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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und ein Simulationssystem zur Simulation von Auftragsabwicklungsprozessen
zur Herstellung eines komplexen Produktes, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, sowie
ein entsprechendes Computerprogramm-Erzeugnis und ein entsprechendes
computerlesbares Speichermedium mit den in den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 16
und 18 bis 21 genannten Merkmalen.
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Seit einigen Jahren bemüht man sich
in verschiedenen Industriezweigen, besonders in der Automobilindustrie,
Prozesse in der Fertigung zu verbessern. Ein Weg zu einer solchen
Verbesserung ist die Nutzung von Simulationsmodellen zur Planung
beziehungsweise Überprüfung von
Systemen und insbesondere Materialflüssen. Zu diesem Zweck wurde eine
große
Palette von Werkzeugen geschaffen, die mittlerweile als Standardsoftware
verfügbar
sind.
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Eine Aufweitung des Fokus der Betrachtung erfolgt
inzwischen auf Potenziale, die sich im Zusammenspiel mehrerer Teilprozesse
erschließen,
unter gleichzeitiger Berücksichtigung
der Regeln, die zur Steuerung der Abläufe dienen. Diese Herangehensweise
führt jedoch
zu einer Komplexität,
die mit herkömmlichen
Instrumenten und Methoden nicht aufgelöst werden kann.
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Herkömmliche Methoden und Werkzeuge zur
Materialflusssimulation u. a. genügen nicht mehr, um die notwendige
Transparenz in solchen vernetzten Prozessen zu erzielen. Hier sind
deshalb neue Werkzeuge erforderlich.
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Die Untersuchung von Geschäftsprozessen in
der Automobilindustrie ist in vielerlei Hinsicht besonders anspruchsvoll.
Eine wesentliche Ursache hierfür
ist, dass für
viele Teilprozesse die Betrachtung des Produktes "Fahrzeug" ohne Abbildung der
Eigenschaften (Ausstattungen) nicht zielführend ist, da diese Eigenschaften
starke Auswirkungen auf den Prozessablauf haben.
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Bei einer Untersuchung der Geschäftsprozesse
sind diese Eigenschaften zudem so zu berücksichtigen, dass zum einen
das Verhalten der Käufer auf
bestimmten Märkten
nachgebildet wird und weiterhin eine Reihe von Regeln bei der Zusammensetzung
der Fahrzeuge beachtet werden.
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Die Notwendigkeit einer solch detaillierten Produktabbildung
entsteht unter anderem dadurch, dass Planungsalgorithmen auf der
Basis von Teilen beziehungsweise Ausstattungen arbeiten und damit auch
nur eine "realistische" Produktrepräsentation Rückschlüsse auf
die Effizienz der Verfahren zulässt.
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Die Gestaltung beziehungsweise Bewertung von
komplexen Geschäftsprozessen
ist mit bisherigen Methoden nur schwierig durchführbar. Die Möglichkeiten
zur Simulation dieser Prozesse sind begrenzt, da herkömmliche
Simulationen häufig
nur auf sehr abstrakten Produkt- und Prozessrepräsentationen durchgeführt werden.
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Zumindest für die Automobilindustrie lässt sich – wie bereits
angedeutet – zeigen,
dass die Abstraktion von Prozess- beziehungsweise Produktdetails
schnell zu einer schlechten Qualität der Aussagen führt.
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Zum Beispiel führt eine Verbesserung von Unternehmensprozessen über die
Grenzen von bislang schwach gekoppelten Einzelbereichen hinweg häufig dazu,
diese schwache Kopplung in integrierenden Planungsverfahren zu verstärken. So
lassen sich dadurch zum Beispiel Bestände in Puffern zwischen Bereichen
minimieren. Neben der erwünschten
Verringerung von Beständen,
kann aber auch beobachtet werden, dass die Verkleinerung von Puffern zu
einem gegenüber
Störungen
kritischeren Prozess führen
kann. Solche Auswirkungen können
bislang nicht im Voraus simulativ untersucht und gültig abgeschätzt werden.
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Das Design von übergreifenden Prozessen, wie
zum Beispiel dem Auftragsabwicklungsprozess, ist ohne unterstützende Werkzeuge
mit hohen Risiken behaftet. Mangelnde Transparenz führt zudem fast
zwangsläufig
zu ineffizienten Prozessen. Zur Minimierung dieser Risiken ist deshalb
ein System erforderlich, das es einem Prozessplaner bereits beim ersten
Entwurf – bis
hin zur Umsetzung – ermöglicht, die
Auswirkung der geplanten Prozesse qualitativ und/oder quantitativ
zu untersuchen und, davon ausgehend, gegebenenfalls alternative
Prozessabläufe zu
entwerfen.
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Insbesondere erlauben die bekannten
Werkzeuge nicht – um
beim Beispiel der Automobilindustrie zu bleiben – die komplizierten Abhängigkeiten
der Fahrzeugausstattungen untereinander abzubilden. Damit gibt es
keine Werkzeuge, mit denen es möglich
wäre, Fahrzeuge
in einem Modell zu generieren, in welchem diese Abhängigkeiten
korrekt berücksichtigt
werden (baubare Fahrzeuge).
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Es ist bisher ebenso wenig möglich, eine Umsetzung
vom Planungsverfahren zur Werksverbuchung, Kapazitätssteuerung,
Störungsmanagement und
so weiter und/oder alternative Planungsverfahren qualitativ und
quantitativ zu bewerten.
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Auswirkung der geplanten Prozesse
qualitativ und/oder quantitativ zu untersuchen und, davon ausgehend,
gegebenenfalls alternative Prozessabläufe zu entwerfen.
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Insbesondere erlauben die bekannten
Werkzeuge nicht – um
beim Beispiel der Automobilindustrie zu bleiben – die komplizierten Abhängigkeiten
der Fahrzeugausstattungen untereinander abzubilden. Damit gibt es
keine Werkzeuge, mit denen es möglich
wäre, Fahrzeuge
in einem Modell zu generieren, in welchem diese Abhängigkeiten
korrekt berücksichtigt
werden (baubare Fahrzeuge).
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Es ist bisher ebenso wenig möglich, eine Umsetzung
vom Planungsverfahren zur Werksverbuchung, Kapazitätssteuerung,
Störungsmanagement und
so weiter und/oder alternative Planungsverfahren qualitativ und
quantitativ zu bewerten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren und ein Simulationssystem zur Simulation
von Auftragsabwicklungsprozessen zur Herstellung eines komplexen
Produktes, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, sowie ein entsprechendes
Computerprogramm-Erzeugnis und ein entsprechendes computerlesbares
Speichermedium bereitzustellen, durch welche die vorstehend genannten Nachteile
behoben werden und insbesondere eine ganzheitliche Modellierung
und Simulation aller Planungsprozesse in der Logistikkette ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die Merkmale im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1, 16 und 18 bis 21 in
Zusammenwirkung mit den Merkmalen im Oberbegriff. Zweckmäßige Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Simulation von Auftragsabwicklungsprozessen zur Herstellung
eines komplexen Produktes, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, besteht
in der Möglichkeit
einer ganzheitlichen Modellierung und Simulation aller Planungsprozesse
in der Logistikkette, indem folgende Schritte ausgeführt werden:
- a) Eingabe von Bedarfszahlen für mindestens eine
Klasse des Produktes für
mindestens einen vorgebbaren Zeitraum in eine Datenverarbeitungseinrichtung,
- b) automatischer Abgleich dieser Bedarfszahlen mit vorgebbaren,
Fertigungsund/oder (Fertigungs-)Zulieferkapazitäten beschreibenden Datensätzen durch
ein auf der Datenverarbeitungseinrichtung installiertes Computerprogramm,
- c) automatische Zuordnung der Bedarfszahlen oder von Anteilen
der Bedarfszahlen zu Fertigungsorten (Werken),
- d) Ausführung
einer Simulation der Fertigung und/oder Zulieferung für die Fertigung
auf Basis der in Schritt c) erfolgten Zuordnung,
- e) automatische Ermittlung der Distributionswege und Ausführung einer
Simulation der Distributionen) fertiggestellter Produkte von den
Werken zu den Auslieferungsorten,
- f) Speicherung und/oder Ausgabe wenigstens eines Teils der durch
die Schritte a) bis e) erzeugten Daten.
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Ein Simulationssystem zur Simulation
von Auftragsabwicklungsprozessen zur Herstellung eines komplexen
Produktes, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, umfasst vorteilhafterweise
die Module "Prognose", "Festaufträge", Setzungen", "Produktion" und "Distribution", wobei die Module,
gesteuert durch ein auf einem Computer-System implementiertes Computerprogramm,
derart zusammenwirken, dass folgende Schritte ausführbar sind:
- a) Eingabe von Bedarfszahlen für mindestens eine
Klasse des Produktes für
mindestens einen vorgebbaren Zeitraum in eine Datenverarbeitungseinrichtung,
- b) automatischer Abgleich dieser Bedarfszahlen mit vorgebbaren,
Fertigungsund/oder (Fertigungs-)Zulieferkapazitäten beschreibenden Datensätzen durch
ein auf der Datenverarbeitungseinrichtung installiertes Computerprogramm,
- c) automatische Zuordnung der Bedarfszahlen oder von Anteilen
der Bedarfszahlen zu Fertigungsorten (Werken),
- d) Ausführung
einer Simulation der Fertigung und/oder Zulieferung für die Fertigung
auf Basis der in Schritt c) erfolgten Zuordnung,
- e) automatische Ermittlung der Distributionswege und Ausführung einer
Simulation der Distributionen) fertiggestellter Produkte von den
Werken zu den Auslieferungsorten,
- f) Speicherung und/oder Ausgabe wenigstens eines Teils der durch
die Schritte a) bis e) erzeugten Daten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
des Simulationssystems ist außerdem
vorgesehen, dass das Simulationssystem Schnittstellen zu Datenbanken
realer Systeme, wie Datenbanken von Händlern und/oder Fertigungsstätten, aufweist.
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Ein Computerprogrammprodukt zur Simulation
von Auftragsabwicklungsprozessen zur Herstellung eines komplexen
Produktes, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, umfasst ein computerlesbares Speichermedium,
auf dem ein Programm gespeichert ist, das es einem Computer ermöglicht,
nachdem es in den Speicher des Computers geladen worden ist, ein
Verfahren zur Simulation von Auftragsabwicklungsprozessen durchzuführen, wobei
die Simulation die Verfahrensschritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis
15 umfasst.
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Um eine Simulation von Auftragsabwicklungsprozessen
zur Herstellung eines komplexen Produktes, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, durchzuführen, wird
vorteilhafterweise ein computerlesbares Speichermedium eingesetzt,
auf dem ein Programm gespeichert ist, das es einem Computer ermöglicht,
nachdem es in den Speicher des Computers geladen worden ist, ein
Verfahren zur Simulation von Auftragsabwicklungsprozessen durchzuführen, wobei
die Simulation die Verfahrensschritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis
15 umfasst.
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Besonders vorteilhaft erweist sich
die Verwendung eines Verfahrens zur Simulation von Auftragsabwicklungsprozessen
gemäß einem
der Ansprüche
1 bis 15 oder eines Simulationssystems gemäß einem der Ansprüche 16 oder
17 zur Ermittlung von Planungsdaten wie Optimierungspotentiale,
Entscheidungsalternativen, Kennzahlen für Lieferzeit oder Liefertreue,
Transportmittelauslastung, Kosten oder dergleichen.
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Darüber hinaus stellt es einen
Vorteil für
strategische, taktische und/oder operative Entscheidungen dar, Planungsdaten
wie Optimierungspotentiale, Entscheidungsalternativen, Kennzahlen
für Lieferzeit oder
Liefertreue, Transportmittelauslastung, Kosten oder dergleichen,
die durch ein Verfahren zur Simulation von Auftragsabwicklungsprozessen
gemäß einem
der Ansprüche
1 bis 15 oder durch ein Simulationssystems gemäß einem der Ansprüche 16 oder
17 verfügbar
gemacht wurden, nutzen zu können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist vorgesehen, dass die bei dem automatischen Abgleich der Bedarfszahlen
in Schritt b) nach Anspruch 1 genutzten Datensätze Restriktionen der Fertigungsorte
und/oder Lieferanten umfassen.
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In einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist außerdem
vorgesehen, dass die Bedarfszahlen in Schritt a) nach Anspruch 1
ermittelt werden, indem eine erste Bedarfsprognose für einen
ersten Prognosezeitraum vorgegeben wird, eine zweite Bedarfsprognose
für einen zweiten
Prognosezeitraum mit stochastischen Verfahren aus der ersten Prognose
ermittelt wird und die Bedarfszahlen nach vorgebbaren, die erste
und/oder zweite Bedarfsprognose auswertenden Algorithmen bestimmt
werden.
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Des Weiteren erweist es sich als
vorteilhaft, wenn der automatische Abgleich in Schritt b) nach Anspruch
1 eine Korrektur der Bedarfszahlen zur Anpassung an die Fertigungsund/oder
(Fertigungs-)Zulieferkapazitäten
umfasst.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist vorgesehen, dass die Verfahrensschritte a) bis c) gemäß Anspruch
1 folgende Schritte umfassen:
- – Vorgabe
vorläufiger
Bedarfszahlen (Bedarfsprognose) für einen ersten Prognosezeitraum,
vorzugsweise für
ein Verkaufsjahr,
- – simulative
Generierung von Händlerbestellungen
für einen
zweiten Prognosezeitraum, vorzugsweise für drei Monate,
- – Auswertung
der vorläufigen
Bedarfszahlen und Händlerbestellungen
und Ermittlung einer aktualisierten Bedarfsprognose für den zweiten
Prognosezeitraum,
- – Abgleich
der aktualisierten Bedarfsprognose für den zweiten Prognosezeitraum
mit den Kapazitäten
der Fertigungsstätten
und/oder der Zulieferer und Ermittlung von zugelassenen Festauftragskontingenten
und/oder Modulkontingenten,
- – Generierung
der Bedarfszahlen (Setzungen) für den
vorgebbaren Zeitraum, vorzugsweise eine Lieferwoche, durch Auswertung
der zugelassenen Festauftragskontingente, Modulkontingente und/oder
von simulierten bei den Händlern
neu eingegangenen Käuferbestellungen,
- – Abgleich
dieser Bedarfszahlen (Setzungen) mit Restriktionen (Kapazität, Auslastung
oder dergleichen} der Fertigungsstätte(n) und/oder Lieferanten
und Zuordnung der Bedarfszahlen (Setzungen) zu der (den) Fertigungsstätte(n).
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, dass bei der automatischen Zuordnung der Bedarfszahlen
auf die Fertigungsstätten
eine Aufteilung der Bedarfszahlen des vorgegebenen Zeitraums auf
Tagessetzungen erfolgt oder dass die automatische Zuordnung der
Bedarfszahlen auf die Fertigungsstätten die Zusammenstellung von
Tagesprogrammen für
die Fertigungsstätten oder
die Auflösung
der in den Tagessetzungen spezifizierten Produkte in ihre Module
umfasst.
