wbk   

INHALTSVERZEICHNIS Institut für Produktionstechnik

INHALTSVERZEICHNIS   

INHALTSVERZEICHNIS   III

1  EINLEITUNG  1

1.1  Motivation  1

1.2  Zielsetzung und Vorgehen  5

1.3  Aufbau der vorliegenden Arbeit  6

2  GRUNDLAGEN ZUR GESTALTUNG FLEXIBLER  

PRODUKTIONSNETZWERKE   8

2.1  Grundlagen und Charakteristika von Produktionsnetzwerken in der  

Automobilindustrie   8

2.1.1  Definition und Abgrenzung des Begriffes Produktionsnetzwerk  8

2.1.2  Produktionsnetzwerke in der Automobilindustrie  9

2.1.3  Zielsetzung und Potentiale globaler Produktionsnetzwerke  11

2.2  Flexibilität in Produktionsnetzwerken  12

2.2.1  Definition und Abgrenzung des Flexibilitätsbegriffes  12

2.2.2  Zusammenhang zwischen Flexibilität und Kapazität  13

2.2.3  Flexibilitätsplanung als Gestaltungsziel von  Produktionsnetzwerken14

2.3  Gestaltung von Produktionsnetzwerken als Bestandteil des Supply Chain  

Managements   15

2.3.1  Netzwerkplanung im Kontext des Supply Chain Managements  15

2.3.2  Supply Chain Management Systeme  17

2.3.3  Graphentheoretische Modellierung von Produktionsnetzwerken  18

3  STAND DER FORSCHUNG UND TECHNIK ZUR GESTALTUNG  

FLEXIBLER  PRODUKTIONSNETZWERKE  20

3.1  Planungsansätze zu Flexibilitätsstrategien  20

3.1.1  Umsetzungen in der Automobilindustrie  23

3.1.2  Fazit zu Flexibilitätsstrategien  24

3.2  Diskussion bestehender Operations Research Ansätze zur Gestaltung  

flexibler  Produktionsnetzwerken  25

3.2.1  Grundlagen zu Operations Research  25

3.2.1.1  Klassifikation von Optimierungsmodellen  26

3.2.1.2  Verfahren der Linearen Optimierung  27

3.2.1.3  Verfahren der Gemischt-Ganzzahligen Optimierung  27

Jan  Schiermeister  III

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3.2.1.4  Ausgewählte Heuristiken zur Optimierung  28

3.2.1.5  Komplexität und Lösungsverfahren für Optimierungsprobleme  30

3.2.2  Konzept der Hierarchischen Planung  31

3.2.3  Anforderungen zur Gestaltung flexibler Produktionsnetzwerke  32

3.2.3.1  Unsicherheit in der Planung  33

3.2.3.2  Dynamik der Umweltbedingungen  33

3.2.3.3  Globale Einflussfaktoren auf Produktionsnetzwerke  35

3.2.3.4  Modellierung der Netzwerkcharakteristika  35

3.2.3.5  Lösungsaufwand zur Optimierung realer Planungsprobleme  37

3.2.3.6  Bewertungsmodell zur Optimierung von Produktionsnetzwerken  38

3.2.4  Vorstellung und Vergleich bisheriger OR-Ansätze zur Gestaltung von  

Produktionsnetzwerken   38

3.2.4.1  Allgemeine Entwicklung  38

3.2.4.2  Diskussion ausgewählter Operations Research Modelle  39

3.2.5  Einordnung und Vergleich der vorgestellten Modelle  45

3.2.6  Existierende Umsetzungen in der Praxis  48

3.3  Fazit zum Stand der Forschung und Technik  49

4  ENTWICKLUNG EINES OPTIMIERUNGSMODELLS FÜR FLEXIBLE  

PRODUKTIONSNETZWERKE   50

4.1  Darstellung des Gesamtmodells  50

4.2  Entwicklung eines monetären Bewertungsmodells  53

4.2.1  Gestaltung von Produktionsnetzwerken als  Investitionsentscheidung53

4.2.2  Kapitalwertmethode zur dynamischen Investitionsrechnung  54

4.2.3  Klassifikation der zahlungswirksamen Faktoren  55

4.2.4  Entscheidungsrelevante Zahlungsgrößen in  Produktionsnetzwerken55

4.2.5  Steuern und Handelsbarrieren als zusätzliche Faktoren in globalen  

Produktionsnetzwerken   58

4.2.5.1  Barrieren des globalen Handels  58

4.2.5.2  Steuerunterschiede als Entscheidungsfaktor  59

4.3  Darstellung des Komplexitätsproblems  60

4.3.1  Komplexitätstreiber des Modells zur Optimierung von  

Produktionsnetzwerken   61

4.3.2  Vorgehensmodell zur Komplexitätsbeherrschung  63

4.4  Entwicklung eines Optimierungsmodells auf taktischer Entscheidungsebene  

   64

4.4.1  Annahmen des Optimierungsmodells  64

4.4.2  Vorbemerkungen  66

Jan  Schiermeister  IV

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4.4.3  Deklaration der Variablen, Parameter und Wertemengen  66

