Hierarchische Produktionsplanung für die marktorientierte Serienfertigung: Anwendung auf ein Unternehmen der elektrotechnischen Industrie

210 Pages·1997·7.925 MB·German

by  Dr. Robert Meyer (auth.)

Hierarchische Produktionsplanung
flir die marktorientierte Serienfertigung
Wirtschaftswissenschaftliche Beitriige
Infonnationen fiber die Bande 1-74
sendet Ihnen auf Anfrage gerne der Verlag.
Band 75: W. Sesselmeier, Gewerkschaften Band 98: S. Huschens, Zur Modellierung der
und Lohnfmdung, 1993, Erwartungsbildung in makroOkonomischen
ISBN 3-7908-0659-5 Modellen, 1994, ISBN 3-7908-0776-1
Band 76: R. Frensch, Produktdifferenzie
Band 99: T. Gerhards, Theorie und Empirie
rung und Arbeitsteilung, 1993,
fiexibler Wechselkurse, 1994,
ISBN 3-7908-0663-3
ISBN 3-7908-0780-X
Band 77: K. Kraft, Arbeitsmarktflexibilitlit,
1993, ISBN 3-7908-0666-8 Band 100: K. Morasch, Strategische Allian
zen, 1994, ISBN 3-7908-0783-4
Band 78: R. P. Hellbriick, Synergetik und
Marktprozesse, 1993, ISBN 3-7908-0668-4 Band 101: N. Lamar, MakrOOkonomische
Band 79: L. Linnemann, Multinationale Konvergenz und Wlihrungssystem, 1994,
Untemehmungen und intemationale Wirt ISBN 3-7908-0784-2
schaftspolitik, 1993, ISBN 3-7908-0670-6
Band 102: G. M. Winkler, Entscheidungen
Band 80: K. Cuhls, QuaiitlUszirkel in japa und Praferenzen, 1994, ISBN 3-7908-0786-9
nischen und deutschen Untemehmen, 1993,
ISBN 3-7908-0672-2 Band 104: C. Fantapie Altobelli, Kompen
Band 81: B. Erke, Arbeitslosigkeit und sationsgeschiifte im intemationalen Marke
Konjunktur auf segmentierten Arbeitsmiirk ting, 1994, ISBN 3-7908-0801-6
ten, 1993, ISBN 3-7908-0695-1
Band 105: R. Wagner, Die Grenzen der
Band 82: M. Hillmer, Kausalanalyse Untemehmung, 1994, ISBN 3-7908-0812-1
makroOkonomischer Zusammenhlinge mit
latenten Variablen, 1993, Band 106: H. Richter, Marktorientierte
ISBN 3-7908-0703-6 Neugestaltung des Einkommensteuersy
Band 83: M. Heinisch, W. Lanthaler, stems, 1995, ISBN 3-7908-0819-9
1m Brennpunkt Universitlit, 1993,
ISBN 3-7908-0713-3 Band 107: M. Graff, Bildung und techni
scher Fortschritt als Determinanten wirt
Band 84: M. GOcke, Starke Hysteresis im schaftIicher Entwicklung, 1995,
AuBenhandel, 1993, ISBN 3-7908-0722-2 ISBN 3-7908-0820-2
Band 87: M. Raab, Steuerbeitriige.