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Von Vorteil ist es ebenfalls, wenn
die Bedarfszahlen Angaben zu wesentlichen Ausstattungsmerkmalen
der Produkte ("heavy
items") umfassen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist vorgesehen, dass das der Simulation zugrunde liegende Modell
mehrere Fertigungsorte abbildet, in dem der Simulation zugrunde
liegenden Modell die eine Produktionsstätte charakterisierenden Parameter Grenzkapazitäten, Arbeitszeitmodelle,
Personalstamm umfassen und/oder in dem der Simulation zugrunde liegenden
Modell eine Differenzierung zwischen Händlern, insbesondere zwischen
Händlern des
Inlandsmarktes und Importeuren, vorgenommen wird und/oder in dem
der Simulation zugrunde liegenden Modell Distributionskanäle in Unterdistributionskanäle untergliedert
sind.
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Ein anderer Vorteil der Erfindung
besteht darin, dass die durch die Schritte a) bis e) gemäß Anspruch
1 erzeugten Daten quantitative Bewertungen von Prozessentwürfen, Bewertungen
von Strategien, wie beispielsweise zum Störungsmanagement, Einfrierzeitpunkte
von Aufträgen,
Lieferzeiten, Liefertreue, Transportmittelauslastung und/oder Kosten umfassen.
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Darüber hinaus ist es ebenfalls
vorteilhaft, wenn während
des Verfahrens automatisch Daten aus Datenbanken realer Systeme,
insbesondere aus Datenbanken von Händlern und/oder Fertigungsstätten, ausgewertet
werden.
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Der Nutzen, der mit dem planungs-
und betriebsbegleitenden Einsatz des erfindungsgemäßen Simulationsmodells
verbunden ist, lässt
sich folgendermaßen
zusammenfassen:
- – Validierung des geplanten
Prozesses der Auftragsabwicklung im Vorfeld der Realisierung,
- – Verbesserung
der Planung des Auftragsabwicklungsprozesses im Vorfeld der Realisierung
sowie in der Betriebsphase durch Aufbau und Bewertung verschiedener
Szenarien in einem Experimentierfeld,
- – Analyse
und Bewertung potentieller Schwachstellen, wie etwa die Beantwortung
solch beispielhafter Fragestellung wie: An welchen Stellen entstehen
unnötig
lange Durchlaufzeiten und welche Randbedingungen sind hierfür verantwortlich?
- – Unterstützung der
Lastenhefterstellung für
die Entwicklung von Planungs- und Steuerungsinstrumenten,
- – Testen
der Entscheidungsspielräume
und Leistungsgrenzen in Extremsituationen (Überlastungen, Störungen etc.)
und Ableiten möglicher
Kompensationusstrategien als Präventivmaßnahme.
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Der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens
oder Simulationssystems bietet darüber hinaus folgende Vorteile:
- 1. In der Erfindung wird ein Produktmodell
einbezogen, das es erlaubt, die komplizierten Abhängigkeiten
der Fahrzeugausstattungen untereinander durch Regeln abzubilden.
- Damit gelingt die Erzeugung von Fahrzeugen im Modell, die diesen
Regeln entsprechen (baubare Fahrzeuge).
- 2. Die detaillierte Umsetzung von Planungsverfahren zur Werksverbuchung,
Kapazitätssteuerung,
Störungsmanagement
und so weiter wird ermöglicht.
Alternative Planungsverfahren können qualitativ
und quantitativ bewertet werden.
- 3. Nahezu beliebige Ausschnitte des OTD-Prozesses (OTD = Order
to Delivery) können
modelliert, modifiziert und die Auswirkungen auf den Gesamtprozess
untersucht werden.
- 4. Operative Systeme können
eingebunden werden, um die Auswirkungen von Entscheidungen auf der
Basis von Ist-Daten im Vorfeld untersuchen zu können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren integriert und
erweitert Konzepte aus der Materialflusssimulation, der Geschäftsprozesssimulation
und Systemen des Supply Chain Management (SCM). Basis des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist die ereignisgesteuerte diskrete Simulation von Geschäftsprozessen
mit hohem Detaillierungsgrad in Bezug auf Produktauflösung, Planungsalgorithmen
und Abbildungsbereich. Dieses Ergebnis lässt sich insbesondere auch
vorteilhaft in der Logistik nutzen.
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Es werden durch die Erfindung für die Produktrepräsentation
und den Auftragsabwicklungsprozess wesentliche Planungsabläufe nachgebildet,
die die gesamte Logistikkette betreffen. Die hohe Qualität der Aussagen,
die durch die Erfindung zu erzielen sind, ist als besonderer Vorteil
hervorzuheben; diese Qualität
ermöglicht
es, die Einführung
neuer Prozesse auf strategischer, taktischer und operativer Ebene zu
unterstützten.
Dadurch wird eine neue ganzheitliche Modellierung und Simulation
aller Planungsprozesse in der Logistikkette erreicht und der Aufbau komplexer
Modelle ermöglicht.
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Erst die hohe Qualität der Aussagen
gestattet es, die Erfindung durchgängig vom Prozessentwurf bis
hin zum operativen Einsatz nutzbar zu machen:
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auf strategischer Ebene: Prozessentwürfe können quantitativ bewertet werden.
- – auf
taktischer Ebene: Bewertung von Strategien zum Beispiel zum Störungsmanagement
werden ermöglicht.
- – auf
operativer Ebene: Planer können
Fertigungsprogramme im Bezug auf Auswirkungen auf Lieferzeit, Liefertreue,
Transportmittelauslastung beziehungsweise letztlich Kosten bewerten.
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Neben der Absicherung der Prozessgestaltung
ergeben sich eine Reihe weiterer Vorteile:
- – Systemlasten
können
basierend auf komplexen Regelwerken effizient erzeugt werden.
- – Puffer
zwischen Prozessstufen können
aufgrund abgesicherter Erkenntnisse dimensioniert werden.
- – Der
Auftragsabwicklungsprozess kann sowohl als Ganzes, wie auch in seinen
Teilaspekten untersucht werden.
- – Planungsalgorithmen
(Bedarfs- und Kapazitätsmanagement,
Störmanagement,
Beschaffung und so weiter) können
untersucht und bewertet werden.
- – Die
Formulierung von Planungsverfahren ist eindeutig. Das Simulationsmodell
kann als Referenz dienen.
- – Die
Prozessgestaltung wird lückenlos
vom ersten Entwurf, über
die Implementierung von IT-Systemen bis hin zum operativen Betrieb
unterstützt.
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Die durch die Erfindung ermöglichte
ganzheitliche Bewertung von Prozessen gestattet es, neue Optimierungspotentiale
anzugehen und mit sehr geringen Risiken für das Unternehmen umzusetzen.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten
Merkmalen.
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Die Erfindung wird nachfolgend in
Ausführungsbeispielen
anhand der zugehörigen
Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
Ablaufschema einer Simulationsstudie;
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2 eine
Verifizierung und Validierung von Simulationsmodellen;
-
3 eine
Gegenüberstellung
einer sequentiellen und einer simultanen Prozessarchitektur;
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4 eine
Veranschaulichung möglicher Prozessstufen
bei der Umsetzung der Tagesorientierung;
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5 ein
Beispiel für
eine mögliche
Struktur eines Modells zur Simulation des Auftragsabwicklungsprozesses;
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6 eine
beispielhafte Darstellung von Ebenen der Fahrzeugbeschreibung;
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7 eine
Darstellung von Ein- und Ausgabedaten einer Simulationsstudie für das Modell "Fahrzeugauslieferung
an einem Auslieferungspunkt des Herstellers beziehungsweise der
Hersteller";
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8 eine
Verteilung der Fertigungsdurchlaufzeiten für die Fahrzeugtypen X und Y;
-
9 ein
Diagramm für
die reale Fertigungsdurchlaufzeit für den Fahrzeugtyp Y;
-
10 ein
Diagramm für
die reale Fertigungsdurchlaufzeit für den Fahrzeugtyp X;
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11 eine
Darstellung der Verringerung der Stochastik in der Fertigungsdurchlaufzeit
des Fahrzeugtyps Y;
-
12 eine
Darstellung der Verringerung der Stochastik in der Fertigungsdurchlaufzeit
des Fahrzeugtyps X;
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13 eine
vergleichende Darstellung der Kundenankunftszeit für ein Szenario,
in dem der Kunde erst bei Fertigstellung des Fahrzeugs über den Auslieferungstermin
informiert wird (oben), und ein Szenario, in dem der Kunde bereits
in der Fahrzeugeinplanung über
den Auslieferungstermin informiert wird (unten);
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14 eine
Tabelle des Stellflächenbedarfs bei
der Fahrzeugauslieferung an einem Auslieferungspunkt des Herstellers
beziehungsweise der Hersteller;
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15 eine
Tabelle der Ergebnisse der Sensitivitätsanalyse;
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16 eine
Tabelle des Stellflächenbedarfs für das Szenario
S2 und die Verteilung Vc der Fertigungsdurchlaufzeit;
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17 eine
Tabelle des Einsparpotentials an Stellplätzen beim Übergang von Szenario S1 zu Szenario
S2;
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18 eine
Tabelle mit Angaben zur Verringerung der Kapitalbindungskosten pro
Jahr für
den Fall des Übergangs
von Szenario S1 mit Verteilung Va der Fertigungsdurchlaufzeit zu
Szenario S2 mit Verteilung Vc der Fertigungsdurchlaufzeit;
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19 eine
Tabelle mit Angaben zur Verringerung der Kapitalbindungskosten pro
Fahrzeug für den
Fall des Übergangs
von Szenario S1 mit Verteilung Va der Fertigungsdurchlaufzeit zu
Szenario S2 mit Verteilung Vc der Fertigungsdurchlaufzeit;
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20 eine
schematische Darstellung einer Jahresprognose;
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21 eine
schematische Darstellung der Prognoseaktualisierung;
-
22 eine
schematische Darstellung des Kapazitätsabgleichs;
-
23 eine
schematische Darstellung der Erzeugung von „zugelassenen Festaufträgen;
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24 eine
schematische Darstellung der "wöchentlichen
Setzungen";
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25 eine
schematische Darstellung der "täglichen
Setzungen";
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26a eine
Zusammensetzung der Märkte USA
und Kanada in einem Ausführungsbeispiel;
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26b eine
Darstellung der Märkte
und Händler
in einem Ausführungsbeispiel;
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27a PR-Nummer-Familien
für Motoren, Getriebe
und Klimaanlage;
-
27b PR-Nummer-Familien
für Radios, Farben
und Verdeck;
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28 eine
Darstellung eines Produktbaums;
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29 ein
Diagramm zur Veranschaulichung der Absatzprognose für das Fahrzeug
X in einem Ausführungsbeispiel;
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30 dem
in 29 wiedergegebenen
Diagramm zugrunde liegende Absatzdaten;
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31a einen
Verlauf der anteiligen, in einem Ausführungsbeispiel verwendeten
Fahrzeugabsätze
für Nordamerika
und Europa;
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31b dem
in 31a wiedergegebenen Diagramm
zugrunde liegende Absatzdaten;
-
32a einen
Verlauf der anteiligen, in einem Ausführungsbeispiel verwendeten
Fahrzeugabsätze
für die
USA, Kanada und die „übrigen Gebiete";
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32b dem
in 31a wiedergegebenen Diagramm
zugrunde liegende Absatzdaten;
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33 eine
Tabelle von arbeitsfreien Tagen in Werk A in einem Ausführungsbeispiel;
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34 eine
Wahrscheinlichkeitsverteilung für
die Verwirbelung bei der Tagesprogrammbildung in einem Ausführungsbeispiel;
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35 bis 42 Ergebnisse der Simulation
unter Verwendung eines beispielhaften 35 bis 42 Grundmodells:
35 durchschnittliche, minimale
und maximale Lieferzeit;
36 durchschnittliche
Liefer- und Auftragsdurchlaufzeit;
37 Lieferzeit für Fahrzeuge mit einem bestimmten
Motor;
38 Einplanungstreue;
39 Wochenprogrammtreue;
40 ZP8-Treue;
41 Liefertreue;
42 Bestände;
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43 bis 49 Ergebnisse der Simulation
unter Verwendung eines beispielhaften Grundmodells und der zusätzlichen
Annahme, dass ein Streik auftritt, ohne dass Gegenmaßnahmen
getroffen werden:
43 durchschnittliche
Liefer- und Auftragsdurchlaufzeit;
44 Lieferzeit für Fahrzeuge mit einem bestimmten
Motor;
45 Einplanungstreue;
46 Wochenprogrammtreue;
47 ZP8-Treue;
48 Liefertreue;
49 Bestände;
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50 bis 56 Ergebnisse der Simulation
unter Verwendung eines beispielhaften Grundmodells und der zusätzlichen
Annahme, dass ein Streik auftritt und als Gegenmaßnahme die
So11-Ausbringung der Fahrzeuge reduziert wird:
50 durchschnittliche Liefer- und Auftragsdurchlaufzeit;
51 Lieferzeit für Fahrzeuge
mit einem bestimmten Motor;
52 Einplanungstreue;
53 Wochenprogrammtreue;
54 ZP8-Treue;
55 Liefertreue;
56 Bestände.
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Im Folgenden soll die Erfindung beispielhaft an
verschiedenen Detaillierungsgraden der Auftragsabwicklung in der
Automobilindustrie ausführlich
beschrieben werden.
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Die Anforderungen der Kunden an die
Fahrzeuge und an das Servicepaket, das der Automobilhersteller an
seine Produkte knüpft,
sind ausgesprochen vielfältig.
Neben einer optimalen Produktqualität, maximaler Wirtschaftlichkeit
und hoher Betriebssicherheit, spielt die Serviceleistung, die nicht
erst beim After-sales-Service beginnt, sondern bereits beim Fahrzeugkauf,
eine entscheidende Rolle für das
Kaufverhalten der Kunden.
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Um insbesondere die Serviceleistungen
vor der Auslieferung neuer Fahrzeuge für den Kunden zu optimieren,
ist es ein Ziel der Automobilindustrie, einerseits die Lieferzeiten
als Spanne zwischen Kundenbestellung und Fahrzeugübergabe
möglichst stark
zu reduzieren, und andererseits die Liefertreue zu maximieren.
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Es hat sich gezeigt, dass zur Erreichung
dieses Ziels in der Regel eine Neugestaltung des Geschäftsprozesses
der Auftragsabwicklung, von der Erstellung jährlicher Absatzprognosen und
entsprechender Programmplanungen über das Auslösen von
Kundenbestellungen bis zur Fahrzeugübergabe an den Kunden, erforderlich
ist.