4.4.3.1  Indexmengen, Darstellung der Knoten und Kanten  67

4.4.3.2  Stetige Variablen  67

4.4.3.3  Binärvariablen  68

4.4.3.4  Parameter  68

4.4.3.5  Zahlungswirksame Parameter  69

4.4.4  Modellbaustein 1 - Basismodell  71

4.4.5  Modellbaustein 2 - Transportkapazitäten  72

4.4.6  Modellbaustein 3 - Transportfixkosten  72

4.4.7  Modellbaustein 4 - Produktspezifische Modulkapazitäten  73

4.4.8  Modellbaustein 5 - Produktionskosten  73

4.4.9  Modellbaustein 6 - Materialkosten  74

4.4.10  Modellbaustein 7 - Personalkosten  74

4.4.11  Modellbaustein 8 - Zölle  74

4.4.12  Modellbaustein 9 - Steuern  75

4.5  Integration strategischer Fragestellungen in das Optimierungsmodell  77

4.5.1  Erweiterte Annahmen des Optimierungsmodells  78

4.5.2  Erweiterungen der Variablen, Parametern und Wertemengen  79

4.5.2.1  Indexmengen  79

4.5.2.2  Stetige Variablen  79

4.5.2.3  Binärvariablen  79

4.5.2.4  Parameter  80

4.5.2.5  Zahlungswirksame Parameter  80

4.5.3  Modellbaustein 10 - Kapazitätsstufen und Schichtmodelle  80

4.6  Zwischenfazit der Modellerstellung  85

5  IMPLEMENTIERUNG DES OPTIMIERUNGSMODELLS  86

5.1  Vorstellung der verwendeten Software und der  Programmierumgebung86

5.2  Implementierung des Optimierungsmodells  87

5.3  Berechnungsstudien und Plausibilitätsprüfung  88

5.3.1  Vorstellung des Produktionsnetzwerk-Fallsbeispiels  89

5.3.2  Berechnungsstudien und Ergebnisse  91

5.4  Bewertung des Optimierungsmodells  96

6  ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK  97

6.1  Zusammenfassung  97

6.2  Fazit und Ausblick  98

Jan  Schiermeister  V

wbk   

INHALTSVERZEICHNIS Institut für Produktionstechnik

A  LITERATURVERZEICHNIS  100

B  ABBILDUNGSVERZEICHNIS  109

C  TABELLENVERZEICHNIS  111

D  ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS  112

Jan  Schiermeister  VI

1 Einleitung

1.1 Motivation

Die Automobilindustrie befindet sich in einem permanenten Prozess des Wandels ([GOET-00], S. 83). Die zunehmende Globalisierung verändert kontinuierlich die Bedingungen für die Automobilhersteller. Neben neuen Möglichkeiten ergeben sich daraus auch Risiken. Deregulierung und Liberalisierung der Märkte sowie internationale Wirtschaftsabkommen wie das General Agreement on Tariffs and Trade (GATT) ermöglichen globalen Handel und eröffnen Chancen zur Erschließung zusätzlicher Absatzmärkte ([Sten-99], S. 11). Durch die Schaffung neuer Wirtschaftsräume wie die Association of South East Asian Nations (ASEAN) entfallen bestehende Zollgrenzen sowie Local Content Auflagen innerhalb dieser Räume. Gleichzeitig entstehen zusätzliche Handelshemmnisse zwischen den Wirschaftssblöcken ([Buch-05]; [Meye-04], S. 19ff). Sinkende Absatzpotentiale auf gesättigten Märkten verstärken für viele Hersteller den Zwang, zu einem globalen Anbieter zu werden ([PWC-00], S. 7). Zugleich erhöht die Globalisierung neben den Absatzmöglichkeiten auch den Wettbewerbsdruck, da eine größere Anzahl von Anbietern ungehindert auf den unterschiedlichen Märkten miteinander konkurrieren kann ([Chop-04], S. 65f; [Pibr-01], S. 89; [Port-85], S. 2ff).

Auf den Automobilmärkten herrscht zusätzlich ein hoher Innovationsdruck: die Automobil-kunden fordern eine ständige Erweiterung der Produktfunktionalitäten ([Chop-04], S. 65; [Sten-99], S. 14), die Gesetzgeber beschließen neue Sicherheits- und Umweltschutzauflagen ([Sten-99], S. 16) und die Gefahr, durch einen verpassten Trend Marktanteile zu verlieren, ist groß ([McKi-03], S. 14ff). Gleichzeitig sinkt die Bereitschaft der Kunden, für Innovationen mehr zu bezahlen. Zudem wird prognostiziert, dass die Absatzpreise für Automobile ungeachtet zusätzlicher Innovationen in den nächsten Jahren inflationsbereinigt konstant bleiben werden ([McKi-03], S. 13). Dies führt neben dem Innovationsdruck zu einem Anstieg des Kostendrucks auf die Hersteller.

Die Hersteller reagieren auf diese Herausforderungen: der Innovationsgrad wird gesteigert, die Produktlebenszyklen werden verkürzt und mit einem stärker differenzierten Produktsortiment werden Nischen besetzt. Die zunehmende Variantenvielfalt kann zu einer Steigerung der Komplexität und der Kosten führen ([Zheng-02], S. 1). Um dies zu vermeiden werden in der Entwicklung und in der Produktion Modularisierungs- und Standardisierungskonzepte beispielsweise durch Plattform- und Gleichteilestrategien umgesetzt. Die traditionellen Wettbewerbsfaktoren wie Mitarbeiterproduktivität und Lieferqualität spielen auch weiterhin eine entscheidende Rolle - reichen alleine aber nicht mehr aus, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Zukünftig muss sich zunehmend das Wertschöpfungsnetzwerk ändern, damit Synergien genutzt werden können und der Unternehmenswert steigt ([Sten-99], S. 22; [McKi-03], S. 17).

Jan Schiermeister Seite 1

Weiter ist zu beobachten, dass die bestehenden Kapazitäten in der Automobilindustrie zu gering ausgelastet werden. So lag die durchschnittliche Auslastung weltweit in den vergangenen Jahren zwischen 65 und 85 Prozent, in einigen Märkten noch weit darunter (vgl. Abbildung 1.1). ([PWC-01]; [McKi-04], S. 26; [Poin-03], S. 53ff)

Globale Kapazitäten und Produktionsmengen Auslastungen und Überkapazität Globale Kapazitäten und Produktionsmengen Auslastungen und Überkapazität

Fahrzeuge [Mill.] Fahrzeuge [Mill.] 90 90

80 80

70 70

60 60

50 50

40 40 1990 1990

Abbildung 1.1: Globale Überkapazitäten und Auslastung

([PWC-01])

Grund hierfür ist, dass die Automobilproduktion meist nicht schnell und kurzfristig auf die Dynamik der Marktnachfrage reagieren kann. Den technischen Kapazitäten der Produktionsanlagen, die kurz- bis mittelfristig unveränderbar sind, steht eine Schwankung der Nachfrage gegenüber ([Grav-95], S. 577). Diese Schwankung setzt sich aus zwei Komponenten zusammen: zum einen aus einer zu erwartenden Dynamik, hervorgerufen durch ausgeprägte Produktlebenszyklen und saisonalen Effekten; zum anderen aus einer produkt-und marktspezifischen Unsicherheit.

Eine längerfristig bestehende Überkapazität stellt für Unternehmen ein Risiko zum Fort-bestand dar ([PWC-04], S. 12). In einer kapitalintensiven Branche mit hohem Fixkostenanteil, wie der Automobilindustrie, führt eine geringe Auslastung der Kapazitäten zu einer Unterdeckung der Fixkosten ([Sest-02], S. 8f). Die aktuelle Debatte über Werkschließungen bei General Motors (GM) ist auf diese Problematik zurückzuführen ([Auto-04]). Die stark positive Korrelation zwischen der Kapazitätsauslastung und der Umsatzrendite wird in Abbildung 1.2 ersichtlich. Erst ab einer Schwelle der Kapazitätsauslastung, die in Nordamerika laut einer Studie bei 75 Prozent liegt, wird eine positive Umsatzrendite erreicht ([Gold-04], S. 23).

