Kopplung von SCM-Strategie und physischem Materialfluss

Kopplung von SCM-Strategie und physischem Materialfluss Eine dynamische Simulation des Materialflusses reduziert das Investitionsrisiko bei neuen Materialflusssystemen. Durch den Aufbau eines dynamischen Simulationsmo- dells ist eine Kopplung des physischen Materialflusses mit der SCM- und Produktstra- tegie möglich. Einleitung Produzierende Unternehmen müssen in regelmäßigen Abständen überprüfen, ob ihr Materi- alflusskonzept auch den zukünftigen Anforderungen standhalten wird. Die Gründe dafür sind vielfältig: Eine grundsätzliche Neustrukturierung der Produktionsstandorte oder des Fabrik- layouts an einem ausgewählten Standort oder im Zuge eines Firmenzusammenschlusses kann hierfür Anlass sein. Weitere Gründe sind z.B. signifikante Veränderungen im Auftrags- volumen, im Produktspektrum oder in der Produktionsstrategie, wie z. B. eine stärkere auf- tragsbezogene Fertigung („Atmende Fabrik“), die Verringerung von Losgrößen oder des Work-in-process (WIP). Solche Änderungen innerhalb der Supply Chain haben in der Regel massive Auswirkungen auf den physischen Materialfluss. Durch die Vielzahl der Einflussfaktoren und ihre gegensei- tigen Abhängigkeiten ist es meist sehr schwierig, die Konsequenzen mit einer ausreichenden Genauigkeit abzuschätzen und mögliche Investitionen oder auch den Rückbau von Syste- men auf eine belastbare Grundlage zu stellen. Schwächen herkömmlicher Verfahren Herkömmliche Materialflussabschätzungen basieren typischerweise auf einer statischen Betrachtung. Dabei werden aus der Anzahl von Produktions- oder Lageraufträgen über ei- nen längeren Zeitraum Mittelwerte für die verschiedenen Materialflüsse, z. B. zwischen dem Lager und Gebäudezonen in der Produktion, errechnet. Änderungen logistischer Randbe- dingungen (z. B. Absatzmengen, Losgrößen, Palettenfaktoren) werden nicht explizit berück- sichtigt, sondern über Zuschlags- und Sicherheitsfaktoren abgebildet. Durch die Mittelwert- betrachtungen ist es nicht möglich, zeitliche Schwankungen im Materialfluss zu erfassen und temporäre Über- oder Unterlastsituationen zu identifizieren. Daher liefern statische Analysen bei einer zukunftsgerichteten Betrachtung unterschiedlicher SCM-Szenarien nur relativ gro- be Anhaltswerte mit der Gefahr, die Materialflusssysteme falsch zu dimensionieren. Dynamische Prognose In einer zeitdynamischen Materialflusssimulation hingegen werden die wesentlichen logisti- schen Parameter, die die SCM-Strategie beschreiben (z. B. Absatzmengen, Losgrößen, Palettenfaktoren, Fabriklayout) explizit berücksichtigt. Auf Basis des erwarteten Auftrags- spektrums und der im ERP-System hinterlegten Arbeitspläne und Stücklisten werden die verschiedenen Materialflüsse als Tageswerte über einen längeren Zeitraum berechnet und in die Anzahl von Palettenbewegungen (oder sonstigen Transporteinheiten) zwischen Ge- bäuden, Layoutzonen oder Arbeitsplätzen umgerechnet. Die anschließende statistische Auswertung der Zeitreihen bewertet die Materialflüsse nach ihrer Wahrscheinlichkeit. Auf Basis dieser Ergebnisse sind belastbare Aussagen möglich, mit welcher Wahrscheinlichkeit an welchen Stellen im Materialfluss Engpasssituationen ent- stehen werden, und ob Investitionen oder auch ein Abbau von Kapazitäten sinnvoll sind. Praxisbeispiel Ein Hersteller sehr hochwertiger Konsumgüter beabsichtigt, die Anzahl seiner Produktions- standorte in den nächsten Jahren deutlich zu reduzieren. Dazu sollen zwei bestehende Standorte erweitert und ein dritter komplett neu errichtet werden. Parallel dazu sind Verän- derungen in der SCM- und Produktionsstrategie zu erwarten. Einer der wesentlichen Einflussfaktoren für das notwendige Investitionsvolumen