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Die Aufgabe, die mit der Gestaltung
des Prozesses der Auftragsabwicklung verbunden ist, ergibt sich
aus der Komplexität
des betrachteten Systems, in dem der Prozess abläuft, sowie den vielfältigen Möglichkeiten,
das Systemverhalten bewusst beispielsweise durch Veränderung
der Steuerungsprinzipien oder unbewusst durch Störungen zu beeinflussen.
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Um im Vorfeld der Realisierung aber
auch in späteren
Betriebsphasen das dynamische Verhalten des Systems sowie die Qualität des Geschäftsprozesses
der Auftragsabwicklung beurteilen und optimieren zu können, muss
ein Instrument als Experimentierumgebung vorhanden sein, mit dessen
Hilfe quantifizierte Aussagen über
das Systemverhalten bei variierenden Systemlasten und alternativen
Steuerungsprinzipien möglich
werden.
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Für
die Bewertung der Qualität
des Auftragsabwicklungsprozesses sind insbesondere die folgenden
Erfolgsparameter von Bedeutung:
- – Reduzierung
der Lieferzeiten,
- – Gewährleistung
der Liefertreue,
- – Optimierung
der Kapazitätsauslastung,
- – Minimierung
der Fahrzeugbestände
im Distributionssystem.
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Innerhalb des Prozesses der Auftragsabwicklung
müssen
Flexibilitätsspannen
integriert sein, die schnelle Anpassungen an variierende Randbedingungen
ermöglichen.
Die Kenntnis dieser Spannen und der mit ihnen verbundene Reaktionsspielraum
stellen eine wichtige Voraussetzung dar, um die skizzierten Erfolgsparameter
zu einem Gesamtoptimum verbinden zu können. Konkret werden hierfür quantifizierte
Aussagen benötigt über:
- – die
Kapazitätsgrenzen
der verschiedenen Systeme und Teilsysteme (Händler-Netz, Vertrieb, Produktion, Distribution),
- – die
potentiellen Engpasskapazitäten,
- – die
Wirkung verschiedener Steuerungsprinzipien unter variierenden Randbedingungen,
- – die
Abhängigkeiten
zwischen Materialbeständen,
Beständen
an Neuwagen, Durchlaufzeiten, Lieferterminen, Liefertreue und Kapazitätsauslastungen,
- – die
vorhandenen Restriktionen und deren Auswirkungen auf den Auftragsabwicklungsprozess sowie
die Kenntnis über
Möglichkeiten,
Restriktionen kurz- oder langfristig beseitigen zu können.
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Um das dynamische Verhalten des Systems "Fahrzeugfertigung" unter einer neu
definierten Ablauforganisation, die durch den Prozess der Auftragsabwicklung
beschrieben wird, beurteilen und bewerten zu können, werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
eine oder mehrere Simulationen des Auftragsabwicklungsprozesses
durchgeführt.
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Um die anschließend spezifizierten Ziele zu erreichen,
wurde ein modulates Simulationsmodell aufgebaut, mit dessen Hilfe
das Systemverhalten unter verschiedenen Randbedingungen bewertet
werden kann. Gleichzeitig werden mit Hilfe des Modells Optimierungspotentiale
aufgezeigt, um den Geschäftsprozess
der Auftragsabwicklung fortlaufend im Planungs- und Realisierungsstadium
verbessern zu können.
Neben dieser Prozessmodellierung können durch Simulationsstudien
Schwachstellen (zum Beispiel Engpasskapazitäten) des Systems erkannt und
bewertet werden. Der Nutzen beispielsweise einer Kapazitätserweiterung
in einem bestimmten Werkstandort kann hinsichtlich der Erfolgsfaktoren quantifiziert
werden und mögliche
Investitionsentscheidungen lassen sich absichern.
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Das beispielhafte Simulationsmodell
bildet neben dem Händler-Netz
der Bundesrepublik, die zentralen Vertriebs- und Planungsbereiche,
ausgewählte
Werkstandorte sowie die Distribution des Herstellers in abstrahierter
Form ab. Darüber
hinaus werden die Kernprozesse der Lieferanten, wichtige Bestellmodule
sowie die Schnittstellen zu den Produktionsbereichen der Automobilwerke
grob mit abgebildet.
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Durch den Einsatz des beispielhaften
Simulationsinstrumentes werden unter anderem die folgenden Ziele
erreicht:
-
Integration aller im Verbund arbeitenden Hersteller
(Konzern) und Produktionsstandorte in den Prozess der Auftragsabwicklung:
- – Hierzu
ist es erforderlich, den Prozess der Auftragsabwicklung als offenes
Rahmenkonzept zu entwickeln, um den Prozess an die marken-, standort-
und käuferspezifischen
Anforderungen anpassen zu können.
In einem Simulationsmodell müssen
die notwendigen Veränderungen
umgesetzt und hinsichtlich der Auswirkungen auf das dynamische Verhalten
bewertet werden.
- – Das
Simulationsmodell stellt demgemäß einerseits
eine Modellierungsumgebung für
die Anpassung des offenen Referenzmodells dar, und andererseits
stellt es einen Modellspeicher für
bereits standort- und markenbezogen konfigurierte Modellkomponenten
dar.
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Bewertung von Mengenabweichungen
in der lang- bis kurzfristigen Planung:
- – Die Durchlaufzeit,
der Bestand sowie die Termintreue hängen maßgeblich von einem abgeglichenen
Verhältnis
aus Kapazitätsangebot
und Kapazitätsbedarf
ab. Dieser Abgleich muss bereits bei der jährlichen Produktionsprogrammplanung auf
Basis von Absatzprognosen durchgeführt werden, um das Unternehmen
auf die saisonalen Schwankungen auszurichten (so genanntes Atmendes
Unternehmen). Die langfristige Kapazitätsplanung muss dabei insbesondere
mit der Personalplanung abgestimmt werden, um Jahresarbeitszeitmodelle
berücksichtigen
zu können.
Mit
Hilfe der beispielhaften Simulation können verschiedene Jahresarbeitszeitmodelle
aber auch unterschiedliche Schichtmodelle bezüglich ihrer Auswirkungen auf
das Atmende Unternehmen bewertet werden. Es können die Flexibilitätsspannen
beurteilt werden, die mit den alternativen Methoden der Personaleinsatzplanung
verbunden sind.
Neben den Möglichkeiten
der langfristigen Kapazitätsanpassungen
können
mit dem beispielhaften Simulationsmodell ebenfalls verschiedene Methoden
des mittel- und kurzfristigen Kapazitätsabgleiches getestet werden,
um Aussagen zu erhalten, wie die Systemkomponenten (Produktion,
Distribution etc.) auf Kapazitätsbedarfsschwankungen
reagieren und welche kurzfristigen Steuerungseingriffe mit welchem
Ergebnis möglich
sind (Auswirkungen auf Durchlaufzeiten, Liefertreue etc.).
Die
kurzfristigen Kapazitätsbedarfsschwankungen
werden durch volumenbezogene (Fahrzeuganzahl) und eigenschaftsbezogene
Bestellabweichungen (Ausstattungsvarianten) ausgelöst.
Um
die lang- bis kurzfristige Mengen- und Kapazitätsplanung optimal aufeinander
abzustimmen, sind in dem Konzept des beispielhaften Simulationsinstrumentes
Planungsfunktionen integriert worden, die eine Interaktion zwischen
den Händlern
und dem Hersteller erfordern. Diese Planungsfunktionen umfassen
die Erstellung einer Jahresabsatzprognose, die Abstimmung eines auf
die verfügbaren
Kapazitäten
abgeglichenen Absatzzieles, das Auslösen von Festaufträgen durch
die Händler
sowie die Durchführung
von Setzungen (Wandlung der Festaufträge in Einzelaufträge, die
Fahrzeuge vollständig
spezifizieren) und die permanente Anpassung der Setzungen an die
Kundenauftrage oder Händlerspezifikationen
für Fahrzeuge
ohne konkreten Kundenauftrag bis kurz vor Montagebeginn.
Der
Nutzen für
die der Händler
besteht insbesondere in der Möglichkeit,
vorhandene Setzungen an Kundenbestellungen bis drei Tage vor M0
anzupassen und somit Kundenwünsche
kurzfristig zu befriedigen.
Der Hersteller gewinnt durch das
Konzept eine größere Planungssicherheit
(garantierte Produktionsmenge durch Festaufträge drei Monate vor M0), kürzere Lieferzeiten
und eine höhere
Liefertreue, womit die Konkurrenzfähigkeit der verschiedenen Marken
gesteigert wird.
-
Analyse und Systematisierung der
Restriktionen des Prozesses der Auftragsabwicklung:
- – Bei
der Optimierung des Geschäftsprozesses können unterschiedliche
Restriktionen vorgesehen werden. Hierzu zählen Unternehmensstrategien
(Dieselquoten etc.), Tarifvereinbarungen, Lieferantenkapazitäten, Werksrestriktionen
etc. Die Auswirkungen dieser Restriktionen auf die Erfolgsfaktoren
des Prozesses der Auftragsabwicklung können mit dem Simulationsinstrument
bewertet werden, um eine Entscheidungshilfe zu erhalten, welche
Vorteile mit der Beseitigung einzelner Restriktionen verbunden sind.
-
Analyse von Leistungsgrenzen und
Bewertung von Maßnahmen
zur Verschiebung der Grenzen:
- – Die Leistungsgrenzen
einzelner Systeme werden durch die technischen und personellen Kapazitäten bestimmt.
Experimente in dem beispielhaften Simulationsmodell mit unterschiedlichen
Systemlasten können
potentielle Engpasskapazitäten unter
verschiedenen Randbedingungen (beispielsweise gravierende Abweichung
des Bestellverhaltens von den Prognosewerten) transparent machen.
Insbesondere
die Möglichkeiten
und der Nutzen einer flexiblen Verteilung des Produktionsprogramms
auf unterschiedliche Werkstandorte für einzelne Modelle und Typen
werden hinsichtlich der Kapazitätsauslastung,
der Lieferzeiten sowie anderer Erfolgsfaktoren durch Simulationsstudien bewertbar
gemacht.
-
Bewertung und Optimierung der Lieferantenschnittstelle
im Prozess der Auftragsabwicklung:
- – Die Integration
der Lieferanten in den Prozess der Auftragsabwicklung spielt eine
entscheidende Rolle, um Fehlmengen zu vermeiden, die zwangsläufig Lieferzeiten
verlängern
und die Termintreue gefährden.
Mit Hilfe des Simulationsmodells kann überprüft werden, welche Informationen
den Lieferanten zu welchen Zeitpunkten bereitgestellt werden müssen, damit
die Lieferung wichtiger Bestellmodule (heavy items) bedarfsorientiert
realisiert werden kann.
Es ist mit dem Simulationswerkzeug
möglich,
den Nutzen der Informationen zu bewerten, die die Lieferanten aus
der Absatzprognose, den Inhalten der Festaufträge sowie den Veränderungen
der Setzungen ableiten können,
um ihre Produktions- und Distributionsprozesse zu optimieren.
-
Bewertung alternativer Distributionsstrategien:
- – Mit
Hilfe der Simulation kann des Weiteren geprüft werden, inwieweit die Zielsetzung
der Distribution bei der Reihenfolgeplanung in der Produktion berücksichtigt
werden kann und welche Vorteile beziehungsweise Nachteile damit
verbunden sind.
-
In einer Simulation wird eine Nachbildung des
dynamischen Prozesses der Auftragsabwicklung in einem Modell vorgenommen,
um zu Erkenntnissen zu gelangen, die auf die Wirklichkeit übertragbar sind.
Allgemein stellt Simulation ein Hilfsmittel zum Umgang mit der Realität dar.
-
Simulation ist somit ein Hilfsinstrument,
um ein Abbild des dynamischen Verhaltens von Systemen der Realität in einem
Modell zu generieren. Als System wird dabei die Gesamtheit von Elementen
mit Beziehungen zwischen diesen Elementen und ihren Eigenschaften
begriffen. Das System beschreibende Eigenschaften sind dessen Zustandsgrößen. Änderungen
der Zustandsgrößen reflektieren Änderungen der
Systemumgebung. Zu untersuchende Systeme können sowohl Einrichtungen,
wie zum Beispiel Fabriken, als auch Prozesse sein. Konkret geht
es um die Untersuchung des Systemverhaltens bei sich ändernden
Umweltzuständen.
Die Einsatzgebiete der Simulation liegen insbesondere dort, wo kaum überschaubare,
komplexe Entwicklungen der realen Welt modelliert werden sollen.
Ziel ist es, diese Komplexität
zu verstehen und infolgedessen zu beherrschen. Unklarheiten bezüglich des
Verhaltens dynamischer Systeme unter veränderlichen Umweltzuständen können mittels
Simulation schneller und einfacher beseitigt werden.
-
Die Komplexität realer dynamischer Systeme
erschwert die Erfassung der Wirkzusammenhänge zwischen den Einflussfaktoren.
Die Modellbildung im Rahmen einer Simulationsstudie ermöglicht eine Reduktion
der Komplexität
mittels komparativ-statischer Analyse, das heißt, dass bei einem Vergleich von
alternativen Prozesskonfigurationen immer nur ein Parameter variiert
wird. Hierbei wird sukzessive die Quantität der Beeinflussung auf den
Untersuchungsgegenstand durch die betrachteten Einflussparameter
gemessen. Vorteilhaft erweist sich die Funktionalität von Simulationsinstrumenten,
den Grad der Beeinflussung isoliert zu betrachten und zu bewerten.
Weiterführend
kann eine Verbesserung durch die Variation von Einflüssen, die
parallel auf das System einwirken, resultieren.
-
Bei einer Modellierung und Simulation,
beispielsweise des Auftragsabwicklungsprozesses eines Automobilherstellers,
lassen sich maßgebliche Kennzahlen
zur Bewertung des Prozesses, wie zum Beispiel Lieferzeit und Liefertreue,
untersuchen. Dadurch können
gegebenenfalls Optimierungspotentiale aufgezeigt und Entscheidungsalternativen
diskutiert werden.
-
Simulation als Hilfsmittel zur Abbildung
dynamischer Systeme wird in unterschiedlichen Bereichen der Arbeitswelt
genutzt. Sowohl ökonomische, soziologische
als auch ökologische
Fragestellungen können
mit Hilfe von Simulation untersucht werden.
-
Folgende Bereiche bilden den Schwerpunkt beim
Einsatz von Simulatoren:
- – in der Wissenschaft, um Systemverhalten
zu untersuchen,
- – im
technischen Bereich bei der Systementwicklung,
- – im
Systemmanagement,
- – in
der Entwicklungsplanung.
-
Die Gründe, aus denen im Allgemeinen
eine Simulation eingesetzt wird, liegen in dem speziellen Fall der
Auftragsabwicklung bei der Automobilherstellung vor. Simulation
kommt insbesondere zur Anwendung, wenn
- – Neuland
beschritten wird,
- – die
Grenzen analytischer Methoden erreicht sind,
- – komplexe
Wirkzusammenhänge
die menschliche Vorstellungskraft überfordern,
- – das
Experimentieren am realen System nicht möglich beziehungsweise zu kostenintensiv
ist,
- – das
zeitliche Ablaufverhalten einer Anlage untersucht werden soll.
