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Dynamische Produktionsplanung bei Serienfertigung
Betriebswirtsc haftlich
technologische
Beitriige lur Theorie Herausgeber:
und Praxis des Prof. Dr.-Ing. Dr. rer. pol.
Industriebetriebes Theodor Ellinger
-Band6- Unlversltit lU Koln
Aufgabe der Schriftenreihe:
Durch Arbeiten, die sowohl die betriebswirtschaftliche wie auch die technologische Be
trachtungsweise beriicksichtigen, soIl dem realen Geschehen des Industriebetriebes in be
sonderer Weise Rechnung getragen werden.
In Theorie und Praxis wird in zunehmendem MaBe erkannt, daB durch gleichzeitige Be
rucksichtigung betriebswirtschaftlicher und technologischer Aspekte wesentliche Ra
tionalisierungseffekte erzielt werden. Bei einer entscheidungsorientierten Behandlung von
Problemen des Industriebetriebes sind die modernen Methoden der Unternehmenspla
nung heranzuziehen. Deshalb werden in der vorliegenden Reihe auch Arbeiten aus dem
Bereich von Operations Research vertreten sein, in denen oft in besonderer Weise be
triebswirtschaftliche und technologische Aspekte einander durchdringen.
Bei der Analyse der Produktionsfaktoren wird die Behandlung von Fragen der Huma
nisierung aus betriebswirtschaftlich-technologischer Sicht zu fundierten Aussagen fiihren
konnen, deren Bedeutung nicht von der jeweils gegebenen wirtschaftlichen oder politi
schen Situation abhangt.
Tilel der Schriftenreihe:
Band 1: Prof. Dr. Dr. Theodor Ellinger:
Produktinformation und Produktplanung
Band 2: Prof. Dr. Dr. Theodor Ellinger, Dr. Horst Wildemann:
Planung und Steuerung der Produktion aus betriebswirtschaftlich-technolo
gischer Sicht
Band 3: Prof. Dr. Dr. Theodor Ellinger, Dr. Horst Wildemann:
Praktische Faile zur Produktionssteuerung
Band 4: Dr. Reinhard Haupt:
Reihenfolgeplanung im Sondermaschinenbau
Band 5: Dr. Horst Wildemann:
InvestitionsentscheidungsprozeG fur numerisch gesteuerte Fertigungssysteme
(NC-Maschinen)
Band 6: Dr. Armin Schirmer:
Dynamische Produktionsplanung bei Serienfertigung
Dr. Armin Schirmer
Dynamische Produktionsplanung
bei Serienfertigung
ISBN 978-3-409-34081-6 ISBN 978-3-322-87923-3 (eBook)
DOl 10.1007/978-3-322-87923-3
© 1980 Betriebswirtschaftlicher Verlag Dr. Th. Gabler GmbH, Wiesbaden
Umschlaggestaltung: Horst Koblitz, Wiesbaden
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des Verlages.
Geleitwort des Herausgebers
Die vorliegende Arbeit befaBt sich mit den grundlegenden Fragen der Produktionsplanung
bei Serienfertigung. Auf diesem Gebiet werden seit langem mathematische Modelle
gebildet, mit deren Hilfe die komplexen Zusammenhange zur optimalen Gestaltung des
Ablaufs erfaBt werden sollen. Der ergiebige Einsatz solcher Modelle scheiterte bisher meist
daran, daB die aufgezeigten Losungswege stark vereinfacht sind und deshalb den Anforde
rungen der Praxis nicht gerecht werden. Dies gilt bevorzugt fUr die mehrstufige Fertigung.
Der Verfasser baut in seinem Losungsansatz mit Erfolg die im Zeitablauf sich verandernden
inner- und auBerbetrieblichen Bedingungen ein. So wird in der vorliegenden Planungsme
thodik die SeriengroBen- und Seriensequenzplanung in den lang- und kurzfristigen Pla
nungsvollzug eingegliedert. Die vielfaltigen gegenseitigen Abhangigkeiten werden dabei
ebenso beriicksichtigt wie die Erkenntnisse der modernen Organisations- und Entschei
dungstheorie. Die theoretischen Aussagen entstehen in enger Verbindung mit praktischen
Untersuchungen, die der Verfasser in Industriebetrieben durchfuhrte. In Simulationsun
tersuchungen wird die zu einer effizienten SeriengroBen- und Seriensequenzplanung ge
schaffene adaptive Planungsmethode anhand praxisnaher Datenkonstellationen uberpruft.