Jan Schiermeister Seite 2

Die Automobilhersteller versuchen den Auslastungsgrad durch eine Erhöhung der Produktnachfrage zu steigern. Neben der Differenzierung des Produktsortiments zur Erschließung zusätzlicher Absatzpotentiale mit den erwähnten Folgen werden Produkte oft zu Sonderkonditionen in Form von Rabatten oder zusätzlicher Ausstattungspakete angeboten (vgl. Rabattaktion bei Einführung des VW Golf V, [Alih-04]; [Tiet-03], S. 71f; [ChaH-04]). Die Folgen dieser Reaktion waren in den letzten Jahren besonders in den USA beobachtbar: bei erhöhtem Preiskampf sinkt die Profitabilität der Unternehmen ([Menz-04]; [McKi-04], S. 24).

Laut einer Studie von McKinsey ist die Flexibilisierung des Produktionsnetzwerks der erfolgversprechendste Weg, um langfristig Überkapazitäten abzubauen und die Profitabilität zu erhöhen ([McKi-04], S. 27). Flexibilisierung gestattet eine schnelle Anpassung an die Dynamik und Stochastik der Marktnachfrage und ermöglicht somit eine dauerhaft hohe Kapazitätsauslastung. Da die Installierung von Flexibilitätspotentialen in der Regel mit Kosten verbunden ist, müssen diese den tatsächlichen Einsparmöglichkeiten in einer Flexibilitätsplanung gegenübergestellt werden. ([Grav-95], S. 578ff, [Chen-02], S.782)

Die Flexibilitätsplanung geschieht im Rahmen einer zielgerichteten Gestaltung des Produktionsnetzwerks. Da die einzelnen Produktionsressourcen des Produktionsnetzwerks über Lieferbeziehungen miteinander verknüpft sind, muss das gesamte Netzwerk bei der Flexibilitätsplanung berücksichtigt werden. Die spezifischen Elemente und deren installierte Flexibilitäten definieren die Konfiguration des Produktionsnetzwerkes. Grundsätzlich geht die Flexibilitätsplanung der Frage nach, welche Konfigurationsalternative des Produktionsnetzwerks die optimale ist.

Jan Schiermeister Seite 3

Dabei setzt sich die grundlegende Fragestellung aus verschiedenen Teilfragen zusammen:

 Wie viele Produktionsressourcen werden benötigt?

 Welche sind die optimalen Produktionsressourcen?

 Welche Art von Flexibilität ist in welchem Ausmaß zu installieren?

 Welche Kapazitäten sind für die einzelnen Elemente des Produktionsnetzwerks optimal?

 Wo sollen im Produktionsnetzwerk welche Produkte für die jeweiligen Abnehmer und Märkte hergestellt werden?

([Arnt-95], S. 71ff, [Chop-04], S. 99f; [Frie-04], S. 104, [Muri-01], S. 85)

Bei der Gestaltung des Produktionsnetzwerks ist zudem eine Vielzahl an entscheidungsrelevanten Faktoren zu berücksichtigen, wie z.B. Produktions- und Transportkosten, Zölle sowie Steuern. Erschwerend kommt hinzu, dass Produktionsnetzwerke als Untersuchungs-gegenstand komplex sind. So bestehen umfassende Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Elementen der verschiedenen Ebenen ([Pibe-01], 182ff). Voraussetzung für die Identifikation der optimalen Strategie ist, Konfigurationsalternativen bezüglich der Flexibilität im Netzwerk hinsichtlich ihrer Vorteilhaftigkeit bewerten zu können. Zu einer Bewertung ist die Bestimmung der optimalen Nutzung der Flexibilitätspotentiale entscheidend. Denn die Entscheidung, welche Flexibilitätspotentiale zu installieren sind, hängt davon ab, wie diese genutzt werden können.

Jan Schiermeister Seite 4

1.2 Zielsetzung und Vorgehen

Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung einer Methodik zur Unterstützung der Flexibilitätsplanung in globalen Produktionsnetzwerken. Aufgrund der Komplexität dieser Planungsaufgabe wird das Problem in zwei Teilprobleme zerlegt. Auf strategischer Ebene wird über die Gestaltung von Flexibilitätspotentialen entschieden. Flexibilitäten bestehen hinsichtlich der Kapazitäten und der Fertigungsmöglichkeiten der Produkte. Auf der hierarchisch untergeordneten taktischen Ebene übernimmt die taktische Planung die Aufgabe, die Nutzung der geschaffenen Potentiale zu optimieren. Sie bildet die Grundlage einer Flexibilitätsplanung, da erst durch die Bestimmung der Flexibilitätsnutzung eine Bewertung erfolgen kann.

Zur Bestimmung der optimalen Flexibilitätsplanung und -nutzung wird ein Modell entwickelt, das auf Verfahren des Operations Research (OR) basiert. Da das Optimierungsmodell mehrfach für eine Entscheidungsfindung durchlaufen werden muss, spielt die Rechen-performance eine entscheidende Rolle. Zur Beurteilung, welche der möglichen Netzwerkkonfigurationen die beste darstellt, bedarf es eines monetären Bewertungsmodells, das die relevanten Gegebenheiten des Produktionsnetzwerkes berücksichtigt. Eine Netzwerkkonfiguration stellt dabei ein Produktionsnetzwerk dar, das auf Vorgaben einer vorgelagerten Entscheidungsebene basiert. Diese Vorgaben beinhalten einerseits Informationen über Produkte, Produktionsressourcen und deren Kapazitäten. Andererseits werden die aus den Flexibilitäten resultierenden Freiheitsgrade bezüglich der Produktionsmöglichkeiten und der nutzbaren Lieferbeziehungen definiert. Eine Netzwerkkonfiguration bestimmt also den Rahmen für die Entscheidungen, welche Produkte in welcher Menge auf welcher Produktionsressource zu einem bestimmten Zeitpunkt gefertigt und wie die Vor-, Zwischen- und Endprodukte durch das Netzwerk transportiert werden.

Bevor ein Planungsmodell entwickelt wird, erfolgt eine Analyse der spezifischen Charakteristika von Produktionsnetzwerken in der Automobilindustrie. Die Freiheitsgrade, gegebene Restriktionen und entscheidungsrelevante Parameter werden erarbeitet. Anschließend werden diese schrittweise in das Planungsmodell integriert. Besondere Herausforderungen stellen dabei die Komplexität der Netzwerkinterdependenzen, die Verteilung der Standorte auf unterschiedliche Wirtschaftsräume und die Dynamik sowie Stochastik der Umweltbedingungen dar.

Aufgabe der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines deterministischen Optimierungsmodells. Dieses bildet die Grundlage einer übergeordneten Planungsebene, auf der durch eine stochastische Erweiterung zusätzlich die Unsicherheit berücksichtigt wird. Ziel ist ferner die entwickelte Methodik zur Flexibilitätsplanung und -bewertung in Planungssoftware zu implementieren und auf reale Problemstellungen der Automobilindustrie anzuwenden.