-
Durch den Einsatz eines Simulationswerkzeuges
bei der Untersuchung des Auftragsabwicklungsprozesses – wie überhaupt
in Produktion und Logistik – sollen
unter anderem folgende spezielle Ziele erreicht werden:
- – Verbesserung
der Planungsqualuität
und Planungssicherheit,
- – Generierung
eines Verständnisses
für das
System und Beherrschung der Systemkomplexität.
-
Aus betriebswirtschaftlicher Sicht
kommt der Simulationstechnik als Hilfsinstrument bei der Entscheidungsfindung
solch komplexer Prozesse eine große Bedeutung zu. Entscheidungsalternativen können im
Vorfeld simuliert werden. Simulationsergebnisse geben Aufschluss über die
Folgen der jeweiligen Entscheidung bezogen auf das gesamte System.
Mögliche
Fehlentscheidungen können
somit ex ante vermieden werden.
-
Zusammenfassend kommen Simulationstools
in der Regel dort zum Einsatz, wo mit vergleichsweise geringem Aufwand
relativ zuverlässige Aussagen über das
Verhalten komplexer, dynamischer Systeme getroffen werden können.
-
Als besonders vorteilhaft erweist
sich der Einsatz von Simulationswerkzeugen deswegen in folgenden
Bereichen:
-
Systemverständnis
-
- – Parametersensitivitäten,
- – Begründbarkeit
und Überprüfbarkeit
der gewählten
Lösung,
- – Vermeidung
und Eliminierung von Engpässen,
- – dynamische
Analyse und Darstellung des gesamten Ablaufs.
-
Kostengünstige Lösung
-
- – Optimierung
von Abläufen,
- – Einsparung
oder Vereinfachung von Systemelementen,
- – Optimierung
von Puffergrößen und
Lagerbeständen.
-
Sicherheitsgewinn
-
- – Bestätigung der
Planungsvorhaben,
- – Minimierung
des unternehmerischen Risikos,
- – Funktionalität des geplanten
Systems,
- – Funktionalität der Steuerung.
-
Für
das betrachtete Simulationswerkzeug wurden so genannte Referenzmodelle
verwendet. Diese Referenzmodelle enthalten zum Beispiel vorgefertigte
Bausteine. Beispiele für
Bausteine sind Maschinen, Transportmittel oder Lager. Dadurch wird der
Aufwand für
die Durchführung
der eigentlichen Simulationsexperimente erheblich verringert.
-
Die bereitgestellten Bausteine können in
Abhängigkeit
von der jeweiligen Fragestellung spezifisch kombiniert werden. Der
Modellierungsaufwand des Anwenders beschränkt sich dann auf die Parametrisierung
der Funktionalitäten
der verwendeten Bausteine. Mit Hilfe dieses Prinzips kann die Modellerstellung
erheblich beschleunigt werden.
-
Insbesondere bei sehr komplexen Sachverhalten
wird es im Rahmen der Modellbildung erforderlich, von der Wirklichkeit
zu abstrahieren. Eine detailgetreue Nachbildung des realen Systems
ist in den meisten Fällen
nicht möglich.
In diesem Kontext ist zu prüfen,
welche Aussagekraft das Modell über die
Realität
aufgrund des gewählten
Abstraktionsgrades besitzt. Letzteres beeinflusst entscheidend die Beurteilung
der Simulationsergebnisse und damit den Nutzen der Methode Simulation
generell.
-
Die Festlegung des Abstraktionsgrades
bei der Modellbildung ist Bestandteil der Simulationsstudie, die
im Anschluss kurz beschrieben werden soll.
-
Die 1 zeigt
schematisch den Ablauf bei der Durchführung einer Simulationsstudie.
-
Im Unterschied zu Darstellungen vereinfachter
Abläufe
berücksichtigt
das in 1 wiedergegebene
Schema die Problematik, dass ein Modell nach erfolgter Verifizierung
und Validierung gegebenenfalls angepasst werden muss.
-
Nachfolgend werden die einzelnen
Bestandteile einer Simulationsstudie kurz erläutert.
-
Im Rahmen einer Problemdefinition
ist zu klären,
welche Fragestellung mittels Simulation untersucht werden soll.
Dieser Aspekt ist insbesondere für
die Abgrenzung von relevanten und für die Beantwortung der Problemstellung
irrelevanten Bereichen des im Modell abzubildenden realen Systems
von Bedeutung. In Abhängigkeit
von der Fragestellung ist festzulegen, welche Einflussparameter
des Systems in dem Modell berücksichtigt
werden müssen.
Im Anschluss an die Klärung
dieses Sachverhaltes kann bestimmt werden, welcher Detaillierungsgrad
bei der Modellerstellung erforderlich ist, um qualifizierte Aussagen
bezüglich
der Problemstellung treffen zu können.
Je nach Abstraktion kann der Aufwand für die Modellbildung abgeleitet
werden.
-
Um die im ersten Schritt definierte
Problemstellung in einem Modell geeignet abzubilden, sind die relevanten
Eingangsgrößen zu systematisieren. Darüber hinaus
ist zu diskutieren, welche Parameter das System maßgeblich
beeinflussen. Im Anschluss daran sind die relevanten Einflussparameter
zu klassifizieren. Im Rahmen der Systemanalyse sind insbesondere
die dynamischen Parameter von Interesse. Die Bestimmung der Quantität der Systembeeinflussung
eines einzelnen Parameters wird meist durch eine Sensitivitätsanalyse
unterstützt.
-
Abhängigkeiten zwischen den Eingangs- und
Ausgangsgrößen sind
als Kennzeichen des Systemverhaltens bei der Modellentwicklung zu
berücksichtigen.
Parallel zu der Modellentwicklung erfolgt die Erhebung der benötigten Inputdaten.
-
Nach der Entwicklung des formalen
Modells ist die Überführung der
Inhalte des Modellkonzeptes in das Computerprogramm vorzunehmen.
Während der
Modellkonzeption werden die Systembestandteile herausgearbeitet,
die in dem Modell abgebildet werden müssen. Diese sind geeignet und
in der erforderlichen Detaillierung auf das Modell zu übertragen. Bei
der Implementierung kann in manchen einfach strukturierten Fragestellungen
auf marktgängige Standardsimulationstools
zurückgegriffen
werden. Viele dieser standardisierten Simulationswerkzeuge beruhen – wie oben
bereits erwähnt – auf dem
so genannten Bausteinprinzip. Derartige Tools können zwar in manchen Anwendungsfeldern
relativ flexibel eingesetzt werden, bei komplexen Problemstellungen,
wie beispielsweise bei der Auftragsabwicklung in der Automobilindustrie,
erweisen sie sich in der Regel als unbrauchbar. Auch für das beispielhafte
Simulationswerkzeug war es erforderlich, die entsprechende Software
neu zu erstellen.
-
Im Anschluss an die Modellimplementierung ist
sowohl eine Verifizierung als auch die Validierung des Modells vorzunehmen.
Verifizierung ist die Überprüfung der
einzelnen Schritte des Modellierungsprozesses. Das heißt, es wird
geprüft,
ob die im Rahmen der Modellkonzeption formal erarbeiteten Modellzusammenhänge auch
tatsächlich
in dem Computermodell implementiert wurden.
-
Im Gegensatz dazu umfasst die Validierung des
Modells die Frage, ob die Realität,
bezogen auf die Zielsetzung der Simulation, in dem Modell geeignet
und richtig abgebildet wird. Einfach ist die Validierung in den
Fällen,
wo ein real existierendes System zu modellieren ist. Zunächst ist
der Zustand des realen Systems in einem Modell abzubilden. Geeignet
ist das Modell dann, wenn die Simulationsergebnisse unter der Voraussetzung
vergleichbarer Parametereinstellungen mit denen des realen Systems übereinstimmen.
Das Modell muss das Verhaften des realen Systems genau genug und
fehlerfrei abbilden.
-
Vereinfachend ausgedrückt bedeutet
Verifzierung die Überprüfung, ob
die richtigen Dinge in dem Modell abgebildet werden, während im
Rahmen der Validierung überprüft wird,
ob die Dinge richtig abgebildet werden.
-
Für
den Fall, dass im Anschluss an die Verifizierung und/oder die Validierung
Zweifel an der Richtigkeit des Modells begründet sind, muss die Simulationsstudie
in diesem Stadium unterbrochen werden. An dieser Stelle erfolgt
die Rückkopplung zur
Modellentwicklung. 2 verdeutlicht
den Zusammenhang von Modellverifizierung und Modellvalidierung.
-
Nachdem die Qualitätsprüfung erfolgreich abgeschlossen
wurde, kann mit der Durchführung der
Experimente begonnen werden.
-
Bei der Auswertung der Ergebnisse
der Simulationsläufe
sind mehrere Aspekte zu berücksichtigen.
Folgende statistische Gesetzmäßigkeiten
sind dabei zu beachten:
- – Werden dynamische Prozesse
simuliert, benötigt
das modellierte System eine bestimmte Zeit des "Einschwingens", bis die Stabilität des Modells gegeben ist (die
Werte aus der Phase der so genannte "warming up"-Periode sind von der Gesamtauswertung
auszuschließen).
- – Charakteristisch
für Simulationsexperimente
mit stochastischen Verteilungsfunktionen ist die Unabhängigkeit
der Simulationsläufe.
-
Um die Genauigkeit der Ergebnisse
von Simulationsläufen
mit stochastischen Verteilungsfunktionen zu erhöhen, werden n-Replikationen
von Simulationsexperimenten mit derselben Parametereinstellung durchgeführt und
ein Durchschnittswert über
n ermittelt.
-
Eine andere Methode ist die Vorgabe
eines Konfidenz- oder Vertrauensintervalls. Dieses Intervall begrenzt
den Bereich, in dem der wahre zu ermittelnde Wert mit einer bestimmter
Wahrscheinlichkeit liegt.
-
Nachdem die Simulationsläufe durchgeführt wurden,
müssen
die Ergebnisse interpretiert werden. Anhand der Simulationsexperimente
kann der Anwender zu Erkenntnissen über das Verhalten des realen
Systems gelangen. Die Interpretation sollte jedoch immer vor dem
Hintergrund der vorgenommenen Abstraktion erfolgen.
-
In einem Unternehmen durchgeführte Simulationsexperimente
dienen in der Regel als Entscheidungshilfen für Managemententscheidungen.
Insbesondere die Ergebnisse operativ eingesetzter Simulationswerkzeuge
beeinflussen reale Entscheidungen. Die Qualität der Ergebnisse ist in diesem
Zusammenhang natürlich
eine wesentliche Voraussetzung für
die Akzeptanz des Anwenders.
-
Nachfolgend soll die Modellierung
für das spezielle
Beispiel der Simulation eines Auftragsabwicklungsprozesses zur Herstellung
von Kraftfahrzeugen detailliert erläutert werden.
-
Der Auftragsabwicklungsprozess umfasst alle
Teilprozesse von der Kundenbestellung bis zur Auslieferung des Fahrzeugs
an den Kunden. Als Teilprozesse der Auftragsabwicklung können insbesondere
folgende Schritte spezifiziert werden:
Bestellannahme:
Händler und
Kunde erzielen eine Übereinkunft über Fahrzeugtyp,
Ausstattung und Liefertermin. Bestellt der Kunde das Fahrzeug zu
den vereinbarten Bedingungen, wird der Auftrag an den Vertrieb des
Herstellers weitergeleitet. Programmplanung:
Kunden- und Händleraufträge werden
unter Berücksichtigung
bestehender Restriktionen eingeplant.
Fertigung:
Nachdem
ein Auftrag einem Werk zugeordnet und in ein Wochenoder Tagesprogramm
eingeplant wurde, werden die Fahrzeuge entsprechend dem Produktionsprogramm
gefertigt.
Distribution:
Nach Fertigstellung und Endabnahme
des Fahrzeugs im Werk wird das Fahrzeug verladen und in ein Zwischenlager
oder direkt zu dem entsprechenden Händler transportiert. Im Anschluss
daran erfolgt die Übergabe
des Fahrzeugs an den Händler.
-
Zuvor wird der Marktbedarf prognostiziert. Auf
Basis dieser Prognose wird nach der Überprüfung der vorhandenen Kapazitäten die
Mengenplanung durchgeführt.
Diese Planung erfolgt sowohl für Fahrzeuge
als auch für
Eigenschaften. Aufgrund der Mengenplanung kann der Teilebedarf ermittelt
werden. Des Weiteren legt die Mengenplanung die Bandbreiten für die Einplanung
von Aufträgen
fest. Ziel einer Optimierung der Auftragsabwicklung ist es, die
Lieferzeiten signifikant zu reduzieren. Dies wird durch den Einsatz
der Erfindung erreicht.
-
Ein Lösungsansatz für die Optimierung
der Auftragsabwicklung ist die Implementierung einer neuen Prozessstruktur.
Dabei ist zum Beispiel die Substitution einer sequentiellen Prozessarchitektur durch
eine simultane Prozessarchitektur eine Möglichkeit der Neugestaltung
der Prozessstruktur. Hierbei greifen die einzelnen Kettenglieder – Prognose, Programmplanung,
Fertigung, und Distribution – systematisch
ineinander.
-
Ein wesentlicher Kernpunkt dieser
Bemühungen
ist die Einführung
eines Prozesses, bei dem ein in der Auftragssteuerung befindliches
Fahrzeug möglichst
spät einem
konkreten Kunden zugeordnet werden kann.
-
3 stellt
beide Prozessstrukturen vergleichend gegenüber.
-
Um diese Reduzierung der Lieferzeiten
zu erreichen, wird beispielsweise angestrebt, die Fahrzeugeinplanung
in den Werken von einer ZP8-Woche auf einen ZP8-Tag umzustellen
(ZP8 = Zählpunkt 8;
der Zählpunkt
8 markiert die Fertigstellung eines Fahrzeugs). Im Unterschied zu
heutigen Prozessen wird bei der Tagesorientierung anstatt des Auftragsbestandes
einer Kalenderwoche immer nur der Auftragsbestand eines Tages an
die Fertigung übergeben.
Dieser Prozess wird als "Tagesorientierung" bezeichnet. Im Gegensatz
zu der klassischen Auftragsabwicklung kann der Prozess "Tagesorientierung" die zeitliche Verlagerung
des Einfrierzeitpunktes (EZP) des Auftrags ermöglichen. Der Einfrierzeitpunkt
markiert den spätestzulässigen Termin
für die Änderung einer
Eigenschaft beziehungsweise eines Auftrags. Grundgedanke jeder der
in 4 dargestellten Prozessstufen
ist die Erhöhung
der Flexibilität
in der Auftragsabwicklung.
-
Eine Änderung der Spezifikation des
Auftrags ist in Abhängigkeit
von der zu verändernden
Eigenschaft unter Umständen
bis kurz vor Fertigungsbeginn zulässig.
