Inhaltsverzeichnis:

Das  Zusammenspiel von Produktion und Lagers.  3

Zentrale  Variablen des Modells  5

Variablen  des Veredelers  5

Variablen  des Herstellers  5

Aufbau  des Modells  6

Informationsflüsse  zwischen Endkunden, Veredeler und Hersteller  7

Die  Produktion und Lagerhaltung beim Hersteller  7

Determinanten  und Auswirkungen der Personalentscheidungen beim Hersteller.  8

Finanzielle  Größen des Herstellers  9

Variationen  der Endkundennachfrage.  9

Einf  ührung von Störgeräuschen beim Veredeler  10

Modifikationen  des Forrester Modells  11

Weiteres  Optimierungspotenzial durch efficient consumer respond  14

Literaturverzeichnis.   15

Anhang 15   

Neue  Bezeichnung der Variablen.  15

Variablen  des alten Modells.  18

Variablen  des modifizierten Modells  33

Das Zusammenspiel von Produktion und Lagers

Forresters beschreibt in Kapitel 17 des Buches Industrial Dynamics: „A customer-

Producer-Employment Case study“ ein Modell, welches sich im besonderen mit dem

Zusammenspiel und Optimierung der Produktionsauslastung, des Lagerbestand und damit

auch der Lieferzeit eines Industrieunternehmens und im Allgemeinen mit Faktoren, welche

einen Einfluss auf deren Verlauf haben, beschäftigt. Folgenden Ausführungen halten sich

daher inhaltlich sehr Nahe an dieses Fallbeispiel, da Informationen aus anderen Quellen

über das beobachtete Unternehmen nicht vorliegen.

In fast allen nicht saisonabhängigen Industrien kommt es zu einem typischen Verlauf der

Produktionsrate und des Lagers 1 :

Grafik 1: Eigene Grafik aus dem Forrester Modell Lager und Produktionsrate

Zwei regelmäßig schwankende Kurven, welche so versetzt sind, dass sich das Maximum

der Produktion während des Anstiegs des Lagerbestandes befindet. Das Maximum des

Lagers tritt hingegen während der Abnahme der Produktion jedoch vor deren Minimum

auf. Da während der Produktionsspitzen nicht nur für die Kunden, sondern auch für das

Lager produziert wird, trägt dieses System nicht zur Senkung der Produktionsspitzen bei,

sondern verstärkt diese. Ressourcen schonend und ideal wäre ein abnehmendes Lager

während der Produktionsspitze, da weniger Produktionsmittel bereitgehalten werden

müssten und es zu einer höheren Auslastung derselben kommt. Da solch ein Verhalten in

1 Forrester, Jay W. : Industrial Dynamics, Massachusetts 1965, S.209

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der nicht saisonabhängigen Industrie nicht zu beobachten ist, stellt sich die Frage, ob die

Schwankungen und Instabilitäten nicht aus den Interaktionen der in dem System

beteiligten interdependenten Faktoren entstehen.

Selbst wenn die Organisationsstruktur und das Verhalten der beteiligten Individuen nicht

der Hauptgrund der Schwankungen wären, so könnten sie doch zur Verstärkung der durch

die Nachfrage induzierten Instabilitäten beitragen. Diese systemimmanenten Faktoren zu

identifizieren ist der Sinn des folgenden Modells.

Grafik 2: Vertikale Struktur der Versorgungskette 2

Es modelliert die Verflechtung eines Herstellers von elektronischen Komponenten mit

seinen Kunden (Veredeler) und deren Kunden (Endkunde). Der Hersteller der

Komponenten beliefert Veredeler, welche diese Komponenten in ihre Produkte verbauen

und ihre fertigen Produkte an staatliche oder industrielle Endkunden verkaufen.

Da Wettbewerb bei der Herstellung von elektronischen Komponenten herrscht, wird davon

ausgegangen das die Bedingungen für die Produktion für alle Produzenten identisch sind

und dieselbe als Aggregat dargestellt werden kann.

Die Komponenten müssen besonderen Anforderungen an die Produktion des Veredelers

erfüllen und werden seinen Wünschen entsprechend gefertigt. Oberste Priorität des

Veredelers hat die Qualität, mittlere die Lieferbedingungen und unterste der Preis.

Die Qualität der Komponenten des betrachteten Herstellers ist hoch und wird gut

überwacht. Somit bleibt die Lieferzeit als nächst wichtigster Wettbewerbsfaktor übrig. Die

Lieferzeit ist sowohl schwankend, als auch meist länger als gewünscht. Die Nachfrage

nach den Komponenten unterliegt sehr starken wöchentlichen Schwankungen, welche um

den Faktor 2 oder höher liegen können. Daher sind kurzfristige Nachfrageprognosen nicht

möglich, lediglich ein langfristiger Trend über 10 Wochen ist prognostizierbar.