Jan Schiermeister Seite 5

1.3 Aufbau der vorliegenden Arbeit

Der Aufbau der Arbeit richtet sich nach der vorab beschriebenen Zielsetzung:

Nach einer Einführung in die Thematik in Kapitel 1 werden in Kapitel 2 die Grundlagen zur Gestaltung flexibler Produktionsnetzwerke geklärt. Aufbauend auf der Charakterisierung von Produktionsnetzwerken in der Automobilindustrie werden die, für diese Arbeit relevanten, Flexibilitätsarten diskutiert. Abschließend wird die Gestaltungsaufgabe im Kontext des Supply Chain Managements dargestellt.

In Kapitel 3 werden die Anforderungen für die Gestaltung flexibler Produktionsnetzwerke definiert. Darauf aufbauend wird der aktuelle Stand der Forschung und Technik dargestellt. Hierzu werden zum einen qualitative Handlungsempfehlungen zur Flexibilitätsplanung vorgestellt. Zum anderen werden existierende Operations Research Modelle zur Optimierung von Produktionsnetzwerken ausführlich diskutiert. Im Anschluss werden die Defizite der bisherigen Ansätze zur Flexibilitätsplanung aufgezeigt und der daraus resultierende Handlungsbedarf abgeleitet.

Jan Schiermeister Seite 6

In Kapitel 4 wird ein eigener Ansatz zur Gestaltung flexibler Produktionsnetzwerke entwickelt. Aufbauend auf einem monetären Bewertungsmodell und einer Betrachtung der Komplexitätsproblematik der Optimierungsaufgabe wird ein Optimierungsmodell auf taktischer Ebene entwickelt. Dieses wird auf taktischer Entscheidungsebene schrittweise erweitert und hinsichtlich der strategischen Entscheidungsebene ergänzt.

Die entwickelte Methodik wird in unterschiedlichen Projekten eingesetzt und ist Bestandteil eines Planungstools. Zur Darstellung der Eignung des entwickelten Optimierungsmodells wird dieses in Kapitel 5 in Software implementiert und anhand eines fiktiven Beispiels bewertet. Kapitel 6 fasst die Ergebnisse der Arbeit zusammen und gibt einen Ausblick auf zukünftige Weiterentwicklungen.

Jan Schiermeister Seite 7

2 Grundlagen zur Gestaltung flexibler

Produktionsnetzwerke

Bevor ein Lösungsansatz zur optimalen Gestaltung flexibler Produktionsnetzwerken erarbeitet werden kann, ist es nötig, eine genaue Abgrenzung der Fragestellung vorzunehmen. Hierzu wird aufbauend auf grundlegenden Definitionen der Untersuchungsgegenstand Produktionsnetzwerk vorgestellt und bezüglich seiner Charakteristika in der Automobilindustrie eingeordnet. Darauf basierend wird der, für diese Arbeit relevante, Einfluss von Flexibilität auf Produktionsnetzwerke erörtert. Anschließen wird die Gestaltung von Produktionsnetzwerken im Kontext des Supply Chain Management anhand der unterschiedlichen Entscheidungsebenen diskutiert.

2.1 Grundlagen und Charakteristika von Produktions-

netzwerken in der Automobilindustrie

2.1.1 Definition und Abgrenzung des Begriffes Produktionsnetzwerk

Die Vielfalt des Begriffs Netzwerk ist kaum zu überschauen. Dies liegt einerseits daran, dass Netzwerke in unterschiedlichen wissenschaftlichen Disziplinen (wie der Informatik, Soziologie und Kommunikationswissenschaft) betrachtet werden. Andererseits existiert auch im Rahmen der betrachteten Fragestellung keine eindeutige Abgrenzung der unterschiedlichen Netzwerkbegriffe ([Stru-99], S. 47; [Röhr-03], S. 7ff). Als übergeordneter Begriff für die untersuchten Netzwerke, deren Ziel die Leistungserstellung darstellt, dient in dieser Arbeit der Terminus Wertschöpfungsnetzwerk. Dieses zeichnet sich durch Wertschöpfungsaktivitäten aus, die in unterschiedlichen Elementen des Netzwerkes vollzogen werden. Die Elemente, in denen die Wertschöpfung vollzogen wird, werden in Anlehnung an Klemm im Folgenden als Wertschöpfungsmodule oder kurz als Module bezeichnet ([Klem-97], S. 72).

Um begrifflich den Zweck des untersuchten Wertschöpfungsnetzwerkes, die Produktion von Automobilen, in den Vordergrund zu stellen, wird in dieser Arbeit als funktionale Abgrenzung der Begriff Produktionsnetzwerk verwendet. Dieser, in zahlreichen Publikationen verwendete, Begriff entzieht sich bisher einer einheitlichen Definition. Gemeinsam ist den unterschiedlichen Definitionen lediglich, dass der „Hauptzweck eines Produktionsnetzwerkes […] die verteilte Erfüllung der Produktion“ ([Röhr-03], S. 8; [Zund-99], S. 41) darstellt. Da eine ausführliche Diskussion der verschiedenen existierenden Definitionen nicht Schwerpunkt der Arbeit ist, wird im Folgenden der Begriff Produktionsnetzwerk für Netzwerke verwendet, deren Hauptzweck die Produktion von Gütern darstellt. Ein Produktionsnetzwerk setzt sich aus unterschiedlichen Wertschöpfungsmodulen zusammen, die zueinander in Beziehung stehen. Wertschöpfungsmodule repräsentieren als organisatorische Einheiten die Leistungsbereiche. Produktionsnetzwerke können demnach auch Wertschöpfungsmodule beinhalten, die nicht direkt der Produktion zuzurechnen sind, sondern sich eher durch einen unterstützenden Charakter auszeichnen (wie z.B. Beschaffung, Logistik und Distribution). Da die Produktion den Zweck des Produktionsnetzwerkes darstellt, werden in dieser

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Arbeit nur diejenigen Netzwerke als Produktionsnetzwerke bezeichnet, die mindestens zwei Produktionsstufen enthalten. Im Gegensatz zu anders lautenden Definitionen (vgl. [Sten-99], S. 2; [Wien-02], S. 365) wird nicht zwangsläufig gefordert, dass Produktionsnetzwerke Module verschiedener Unternehmen beinhalten müssen.

2.1.2 Produktionsnetzwerke in der Automobilindustrie

Ein stilisiertes, für die Automobilindustrie typisches, Produktionsnetzwerk ist Abbildung 2.1 zu entnehmen. Der Original Equipment Manufacturer (OEM) bildet das Zentrum des Netzwerkes. Die Zulieferer befinden sich auf einer vorgelagerten Ebene, die Kunden bzw. Absatzmärkte auf einer nachgelagerten.

