Simulation

Um auf Nachfrageschwankungen flexibler reagieren zu können, müssen die betrieblichen Arbeitszeiten verändert werden. Oftmals werden dann flexible Arbeitszeitmodelle eingeführt, die unter personalbezogenen und betrieblichen Gesichtspunkten problematisch sind. Außerdem erweisen sich die bislang zur Verfügung stehenden Bewertungsmethoden als sehr subjektiv. In diesem Beitrag wird die simulationsbasierte Vorgehensweise zur Arbeitszeitgestaltung vorgestellt, die eine prospektive Bewertung von Arbeitszeitmodellen auf Basis objektiver Kriterien ermöglicht.

Der Beitrag beschreibt ein am Fachgebiet Planung und Steuerung produktionstechnischer Systeme entwickeltes Planspiel, genannt Supply Net Game. Es bildet die Struktur eines Produktions- und Logistiknetzwerks ab und verwendet als Modell der Entscheider die so genannte „Verankerungs- und Anpassungsheuristik“, welche als erprobtes Modell für menschliche Prognosen über unsichere Situationen gilt. Das Spiel bildet vier Produktionslinien ab, welche gemeinsam Produkte herstellen. Vier Spieler steuern dabei je ein Unternehmen. Ziel für jeden Spieler ist die Minimierung der Gesamtkosten, welche durch Lagerhaltung und Fehlmengen entstehen. Anhand des Supply Net Game wird die Wichtigkeit von Planspielen sowohl für das Management als auch für die Ingenieurausbildung in Hochschulen und am Arbeitsplatz aufgezeigt. Insbesondere besteht hier ein Bedarf für das Erlernen impliziter Fähigkeiten in der Lagerhaltung komplexer verteilter Produktionssysteme, für welche das oben genannte System ...

Moderne Supply Chains bilden heutzutage ein großes Netz von Produktions- und Distributionsstandorten, Lieferanten, Zwischenhändlern sowie Kunden. Die Komplexität solcher Strukturen ist zudem von einer großen Dynamik sowie einer Vielzahl an Freiheitsgraden geprägt. So fordern beispielsweise steigende Variantenzahlen, kurze Lieferfristen und härterer Wettbewerb ein hohes Maß an Flexibilität, um auf die sich ständig ändernden Bedürfnisse des Markts zu reagieren. Stabilität - und damit auch Produktivitätssteigerung und Kostenreduktion - kann nur erreicht werden, wenn alle Aktivitäten innerhalb der Supply Chain auf einem übergreifenden und ganzheitlichen Planungsszenario basieren, das im Idealfall jedes Glied der Supply Chain integriert abbildet.

Der Beitrag stellt eine digitale Planungsumgebung zur integrierten Fabrik- und Logistikplanung vor. Im Mittelpunkt der Arbeiten steht die Verschmelzung von Methoden für die kurz- und mittelfristige Fabrik-, Produktions- und Arbeitsplanung in einem mittelständischen Unternehmen. Ziel ist die deutliche Verkürzung der Planungsprozesse bei gleichzeitiger Reduktion des Gesamtaufwands auf Basis eines aktuellen, digitalen Fabrikmodells. Daten aus der Produktion und aus dem Auftragswesen fließen zeitnah in verteilte Prognosemodelle ein. Sowohl Ist-Daten als auch Prognoseergebnisse werden über die Fabrikebenen Produktion, Segment, Zelle und Maschine in einem „Fabrik-Cockpit“ problemorientiert visualisiert und Handlungsoptionen proaktiv vorgeschlagen. Durch die starke Beschleunigung der Planungsprozesse verlieren die gestalterischen Prozesse ihren Projektcharakter und werden zum Tagesgeschäft.

Während in den vergangenen fünf Jahren der Trend zur Verlagerung leicht abgenommen hat, planen heute wieder mehr Unternehmen Verlagerungsmaßnahmen. Insbesondere klein- und mittelständische Unternehmen planen die Verlagerung von Wertschöpfungsstufen. Erst durch eine Kombination von Kostenoptimierung und einer Steigerung der Leistungsfähigkeit sind Standortnachteile Deutschlands wettzumachen. Eine systematische Vorgehensweise und Anwendung der entwickelten Bewertungssystematik unterstützt den Entscheidungsprozess im Unternehmen. Anhand von Unternehmenstypen lassen sich Leitlinien für eine wettbewerbsfähige Wertschöpfungsgestaltung entwickeln.