-
Die Einführung des Prozesses der "Tagesorientierung" erfordert die Erfüllung bestimmter
Voraussetzungen. Beispielsweise ist die Stabilität der Freigabe von Einsatzterminen
zu gewährleisten.
Des Weiteren dürfen
die Vorlaufzeiten für
die Beschaffung der Teile nicht außerhalb des Zeitfensters für die Änderung
der Spezifikation des Auftrags liegen. Ansonsten reduzieren sich
die Änderungsmöglichkeiten auf
geringe Eigenschaftsumfänge.
Ansonsten würde der
Vorteil, der aufgrund der Flexibilisierung der Auftragsabwicklung
resultiert, nicht ausgeschöpft
werden. Die Lieferzeiten könnten
nicht signifikant gesenkt werden.
-
Der Vorteil der Tagesorientierung
im Vergleich zu dem im Anschluss beschriebenen "2 + 2"-Prozess
ist bei ungestörten
Aufträgen
die Fixierung eines Auftrags in der Auftragssteuerung auf einen
ZP8-Tag. Verwirbelungen von Aufträgen in der Fertigung zum Beispiel,
wie im "2 + 2"-Prozess, sind dann
nicht mehr möglich.
-
Aufgrund dieser Maßnahme resultiert
eine konstante Sequenz von Aufträgen
vor der Fertigung. Die Tagesorientierung stabilisiert und vereinfacht
somit den Prozess. Eine konsequente Umstellung auf die modifizierte
Prozessstruktur würde
unter Umständen
nicht vorhersehbare Komplikationen verursachen. Aus diesem Grund
wurden diverse Prozessstufen entwickelt, die einen gleitenden Übergang
ermöglichen.
Diese Prozessstufen sind in 4 dargestellt.
-
Auch durch schrittweise, evolutionäre Einführung der
jeweiligen Prozessstufe wird die Lieferzeit sukzessive reduziert.
-
Da bei der Umsetzung der Prozessstufe „Tagesorientierung" wie erwähnt Probleme
auftreten könnten,
wird in dem beispielhaften Vorgehen eine Vorstufe "2 + 2" zwischengeschaltet.
Dieser Prozess ermöglicht
unter bestimmten Randbedingungen bereits eine Durchlaufzeit von
vierzehn Kalendertagen. "2
+ 2" soll verdeutlichen,
dass bei einer Bestellzeit von vier (= 2 + 2) Wochen durch den Händler Auftragsänderungen
bis zirka zwei Wochen vor dem ZP8-Termin möglich sind – im Gegensatz zu "1 + 3", wo zwar ebenfalls
vier (= 1 + 3) Wochen zwischen Bestellung und Fertigungstermin liegen,
der Auftrag jedoch bereits drei Wochen vor dem ZP8-Termin eingefroren
wird, so dass eine Auftragsänderung
nur bis drei Wochen vor dem ZP8-Termin möglich ist.
-
Gegenüber dem "1 + 3" wird somit die Durchlaufzeit um eine
Woche reduziert. Der Handel bestellt bei "2 + 2" also ein Fahrzeug spätestens
vier Wochen vor dem geplanten Fertigungstermin (ZP8-Woche). Auftragsänderungen
sind dann bis zirka zwei Wochen vor ZP8-Termin möglich. Die Änderung eines Auftrags führt in diesem
Falle nicht zu einer Terminverschiebung. Der Handel kann einen Auftrag
auch ohne konkrete Kundenbestellung in die Systeme einstellen. Die
Eigenschaftsspezifikationen eines Händlerauftrags können dann
entsprechend dem Kundenwunsch bis zum Einfrierzeitpunkt geändert werden.
-
Wie ersichtlich geworden ist, handelt
es sich bei dem Auftragsabwicklungsprozess in der Automobilindustrie
um ein sehr komplexes System mit zahlreichen unterlagerten Systembestandteilen
und Querverbindungen, so dass die Beherrschung der Funktionsweise
der einzelnen Kettenglieder des Prozesses im Rahmen einer Gesamtbetrachtung
am realen Prozess schwierig erscheint. Aus diesem Grund wird das
im Folgenden näher
beschriebene Simulationswerkzeug eingesetzt. Der Auftragsabwicklungsprozess
wird in ein Modell übertragen
und simuliert.
-
Ausgehend von der Bestrebung der
Optimierung des Gesamtprozesses können durch veränderte Parametereinstellungen
Auswirkungen in allen Teilabschnitten der Prozesskette ermittelt
werden. Hierbei wird in der beispielhaften Simulation zunächst ein
idealisierter Systemzustand modelliert. Das Ergebnis der Simulation
dieses Referenzmodells bildet gewissermaßen die Benchmark für nachfolgende
Simulationsläufe,
wobei der Systemzustand nun dadurch variiert wird, dass in der Realität beobachtbare
Ereignisse die Kontinuität
des Prozessablaufes behindern. Darüber hinaus können so
genannte "worst
case"-Studien durchgeführt werden.
Hierbei wird ermittelt, bei welcher Konstellation bezüglich der Parametereinstellung
das System instabil wird, das heißt die Funktionsfähigkeit
des Systems gefährdet ist.
-
Am realen System ist diese Form der
Systemanalyse nicht praktikabel, da diese Vorgehensweise sehr kostenintensiv
wäre.
-
Ein vollständiges Modell der Auftragsabwicklung
ist in die Teilbereiche Fahrzeugaufbau, Absätze, Planung, Märkte/Distribution
und Werke untergliedert. Die 5 zeigt
im Überblick
die vollständige Struktur
eines Simulationsmodells und die logischen Verknüpfungen der Systembestandteile.
Nachfolgend werden die oben erwähnten
Bestandteile der Modellstruktur – Fahrzeugbeschreibung, Absatz, Prozesssteuerung,
Märkte/Distribution,
Werke – und deren
Komponenten kurz allgemein und daran anschließend auf zwei jeweils mehr
detailliert dargestellten Ausführungsstufen
erläutert.
Parallel dazu wird im ersten Falle gezeigt, wie die Gesetzmäßigkeiten
des Realsystuems in dem Modellaufbau implementiert sind. Im Anschluss
daran wird die Vorgehensweise bei der Modellbildung anhand einer
konkreten Simulationsstudie beispielhaft erläutert.
-
Absätze
-
Unter der Rubrik "Absätze", ist ein Wertverlauf
für den
globalen, absoluten Absatz der betrachteten Fahrzeugklassen bezogen
auf den Simulationszeitraum anzugeben. Je nach Fragestellung besteht
die Möglichkeit,
saisonale Absatzschwankungen zu definieren, indem die Eingabe von
Absatzzahlen beispielsweise auf Monatsbasis, anstatt aggregiert
auf Basis eines Jahres, vorgenommen wird. Diese Funktionalität ist beispielsweise
auch im Zusammenhang mit der Kennzahl "Atmenden Fabrik" von Bedeutung.
-
Fahrzeugbeschreibung
-
Ein Fahrzeug wird beispielsweise
durch einen sechsstelligen Modellschlüssel vollständig beschrieben. Bestandteile
dieses Schlüssels
sind etwa Angaben zur Fahrzeugklasse (Plattform und Baureihe}, die
Bezeichnung der Karosserieform (Limousine, Variant und so weiter),
die Ausstattungsstufe (Basis, Trendline, Comfortline, Highline und
so weiter), sowie die Bezeichnungen für Motor und Getriebe.
-
Hierarchisch dem Modellschlüssel untergeordnet,
erfolgt über
eine Liste so genannter „PR-Nummern" die detaillierte
Auflösung
des Fahrzeugs. Dabei erfolgt über
PR-Nummern die eindeutige Beschreibung einer Eigenschaft. Jede Eigenschaft
wird genau einer PR-Nummer
zugeordnet. PR-Nummern werden zu „PR-Nummern-Familien" zusammengefasst.
Beispielsweise sind die PR-Nummern „ohne Airbag" und „Airbag
für Fahrer" der PR-Nummern-Familie "Airbag (Kurzbezeichnung AIB)" zugeordnet. Jedes
Fahrzeug wird durch genau eine PR-Nummer aus jeder PR-Nummern-Familien eindeutig
beschrieben. Diese Struktur wird auch im Aufbau des Modells berücksichtigt.
-
Länder-
beziehungsweise Marktspezifika bei der Fahrzeugbeschreibung sind
gesondert zu definieren. Beispiele hierfür sind Fahrzeuge mit Rechtslenkung
oder spezielle Abgasnormen.
-
Der Fahrzeugaufbau berücksichtigt
unterschiedliche Ebenen. In 6 ist
diese Struktur wiedergegeben. In diesem Beispiel wurden die Ebenen Konzern
(Wurzel, 1. Ebene), Plattform (2. Ebene), Fahrzeugtyp beziehungsweise
-klasse (3. Ebene), Karosserieform (4. Ebene), Ausstattung (5. Ebene) und
Länderkennzeichen
(6. Ebene) berücksichtigt. Die
Anzahl der Ebenen ist abhängig
von dem Modellumfang. Wird beispielsweise lediglich eine Plattform oder
nur eine Fahrzeugklasse einer Plattform betrachtet, können die
betreffenden Ebenen entsprechend zusammengefasst werden. Im umgekehrten Fall
kann durch die Modellierung weiterer Ebenen der Detaillierungsgrad
erhöht
werden. Im Rahmen der Modellbildung ist ex ante festzulegen, inwieweit
von der realen Struktur der Fahrzeugebenen abstrahiert werden kann.
-
Des Weiteren sind auf allen Ebenen
Einbauraten (EBR) zu definieren. Die Einbaurate einer Eigenschaft
definiert den Anteil dieser Eigenschaft in Relation zu der Eigenschaftsfamilie.
Wird durchgängig
jeweils nur eine Fahrzeugbeschreibung je Ebene modelliert, entspricht
die EBR jeder Ebene 100 %. Weitere Attribute jeder Ebene sind "PR-Nummern-Setzungen", "PR-Nummern-Spezifikationen" und "PR-Nummern-Gruppen".
-
Unter PR-Nummern-Setzungen versteht man
alle diejenigen Eigenschaften, die bereits in der Basisausstattung
der jeweiligen Fahrzeugbeschreibung verbaut werden, wobei jeweils
eine Eigenschaft einer PR-Nummern-Familie als Setzung zu modellieren
ist. Als PR-Nummern-Gruppe
wird die Kombination von Eigenschaften bezeichnet. Über diese
Funktionalität
könnten
beispielsweise Zwänge
und Verbote abgebildet werden. Die Notwendigkeit zur Bildung von
Eigenschaftskombinationen könnte
einerseits technisch bedingt sein. Andererseits lassen sich über diese
Funktionalität
auch Maßnahmen
des Vertriebs abbilden. Aus diesem Grund kann der Kunde in einigen
Fällen
lediglich aus einer Vielzahl so genannter Ausstattungspakete wählen, wodurch
die Variantenvielfalt gesenkt und die Eigenschaftsprognose erleichtert
wird.
-
PR-Nummern-Spezifikationen wiederum sind
alle in dem Modell berücksichtigten
Eigenschaften je Eigenschaftsfamilie, aus denen der Kunde sein Fahrzeug
individuell konfigurieren kann. Sowohl für die PR-Nummern-Gruppen als
auch für
die PR-Nummern-Spezifikationen
sind jeweils Einbauraten zu definieren. Für die gesetzten Eigenschaften
ist die Eingabe einer EBR nicht erforderlich. Die EBR der jeweils
gesetzten Eigenschaft ergibt sich aus der Differenz der Summe der
EBR der nicht gesetzten Eigenschaften einer PR-Nummern Familie zu Eins.
-
Prozesssteuerung
-
Im Rahmen der Prozesssteuerung wird
der Zeithorizont für
die Prognosen und die Einplanung der Fahrzeuge festgelegt. Die verschiedenen
Prozessstufen, wie sie oben im Zusammenhang mit der Umstellung auf
eine modifizierte Prozessstruktur beschrieben wurden, lassen sich
anhand von Terminserien parametrisieren. Über die Terminserien wird der rollierende
Planungsrhythmus abgebildet. Dafür
sind Zeitpunkte und die entsprechenden zeitlichen Abstände der
Ereignisse während
des Planungsprozesses zu definieren.
-
Märkte/Distribution
-
Bei den Märkten kann zwischen den Händlern (Inlandsmarkt)
und Importeuren differenziert werden. Diese Differenzierung kann
deswegen sinnvoll sein, weil im Unterschied zum Inlandsmarkt die Fahrzeugbestellungen
aus Exportmärkten
nicht auf Kundenaufträgen
basieren, sondern in der Regel auf Prognosen. Die Fahrzeuge werden
in diesem Fall vom Importeur spezifiziert. Ein Händler/Importeur wird über die
Bezeichnung, den Ort des Zielbahnhofs, die Distributionskanäle, die
Vorzugswerke und spezifische Händlerplanungsparameter
vollständig beschrieben.
Die Distributionskanäle
wiederum können
erforderlichenfalls in so genannte Unterdistributionskanäle untergliedert
werden. Diese Funktionalität ermöglicht die
Verschachtelung von Distributionswegen. Beispielsweise besteht die
Option, sowohl alternative Transportmittel als auch verschiedene
Routen abzubilden. Jeder Distributionskanal ist in der vorliegenden
Ausführungsform über die
Attribute "Ausgangspunkt", "Zielpunkt", "Fahrplan" (= zeitlicher Abstand
zwischen zwei Transporten), "Transportkapazität", "Transport-" und "Verladedauer" definiert.
-
Angaben bezüglich der Termine für die Volumenvereinbarung
und Fahrzeugbestellungen eines Händlers/Importeurs
sind Bestandteil der spezifischen Händlerplanungsparameter. Weiteres
Merkmal ist die Klassifizierung der Kunden durch Segmentierung.
In dem beispielhaften Modell werden die Kunden entsprechend ihrer
Präferenzen
bezüglich der
Lieferzeit differenziert.
-
Werke
-
Ein Werk ist durch die Bezeichnung,
die Kapazität,
die Durchlaufzeit, Sperrungen, den Zielbahnhof und die in dem Werk
verbauten Fahrzeugklassen vollständig
beschrieben. Als Sperrung wird die temporäre Beeinträchtigung der Verfügbarkeit
der geplanten Kapazität
einer oder mehrerer Eigenschaften bezeichnet. Die Kapazität eines
Werkes wird durch Multiplikation der Ausbringung pro Stunde und
der Wochenarbeitszeit des Werkes ermittelt. Gesetzlich geregelte
Feiertage und Werksurlaub werden in dem beispielhaften Simulationswerkzeug
separat aufgeführt
und in der Kapazitätsplanung
berücksichtigt. Sowohl
für den
Durchsatz als auch für
die Wochenarbeitszeit kann ein Grad der Flexibilität im Zeitverlauf definiert
werden.