Die Entwicklungsabteilung des Veredelers reicht die Produktspezifikationen so früh an die

Einkaufsabteilung weiter, das diese die Komponenten rechtzeitig zur geplanten Produktion

2 Vgl. Forrester, Jay W. : Industrial Dynamics, S.211

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beschaffen kann. Je nach Lieferzeiten der Komponenten kommt es also zu

unterschiedlichen Vorlaufzeiten der Bestellungen.

Der Hersteller hat in der Vergangenheit Schwankungen in der Höhe der Produktion und

Beschäftigtenanzahl beobachtet, und sich diese ausschließlich mit der schwankenden

Nachfrage erklärt. Tatsächlich schwankt die Produktion jedoch wesentlich stärker als die

Nachfrage. Bei der Modellierung berücksichtigte Forrester Faktoren, welche

Rückkopplungen in das System haben, und damit das Verhalten desselben beeinflussen. So

unterstellt er , dass sich die konkurrierenden Komponentenhersteller ähnlich dem

untersuchten Hersteller verhalten und als Aggregat modelliert. Des weiteren nimmt

Forrester an, dass der Endkunden kaum in Kontakt mit dem Hersteller kommt, und stellt

denselben als unabhängiger Input dar. Die Veredeler der Komponenten wurden ebenfalls

aggregiert, da auch hier Wettbewerb herrscht und ihr Bestellverhalten wesentlich von den

Informationen der Hersteller abhängt.

Zentrale Variablen des Modells

Variablen des Veredelers

Forrester nimmt an, dass das dynamisches Verhalten des Veredelers eine Reaktion auf die

sich verändernden Lieferzeiten des Herstellers ist. Die modellierten zentralen

Verhaltensweisen und Verfahren sollen die Geschwindigkeit und Art der Reaktion des

Veredelers zeigen. Unter anderen werden deshalb folgende Variablen modelliert: das

Lager, der Anteil der Bestellungen, welche aus dem Lager bedient werden können, der

Anteil der für die Bestellung extra gefertigt werden muss, die Produktionsrate, Faktoren,

welche diese Rate beeinflussen und der Produktionsrückstand.

Variablen des Herstellers

Bei dem Hersteller werden Bestellungen zum einen aus dem Lager bedient, zum anderen

außerordentlich hergestellt. Daraus ergeben sich die drei wichtigen Gössen: Lagerbestand,

Produktion für eine Bestellung und Produktion zum Wiederaufbau des Lagerbestandes. Da

die Produktion sehr arbeitsintensiv ist, hängt die Lieferfähigkeit sehr stark vom

Beschäftigungsstand ab. Das Personalwesen und die Strategien zur Personalanpassung sind

daher ein Schwerpunkt des Modells. Wichtige Schlüsselvariablen sind die

Entscheidungsgrundlage für Personaländerungen und die Geschwindigkeit mit der

steigender Personalbedarf erkannt wird. Der Teil des Modells, welcher die Personalpolitik

abbildet enthält die Ausbildungszeit neuer Mitarbeiter, Kündigungsfristen und das

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Anwerben neuer Mitarbeiter zum Erfüllen der eingehenden Bestellungen und auffüllen des

Lagers.

Da die langfristige Nachfrage leicht abnimmt, stellen Fabrikgröße und Kapitalausstattung

keine zu modellierenden Problemfaktoren da. Da die verarbeiteten Rohstoffe immer

kurzfristig lieferbar sind, spielen Einkauf und Rohstofflager eine untergeordneter Rolle

und werden im Modell nicht berücksichtigt.

Liquidität und Profitabilität scheinen auf diese Produktlinien keinen Einfluss zu haben, viel

mehr sind alle Entscheidungen nachfrageorientiert. Obwohl die finanziellen Aspekte nicht

entscheidungsrelevant sind wird eine einfache Gewinn und Verlustrechnung sowie der

Cashflow modelliert, um die Auswirkungen der verschiednen Läufe finanzielle zu

bewerten.

Aufbau des Modells

Grafik 4 gibt einen Überblick der von Forrester benutzen Module des Modells und deren

Interaktionen.

Grafik 4: Zusammenspiel der Abteilungen des Herstellers und Veredelers 3

3 . Forrester, Jay W. : Industrial Dynamics, S.214

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Informationsflüsse zwischen Endkunden, Veredeler und Hersteller

Die Endkundennachfrage geht als unabhängiger Input beim Veredeler ein.