Kapitalmarktgleichgewicht und Band 109: T. Kuhn, Theorie des kommuna
Untemehmensfinanzierung, 1993, len Finanzausgleichs, 1995,
ISBN 3-7908-0734-6 ISBN 3-7908-0828-8
Band 88: K.-J. Duschek, Ein sequentielles Band 1I0: B. Schaden, Effektive Kapital
empirisches allgemeines Gleichgewichts steuerbelastung in Europa, 1995,
modell zur Beurteilung von Steuerreform ISBN 3-7908-0831-8
programmen, 1993, ISBN 3-7908-0736-2
Band Ill: G. Georgi, Job Shop Scheduling
Band 89: R. Schwager, Geld iiberlappende
in der Produktion, 1995,
Nachfragestruktur und bilaterale Trans
ISBN 3-7908-0833-4
aktionen, 1994, ISBN 3-7908-0739-7
Band 90: M. Sander, Die Bestimmung und Band 1I2: V. Kaitefieiter, Die Entwick
Steuerung des Wertes von Marken, 1994, lungshilfe der Europaischen Union, 1995,
ISBN 3-7908-0742-7 ISBN 3-7908-0838-5
Band 91: T. Ursprung, Propaganda,
Band 1I3: B. Wieland, Telekommunikation
Interessengruppen und direkte Demokratie,
und vertikale Integration, 1995,
1994, ISBN 3-7908-0743-5
ISBN 3-7908-0849-0
Band 94: F. Kugler, Preisbildung auf spe
kulativen Miirkten, 1994, Band 1I4: D. Lucke, Monetlire Strategien
ISBN 3-7908-0750-8 zor Stabilisierung der Weltwirtschaft, 1995,
ISBN 3-7908-0856-3
Band 95: 1. Schmoranz, Die Energienach
frage privater Haushalte, 1994, Band 1I5: F. Merz, DAX-Future-Arbitrage,
ISBN 3-7908-0761-3 1995, ISBN 3-7908-0859-8
Band 96: M. Carlberg, MakrOOkonomische
Band 1I6: T. Kopke, Die Optionsbewer
Szenarien fiir das vereinigte Deutschland,
tung an der Deutschen Terminborse, 1995,
1994, ISBN 3-7908-0763-X
ISBN 3-7908-0870-9
Band 97: U. Schiller, Vertikale Unter
nehmensbeziehungen, 1994, Band 117: F. Heinemann, Rationalisierbare
ISBN 3-7908-0774-5 Erwartungen, 1995, ISBN 3-7908-0888-1
FortscIZUng auf Seitc 197
Robert Meyer
Hierarchische
Produktionsplanung fur
die marktorientierte
Serienfertigung
Anwendung auf ein Untemehmen
der elektrotechnischen Industrie
Mit 20 Abbildungen
und 37 Tabellen
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
Reihenherausgeber
Werner A. Muller
Autor
Dr. Robert Meyer
Zorneding
ISBN 978-3-7908-1058-5 ISBN 978-3-662-12010-1 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-12010-1
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme
Meyer, Robert: Hierarchische Produktionsplanung fUr die marlctorientierte Serienfertigung:
Anwendung auf ein Unlemehmen der elektroleChnischen Industrie I Robert Meyer. - Hei
delberg: Physica-VerI., 1997
(Wutschaftswissenschaftliche Beitriige; Bd. 153)
ZugI.: Augsburg, Univ., Diss., 1997
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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1997
UrsprUnglich erschienen bei Physica-Verlag Heidelberg 1997.
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UmschlaggestaItung: Erich Kirchner, Heidelberg
SPIN 10646418 88/2202-5 4 3 2 1 0 - Gedruckl auf sliurefreiem Papier
Vorwort
Diese Arbeit wurde im Juli 1997 von der Wirtschafts- und Sozialwissenschaftlichen
Fakultat der Universitat Augsburg als Dissertationsschrift angenommen.
Mein ganz besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr. Bernhard Fleischmann, dafiir daB
er mir die Moglichkeit zur Promotion am Lehrstuhl fiir Produktion und Logistik
geboten und die Dissertation durch kritische Erorterung gefordert hat. FUr frucht
bare Diskussionen mochte ich auch allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitem am
Lehrstuhl danken.
Dank schulde ich ebenfalls Herrn Burckhardt Bohm, der zusammen mit weiteren
Mitarbeitem eines Untemehmens der elektrotechnischen Industrie mir das Praxis
problem nahebrachte und die Modellergebnisse kritisch und konstruktiv auf deren
Verwendbarkeit in der Praxis uberpriift hat.
Bedanken mochte ich mich auch bei Vera SchOllkopf, Michaela Kaindl und Lars
Hepe, die aul3ergewohnlich engagiert im Rahmen ihrer Diplomarbeiten an der
Umsetzung des Modells in ein PC-ablauffahiges Programm mitgewirkt haben.