Dem Verfasser gelingt es in vorbildlicher Weise, eine solide theoretische Analyse eines fur
die Praxis wichtigen Problembereichs unter Beachtung wesentlicher Elemente der realen
betriebswirtschaftlich-technologischen Situation zu erarbeiten und eine neue praxisnahe,
ergiebige Planungskonzeption zu entwickeln. So liefert die Arbeit einen wertvollen Beitrag
zur Forschung auf dem Gebiet der Produktionsplanungj zudem wird sie dem Praktiker
bei der Gestaltung brauchbarer Planungsinstrumentarien eine wichtige Hilfestellung geben
konnen.
THEODOR ELLINGER
In haltsverzeichnis
Seite
Geleitwort des Herausgebers .................................................... '" .. . . . . . . . . . .. .. . .. 1
Vorwort ................................................................................................... 7
Verzeichnis der Abbildungen ......................................................................... 9
Verzeichnis der T abellen . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . .. . . . . . . . . .. .. . . .. 15
1. Einfiihrung .......................................................................................... 17
1.1 Problemstellung und Ziel der Arbeit ....................................................... 17
1.2 Aufbau der Arbeit ............................................................................. 24
2. Produktionsplanung bei Serienfertigung ................................................... 26
2.1 Kennzeichnung der Serienfertigung ........................................................ 26
2.2 Probleme der Produktionsplanung bei
Serienfertigung ................................................................................. 28
2.2.1 Statische Produktionsplanung ....................................................... 30
2.2.2 DynamischeProduktionsplanung .................................................. 31
2.2.2.1 SeriengroBenplanung ............................................................... 32
2.2.2.2 Seriensequenzplanung .............................................................. 35
3. Die Planungssituation bei Serienfertigung .................................................. 39
3.1 Determinanten der Planungssituation ..................................................... 39
3.1.1 Die Nachfragesituation ............................................................... 39
3.1.2 DieProduktionssituation ............................................................. 45
3.1.3 Die Lagersituation ..................................................................... 56
3.2 Zielsetzung ...................................................................................... 66
3.3 Anforderungen an ein problemadaquates
Planungsmodell und Planungsverfahren .................................................. 75
4. Losungsansatze zur Seriengro6en- und
Seriensequenzplanung in der Literatur ...................................................... 82
4.1 Modelliiberblick ............................................................................... 83
Seite
4.2 Darstellung einiger ausgewahlter Modelle zur
SeriengroBen-und Seriensequenzplanung ................................................ 92
4.2.1 DasModellFLOPPvonMiiller-Merbach ........................................ 92
4.2.2 Das Modell von Dhavale .............................................................. 94
4.2.3 Die Modellevon Miiller ............................................................... 96
4.2.4 Das Modell von LambrechtlVa nderveken ........................................ 97
4.2.5 Das Modell von Kurbel .............................................................. 100
4.2.6 Das Modell von LieseganglWildemann .......................................... 103
4.3 Zusammenfassung ........................................................................... 104
5. Entwicklung einer Konzeption zur Serien
gro6enbestimmung bei deterministisch und
nicht-deterministisch schwankendem Bedarf ............................................. 105
5.1 Ein SeriengroBenmodell fUr deterministisch
konstanten Bedarf als Ausgangslosung .................................................. 106
5.1.1 SeriengroBenbestimmung bei einstufiger
Fertigung ............................................................................... 106
5.1.1.1 Das klassische SeriengroBenmodell ............................................. 106
5.1.1.2 Sensitivitatsanalytische Untersuchungen ...................................... 111
5.1.1.3 Erweiterungen des klassischen Serien-
groBenmodells ...................................................................... 128