-
Bezogen auf die Durchlaufzeit sind
in dem betrachteten Ausführungsbeispiel
die Plandurchlaufzeit und die Durchlaufzeitverteilung als Wertverlauf anzugeben.
Auf Basis der Plandurchlaufzeit erfolgt die zeitliche Einplanung
des Auftrags in der Fertigung. In Abhängigkeit von der Varianz der
Durchlaufzeitverteilung ergeben sich entsprechend Effekte auf die
ZP8-Treue. Eine Verbesserung der ZP8-Treue ist beispielsweise durch
eine Verringerung der stochastischen Einflüsse erreichbar.
-
Anhand der Ergebnisse können dann
Aussagen über
die Stabilität
des Auftragsabwicklungsprozesses insgesamt abgeleitet werden. Für den Fall, dass ausschließlich die
Stochastik in der Fertigung die Ursache der Destabilität in der
Auftragsabwicklung darstellt, ermöglichen deterministische Fertigungszeiten
unter sonst gleichen Bedingungen die genaue Bestimmung des Liefertermins.
-
Sperrungen von Eigenschaften werden
in der beispielhaften Ausführungsform
ebenfalls bei den Werken angegeben. Die Beschreibung der Sperrung
erfolgt über
deren Definition. Bestandteile der Definition sind Angaben bezüglich der
Vorwarnzeit, der Dauer und dem Beginn der Sperrung sowie der anteiligen
Kapazität
der Eigenschaft, die von der Sperrung betroffen ist. Im Rahmen der
Funktionalität „Sperrung" könnte auch
eine Einsatzterminverschiebung modelliert werden. Von einer Einsatzterminverschiebung
wird gesprochen, wenn eine Eigenschaft aufgrund vielfältiger Probleme
nicht zum ursprünglichen
Termin verbaut werden kann (synonym für „Einsatztermin" wird auch „Start
of Production" (SOP) verwendet).
Besonders problematisch ist dieser Umstand in den Fällen, wo
die Nichteinhaltung des geplanten Einsatztermins sehr spät bekannt
wird und in der Einplanung dann nicht mehr berücksichtigt werden kann. Wenn
ein Einsatztermin verschoben wird, erfolgt die Substitution der
gesperrten Eigenschaft durch eine Eigenschaft der gleichen PR-Nummern-Familie.
Aufgrund der hohen Komplexität
und der Existenz zahlreicher Zwänge
und Verbote bei Eigenschaftskombinationen, ist hierfür ein ausreichend langer
Vorlauf vorzusehen. In diesem Zusammenhang wird deutlich, welche
Auswirkungen eine späte Bekanntgabe
einer Einsatzterminverschiebung auf die Stabilität des Prozesses und infolgedessen
auf die Einhaltung des geplanten ZP8-Termins haben kann.
-
Eine Angabe der verbauten Fahrzeugbeschreibungen
und der entsprechenden relativen Anteile der Fahrzeugbeschreibungen
an der gesamten Fertigung der jeweiligen Fahrzeugbeschreibung ist nur
dann relevant, wenn mehr als ein Werk in dem Modell berücksichtigt
wird und Fahrzeugbeschreibungen nicht ausschließlich in einem Werk gefertigt werden.
Ansonsten beträgt
der Anteil immer 100 %.
-
Die beispielhafte Ausführungsform
der Simulation des Auftragsabwicklungsprozesses erlaubt es, vielfältige Fragestellungen
zu untersuchen. Dabei können
sowohl Auswirkungen von strategischen als auch operativ-taktischen
Entscheidungsalternativen simuliert werden. Die nachfolgenden Beispiele
sollen einen Eindruck für
den universellen Einsatz der Erfindung vermitteln. Analysiert wird
in allen Fällen
wie die beschriebenen Kennzahlen Lieferzeit, Liefertreue, Auslastung
und Bestände
variieren, wenn bestimmte Faktoren die Kontinuität des Prozesses negativ beeinflussen.
-
Auswirkungen strategischer Entscheidungen lassen
sich untersuchen bezüglich
- – der
Implementierung einer neuen Prozessstufe,
- – der
Komplexitätsreduktion
(Modularisierung in der Beschaffung und im Vertrieb),
- – alternativer
Beschaffungsstrategien (zum Beispiel: modular sourcing),
- – alternativer
Fertigungskonzepte (Kundenauftragsfertigung vs. Lagerfertigung),
- – der
Standortplanung,
- – alternativer
Distributionskanäle,
- – der
langfristigen Kapazitätsplanung
(technische Kapazität),
- – neuer
Händlernetzstrukturen.
-
Mit dem erfindungsgemäßen Simulationswerkzeug
können
untersucht werden die Auswirkungen operativ-taktischer Maßnahme infolge
von:
- – Einsatzterminverschiebungen,
- – Engpässen bei
Zulieferern,
- – nicht
prognostizierter Nachfrage nach Fahrzeugen! Eigenschaften,
- – temporären Kapazitätseinschränkungen
in den Werken aufgrund eines Maschinenausfalls und ähnlichem.
-
Im Folgenden soll nun der allgemeine
Ablauf einer Simulationsstudie am Modell "Fahrzeugauslieferung an einem Auslieferungspunkt
des Herstellers bzw. der Hersteller" beschrieben werden.
-
Im Unterschied zu der herkömmlichen Übergabe
von Neuwagen bei einem Händler
wird dem Kunden in dem untersuchten Modell die Möglichkeit der Übergabe
des neuen Fahrzeugs an einem Auslieferungspunkt des Herstellers
beziehungsweise der Hersteller offeriert. Die Fahrzeugbestellung
wird wie bisher auch von den Händlern
vor Ort entgegengenommen.
-
Die mit der Auslieferung der Fahrzeuge
an einem Auslieferungspunkt des Herstellers beziehungsweise der
Hersteller verbundene Schwierigkeit besteht in der Notwendigkeit,
dass die Fahrzeuge, die zu einem bestimmten Zeitpunkt an den Kunden übergeben
werden sollen, auch genau dann zur Verfügung stehen müssen. Konkret
resultiert aus diesem Anspruch eine Liefertreue von 100 %. Dies
setzt eine verbindliche Einplanung der kundenspezifischen Fahrzeuge
und stabile Prozessabläufe
voraus. Im Rahmen der Einplanung sind insbesondere die persönlichen
Präferenzen
des Kunden hinsichtlich des Zeitpunktes der Auslieferung zu berücksichtigen.
-
Wie der oben beschriebene logistische
Anspruch bezüglich
der Liefertreue realisiert werden könnte, kann unter Verwendung
des erfindungsgemäßen Simulationswerkzeugs
aufgezeigt werden. Ausgehend von dem Status quo der Auslieferung wird
dabei bestimmt, welche Systemanpassungen vorzunehmen sind, um dem
Kunden einen verbindlichen Auslieferungstermin bereits zum Zeitpunkt
des Eingangs der Kundenbestellung beim Händler mitzuteilen. Um die Auslieferung
von Fahrzeugen an die Kunden zu dem zugesagten Termin verbindlich
sicherstellen zu können,
wird der Kunde gegenwärtig erst
zum Zeitpunkt der Fertigstellung des Fahrzeugs über den frühestmöglichen Tag der Übergabe
informiert.
-
Da die Übernahme durch den Kunden nicht in
jedem Fall kurzfristig erfolgen kann, müssen die Fahrzeuge in der Zwischenzeit
gelagert werden. Hierfür
wird eine bestimmte Kapazität
an Stellplätzen benötigt. Kosten
entstehen in Form von Kapitalbindung, fixe Kosten der Errichtung
der Lagerflächen und
variable Kosten der Lagerhaltung. Im Rahmen dieser Problematik kann
auch eine monetäre
Betrachtung vorgenommen werden. Ziel einer solchen Betrachtung ist
es, aufzuzeigen, welche Einsparungen resultieren könnten, wenn
die mit dem erfindungsgemäßen Simulationswerkzeug
gewonnenen Erkenntnisse in die reale Prozessgestaltung einfließen würden. Aufgrund
der vielen Einflussfaktoren, die den Prozess destabilisieren können, ist
es schwierig, den Bedarf an Stellflächen genau zu quantifizieren.
Für den
Fall, dass mehrere Einflüsse
parallel auf das System einwirken, resultiert eine Durchlaufzeitverteilung
mit einer hohen Varianz. Infolge dessen wäre der dem Kunden verbindlich
zugesagte Liefertermin nicht zu halten.
-
Ziel der Simulation ist ein Vergleich
alternativer Prozesskonfigurationen. Zunächst ist daher – wie oben
bereits erläutert – ein Modell
zu erstellen, das die relevanten Eigenschaften des realen Systems abbildet.
In Bezug auf den hier beispielhaft zu untersuchenden speziellen
Sachverhalt sind nicht alle Teilprozesse des Auftragsabwicklungsprozesses
relevant. Entsprechend kann die Abstraktion geeignet vorgenommen
werden.
-
Zur Untersuchung des gestellten Problems ist
es zum Beispiel nur erforderlich, ein Werk A zu modellieren. Des
Weiteren muss dazu nur der Anteil der im Werk A gefertigten Fahrzeuge
berücksichtigt werden,
der für
den Inlandsmarkt bestimmt ist. Neben der Beschränkung auf das Werk A und den
Markt Deutschland werden in der speziellen Ausführungsform nur folgende Ebenen
des Fahrzeugaufbaus im Modell betrachtet:
- -
Hersteller,
- – Plattformen:
AOO und A,
- – Fahrzeugklassen,
- - Markt/Länderkennzeichen
(Inland/Markt Deutschland).
-
Der Umfang der im beispielhaften
Modell erfassten Eigenschaften beschränkt sich außerdem auf die Eigenschaftsfamilien,
die regelmäßig als
kritisch eingestuft sind. Als wichtiges Kriterium wird in diesem Zusammenhang
angesehen, in dem Modell annähernd
die Komplexität
der Fahrzeugbeschreibung in der Realität abzubilden. Die in dem beispielhaften Modell
abgebildete Komplexität
bezieht sich auf die im Werk A für
den Markt Deutschland verbauten Eigenschaften bei beispielhaft betrachteten
dreizehn Eigenschaftsfamilien. Demnach sind insgesamt dreizehn Eigenschaftsfamilien
mit beispielsweise 68 Eigenschaften beziehungsweise PR-Nummern zu
berücksichtigen.
Im Rahmen der beispielhaften Modellierung werden die PR-Nummern-Spezuifikationen und
PR-Nummern-Setzungen ebenfalls abgebildet.
-
Die Ist- beziehungsweise Soll-Einbauraten der
Eigenschaften beziehungsweise Fahrzeugklassen werden den jeweiligen
Planungssystemen entnommen. Da in diesem Beispiel lediglich die
Fahrzeugsteuerung betrachtet wird, ist die Modellierung von Zulieferern
für die
Beantwortung der Fragestellung irrelevant. Die Terminleisten der
im Werk A realisierten Prozessstufe "2 + 2" werden auch im Modell implementiert.
Die im Modell unterstellte Verteilung der Fertigungsdurchlaufzeit
muss der tatsächlichen Fertigungszeit
im Werk A entsprechen. Abzubilden sind hierzu zum Beispiel die Netto-Fertigungsdurchlaufzeiten.
Maschinenstillstandszeiten (zum Beispiel die Wochenenden) werden
von den Brutto-Fertigungsdurchlaufzeiten subtrahiert. Da die Fertigungsdurchlaufzeiten
für die
einzelnen Fahrzeugtypen unterschiedliche Verteilungen aufweisen,
wird eine getrennte Modellierung der Montagelinien vorgenommen.
In diesem Punkt kann keine Abstraktion von der Realität erfolgen.
-
Für
das reale Layout der Fertigungsanlagen für einen ersten Fahrzeugtyp
X im Werk A ist beispielhaft eine Unterteilung der Fertigung in
drei unabhängige
Segmente angenommen worden. Die Fertigungsdurchlaufzeiten in den
jeweiligen Segmenten sind ebenfalls unabhängig voneinander angesetzt worden.
Um die Modellkomplexität
nicht unnötig
zu erhöhen,
kann auf diese Trennung verzichtet werden. Stattdessen wäre dann
ein Durchschnittswert über die
Fertigungszeiten der drei Segmente zu bilden.
-
Für
die Fertigung des Fahrzeugstyps X wurde eine Plandurchlaufzeit für die Fertigung
von zirka 75 h und für
die Fertigung eines zweiten Fahrzeugtyps Y von zirka 60 h angenommen,
wobei sich die Plandurchlaufzeit der Fertigung aus der Summe der Plandurchlaufzeiten
für Rohbau,
Lack und Montage ergibt.
-
Es sollen in der beispielhaften Simulation ausschließlich logistische
beziehungsweise produktionstechnische Einflussfaktoren in der Prozessanalyse
bewertet werden. 7 zeigt
die für
dieses Modell benötigten
Eingabe- und Ausgabedaten im Überblick.
-
Implementieren
des Modells
-
Allgemeine Umsetzung
des Modellkonzeptes
-
Das Modellkonzept wird zunächst als
Referenzmodell im Simulationsmodell umgesetzt. Als Simulationszeitraum
wurde ein Zeitraum von zwei Jahren festgelegt mit einem Fahrzeugvolumen
von zirka 500.000 Fahrzeugen. Die Verteilung der Fertigungsdurchlaufzeit
wird im Modell über
ein Histogramm abgebildet, das heißt, man bestimmt Intervalle
von Durchlaufzeiten und ermittelt jeweils den prozentualen Anteil
an Fahrzeugen, deren Fertigungsdurchlaufzeit einem Wert innerhalb
der Grenzen dieser Intervalle aufweist.
-
8 zeigt
die realen Durchlaufzeitverteilungen für die Fertigung der beiden
Fahrzeugtypen X und Y im Werk A.
-
In 9 und 10 sind die Durchlaufzeitverteilungen
für die
beiden Fahrzeugtypen X und Y kumuliert dargestellt.
-
Nachfolgend werden für das erfindungsgemäße Simulationswerkzeug
Konfigurationen von zwei unterschiedlichen Szenarios der Prozessgestaltung
vorgestellt.
-
In einer ersten Ausführungsform
wird das Referenzmodell in Szenario S1 durch die Berücksichtigung
der Besonderheiten modifiziert, die im Zusammenhang mit der Fahrzeugauslieferung
an einem Auslieferungspunkt des Herstellers beziehungsweise der
Hersteller auftreten. Wie weiter oben bereits beschrieben, erfolgt
die Festlegung eines verbindlichen frühestmöglichen Auslieferungstermins erst
zum Zeitpunkt der Fertigstellung des Fahrzeugs (ZP8).