Den weitaus groBten Teil der psychischen Belastungen dieses Projekts hat meine
Freundin und zukUnftige Ehefrau Claudia mitgetragen. Sie hat viele Sorgen mit mir
geteilt und mir immer wieder mit sanftem Nachdruck die Kraft gegeben, mit Freude
an der Sache weiterzuarbeiten. Dafiir danke ich ihr mit ganzem Herzen.
Voraussetzung fiir die Promotion war meine bisherige Ausbildung, die nur durch
die UnterstUtzung meiner Eltem moglich war. Ohne ihren Ruckhalt ware dieses
Buch nicht entstanden. Aus diesem Grunde mochte ich es ihnen widmen.
Zomeding, im Juli 1997 Robert Meyer
Inbaltsverzeicbnis
1 Einleitung ................................................................................................................ 1
1.1 Ausgangssituation .............................................................................................. 2
1.2 Zielsetzung ......................................................................................................... 5
1.3 Vorgehensweise der Untersuchung ................................................................... 6
2 Grundbegriffe der Produktionsplanung ............................................................ 12
2.1 Merkmale von Produktionstypen ..................................................................... 12
2.2 Planungsprobleme ........................................................................................... 17
2.3 Produktionsplanung und -steuerung ................................................................ 20
2.4 Hierarchische Produktionsplanung .................................................................. 23
3 Bescbreibung und Abgrenzung des Praxisproblems .............•.......................... 30
3.1 Untemehmen. ................................................................................................... 30
3.2 Produkte ........................................................................................................... 32
3.2.1 Funktionsweise der Leuchtstoffiampe ...................................................... 32
3.2.2 Aggregationskriterien fUr Leuchtstoffiampen ........................................... 34
3.3 Kunden ............................................................................................................ .35
3.4 Fertigung .......................................................................................................... 37
3.4.1 Montage der Leuchtstoffiampe ................................................................ .3 7
3.4.2 Riistkosten und -zeiten bei der Montage ................................................... 39
3.4.3 Bestimmung des Produktionstyps ............................................................ .41
3.5 Produktionsplanung ......................................................................................... 43
3.5.1 Planungsebenen ........................................................................................ .44
3.5.2 Planungsprobleme und Planungsergebnis ................................................. 45
3.5.3 Zielsetzungen ........................................................................................... .46
VIII
3.5.4 Restriktionen ............................................................................................. 48
3.5.4.1 Restriktionen der taktischen Ebene .................................................... .48
3.5.4.2 Restriktionen der mittelfristig-operativen Ebene ............................... .50
3.5.4.3 Restriktionen der kurzfristig-operativen Ebene .................................. 51
3.5.5 Aggregation ............................................................................................... 52
3.5.5.1 Aggregation der Zeit ........................................................................... 52
3.5.5.2 Aggregation der Produkte .................................................................. .54
3.5.5.3 Aggregation der Restriktionen ............................................................ 56
3.5.6 Detaillierte Darstellung der Planungsverfahren ........................................ 56
3.5.6.1 Planungsverfahren der taktischen Ebene ............................................ 57
3.5.6.2 Planungsverfahren der mittelfristig-operativen Ebene. ....................... 59
3.5.6.3 Planungsverfahren der kurzfristig-operativen Ebene .......................... 62
3.5.7 Kritik der bestehenden Produktionsplanung ............................................. 65
3.5.7.1 Kritik der taktischen Ebene ................................................................. 66
3.5.7.2 Kritik der mittelfristig-operativen Ebene ............................................ 66
3.5.7.3 Kritik der kurzfristig-operativen Ebene .............................................. 67
4 Analyse von HPP-Systemen bei marktorientierter Serienfertigung ••..•.•..•••.•• 69
4.1 Literaturiibersicht. ............................................................................................ 70
4.2 Abgrenzung der untersuchten Systeme ........................................................... 73
4.3 Produktionstyp ................................................................................................. 74
4.4 Einteilung und Aufgaben der Planungsebenen ................................................ 77
4.5 Entscheidungen ................................................................................................ 81
4.6 Zielkomponenten ............................................................................................. 84
4.7 Aggregation ..................................................................................................... 88