5.1.2 SeriengroBenbestimmung bei mehrstufiger
Fertigung ............................................................................... 133
5.2 SeriengroBenbestimmung bei deterministisch
schwankendemBedarf ...................................................................... 150
5.2.1 Zur Anwendbarkeit des klassischen Serien
groBenmodells bei deterministisch schwan-
kendem Bedarf ........................................................................ 150
5.2.2 Mehrperiodische SeriengroBenmodelle .......................................... 155
5.2.3 Die Konzeption derperiodischen SeriengroBe .................................. 164
5.3 Zur Anwendung deterministischer Serien
groBenmodelle bei nicht-deterministischem
Bedarf ........................................................................................... 170
6. Entwicklung eines adaptiven Modells zur
Seriengro6en- und Seriensequenzplanung
bei mehrstufiger Serienfertigung ............................................................. 173
Seite
6.1 Problemstellung und Modellpramissen .................................................. 173
6.2 Modellkonzeption ........................................................................... 175
6.2.1 Die Problematik der Planung bei Unsicherheit ................................. 175
6.2.2 Grundlegende Planungsmethodik ................................................ 178
6.2.3 Die Methodikder revolvierenden Planung ...................................... 184
6.2.4 Das Planungsmodell aus kybernetischer Sicht .................................. 192
6.3 Das Prognosesystem ......................................................................... 198
6.4 Das Planungssystem ......................................................................... 201
6.4.1 Grobplanung .......................................................................... 201
6.4.1.1 Bestimmung optimaler Auflegungsabstande .................................. 203
6.4.1.2 Bestimmung der Sicherheitsbestande .......................................... 207
6.4.1.3 Kapazitatsbelastungsrechnung .................................................. 213
6.4.2 Feinplanung ........................................................................... 216
6.4.2.1 BestimmungderIsteindeckungszeit ............................................ 219
6.4.2.2 BestimmungderSeriengroBen ................................................... 224
6.4.2.3 Bestimmungder Einlastungsreihenfolge ...................................... 225
6.4.2.3.1. Bestimmung der Einlastungsreihenfolge
ohne Kapazitatsterminierung ................................................ 228
6.4.2.3.2 Bestimmung der Einlastungsreihenfolge
mit Kapazitatsterminierung ................................................... 230
6.4.2.4 Einlastungsrechnung .............................................................. 236
6.4.2.4.1 Einlastungsrechnung ohne Kapazitats-
ausgleich ........................................................................... 238
6.4.2.4.2 Einlastungsrechnung mit Kapazitats-
ausgleich ........................................................................... 245
6.4.2.4.2.1 Aufgaben und Moglichkeiten des
Kapazitatsausgleichs ......................................................... 245
6.4.2.4.2.2 Methode des Kapazitatsausgleichs ......................................... 247
6.4.2.4.2.3 Ablauf des Kapazitatsausgleichs-
verfahrens ....................................................................... 253
6.4.2.5 Maschinenbelegungsplanung fur den
Festplanungsabschnitt ............................................................ 263
6.5 Das Kontrollsystem ......................................................................... 264
6.6 Mogliche Modellerweiterungen ........................................................... 265
Seite
7. Simulations untersuchungen .................................................................. 268
7.1 Aufgabe der Simulationsuntersuchungen ............................................... 268
7.2 Aufbau des Simuiationsmodells ........................................................... 273
7.2.1 Modellstruktur ........................................................................ 273
7.2.1.1 Modellpr;unissen ................................................................... 273
7.2.1.2 Simulationsablauf .................................................................. 275
7.2.2 Datenstruktur ......................................................................... 278