-
In der Zeit zwischen der Fertigstellung
des Fahrzeugs und der Übergabe
des Fahrzeugs an den Kunden an einem Auslieferungspunkt des Herstellers beziehungsweise
der Hersteller muss das Fahrzeug auf hierfür vorgesehenen Stellplätzen zwischengelagert
werden. Aufgrund von Erfahrungswerten wurde mit einer durchschnittlichen
Standzeit von vierzehn bis sechzehn Kalendertagen gerechnet. Dieser Richtwert
kann jedoch variieren. Um die Kundenankunftszeit geeignet abzubilden,
wurde ein zeitverzögerndes
Element innerhalb des Distributionskanals modelliert. Die im Modell
als Kundenankunftszeit bezeichnete Verteilung entspricht der Zeitspanne
zwischen der Information des Kunden über die frühestmögliche Auslieferung des Fahrzeugs
und dem tatsächlichen
Zeitpunkt der Fahrzeugauslieferung. Im Mittel ergibt sich eine durchschnittliche
Kundenankunftszeit von zirka sechzehn Kalendertagen. Für die Zwischenlagerung
der Fahrzeuge wurde eine Kapazität
von zirka 8.700 Stellplätzen
auf dem Werksgelände
vorgesehen. Zusätzlich
können
Ausweichplätze
unbestimmter Kapazität
berücksichtigt
werden.
-
In einem ersten Simulationsschritt
wird nun der Stellflächenbedarf
für die
geschilderten drei Ausbaustufen ermittelt, wobei die reale Verteilung
der Ferigungsdurchlaufzeit der beiden Fahrzeugtypen X und Y unterstellt
wird (Verteilung Va in den 11 beziehungsweise
12). Im Anschluss daran wird die Varianz in der Verteilung der Fertigungsdurchlaufzeit sukzessive
reduziert (Verteilung Vb und Vc in den 11 beziehungsweise 12). Durch diese Maßnahme kann
die ZP8-Treue erhöht
werden. Im Rahmen dieser Sensitivitätsanalyse wird der Einfluss
der Stochastik in der Verteilung der Fertigungsdurchlaufzeit auf
die ZP8-Treue quantifiziert.
-
11 und 12 zeigen die Verteilungen Va,
Vb und Vc der Fertigungsdurchlaufzeit für die Fertigung des Fahrzeugtyps
X beziehungsweise für die
Fertigung des Fahrzeugtyps Y. Anhand der Verläufe der Fertigungsdurchlaufzeitverteilung
lässt sich in
beiden Fällen
die Verringerung der stochastischen Einflüsse erkennen.
-
Nachfolgend wird eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Simulationswerkzeuges
beschrieben, wobei in der Konfiguration ein zweites Szenario S2
umgesetzt wurde.
-
Das Szenario S2 der zweiten Ausführungsform
basiert auf den Erkenntnissen der Sensitivitätsanalyse bezüglich der
Verringerung der Varianz der Fertigungsdurchlaufzeit. Ein stabiler
Fertigungsprozess ermöglicht
das Vorziehen des Zeitpunktes der Übermittlung der Information
des frühestmöglichen Auslieferungstermins
an den Kunden. Infolgedessen reduziert sich die durchschnittliche
Standzeit des Fahrzeugs nach ZP8. Im Optimum kann der vom Kunden
präferierte
Auslieferungstermin bereits in der Fahrzeugeinplanung berücksichtigt
werden. Im Gegensatz zu Szenario S1 wird die Verteilung der Kundenankunftszeit
nicht in der Distribution, sondern bereits als Kundenwunschterminverteilung
in der Auftragseinplanung implementiert.
-
In 13 werden
die beiden Szenarios vergleichend gegenübergestellt. Um beide Szenarios besser
vergleichen zu können,
wurde in Szenario S2 für
den Kundenwunschtermin genau die gleiche Verteilung wie bei der
Kundenankunftszeit in Szenario S1 unterstellt.
-
Nach der Implementierung wurde das
Modell verifiziert und validiert. Wie bereits einleitend beschrieben,
wird bei der Verifizierung ein Vergleich zwischen dem Modell und
der Modellkonzeption durchgeführt,
das heißt,
es wird geprüft,
ob im Modell alle relevanten Systemzusammenhänge, die im Rahmen der Konzeption
definiert wurden, abgebildet sind.
-
Bei der Überprüfung der Validität des Modells
wurden die Simulationsergebnisse mit den Daten des realen Systems
verglichen. Diese Vorgehensweise empfiehlt sich in den Fällen, wo
reale Eingangsdaten verwendet werden. In der beispielhaften Simulation
wurden sowohl Teilprozesse als auch der Gesamtprozess überprüft. Für die Validierung
des Gesamtprozesses wurden die realen Treuemesswerte aus der Treuemessung
für das
Werk A zugrunde gelegt.
-
In Abhängigkeit der Fragestellung
kann es ausreichen, wenn die Auswertung auf nur einem Simulationslauf
basiert. Diese Vorgehensweise ist zum Beispiel im Zusammenhang mit
der vorliegenden Fragestellung gerechtfertigt, weil in einem ersten Schritt
lediglich eine grobe Abschätzung
des Stellflächenbedarfs
vorgenommen werden soll. Für
den Fall, dass genaue Werte zu bestimmen sind, müssen statistische Verfahren
angewandt werden. Dies beinhaltet unter anderem die Durchführung mehrerer
Replikationen. Dabei ist sicherzustellen, dass der Startwert bei
der Generierung der Zufallszahlen durch den Zufallsgenerator variiert
wird. Ansonsten werden die Ergebnisse bei jeder Replikation reproduziert.
-
Darüber hinaus genügt meist
auch für
die Bestimmung der Dauer der warming-up"-Periode eine
grobe Abschätzung.
Diese Vorgehensweise ist in der Regel zulässig, da für die konkrete Fragestellung
lediglich ein Maximalwert ermittelt werden muss. Näherungsverfahren
wären jedoch
beispielsweise dann anzuwenden, wenn ein Durchschnittswert über eine
bestimmte Ausgangsgröße ermittelt
werden soll.
-
Bei der Auswertung der Daten der
beispielhaften Simulationsläufe
wurde eine Dauer von drei Monaten ermittelt, die das modellierte
System zum Einschwingen benötigt.
-
In 14 sind
die Ergebnisse der Ermittlung des Stellflächenbedarfs auf Basis der realen
Verteilung der Fertigungsdurchlaufzeit (Verteilung Va) für die Ausbaustufe
1 (Auslieferung von 300 Fahrzeugen täglich), Ausbaustufe 2 (600
Fahrzeuge täglich)
und Ausbaustufe 3 (1.000 Fahrzeuge täglich) aufgeführt.
-
In 15 wurden
die Ergebnisse der oben beschriebenen Sensitivitätsanalyse bezüglich der Wirkung
stochastischer Fertigungsdurchlaufzeiten auf die ZP8-Treue aufbereitet.
Die in der 15 aufgeführten Werte
für die
Standardabweichung in der Fertigungsdurchlaufzeit wurden aus einer
Stichprobe von 1.000 Fahrzeugaufträgen für jede der drei unterstellten
Verteilungen ermittelt. Der Erwartungswert für die Fertigungsdurchlaufzeit
entspricht der Plandurchlaufzeit.
-
Im Rahmen der weiteren Vorgehensweise kann
es sich als nützlich
erweisen, vorauszusetzen, dass ein Übergang zu der Prozessgestaltung
des Szenarios S2 nur dann in Betracht gezogen wird, wenn der Fertigungsprozess
einen stabilen Verlauf aufweist. Diese Voraussetzung ist zumindest
in Ansätzen
für die
Fertigungsdurchlaufzeitverteilung Vc gegeben.
-
16 zeigt
den Stellflächenbedarf
für den Fall
der Verteilung Vc der Fertigungsdurchlaufzeit. Darüber hinaus
geht aus 17 das Einsparpotential
bezüglich
des Bedarfs an Stellflächen
im Vergleich zum heutigen Prozess in Szenario S1 hervor.
-
Die im Rahmen der beispielhaften
Simulation durchgeführten
monetären
Betrachtung ergaben die in 18 dokumentierten
Einsparpotentiale, die in diesem Beispiel ausschließlich aus
der Verringerung der Kapitalbindungskosten resultieren. Bei einer Untersuchung,
die darüber
hinaus auch die Kosten der Bereitstellung von Flächen für die Zwischenlagerung der
Fahrzeuge betrachtete, ergab sich ein entsprechend höherer Betrag.
-
Die Berechnung der Einsparpotentiale
bei der Substitution der Parameter aus Szenario S1 mit der Fertigungsdurchlaufzeitverteilung
Va durch die Parameter des Szenario S2 mit der Fertigungsdurchlaufzeitverteilung
Vc basiert auf der folgenden Gleichung:
jährliches Einsparpotential der
Prozessveränderung =
Zins × durchschnittlicher
Verkaufspreis × Reduzierung
des durchschnittlichen Lagerbestandes
-
Als Kapitalmarktzins wurde dabei
ein Zinssatz von 8 % unterstellt. Der durchschnittliche Verkaufspreis
der in der Simulation betrachteten Fahrzeugklassen beträgt 30.000
Euro. Die Differenz des durchschnittlichen Lagerbestandes in beiden
Szenarios wurde bereits in 17 ermittelt.
Weiterhin ist zu beachten, dass bei der Berechnung nur die in Werk
A gefertigten Fahrzeuge berücksichtigt
wurden. Auch in diesem Fall würden
sich die Beträge
entsprechend erhöhen,
wenn das gesamte Fahrzeugvolumen, das an den Kunden ausgeliefert
wird, in die Gesamtkalkulation mit einfließen würde.
-
Bezogen auf ein einzelnes Fahrzeug
ergeben sich in Abhängigkeit
von der jeweiligen Ausbaustufe die in der 19 aufgeführten durchschnittlichen Ersparnisse.
-
Das Simulationswerkzeug ist in einer
bevorzugten Ausführungsform
in unterschiedliche Programmblöcke
gegliedert, welche die oben beschriebenen Schritte, die bei der
Simulation zur Untersuchung der jeweiligen Fragestellung erforderlich
sind, umsetzen. Diese Programmblöcke
haben den folgenden Funktionsumfang:
-
Programmblock "Systemlastgenerator"
-
Der Systemlastgenerator erzeugt in
einfacher Form die Bedarfsprognosen der Händler und die Bestellungen
der Käufer.
Die Prognosen werden kontinuierlich (zum Beispiel monatlich) an
die generierten (tatsächlichen)
Bedarfe der Händler
angepasst.
-
Dabei erzeugt der Systemlastgenerator
einzeln für
die Händler
und in Summe einmalig zu Beginn eines Verkaufsjahres eine vereinfachte
Prognose der Anzahl der Wagen, die über das folgende Jahr verteilt
verkauft werden könnten.
Zusätzlich
zur Anzahl der wahrscheinlich benötigten Fahrzeuge werden ihre
wesentlichen Ausstattungsmerkmale („heavy items") charakterisiert.
-
Die Jahresprognose kann beispielsweise
die in 20 dargestellte
Form besitzen:
Herauszustellen ist, dass hiermit eine vereinfachte Prognose
erstellt wird, die näherungsweise
die Prognoseverläufe
der Händler
widerspiegelt.
-
Über
den simulierten Jahresablauf werden vom Lastgenerator Käuferbestellungen
für jeden Händler erzeugt,
deren Kurvendarstellung eine von der Jahresprognose abweichende, ähnlich vereinfachte
Form besitzt.
-
Abhängig von dem (mittleren) Kurvenverlauf der
Käuferbestellungen
der vorhergehenden Monate werden für den nächsten Zeitraum (zum Beispiel
3 Monate) die Prognosen je Woche aktualisiert.
-
Hieraus ergibt sich beispielsweise
ein Kurvenverlauf, wie ihn 21 zeigt.
-
Die Ausgabedaten des Systemlastgenerators
umfassen die Jahresprognosen der Händler, die Käuferbedarfe
sowie die aktualisierten Wochenbedarfe (Anzahl und "heavy Items" der benötigten Fahrzeuge)
der Händler
für den
nächsten
Prognosezeitraum. Sie bilden in vereinfachender Form die Eingangslast
für die
folgenden Programmblöcke
und können
auch graphisch veranschaulicht werden.
-
Programmblock "Kapazitätsabgleich"
-
Die wöchentlichen Bedarfe der Händler werden
in diesem Programmblock mit den abstrahiert modellierten Kapazitäten der
Werke und den ebenso grob nachgebildeten Kapazitäten der Zulieferer (vergleiche
unten) abgeglichen und angepasst.
-
Hierzu werden die Bedarfe der Händler gesammelt
und kumuliert. Nach einer Bedarfskorrektur durch den Zentralvertrieb,
im Modell abstrahiert zum Beispiel durch Bedarfs- und Kapazitätsgrenzen
dargestellt, erfolgt der Abgleich der Bedarfe (Anzahl, Items) mit
den tatsächlichen
Kapazitäten
der Werke und der Zulieferer.
-
Der Kapazitätsabgleich kann dargestellt
werden, wie es 22 wiedergibt.
-
Aus dem Kapazitätsabgleich ergeben sich zugelassene
Festauftragskontingente je Planungswoche, die angepasst an vorgegebene
Modulkontingente wieder den Händlern
mitgeteilt werden (vergleiche 23).
-
Die Ausgabe des Programmblocks für den Kapazitätsausgleich
umfasst die zugelassenen Festaufträge und Modulkontingente für die Händler. Sie bilden
den Input für
den Programmblock "Setzungsgenerator".
-
Programmblock "Setzungsgenerator"
-
Der Setzungsgenerator erzeugt für jeden Händler aus
den zugelassenen Festaufträgen
und Modulkontingenten konkrete Setzungen (Festaufträge und Bestellmodule)
für eine
Lieferwoche (vergleiche 24}.
Die Konkretisierung der Festaufträge zu Setzungen ist abhängig von
den bisher beim Händler eingegangenen
Käuferbestellungen
und den für
die Lieferwoche prognostizierten Bedarfen. Im Modell wird diese
Konkretisierung durch Wahrscheinlichkeitsverteilungen mit Mittelwerten
und Streuungen nachgebildet.
-
Ausgaben des Setzungsgenerators sind
die Setzungen je Händler
und Lieferwoche. Diese einzelnen Setzungen werden durch den folgenden
Programmblock den Werken zugeordnet und in Tagessetzungen umgewandelt.
-
Programmblock "Werkszuordnung"
-
Die Eingabe für den Programmblock "Werkszuordnung" sind die Setzungen
der Händler.
Diese werden mit den Restriktionen (Kapazitäten, Auslastung, etc.) der
Produktionswerke und Lieferanten abgeglichen. In diesem Programmblock
findet die Werkszuordnung und die Aufteilung der Wochensetzungen
auf die Liefertage statt (vergleiche 25).
-
Die Ausgabedaten des Programmblocks „Werkszuordnung" umfassen konkrete
Setzungen mit Angaben über
das Herstellwerk, die beteiligten Zulieferer und die Nennung des
Liefertages.
-
Die so konkretisierten Setzungen
werden den Händlern
mitgeteilt und bilden den Input für den folgenden Programmblock.