Die Struktur von Netzwerken wird in der Literatur zumeist in heterarchisch und hierarchisch unterteilt ([Cors-01], S. 9). Heterarchische Netzwerke zeichnen sich durch eine Gleichstellung der Kooperationspartner aus. Hierarchische Netzwerke werden hingegen durch ein fokales Unternehmen strategisch geführt. Im hier untersuchten Produktionsnetzwerk stellt, aufgrund der hierarchischen Abhängigkeit der Zulieferer von dem betrachteten Automobilhersteller, der OEM das fokale Unternehmen dar. Gleichzeitig können verschiedene Wertschöpfungsmodule eines OEMs, die beispielsweise das gleiche Produkt an unterschiedlichen Standorten herstellen, gleichberechtigt sein und somit einen heterarchischen Charakter aufweisen.

Jan Schiermeister Seite 9

Wells und Nieuwenhius ([Well-01], S. 17) identifizieren in der Automobilindustrie fünf verschiedene Typen von Produktionseinheiten:

 Presswerk

 Motorenwerk

 Karosserierohbau

 Lackiererei

 Montage

Darüber hinaus finden sich in Abhängigkeit des betrachteten Netzwerks weitere Produktionseinheiten beispielsweise für die Herstellung der Getriebe und der Achsen. Die Fertigungseinheiten befinden sich meist nicht alle gemeinsam an einem Standort, sondern in einem Netzwerk von Standorten, in dem eine Fertigungseinheit von einer oder mehreren vorgelagerten Einheiten beliefert wird und wiederum eine oder mehrere nachgelagerte Einheiten beliefert (vgl. Abbildung 2.1). In einem globalen Produktionsnetzwerk verteilen sich die Standorte über mehrere Wirtschaftsräume. Auf der vorgelagerten Ebene des fokalen Unternehmens stellen mehrere Stufen von Zulieferern die Materialversorgung sicher. Auf der nachgelagerten Stufe erfolgen die Distribution und der Vertrieb an den Kunden.

Produktionsnetzwerke lassen sich hinsichtlich der Kooperationsrichtung, die sich durch einen vertikalen, horizontalen und/oder diagonalen Charakter ausdrückt, unterscheiden. Vertikale Richtung ist gegeben, sofern Wertschöpfungsmodule auf nachfolgenden Ebenen der Wertschöpfungskette miteinander in Beziehung stehen. In der Automobilindustrie tritt diese Kooperationsrichtung beispielsweise zwischen den Zulieferern und dem OEM auf. Horizontale Kooperation liegt vor, falls Wertschöpfungsmodule auf der gleichen Wertschöpfungsstufe zusammenarbeiten. Beispielsweise werden redundante Wertschöpfungsprozesse in der Automobilproduktion an verschiedenen Standorten ausgeführt, um lokale Standort-vorteile zu nutzen. Es wird von diagonaler Richtung gesprochen, wenn Unternehmen unterschiedlicher Branchen zusammenarbeiten. Ein Beispiel aus der Automobilbranche ist die Kooperation von Herstellern mit Telematikunternehmen zur Entwicklung neuer Anwendungen/Technologien wie z.B. die real-time Routenplanung.

Hinsichtlich der Kooperationsausführung wird unterschieden, ob alle Einheiten einer einzigen Organisation oder mehreren Organisationen zuzuordnen sind. Der erste Fall wird als intraorganisationale, der zweite als interorganisationale Kooperation bezeichnet. Wenn bei Betrachtung der Produktionsnetzwerke z.B. externe Zulieferer berücksichtigt werden, liegt eine interorganisationale Kooperation vor. Werden bei bestimmten Fragestellungen allerdings nur Ausschnitte eines Produktionsnetzwerks untersucht, deren Elemente ausschließlich einer Organisation angehören, handelt es sich um ein intraorganisationales Produktionsnetzwerk.

Jan Schiermeister Seite 10

2.1.3 Zielsetzung und Potentiale globaler Produktionsnetzwerke

Produktionsnetzwerke sind meist zum Zweck der Realisierung von Wettbewerbsvorteilen gewachsen (vgl. Abbildung 2.2). Um auf die aktuellen Herausforderungen reagieren zu können, bieten sich globale Produktionsnetzwerke als Organisationsform an.

verbesserte Integration verbesserte Integration Reduziertes Risiko durch Reduziertes Risiko durch

einzelner lokaler Komponenten einzelner lokaler Komponenten Verteilung der Verantwortung Verteilung der Verantwortung

Wettbewerbsvorteile durch Wettbewerbsvorteile durch

Produktion in Marktnähe Produktion in Marktnähe

wirtschaftliche Produktion durch wirtschaftliche Produktion durch

Nutzung von Standortvorteilen Nutzung von Standortvorteilen

Das Risiko eines Unternehmens kann durch eine Verteilung der Verantwortung auf verschiedene Standorte reduziert werden. So sind globale Produktionsnetzwerke beispielsweise gegenüber Wechselkursschwankungen weniger anfällig. Denn in Abhängigkeit der Wertschöpfungsverteilung auf verschiedene Wirtschaftsräume können sich Wechselkursschwankungen wieder ausgleichen. ([Ever-00], S. 36f)

Hersteller können ebenfalls von der Nähe zum Markt profitieren. Bei Aufbau einer lokalen Produktion fallen geringere Distributionskosten zur Belieferung der Kunden an. Marktnähe kann aber auch indirekte Vorteile bieten; so sind vor Ort z.B. Kundenwünsche meist leichter zu identifizieren. ([Kink-02], S. 5ff)

Durch eine globale Produktion lassen sich zudem die komparativen Vorteile der Standorte nutzen ([Kogu-85], S. 29f): Lohnunterschiede zwischen den einzelnen Standorten wirken sich auf die Herstellkosten aus, lokal gebundenes Know-how ist vor Ort leichter zugänglich, niedrigere Steuern erhöhen den Gewinn und lokale Einheiten können besser eingebunden werden (z.B. Zulieferer, Forschung). ([Kink-02], S. 5ff)

Bei langfristigen Investitionen besteht allerdings hinsichtlich der zukünftigen Entwicklung der lokalen Bedingungen Unsicherheit. Daher ist es unmöglich vorherzusagen, wo zu welchem Zeitpunkt die optimalen Produktionsbedingungen gegeben sind ([Meza-87], S. 343f). Bei einer unflexiblen Produktion können ursprüngliche Standortvorteile hinfällig werden (z.B. durch Veränderung der Wechselkurse, Löhne). Standorte verlieren bei einer negativen Entwicklung an Wettbewerbsfähigkeit und folglich sinkt die Profitabilität bzw. bei erhöhten Produktpreisen die Nachfrage. In einer kapitalintensiven Branche mit hohem Fixkostenanteil wie der Automobilbranche, führt eine geringere Auslastung der Kapazitäten