4.7.1 Aggregation der Zeit ................................................................................. 89
4.7.2 Aggregation der Entscheidungsvariablen .................................................. 94
4.7.3 Aggregation der Restriktionen .................................................................. 99
4.8 LOsung der Planungsaufgaben ....................................................................... l 00
4.8.1 Produktionsaufteilung aufWerke und Kapazitlitsgllittung ...................... 101
4.8.2 Produktionsaufteilung aufMaschinen und LosgroBenbestimmung ........ l04
IX
4.8.3 Disaggregation, Ab1auf-und Reihenfolgep1anung .................................. 106
4.9 Kopp1ung zwischen den Ebenen .................................................................... 10 8
4.10 Zusanunenfassung ....................................................................................... 112
5 Modellbildung .................................................................................................... 116
5.1 Argumente fUr ein hierarchisches Modell ..................................................... 116
5.1.1 Unlosbarkeit der monolithischen Formulierung ..................................... 117
5.1.2 Hierarchische Strulctur in bestehender Planung ...................................... 118
5.2 Taktische Ebene ............................................................................................. 122
5.2.1 Zielsetzung .............................................................................................. 122
5.2.2 Indizes, Zielkoeffizienten und Entscheidungsvariablen .......................... 123
5.2.3 Restriktionen ........................................................................................... 126
5.2.4 Modellformulierung ................................................................................ 130
5.2.5 Losungsverfahren .................................................................................... 132
5.2.6 Zeitlicher Ablauf ..................................................................................... 133
5.2. 7 Kopplung ................................................................................................. 133
5.3 Mittelfristig-operative Ebene ......................................................................... 134
5.3.1 Modelle der simultanen LosgroJ3en-und -reihenfolgeplanung ............... 136
5.3.2 Zielsetzung .............................................................................................. 144
5.3.3 Indizes, Zielkoeffizienten und Entscheidungsvariablen .......................... 144
5.3.4 Restriktionen ........................................................................................... 145
5.3.5 Modellformulierung GLSP ..................................................................... 147
5.3.6 Modellformulierung DLSP-SD ............................................................... 149
5.3.7 Losungsverfahren fiir das DLSP-SD ....................................................... 151
5.3.8 Losungsverfahren fiir das GLSP ............................................................. 152
5.3.9 Zeitlicher Ablauf ..................................................................................... 154
5.3.10 Kopplung ............................................................................................... 155
5.4 Kurz:fristig-operative Ebene ........................................................................... 156
5.4.1 Zielsetzung .............................................................................................. 156
5.4.2 Indizes, Entscheidungsvariablen und Modellparameter .......................... 156
5.4.3 Iteratives Losungsverfahren .................................................................... 157
x
5.4.4 Zeitlicher Ablauf ..................................................................................... 158
. 5.4.5 Kopplung ................................................................................................. 158
5.5 Vergleich der Modellkomplexitiit und Losungsgiite ..................................... 159
6 Ergebnisse ........................................................................................................... 162
6.1 Verwendete Daten ......................................................................................... 162
6.2 Beurteilung der Losungsverfahren ................................................................ 165
6.3 Aufbau der Ergebnissimulation ..................................................................... 166
6.4 Ergebnisse der taktischen Ebene ................................................................... 168
6.5 Ergebnisse der operativen Ebenen ................................................................. 170
6.6 Reaktionen des HPP aufParameteranderungen ............................................. 174
6.7 Vergleich der Systemumgehungen ................................................................ 178
6.8 Zusammenfassung der Untersuchungsergebnisse ......................................... 179
7 Einsatz in der Praxis .......................................................................................... 18 0
8 Zusammenfassung und Ausblick. ..................................................................... 182
Abkiirzungsverzeichnis ........................................................................................... 186
Literaturverzeichnis ................................................................................................ 188