Dort wird sie in der Entwicklungsabteilung des Veredelers mit einer gewissen

Verzögerung in Produktspezifikationen übersetzt, welche die zur Bestellung der

Komponenten bei Hersteller benötigten Informationen enthalten. Diese werden durch die

Bearbeitung in der Einkaufsabteilung verzögert an die Auftragsannahme des Herstellers

weiterleitet. Ändern sich die Lieferzeiten des Herstellers wird die Entwicklungszeit des

Veredelers mit einer gewissen Verzögerung beschleunigt, um die eigenen Lieferfristen

einzuhalten.

Die Bestellentscheidung beim Veredeler wird durch das Verhältnis von effektiver

Entwicklungsverzögerung und Produkten, welche sich gerade in der Entwicklung

befinden, bestimmt. Die eingehenden Aufträge des Veredelers werden beim Hersteller mit

einer Woche Verzögerung bearbeitet.

Der einzigste Informationsfluss vom Hersteller an den Veredeler ist die zu erwartende

Bestellzeit. Sie setzt sich zusammen aus der Bearbeitungsdauer der Aufträge, der

Lieferdauer des aus dem Lager befriedigten Anteils der Aufträge und der Produktionsdauer

des speziell für den Auftrag gefertigten Anteils der Bestellungen. Die Verkaufsabteilung

des Herstellers kennt jedoch die momentane exakte Lieferdauer nicht, da sie nicht sofort

über alle aktuellen Kennziffern verfügt. Es werden die zuletzt beobachteten Werten

übermittelt, so dass es zu einer verzögerten Wahrnehmung der tatsächlichen Bestelldauer

seitens der Verkaufsabteilung kommt.

Die Produktion und Lagerhaltung beim Hersteller

Ein Teil der Bestellungen des Veredelers wird mit einer Verzögerung direkt aus dem Lager

des Herstellers, ein andere wird als Auftrag an die Produktionsabteilung weitergeleitet. Der

Anteil der Aufträge, welche durch das Lager bedient werden, hängt in diesem Modell nur

vom Lagerstand ab. Er schwankt zwischen einer empirischen Obergrenze von 80% und

einer gewünschten Untergrenze von 70% (Annahme die für den Gleichgewichtszustand

gelten soll). Forrester nimmt an, dass die Zusammensetzung und Größe der Bestellungen

im Mittel konstant bleibt, und nur die Anzahl der Bestellungen schwankt.

Obwohl in der Realität in einem Prozess hergestellt, werden die Aufträge für das Lager

getrennt von denen für den Kunden modelliert, um beide Flüsse betrachten und später

gegebenenfalls optimieren zu können. Folglich kommt es zu keiner Priorisierung der

Aufträge und die Verteilung der benötigten Arbeiter in der Produktion erfolgt gleichmäßig

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auf diese beiden Prozesse. Da der Arbeitsrückstand der Lagerbestellungen und

Kundenbestellungen nicht negativ werden darf, werden mit einer Mindestverzögerungszeit

der Produktion und der in diesem Modell konstanten Produktivität die maximal benötigten

Arbeitskräfte berechnet und der eventuell entsehende Überhang an Arbeitern für die

Produktion auf Lager verwand. Es werden außerdem die Verzögerungen für die beiden

Produktionsflüsse errechnet, welche in zur Berechnung der Bestellzeit und der

Bestellmenge des Lagers benötigt werden.

Es gibt drei Faktoren, welche die Lagerbestellungen bestimmen: Die durchschnittliche

Lieferrate vom Lager an den Veredeler, die Differenz vom aktuellen Lagerstand und dem

gewünschten und die Differenz von der sich in Arbeit befindlichen und den benötigten

Lagerbestellungen. Die beiden Differenzen werden durch die Anpassungszeit des Lagers

von 6 Wochen verzögert. Der gewünschte Lagerbestand ergibt sich aus den geglätteten

Bestellungen des Veredelers multipliziert mit einem Faktor von 4. Die benötigten

Lagerbestellungen ergeben sich aus dem Produkt des durchschnittlichen Lagerabganges

mit der Produktionsdauer für Lagerbestellungen. Der Lagerbestand steigt also mit

zunehmender Anzahl an Aufträgen vom Veredeler und mit zunehmender

Produktionsdauer.

Wie eingehend schon beschrieben, hat die Verfügbarkeiten von Rohstoffen bei dieser

Produktion keinen Einfluss auf den Herstellungsprozess, nichts desto trotz wurde die

Materialbeschaffung modelliert, um den Geldfluss von derselben abbilden zu können.

Die Höhe der Rohstoffbestellungen setzt sich aus der Produktionsmenge für das Lager und

dem Veredeler zuzüglich der verzögerten Differenzen aus gewünschten und tatsächlichen

Materialbedarf und normaler und tatsächlich bestellter Rohstoffmenge.

Der gewünschte Materialbedarf entspricht hierbei der 6-fachen geglätteten Nachfrage des

Veredelers und die normale bestellte Rohstoffmenge der 3-fachen (Lieferdauer) geglätteten

Nachfrage.