Jan Schiermeister Seite 11

zu einer Unterdeckung der Fixkosten ([Sest-02], S. 8f). Flexible Produktionsnetzwerke dagegen können auf diese lokalen bzw. landesspezifischen Veränderungen zielgerichtet reagieren, beispielsweise durch Verlagerung der Produktionsmengen ([Chop-03], S. 103f; [Simc-00], S. 156). Sofern durch Flexibilitäten eine produktübergreifende Nutzung der Ressourcen ermöglicht wird, können Kostenvorteile durch Economies of Scale entstehen. Außerdem kann ein Ausgleich der Produktnachfragen zu einer Erhöhung der Auslastung führen (vgl. Kapitel 1.1). Dementsprechend stellt die Flexibilisierung ein Erfolg versprechendes Potential dar und sollte bei der Gestaltung von Produktionsnetzwerken berücksichtigt werden. Das nächste Kapitel liefert die hierzu nötigen Grundlagen.

2.2 Flexibilität in Produktionsnetzwerken

Aufgrund der resultierenden Vorteile stellt Flexibilität eine wichtige Zielsetzung bei der Gestaltung von Produktionsnetzwerken dar. Als Voraussetzung für eine weitere Diskussion ist eine Definition und Abgrenzung der betrachteten Formen von Flexibilität nötig. Außerdem ist der Bezugsrahmen zur gegebenen Fragestellung genauer zu spezifizieren.

2.2.1 Definition und Abgrenzung des Flexibilitätsbegriffes

Allgemein kann Flexibilität als die Fähigkeit verstanden werden, auf unvorhergesehene Veränderungen zu reagieren ([Schn-99b], S. 189). Eine einheitliche Operationalisierung dieser einfach erscheinenden Definition fehlt allerdings in der Literatur ([Kalu-00b], S. 546). Zudem existiert eine Vielzahl an unterschiedlichen Bezeichnungen für Flexibilität, wie beispielsweise Wandlungsfähigkeit, Reaktionsfähigkeit und Variabilität ([Pibe-01], S. 6ff). Zur Erlangung eines einheitlichen Verständnisses ist es daher nötig, eine Abgrenzung der in dieser Arbeit untersuchten Flexibilität vorzunehmen.

Flexibilität wird anhand der Art, wie die Reaktionsfähigkeit erlangt wird, unterschieden in statische und dynamische. Die statische Flexibilität bezeichnet die Reaktionsfähigkeit, die eine Veränderung der Systemstruktur ausschließt. Die Fähigkeit, durch strukturelle Änderungen reagieren zu können, wird als dynamische Flexibilität bezeichnet. Synonym zur dynamischen Flexibilität wird auch der Begriff Wandlungsfähigkeit oder aktive Flexibilität verwendet ([Kalu-00b], S. 546ff). Im Verlauf dieser Arbeit wird übergreifend der Begriff Flexibilität verwendet, sofern der Sachverhalt nicht eine Differenzierung in statische und dynamische verlangt. Bei der Gestaltung von Produktionsnetzwerken im Rahmen dieser Arbeit werden zwei Flexibilitätsarten betrachtet: Volumenflexibilität und Baureihenflexibilität. In Anlehnung an Gerwin ([Gerw-82], S. 114f) bezeichnet Volumenflexibilität (volume flexibility) die Fähigkeit eines Produktionssystems unterschiedliche Ausbringungsmengen eines Produktes produzieren zu können. Die maximale Ausbringungsmenge wird dabei durch die, dem Produktionssystem zur Verfügung stehende, Kapazität beschränkt. Baureihenflexibilität (mix flexibility) bezeichnet die Fähigkeit, verschiedene Produkte in unterschiedlichen Zusammenstellungen auf einer Produktionsressource fertigen zu können. Volumenflexibilität und Baureihenflexibilität schließen sich gegenseitig nicht aus und können gleichzeitig auftreten. Zu einer ausführlichen Diskussion unterschiedlicher in der Literatur gebräuchlicher Flexibilitätsdefinitionen wird auf Chandra et al. ([Chan-05], S. 20), Gerwin ([Gerw-82], S. 114f) sowie Pibernik ([Pibe-01], S. 10ff) verwiesen.

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2.2.2 Zusammenhang zwischen Flexibilität und Kapazität

Die Kapazität und die Flexibilität eines Produktionssystems stehen in einem engen Zusammenhang ([Chan-05], S. 20). So kann auf Nachfragespitzen eines Produktes wahlweise durch Erhöhung der Kapazität oder durch Veränderung des Produktionsprogramms bei installierter Baureihenflexibilität reagiert werden. Die Kapazität beschreibt allgemein die Leistungsfähigkeit eines Systems. Sie kann hinsichtlich drei Dimensionen genauer unterschieden werden ([Sest-02], S. 22):

 Die quantitative Kapazität ist die maximale Ausbringung einer Leistungseinheit bzw. Produktionsressource pro Zeiteinheit.

 Die qualitative Kapazität beschreibt, welche Prozesse in den Leistungseinheiten durchführbar sind.

 Die zeitliche Dimension umfasst die Nutzungsdauer der Leistungseinheit und beschreibt in Zusammenhang mit der quantitativen Kapazität den mit dieser Ressource maximal produzierbaren Output.

Die quantitative Kapazität kann des Weiteren hinsichtlich der Art ihrer Beschränkung unterschieden werden. Technische Kapazität wird durch die produktionstechnischen Einrichtungen bedingt. Organisatorische Kapazität bezieht Faktoren, die die technische Kapazität im tatsächlichen Betrieb einschränken, wie z.B. die Personaleinsatzplanung, mit ein. Zur Veranschaulichung wird eine Produktionslinie betrachtet, die 100 Outputeinheiten pro Stunde produzieren kann. Die technische Kapazität beträgt pro Tag 24 x 100 Outputeinheiten. Da aber nur acht Stunden am Tag Personal, das zum Betrieb der Produktionslinie benötigt wird, zur Verfügung steht (die organisatorische Kapazität ist acht Stunden), beträgt die tatsächliche Kapazität nur 8 x 100 Outputeinheiten.