-
Programmblock "Setzungsmanipulator"
-
Während
des gesamten Prozesses
Prognose → Festaufträge → Setzungen → Tagesprogramme (siehe unten) → Produktion → Distribution
treffen
Käuferbedarfe
bei den Händlern
ein.
-
Diese werden gegenläufig zum
Prozess mit den noch freien Fahrzeugbeständen in der Distribution, der
Produktion, in den Tagesprogrammen, den Händlersetzungen, Festaufträgen oder
prognostizierten Bedarfen verglichen. Wird ein noch freies Fahrzeug
in den Beständen
gefunden, das den Käuferwünschen entspricht,
so wird ihm die Käuferbestellung
zugewiesen. Andernfalls wird versucht, die Prognosen, Festaufträge oder
auch Setzungen dem Käuferwunsch
anzupassen.
-
Aus der Sicht eines Händlers werden
vorerst nur die eigenen Setzungen (beziehungsweise Festaufträge) mit
dem Käuferwunsch
verglichen. Trifft keine Setzung zu, so kann der Händler in
dafür freigegebenen
Setzungsbeständen
eines Nachbarhändlers
nachsehen und versuchen, aus ihnen den Käuferwunsch zu befriedigen.
Dieser Prozess der Zuordnung eines Käufers zu benachbarten Händlern wird mit "Locating" bezeichnet.
-
Der Programmblock "Setzungsmanipulator" führt den
gesamten skizzierten Vorgang der Bestands- und Setzungsabgleiche
mit den Käuferbestellungen
und das Locating durch und aktualisiert die einzelnen Setzungen
der Händler.
-
Ergebnisse beziehungsweise Ausgaben
des Setzungsmanipulators sind aktualisierte, mit Käuferbestellungen
versehene Setzungen sowie Käuferaufträge mit zugeordneten
Beständen
oder in den Setzungen beziehungsweise Festaufträgen spezifizierten Fahrzeugen.
-
Programmblock "Tagesprogramm"
-
Dieser Programmblock arbeitet mit
den täglichen
Setzungen der Händler.
Abhängig
von werksspezifischen Vorgaben, zum Beispiel der spätest möglichen
Startpunkte für
die Montage, werden die Setzungen zu Tagesprogrammen zusammengestellt. Darüber hinaus
werden die in den Setzungen spezifizierten Fahrzeuge in ihre Module
aufgelöst.
Dieses wird den Zulieferern als festgelegte Abrufmengen mitgeteilt.
-
Die Ausgaben des Programmblocks "Tagesprogramm" sind Tagesproduktionsprogramme
für die Werke
sowie festgelegte Abrufmengen, die den Zulieferern mitgeteilt werden.
-
Programmblock "Produktion und Zulieferer"
-
In diesem Programmblock werden die
einzelnen Produktionsstätten,
die Werke der Zulieferer und die Zeiten für Montage oder für die Belieferung
in abstrahierter Form durch mehrere Modellbausteine nachgebildet.
-
Dabei werden mittlere Durchlaufzeiten
und Durchlaufzeitschwankungen sowie die Tagesproduktionskapazitäten für die Produktionsstätten und
die Zulieferwerke als Parameter angegeben.
-
Darüber hinaus besitzen die Modellelemente Merkmalsbeschreibungen
zum Beispiel über
Grenzkapazitäten,
Arbeitszeitmodelle, Personalstamm oder andere Spezifika der Werke,
die für
die Prognose- und Planungsvorgänge
der vorher beschriebenen Programmblöcke notwendig sind.
-
Die so in Grobmodellbausteinen nachgebildeten
Produktionswerke geben in vereinfachter Form Feinabrufe an die Modellbausteine,
die die Zulieferung nachbilden.
-
Als Eingang für diesen Programmblock dienen
die Tagesprogramme. Der Programmblock erzeugt Fahrzeuge im Modell,
die dem folgenden Programmblock „Distribution" übergeben werden.
-
Programmblock "Distribution"
-
Ebenso wie die Produktionsstätten oder
die Werke der Zulieferer wird die Distribution zu den Händlern oder
direkt zu den Käufern
abstrahiert in Form von Modellelementen abgebildet, die die mittleren
Distributionszeiten nachbilden. Inwieweit die Auslastungen einzelner
Transportkapazitäten
berücksichtigt
werden müssen,
wird in der Konzeptionsphase geklärt.
-
Aufbau eines
beispielhaften Grundmodells
-
Im Folgenden soll ein Grundmodell
in größerer Detailtiefe
beschrieben werden. Dieses Grundmodell bildet beispielhaft den Serienanlauf
und das sich daran anschließende
Jahr (zum Beispiel das Jahr 2003) ohne Störungen wie Streiks oder Zuliefererengpässe ab.
-
In dem Modell sollen die Märkte USA,
Kanada, West Europa und ein Markt, der die übrigen Gebiete versorgt, betrachtet
werden.
-
Die Märkte USA und Kanada setzen
sich aus den in den 26a und 26b angegebenen PPCs zusammen.
Die Märkte
West Europa und „übrige Gebiete" werden jeweils über einen
Importeur mit 100%-Marktanteil abgebildet.
-
Auf dem Markt Europa wird eine Ausstattungsvariante
A verkauft. Auf den weiteren Märkten USA,
Kanada und übrige
Gebiete" werden
die Ausstattungsvarianten B, C und D verkauft.
-
Der Fahrzeugaufbau umfasst die modellierten
Fahrzeugklassen und Ausstattungen.
-
Ein Fahrzeug wird in dem hier beschriebenen
Modell durch je eine PR-Nummern-Familie beschrieben:
- – Motoren,
- – Getriebe,
- – Klimaanlage,
- – Radio
und
- - Verdeck.
-
Zusätzlich hat jedes Fahrzeug noch
eine Außenfarbe.
-
Die einzelnen PR-Nummer-Familien
setzen sich dabei beispielsweise wie in den 27a und 27b angegeben
zusammen.
-
Der Produktbaum besteht aus einer
Basis-Fahrzeugbeschreibung, einer Fahrzeugbeschreibung „Fahrzeug
X, US", die Gemeinsamkeiten
der Ausstattungen B, C und D zusammenfasst, einer Fahreugbeschreibung „Fahrzeug
X, Europa" und den Ausstattungsvarianten
A, B, C und D (vergleiche 28).
-
Für
diese Fahrzeugbeschreibungen wurden außerdem die folgenden Zwänge und
Verbote definiert:
- – 1,6 l-Motor immer mit Schaltgetriebe,
- – Ausstattungsvariante
B immer mit 2,0 l-Motor,
- – Ausstattungsvariante
C nie mit 1,4 l-Motor,
- – Ausstattungsvariante
C nie mit 1,6 l-Motor,
- – Ausstattungsvariante
D immer mit 2,0 l-Motor.
-
Für
die Jahre 2002 und 2003 (Serienanlauf und das sich daran anschließende Jahr)
wurden für das
Fahrzeug X die in 29 wiedergegebenen
Absätze
prognostiziert. Weiter wurde angenommen, dass der Anlauf des Fahrzeugs
X zum Beispiel in der KW 31 des Jahres 2002 beginnt und die in 30 angegebenen Absatzdaten
aufweist. Dieser Fahrzeugabsatz wird in dem Modell zunächst auf
die beiden Fahrzeugbeschreibungen "Fahrzeug X, US" und "Fahrzeug X, Europa" aufgeteilt. Diese anteiligen Fahrzeugabsätze haben
den in den 31a und 31b gezeigten
Verlauf.
-
Die Fahrzeugbeschreibung "Fahrzeug X, Europa" beziehungsweise
die untergeordnete Fahrzeugbeschreibung A wird zu 100 % auf dem
Markt Europa abgesetzt. Die Fahrzeugbeschreibung "Fahrzeug X, US" und die untergeordneten
Ausstattungsvarianten B, C und D werden mit der in den 32a und 32b wiedergegebenen Verteilung auf den
Märkten
USA, Kanada und „übrige Gebiete" abgesetzt.
-
Für
die Ausstattungsvarianten B, C und D wird weiter die folgende, konstante
Verteilung angenommen:
- – B: 10 % des Absatzes der
Fahrzeugbeschreibung "Fahrzeug
X, US",
- – C:
65 % des Absatzes der Fahrzeugbeschreibung "Fahrzeug X, US",
- – D:
15 % des Absatzes der Fahrzeugbeschreibung "Fahrzeug X, US".
-
Für
die Festlegung der Werkskapazität
wurde angenommen, dass in (dem außereuropäischen) Werk A von Montag bis
Freitag in zwei Schichten und Samstags in einer Schicht à 7 Stunden
gearbeitet wird und die in 33 angegebenen
Tage arbeitsfrei (Feiertage oder Werksferien) sind.
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Die anteilige Werksausbringung im
Modell wurde so eingestellt, dass die Werksauslastung im Modell
bezogen auf das Fahrzeug X im Durchschnitt 85 % betrug.
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Die Distribution wurde wie folgt
abgebildet:
- – Fahrzeuge nach Europa werden
zuerst in den Hafen Übersee
transportiert (Dauer zirka eine Woche). Von dort erfolgt der Versand
per Schiff in den Zielhafen (Dauer zirka drei Wochen). Im Zielhafen
werden die Fahrzeuge abschließend
zirka eine Woche gelagert. Die Distribution innerhalb Europas wird
nicht weiter betrachtet.
- – US-Distribution
- – Fahrzeuge,
die in den Markt "übrige Gebiete" geliefert werden,
gehen beispielsweise nach Latein-Amerika (Dauer zirka drei Wochen).
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Die Transporte erfolgen im Modell
täglich. Die
Kapazität
der Transporte kann dabei gegebenenfalls limitiert werden.
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Für
die Prozesssteuerung wurden folgende Parameter angenommen:
- – FU1
(Werkszuordnung): 28 Kalendertage vor ZP8,
- – Tagesauflösung (Aufteilung
der Aufträge
auf Tage): 28 Kalendertage vor ZP8,
- – FU2
(Übergabe
in die Fertigung): 14 Kalendertage vor ZP8,
- – FU1
und FU2 finden wöchentlich
statt;
- – Prognosen
werden monatlich erstellt,
- – Volumenvereinbarungen
werden monatlich erstellt,
- – Händlerbestellungen
finden wöchentlich
statt.
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Bei der Tagesprogrammbildung wird
für die Verwirbelung
der Auftragsreihenfolge die in 34 dargestellte
Wahrscheinlichkeitsverteilung angenommen.
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Dieses so parametrisierte Grundmodell
führt (ohne
weitere Modifikation) zu den in den 35 bis 42 dargestellten Ergebnissen
für:
- – durchschnittliche,
minimale und maximale Lieferzeit: 35,
- – durchschnittliche
Liefer- und Auftragsdurchlaufzeit: 36,
- – Lieferzeit
für Fahrzeuge
mit einem bestimmten Motor: 37,
- – Einplanungstreue: 38,
- – Wochenprogrammtreue: 39,
- – ZP8-Treue: 40,
- – Liefertreue: 41,
- – Bestände: 42.
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Auf Basis dieses Grundmodells können nun verschiedene
Szenarios entwickelt werden.
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Szenario S3 zum Beispiel ist durch
eine zu pessimistische Prognose über
den Absatz gekennzeichnet.
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Im Grundmodell wird die Annahme getroffen, dass
die prognostizierten Absätze
tatsächlich
als Ist-Absätze
eintreffen. In einem Szenario S3, welches den Absatz zu pessimistisch
einschätzt,
wird diese Annahme verworfen. Es wird dann untersucht, welche Auswirkungen
eine zu pessimistische Absatzprognose auf den Prozess hat.
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Hierfür kann das Modell für dieses
Szenario S3 beispielsweise folgendermaßen erweitert werden, dass
die Ist-Absätze
die prognostizierten Absätze insgesamt
um 20 % übertreffen.
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Szenario S4 beispielsweise ist durch
eine zu optimistische Prognose über
den Absatz gekennzeichnet.
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Analog zu Szenario S3 können die
Auswirkungen untersucht werden, die eine zu optimistische Prognose
auf den Prozess hat, indem etwa die Annahme getroffen wird, dass
die prognostizierten Absätze
insgesamt um 20 % über
dem Ist-Absatz liegen.
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Ein weiteres Szenario S5 bildet beispielsweise
einen Streik in der Produktion ab.
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Beispielhaft beginnt der Streik am
01. März 2003
und dauert insgesamt zehn Tage. Dabei können zwei Varianten untersucht
werden. In der ersten Variante werden die Auswirkungen des Streiks
ohne Gegenmaßnahmen
untersucht. In einer zweiten Variante werden frühzeitig weniger Aufträge eingeplant,
da der Streik bereits rechtzeitig bekannt war.
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In entsprechend erweiterten Modellen
können
weitere Gegenmaßnahmen
berücksichtigt
werden.
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In der beschriebenen Ausführungsform
wird der Streik durch eine Störung
der Werkskapazität
abgebildet.
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Variante Eins: Der Streik tritt auf,
ohne dass Gegenmaßnahmen
getroffen werden.
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Die Simulationsergebnisse dieser
Variante sind in den 43 bis 49 für:
- - durchschnittliche
Liefer- und Auftragsdurchlaufzeit: 43,
- – Lieferzeit
für Fahrzeuge
mit einem bestimmten Motor: 44,
- – Einplanungstreue: 45,
- – Wochenprogrammtreue: 46,
- – ZP8-Treue: 47,
- – Liefertreue: 48,
- – Bestände: 49 dargestellt.
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Variante Zwei: Nach zehn Tagen sind
1.165 Fahrzeuge verspätet.
Als Reaktion auf den Streik wird in der Simulation die Soll-Ausbringung
im März um
diese 1.165 Fahrzeuge reduziert.
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Die Simulationsergebnisse dieser
zweiten Variante sind in den 50 bis 56 für:
- – durchschnittliche
Liefer- und Auftragsdurchlaufzeit: 50,
- – Lieferzeit
für Fahrzeuge
mit einem bestimmten Motor: 51,
- – Einplanungstreue: 52,
- – Wochenprogrammtreue: 53,
- – ZP8-Treue: 54,
- – Liefertreue: 55,
- – Bestände: 56 dargestellt.
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In einem weiteren Szenario S6 kann
beispielsweise ein Engpass bei der Lieferung von Diesel-Aggregaten
in einer Simulation untersucht werden.
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Hierfür wird das Modell beispielsweise
um einen Zulieferer dieses Motors erweitert und die Kapazität so eingestellt,
dass der Bedarf an Motoren exakt gedeckt werden kann. Der Engpass
wird dann über eine
Störung
der Kapazität
des Zulieferers abgebildet.
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Die Erfindung beschränkt sich
in ihrer Ausführungsform
nicht auf die vorstehend angegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiele.
Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von der erfindungsgemäßen Anordnung
und dem erfindungsgemäßen Verfahren
auch bei grundsätzlich
anders gearteten Ausführungen
Gebrauch machen.