7.2.3 Teststrategien .......................................................................... 283
7.3 Simulationsdurchfuhrung .................................................................. 285
7.3.1 Simulationsprogramm ............................................................... 285
7.3.2 Simulationsumfang ................................................................... 285
7.3.3 Simulationslaufe ....................................................................... 286
7.4 Simulationsergebnisse ....................................................................... 288
7.4.1 Ergebnisse bei der Standardkonstellation ........................................ 288
7.4 .1.1 Kennzeichnung der Standardkonstellation .. .. .. .. .. .. .. .. ...... .. .. .. .... ... 288
7.4 .1.2 Ergebnisse bei Feinplanung ohne
Kapazitatsausgleich ................................................................ 291
7.4.1.3 Ergebnisse bei Feinplanung mit
Kapazitatsausgleich ................................................................ 297
7.4.2 Der Zusammenhang zwischen Dispositions-
kosten und Lieferbereitschaftsgraden ............................................ 302
7.4.3 Der EinfluB der Kapazitatsauslastung ............................................ 304
7.4.4 Der EinfluB der Saisonschwankung ............................................... 304
8. Zusammenfassung ............................................................................... 306
Symbolverzeichnis .................................................................................... 310
Verzeichnis der Abkurzungen ...................................................................... 316
Literaturverzeichnis .................................................................................. 318
Stichwortverzeichnis ................................................................................. 349
Vorwort
Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Produktionsplanung bei Serienfertigung mit den
zentralen Problem en der Bestimmung der SeriengroBen und Seriensequenzen. Dieser
Problemkreis beschaftigt seit mehreren Jahrzehnten die betriebswirtschaftliche Forschung
und hat angesichts der vielen ungelosten oder zumindest der betrieblichen Praxis nicht
adaquat gelosten Probleme auch heute nichts von seiner Aktualitat verloren. Ein Blick auf
die zahlreichen Losungsansatze der deutschen und in besonderem MaBe der amerikanischen
Literatur, welche ich wwrend eines Forschungsaufenthaltes in den USA eingehend
studieren konnte, zeigt, daB die meisten Modelle entweder zu einschneidende Priimissen
aufweisen, urn wirklichkeitsnah zu sein, oder einen verhaltnismaBig hohen Modellbil
dungs- und Rechenaufwand erfordern und somit zur Losung praktischer Planungspro
bleme gar nicht oder nur beschrankt geeignet sind. Die vorliegende Arbeit entstand daher in
dem Bemiihen, den Anforderungen der betrieblichen Praxis in starkerem MaBe Rechnung
zu tragen. Bei der Entwicklung der Planungskonzeption zur Bestimmung von Seriengro
Ben-und Seriensequenzen standen deshalb weniger der Optimierungsgedanke als vielmehr
die Realitatsnahe des Modells und die Praktikabilitat des Planungsverfahrens im Vorder
grund.
Dieser Schrift liegt eine von der Wirtschafts- und Sozialwissenschaftlichen Fakultat der
Universitat zu Koln im Februar 1979 angenommene Dissertation mit dem Titel "Dyna
mische Produktionsplanung bei mehrstufiger Serienfertigung - Entwicklung eines adapti
ven Modells zur SeriengroBen- und Seriensequel1zplanung" zugrunde.
An dieser Stelle mochte ich meinem verehrten akademischen Lehrer, Herrn Prof.Dr.Dr.
Th. Ellinger, Direktor des Seminars fUr Allgemeine und Industrielle Betriebswirtschafts
lehre der Universitat zu Koln, ganz besonders fUr die Betreuung, Forderung und groBzii
gige Unterstiitzung bei der Anfertigung der Arbeit danken. Auch fiir die Aufnahme dieses
Bandes in die vorliegende Schriftenreihe sei ihm besonders gedankt.
Herrn Dr. D.G. Liesegang bin ich fUr die Vielzahl von kritischen Anmerkungen und seine
standige Diskussionsbereitschaft zu besonderem Dank verpflichtet. Herrn Prof. Dr.
W. Kern, Direktor des Seminars fiir Allgemeine Betriebswirtschaftslehre und Fertigungs
wirtschaft der Universitat zu Koln, danke ich fur die sorgfaltige und kritische Durchsicht
des Manuskripts. Dank gebuhrt schlieBlich den verschiedenen Betrieben im Bereich der
Stahlverformenden Industrie, die einen Einblick in ihre Fertigungsproblematik gestatteten
und damit die Anwendungsbezogenheit dieser Schrift forderten.
ARMIN SCHIRMER