Sinkende Innovationszyklen und die steigende Produktvielfalt stellen in technologieintensiven Branchen neue Herausforderungen an die Ersatzteilversorgung für hochwertige Primärprodukte. Die für die Gesamtrentabilität kritische Phase ist die Langzeitbevorratung nach Ablauf der Serienfertigung. Entweder wird die gewünschte Lieferbereitschaft mit Überbeständen und teuren Verschrottungsaktionen erkauft oder aber man zahlt mit Konventionalstrafen und lang wirkenden Imageschäden für nicht mehr korrigierbare Unterbevorratungen. Mithilfe einer dynamischen Simulation des gesamten Lebenszyklus lassen sich beide Strategien kombinieren und zu signifikanten Kostenreduktionen führen.

Zentrale Planung und Steuerung werden durch die hohe dynamische und strukturelle Komplexität in heutigen logistischen Systemen erheblich erschwert. Um eine stärker dezentrale und autonome Steuerung zu ermöglichen, ist Kommunikation zwischen den Elementen eines logistischen Netzes zur Bereitstellung der Information zwingend erforderlich. In diesem Beitrag wird die Modellierung der Kommunikation zwischen den beteiligten Komponenten beschrieben. Die Modellierung beinhaltet sowohl Quelle und Ziel der Information, als auch Datenmenge, Häufigkeit, Dienstgüte und den möglichen Zeitpunkt der Übertragung für eine sinnvolle Nutzung der Information. Unter Berücksichtigung des Modells wird die technische Realisierbarkeit mit heutigen und zukünftigen Systemen zur Kommunikation untersucht.

Produktions- und Logistiknetzwerke sind durch eine wachsende dynamische und strukturelle Komplexität gekennzeichnet, wodurch eine effiziente Planung zunehmend erschwert wird. Auftretende nichtlineare dynamische Effekte, die im Falle ähnlicher, auf den ersten Blick unbedeutender Ursachen zu stark unterschiedlichen und teilweise extremen Resultaten führen, tragen zusätzlich zu dieser Problematik bei. Als Folge können beispielsweise Instabilitäten in Form starker Bestandsschwankungen auftreten, die für die Netzwerkteilnehmer eine enorme wirtschaftliche Belastung darstellen. Die simulationsgestützte Analyse dieser Zusammenhänge ist Gegenstand des nachfolgenden Beitrags. Darüber hinaus werden als Ergebnis der Analyse Mittel und Wege aufgezeigt, der gegebenen Problematik besser gerecht zu werden und kostenintensive Bestandsschwankungen zu vermeiden.

Zur Planung und Steuerung logistischer Prozesse auf Automobil-Terminals werden heute in der Regel zentrale Logistiksysteme eingesetzt, welche den hohen Anforderungen an eine flexible Auftragsabwicklung aufgrund zunehmender Dynamik und Komplexität häufig nicht gerecht werden. So wird insbesondere der Fahrzeugdurchlauf auf einem Automobil-Terminal von der Anlieferung über die Einlagerung bis hin zur technischen Aufbereitung und Auslieferung zum Autohändler zentral geplant und gesteuert. Durch Einführung von Selbststeuerungsmechanismen sollen die Fahrzeuge in die Lage versetzt werden, ihren Weg durch das Logistiknetzwerk gemäß ihren eigenen Zielsetzungen selbst zu bestimmen. Im Rahmen dieses Beitrags sollen zunächst Ansätze zur Selbststeuerung dargelegt und darauf aufbauend Verbesserungspotenziale durch die Etablierung selbststeuernder logistischer Prozesse in der Automobillogistik am Beispiel der Firma E. H. Harms Auto-Terminal-Hamburg untersucht werden.

Die Gestaltung unternehmensübergreifender Produktionsprozesse kann durch die systematische Nutzung von Prozessmodellen entscheidend unterstützt werden. Aus diesem Grund wird am Lehrstuhl für Fertigungstechnik und Betriebsorganisation an der Technischen Universität Kaiserslautern (FBK) seit einigen Jahren die Entwicklung des Integrierten Produktions-Prozessmodells (IPPM) verfolgt. Der folgende Beitrag vermittelt einen Überblick über den aktuellen Entwicklungstand des IPPM und zeigt dessen Anwendungsfelder im Rahmen unternehmensinterner und -externer Prozesse zur Entwicklung und Realisierung materieller und immaterieller Leistungsbestandteile (Produkte und produktbegleitende Dienstleistungen) auf. Wesentlicher Erfolgsfaktor des IPPM ist sein modularer Aufbau. Erste Anwendungen bestätigen die resultierende Leistungsfähigkeit.