Determinanten und Auswirkungen der Personalentscheidungen beim

Hersteller

Die Veränderung der Mitarbeiteranzahl hängt von der tatsächlichen und der gewünschten

Anzahl ab. Letztere determiniert sich aus folgenden drei Faktoren: Arbeiter zur

Bewältigung der durchschnittlichen Aufträge des Veredelers und entweder zusätzlichen

Arbeitern zum Abbau von nicht gewünschten Produktionsrückständen oder eine

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Reduzierung der Arbeiter welche über den Bedarf hinaus produzieren. Hierbei kommt es

zu einer Verzögerung der Bestimmung des gewünschte Produktionsrückstand um 4

Wochen, der Anzahl der Arbeiter zum Abbau der Produktionsrückstände um 20 Wochen

und der Personalentscheidungen um 10 Wochen.

Neu eingestellte Arbeiter tragen erst mit einer Verzögerung von 3 Wochen zur

modellierten Produktion bei. Dies approximiert, die während der Einarbeitungsphase schon

gegebene niedrige Produktivität der Neueingestellten, und die Minderung der

Produktionsleistung durch Anpassung der Produktion während des Erweiterungsprozesses

von denen sich die Produktion erst nach 3 Wochen wieder erholt.

Gekündigte Mitarbeiter tragen augenblicklich nicht mehr zur Produktion bei, werden

jedoch noch für 4 weitere Wochen bezahlt, dies kann durch geringere Arbeitsanreize

(Motivation und Druck) und Umbauprozesse bei einer Verkleinerung der Produktion

begründet werden.

Eine Anpassung der Produktion durch Überstunden wurde in dem Modell von Forrester

ausgeklammert.

Finanzielle Größen des Herstellers

Der Cashflow hat keinen wesentlichen Einfluss auf das Modellverhalten, gibt jedoch

Auskunft über die Profitabilität bei Veränderungen der Unternehmensstrategien.

Es fließen die Erträge aus dem Verkauf der Produkte ein, Lohn, Dividenden,

Einkommensteuer, Rohstoffkosten und ein Fixkosten fließen ab.

Aus den Rohstoffkosten, Lohnkosten und der Produktivität werden die Standardkosten

eines Produktes errechnet. Mithilfe der Standardkosten der Produktivität, der verkauften

Produkte aus der Produktion und dem Lager, der Lagerproduktionsrate, dem Preis der

Produkte, der Fixkosten, der Lohnhöhe und der Lohnausgaben werden die Gewinne vor

Steuern ausgerechnet. Aus diesen wird die Einkommensteuerhöhe, der Nettogewinn und

die Höhe der Dividenden errechnet.

Variationen der Endkundennachfrage

Wie in Grafik 5 ersichtlich, führt eine Erhöhung der Endkundennachfrage um 10% zu

starken periodischen Schwankungen mit zielsuchenden Verhalten. Die

Grafik 5: Auswirkungen einer Endkundennachfrageerhöhung von 10% auf das Forrester Modell

Lieferzeit des Herstellers steigt über 10% an und erreicht erst nach 150 annähernd ihren

Ausgangswert. Dazu kommt es trotz eines Lagers, welches die dreifache Wochennachfrage

umfasst und dessen Bestand im Maximum nicht einmal 10% sinkt. Erst nach dem sehr

langen Zeitraum von 210 Wochen, stellt sich langsam auch ein neues Gleichgewicht des

Produktionsrückstandes ein. Einführung von Störgeräuschen beim Veredeler

Um das Modell der Realität etwas stärker anzugleichen wurden zwei Störgeräuschquellen

modelliert, welche auf die Einkaufsabteilung und Entwicklungsabteilung des Veredelers

einwirkt, und deren Output zufällig um +-10% schwanken lässt.

Um nicht hochfrequente Störgeräusche zu erzeugen, welche auf Grund der Trägheit des

Systems kaum Auswirkungen auf die Produktion hätten, werden die Störgeräusche für 4

Wochen eingefroren und damit in niederfrequente umgewandelt.

Werden die Störgeräusche nur bei der Auftragseingangsrate eingesetzt, stellt sich nach dem

Peak durch die Erhöhung der Nachfrage um 100 Einheiten ein „Gleichgewicht“ ein, indem

sich die Variablen innerhalb einer gewissen Bandbreite relativ gleichmäßig schwankend

befinden (siehe Grafik 6). Unter zusätzlichem Einfluss von Störgeräuschen bei der

Einkaufsentscheidungsrate stellt sich hingegen kein neues Gleichgewicht ein, die

Schwankungen verringern sich nicht und deren Amplitude ändert sich fortlaufend (siehe

Grafik 7).