Baureihenflexibilität ist entsprechend der Klassifizierung synonym zur qualitativen Kapazität zu verwenden, während die quantitative Kapazität in Kombination mit der zeitlichen Dimension die Volumenflexibilität einer Produktionseinheit beschränkt. Der Zusammenhang wird in der Arbeit von Jordan und Graves deutlich ([Grav-95]). Jordan und Graves veranschaulichen die Beziehung, indem einem flexiblen Produktionssystem ein unflexibles an-hand der Kennzahlen Auslastung und Lieferfähigkeit gegenübergestellt wird, (siehe Abbildung 2.3). Sie zeigen auf, dass Baureihenflexibilität und Kapazität zur Erreichung der Ziel-vorgaben substituierbare Größen sind. So kann eine höhere Lieferbereitschaft durch zusätzliche Baureihenflexibilität (Übergang von Punkt A zu B) oder durch zusätzliche Kapazität (grüner Kapazitätserweiterungspfad) erreicht werden. Ebenso wird eine erhöhte Auslastung ebenfalls durch zusätzliche Baureihenflexibilität (Übergang von Punkt A zu B) oder alternativ durch eine Reduktion der Kapazität (roter Kapazitätsreduktionspfad) erlangt.

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2.2.3 Flexibilitätsplanung als Gestaltungsziel von Produktions-

Flexibilitätist eine wesentliche Eigenschaft von Systemen wie Produktionsnetzwerken, die wandelbaren und schwer vorhersagbaren Umweltbedingungen ausgesetzt sind. Sie gestattet die Überlebenswahrscheinlichkeit zu erhöhen sowie den langfristigen Unternehmenserfolg zu sichern ([Kalu-00b], S. 546) und stellt somit ein produktionswirtschaftliches Planungsziel dar ([Röhr-03], S. 59ff). Entscheidend bei der Planung von flexiblen Produktionsnetzwerken ist, dass die Flexibilisierung nicht als Selbstzweck, sondern als Mittel der langfristigen Unternehmenswertmaximierung zu verstehen ist ([Schau-98], S.56).

Basis der gezielten Flexibilitätsplanung bildet die Bestimmung des Flexibilitätsbedarfs. Dieser umfasst alle „aktuellen und potentiellen Änderungen der für das System relevanten Daten, die unter Beibehaltung des Ausgangszustandes zu einer negativen Beeinflussung des gewünschten Ziels führen“ ([Röhr-03], S. 60). Dem gegenüber steht das Flexibilitätspotential, das den Handlungsspielraum der Reaktionen auf den tatsächlichen Flexibilitätsbedarf definiert. Aufgabe der Flexibilitätsplanung stellt somit die Installation des Flexibilitätspotentials dar, das sich an dem Ergebnis einer a priori durchgeführten Analyse des Flexibilitätsbedarfs zu orientieren hat.

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Produktionsnetzwerke weisen die Besonderheit auf, dass das Flexibilitätspotential des Gesamtsystems die installierten Flexibilitätspotentiale der einzelnen Wertschöpfungsmodule und Verbindungen übersteigt ([Pibe-01], S. 169). Dies drückt sich dadurch aus, dass zusätzliche Flexibilitäten durch die verschiedenen realisierbaren Wertschöpfungspfade im Produktionsnetzwerk bestehen. So besitzt nicht nur jedes einzelne Wertschöpfungsmodul Flexibilitäten, wie Volumen- und/oder Baureihenflexibilität, die darüber entscheiden, welche Produkte in welchen Mengen die einzelnen Module durchlaufen, sondern es besteht Flexibilität bezüglich des Pfades, den ein Produkt und seine Komponenten durch das Netzwerk nehmen kann. Dies soll weniger abstrakt anhand eines Beispieles veranschaulicht werden: Ein Automobil kann an verschiedenen Standorten in unterschiedlichen Mengen gefertigt werden. In Abhängigkeit einer diesbezüglich getroffenen Entscheidung kann der Motor, der eine Komponente des Endproduktes darstellt, wiederum an verschiedenen Standorten gefertigt werden - ebenso dessen Baugruppen. So besteht hinsichtlich eines Endproduktes eine Vielzahl an möglichen realisierbaren Wertschöpfungspfaden im Netzwerk.

Die Flexibilitätsplanung in Produktionsnetzwerken findet auf zwei hierarchischen Ebenen statt: Zuerst werden Entscheidungen über die Installation des Flexibilitätspotentials getroffen. Hierzu wird, unter Antizipation des erwarteten Umwelteinflusses, der Flexibilitätsbedarf bestimmt. Die zweite Stufe entscheidet schließlich, aufbauend auf den Vorgaben der über-geordneten Ebene, über die Nutzung des Flexibilitätspotentials ([Pibe-01] S. 50f). Die Flexibilitätsplanung ist somit Bestandteil der Gestaltung des Produktionsnetzwerks.

2.3 Gestaltung von Produktionsnetzwerken als Bestandteil

des Supply Chain Managements

Die Fertigung in Netzwerken ermöglicht die Umsetzung von komparativen Wettbewerbsvorteilen (vgl. Kapitel 2.1.3). Daher ist die effiziente Ausgestaltung der Produktionsnetzwerke eine kritische Komponente des Unternehmenserfolgs. Der strategischen Netzwerkplanung kommt eine entsprechend große Bedeutung in Unternehmen zu. Dabei stellt die zielorientierte, ganzheitliche Planung und Gestaltung, aufgrund der hohen Komplexität des Planungsgegenstandes Produktionsnetzwerk, eine anspruchsvolle Aufgabe dar.

2.3.1 Netzwerkplanung im Kontext des Supply Chain Managements

Den Rahmen für die Gestaltung von Produktionsnetzwerken bildet das Supply Chain Management (SCM) ([Pibe-01], S. 171). SCM ist ein integrativer Ansatz zur ganzheitlichen Planung, Steuerung und Kontrolle von Informations- und Materialflüssen in Wertschöpfungsnetzwerken ([Baum-00], S. 3; [Schw-04], S. 5). Die Gestaltung von Produktionsnetzwerken stellt entsprechend ein Teilgebiet des SCM dar. Einige Autoren, wie Dangelmaier, drücken die enge Verbundenheit von Supply Chain und Produktionsnetzwerk dadurch aus, dass sie die Begriffe synonym verwenden ([Dang-02], S. 4ff).