ist das künftige Lagerungs- und Materialflusskonzept. Abbildung 1 zeigt ein generelles Schema für die verschiedenen Materialflüsse an einem der Standorte. Materialflüsse ZENTRAL- Lagertablare LAGER Leere Paletten KOMMISSIONIERZONE Kommissionierte FAs Zelle 1 Interner Fluss in der Fertigung Gewaschene Wasch- Leere Behälter Vorzone Behälter maschine FERTIGUNG Kommissionierte FAs (in verschie- Zelle 2 denen Leere Behälter Gebäude- zonen) Abgeschlossene FAs Knoten Sicherung Abbildung 1: Materialflussschema Mit Hilfe der dynamischen Simulation wurden die verschiedenen Materialflüsse unter Be- rücksichtigung möglicher Zukunftsszenarien, z. B. Veränderungen des Kundenentkopp- lungspunkts, der Losgrößen und des WIPs, ermittelt und auf die einzelnen Gebäudezonen aufgeschlüsselt. Dadurch zeigte sich, an welchen Stellen unter welchen Bedingungen dy- namische Engpasssituationen auftreten können. Abbildung 2 stellt ein Beispiel für den Ge- samtfluss zwischen Lager und Kommissionierzone sowie zwischen Lager und Fertigung dar. Für den Fluss zwischen Lager und Kommissionierzone weisen z. B. die deutlichen Unter- schiede zwischen dem Erwartungswert und dem 90%- bzw. 95%-Fraktil (d. h. mit einer Wahrscheinlichkeit von 90 bzw. 95% wird der Tageswert unter dem Fraktilwert liegen) auf stark schwankende Tagesgänge hin. An einem Zehntel aller Produktionstage ist zu erwar- ten, dass der tatsächliche Materialfluss vom Lager in die Kommissionierzone und wieder retour doppelt so hoch ist wie der arithmetische Mittelwert. Eine konventionelle Materialflussabschätzung auf Basis von Mittelwertbetrachtungen würde also hier zunächst zu günstige Ergebnisse liefern. Da mögliche Unsicherheiten aber in der Regel durch ebenso wenig belastbare Sicherheitsfaktoren ausgeglichen werden, besteht unter dem Strich die Gefahr einer Überdimensionierung der Systeme. Das frühzeitige Identifizieren solcher Problemfelder mit Hilfe einer dynamischen Simulation ermöglicht nicht nur eine exakte Dimensionierung der Systeme, sondern auch eine gezielte Suche nach organisatorischen Lösungen bereits in der Konzeptphase, um eine Kostenre- duktion zu erzielen. Im vorliegenden Fall konnte die Leistung relativ einfach auf den Mittel- wert beschränkt werden, da durch eine bessere Planung und Steuerung der Kommissionier- aufträge der Fluss zeitlich verteilt werden kann. Beim Materialfluss kommissionierter Fertigungsaufträge vom Lager in die Produktion liegt der 90%-Fraktil-Wert ebenfalls wesentlich höher als der Mittelwert. Um hier Engpasssituati- onen sicher vermeiden zu können, muss eine Auslegung gegen die höheren Fraktil-Werte gegen eine Pufferung von Fertigungsaufträgen in der Produktion kostenmäßig abgewogen werden. Materialflussart Fluss (Paletten pro Tag) Kommissionierter Abgeschlossener Lagerpaletten Lagerpaletten Fertigungsauftrag Fertigungsauftrag Szenario Parameter Lager Picking-Zone Lager Fertigung --> --> --> --> Picking-Zone Lager Fertigung Lager Erwartungswert 4576 3274 740 915 F50-Fraktil 4169 2949 803 995 4 F90-Fraktil 9057 6396 1396 1139 F95-Fraktil 9474 6744 1473 1216 Abbildung 2: Auszug aus den Simulationsergebnissen Fazit Das Materialflusskonzept kann unter Berücksichtigung zukünftiger SCM-Szenarien bewertet und abgesichert werden. Engpässe werden somit vorlaufend erkannt. Die statistische Be- wertung der Materialflüsse in Form von Wahrscheinlichkeiten ermöglicht eine schärfere Aus- legung der Systeme, so dass Investitionsmittel optimal allokiert werden und ein Overenei- neering vermieden wird. Zudem liefern die Auswertungen automatisch Hinweise für die Ver- besserung des Standort- oder Fabriklayouts, um Durchlaufzeiten und Transportkosten zwi- schen den Arbeitsplätzen reduzieren zu können.