4 dargestellten Anforderungen entwickelt. Diese Modelle sollen generisch sein, d.h. im Vordergrund steht die Entwicklung eines allgemeinen Konzepts zur Schließung des aufgezeigten Forschungsbedarfs. Dementsprechend liegt der Fokus des Kapitels auf strukturellen Aspekten.

In den vorhergehenden Kapiteln wurden allgemeine Modelle zur Unterstützung der auftragsbezogenen Planung bei variantenreicher Serienproduktion entwickelt. Ziel dieses Kapitels ist es, die dargelegten Ansätze zu evaluieren. Im Fokus steht hierbei die dynamische Evaluation der präsentierten Modelle im Allgemeinen sowie der Bedeutung der Antizipation im Rahmen der auftragsbezogenen Planung im Speziellen. Da hierzu eine Lösung der Modelle erforderlich ist, entspricht diese Aufgabe der Entscheidungsvalidierung (Abschnitt 3.1.5). Von einer validen Abbildung soll vor diesem Hintergrund gesprochen werden, wenn die einzelnen Elemente des Planungssystems geeignet sind, um die Erreichung aller zuvor definierten Zielkriterien im dynamischen Kontext der Entscheidungssituation zu beeinflussen. Nur in diesem Fall kann davon ausgegangen werden, dass das vorgestellte Planungssystem eine grundsätzliche Entscheidungsunterstützung leisten kann. Als zweite Zielsetzung ist der Einfluss von Umgebungsfaktoren auf das Verhalten der auftragsbezogenen Planung zu untersuchen. Damit sollen Erkenntnisse generiert werden, welche Faktoren sich förderlich bzw. hinderlich auf die Relevanz der auftragsbezogenen Planung auswirken und damit als Anwendungsvoraussetzungen einer solchen angesehen werden können.

Die originäre Zielsetzung der hier diskutierten quantitativen Modelle zur auftragsbezogenen Planung besteht darin, eine verbesserte Entscheidungsfindung in konkreten industriellen Anwendungsfällen der variantenreichen Serienproduktion herbeizuführen. Hierzu ist allerdings die Bereitstellung der Modelle als Bestandteil eines betrieblichen Planungssystems sowie dessen Überführung in den operativen Betrieb erforderlich. Diese Überführung gestaltet sich in praxi als komplexe Aufgabenstellung, bei der eine Vielzahl spezifischer Einflussfaktoren zu berücksichtigen ist. Dabei begründen die Einmaligkeit des Vorhabens sowie dessen zeitliche Begrenzung einen projekthaften Charakter⁴⁴⁴. Ziel von den sich so ableitenden Einführungsprojekten ist es sicherzustellen, dass die mit dem Planungssystem verfolgten Ziele erreicht werden.

In der vorliegenden Arbeit wird ein Ansatz entwickelt auf dessen Basis es möglich ist, eine modellbasierte Entscheidungsunterstützung in der auftragsbezogenen Planung bei variantenreicher Serienproduktion bereitzustellen. Dieser Ansatz basiert auf zwei abgrenzbaren Entscheidungsmodellen, die durch Informationsflüsse in ein hierarchisches Planungssystem integriert werden. Ziel des Systems ist es, den Zielkonflikt zwischen kunden-, ressoucen- und bestandsorientierten Zielen im Rahmen der Annahme und Realisierung von Aufträgen in Abhängigkeit von der im Unternehmen vorherrschenden Situation beeinflussen zu können. Hierbei können durch den Ansatz in drei Bereichen Fortschritte generiert werden, die im Nachfolgenden ausführlich reflektiert werden. Dieses betrifft die Strukturierung der Entscheidungssituation, den Ansatz zur Modellierung der auftragsbezogene Planung sowie die Schaffung eines grundlegenden Verständnisses des Verhaltens von auftragsbezogenen Planungssystemen im dynamischen Kontext der betrachteten Entscheidungssituation. Durch eine konzeptionelle Erweiterung des Ansatzes im Hinblick auf die situationsadäquate Festlegung modellierungstechnischer Freiheitsgrade, wird im Rahmen der vorliegenden Arbeit letztlich ein Arbeitsfeld methodisch erschlossen, das bislang als eines der wesentlichen Anwendungshemmnisse von Entscheidungsmodellen in dynamischen Industrieumgebungen anzusehen ist.