Die Zielsetzung einer Supply Chain (SC) ist die Maximierung der generierten Wertschöpfung ([Chop-04], S. 6). Dabei bietet die zur Zielerreichung nötige Planung, Koordination und Steuerung der Supply Chain eine Vielzahl an Gestaltungsmöglichkeiten. Die Entscheidungen

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bezüglich dieser Gestaltungsalternativen lassen sich in drei verschiedene

Ebenen hinsichtlich des Zeithorizontes und der Frequenz unterscheiden:

Vidal und Goetschalckx, sowie Santoso unterteilen die Entscheidungsebenen in strategisch, taktisch und operativ ([Goet-97], S. 1; [Sant-03], S. 4). Die strategische Entscheidungsebene betrachtet Planungsprobleme mit einem Untersuchungszeitraum von meist über einem Jahr. Auf dieser Ebene wird mit approximierten und aggregierten Daten gearbeitet. Die operative Ebene befasst sich mit kurzfristigen Entscheidungen, deren Zeithorizont minimal einen Tag umfasst. Die benötigten Daten auf dieser Ebene sind detailliert. Die taktische Ebene befindet sich zwischen diesen beiden Extremen, was sowohl den Zeitrahmen als auch die Aggregation der Daten anbetrifft. Diesen drei Ebenen entsprechen die so genannten Entscheidungsarten Supply Chain Configuration, Planning und Execution. Während der Supply Chain Configuration bestimmt ein Unternehmen seine Netzwerkstruktur bzw. Netzwerkkonfiguration. Dieser Ebene sind Entscheidungen über Standorte, zu fertigende Produkte und Technologien zuzuordnen. Nach Chopra ([Chop-04], S. 99) können die Entscheidungen dieser Planungsebene in vier unterschiedliche Kategorien klassifiziert werden:

 Standortwahl: Wo sollen die Einrichtungen basiert sein?

 Rolle der Einrichtungen: Welche Rolle sollen die Einrichtungen spielen? Welche Prozesse sollen in den einzelnen Einrichtungen durchgeführt werden?

 Kapazitätszuteilung: Wie viel Kapazität soll den einzelnen Einrichtungen zugeteilt werden?

 Auswahl der Zulieferer und Märkte: Welche Zulieferer kommen für welche Einrichtungen in Frage? Welche Märkte sollen beliefert werden?

Aufgrund des Planungshorizontes ist insbesondere die Unsicherheit bei der Gestaltung zu berücksichtigen. Die Hauptaufgabe des Supply Chain Planning ist die Prognose der Nachfrage unter Berücksichtigung der Unsicherheit und daraus abgeleitet, die Bestimmung der Produktionszahlen für die einzelnen Standorte sowie die Liefermengen an die verschiedenen Standorte und Märkte. Die Netzwerkkonfiguration ist bei dieser Planungsstufe durch die übergeordnete Ebene fest vorgegeben. Supply Chain Execution trifft Entscheidungen über die Bearbeitung von Kundenaufträgen. Hierzu zählen u.a. die Festlegung der Maschinenbelegung, der Produktionsreihenfolge und der Losgröße. ([Chop-04], S. 7f; [Pibe-01], S. 162f, [Sant-03], S. 4f)

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Schwerpunkt dieser Arbeit stellen die Entscheidungen der strategischen und taktischen Ebene dar. Der Ansatz der ganzheitlichen Planung erfordert dabei eine durchgehende Erfassung aller Elemente des Systems und deren Prozesse: angefangen von der Beschaffung auf der ersten Stufe bis hin zur letzten Stufe, dem Vertrieb an die Endkunden (Abbildung 2.4).

2.3.2 Supply Chain Management Systeme

Informationstechnische Realisierungen einer ganzheitlichen zentralen Optimierung der Supply Chain werden als Advanced Planning Systems (APS) bezeichnet. APS dienen als Softwareprogramme, die von einer Vielzahl von Softwareunternehmen angeboten werden, zur Entscheidungsunterstützung im Unternehmen. Dabei weisen sie grundsätzlich eine einheitliche Struktur auf: sie bestehen aus verschiedenen Softwaremodulen, die jeweils ein Planungsgebiet des Supply Chain Management umfassen. In Abbildung 2.4 sind diese funktional und nach dem Zeithorizont bzw. den Entscheidungsarten gegliedert in der sog. Supply Chain Planning Matrix dargestellt. ([Meyr-04], S. 75ff)

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APS werden durch Enterprise Resource Planning (ERP) Systeme auf operativer Ebene ergänzt, auf der sie Ausführungsaufgaben übernehmen. ERP Systeme ermöglichen inzwischen eine konsistente Erfassung und Verwaltung von Informationen über verschiedene Standorte und Wirtschaftsräume hinweg ([Chop-04], S. 63). Die Informationen werden in Form von Daten zur Planung und zum Management einer Supply Chain benötigt und stehen durch ein ERP System bereits in aufbereiteter Form zur Verfügung. ERP Systeme bilden somit eine ideale Basis für die unterschiedlichen Aufgabenbereiche des SCM und sind im Idealfall direkt mit den Planungsmodulen des APS über Schnittstellen verknüpft.

Der Zusammenhang von APS und ERP wird in Abbildung 2.4 deutlich. Die jeweiligen Module der Systeme sind den zuvor diskutierten Entscheidungsarten zugeordnet, dargestellt als horizontale Ebenen (vgl. Beschriftung linke Leiste). Die prozessorientierte Aufteilung in die Hauptaufgabengebiete der Supply Chain (Beschaffung, Produktion, Vertrieb und Distribution) erfolgt in vertikaler Richtung (vgl. Beschriftung obere und untere Leiste).

2.3.3 Graphentheoretische Modellierung von Produktionsnetzwerken

Ziel einer Gestaltung von globalen Produktionsnetzwerken ist die bestmögliche Realisation der bestehenden Potentiale. Zur Zielerreichung muss die Planung ganzheitlich - dem Ansatz des SCM folgend - alle relevanten Faktoren erfassen. Zur Entscheidungsfindung benötigt die Planung ein Modell, das das gesamte Netzwerk mit seinen verschiedenen Elementen und deren Beziehungen zueinander erfassen kann. Die Beschreibung der Struktur und der Zusammenhänge in Produktionsnetzwerken kann allgemeingültig mit Hilfe der Graphentheorie erfolgen. Zum besseren Verständnis der Fragestellung, zur Veranschaulichung der Beziehungen im Netzwerk und als Grundlage für spätere Kapitel (z.B. zur Komplexitätsbetrachtung in Kapitel 4.3) dient im Folgenden die graphentheoretische Darstellung des Unter-suchungsgegenstandes Produktionsnetzwerk.

Ein Produktionsnetzwerk ist ein Graph G, der aus einer Menge von Knoten V und einer Menge von Kanten E besteht. Jedem Element

eine Inzidenzabbildung zuordnet. Da i und

gerichteten Graphen bzw. Digraphen; die Kanten werden in diesem Falle auch als Pfeile bezeichnet. ([Neum-93], S.176ff)

Ein Produktionsnetzwerk besteht aus Produkten die Zulieferern, Wertschöpfungsmodulen und/oder Märkten zugeordnet sind (vgl. Abbildung 2.5). Je nach Zuordnung beinhaltet diese die Information, dass die Produkte von den Zulieferern bezogen werden können, auf den betrachteten Wertschöpfungsmodulen einen Wertschöpfungsprozess durchlaufen können bzw. von den Märkten nachgefragt werden. Ein Zuordnungspaar stellt dabei einen Knoten des Produktionsnetzwerks dar.

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