Produktionsplanung in der Automobilindustrie: Optimierung des Ressourceneinsatzes im Serienanlauf
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| Language: | German |
| Published: |
Köln
Kölner Wiss.-Verl.
2007
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| Online Access: | Inhaltsverzeichnis Klappentext |
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Vorwort......................................................................................................................
Abbildungsverzeichnis.........................................................................................XIII
Tabellenverzeichnis................................................................................................
Symbolverzeichnis...............................................................................................XVII
Abkürzungsverzeichnis.....................................................................................XXVII
1 Gegenstand und Gang der Arbeit..........................................................................1
2 Der Serienanlauf als Planungsumfeld....................................................................5
2.1 Begriff des Serienanlaufs...................................................................................................5
2.2 Phasen des Serienanlaufs...................................................................................................6
2.2.1 Vorserie......................................................................................................................7
2.2.2 Nullserie.....................................................................................................................8
2.2.3 Produktionshochlauf................................................................................................8
2.3 Anlauftypen.........................................................................................................................9
2.4 Literaturüberblick über Probleme und Lösungsansätze im Serienanlauf.................10
2.5 Planungsprobleme und -ebenen der Produktionsplanung und -Steuerung..............14
2.6 Produktionsprogrammplanung......................................................................................16
2.7 Produktprogrammverfügbarkeitsplanung....................................................................18
2.8 Einordnung des Problems in den Planungskontext....................................................22
2.9 Strukturdefekte des Planungsproblems........................................................................24
3 Abbildung variantenreicher Erzeugnisse............................................................27
3.1 Abbildungsebenen...........................................................................................................27
3.2 Produktebene...................................................................................................................28
3.2.1 Funktion der Produktebene.................................................................................29
3.2.2 Klassifizierung von Merkmalen...........................................................................31
3.2.3 Implizite und explizite Produktdefinition...........................................................31
3.2.4 Restriktionen zwischen Merkmalsausprägungen...............................................33
3.3 Technische Ebene...........................................................................................................35
3.3.1 Erzeugnis Struktur und Stücklistenarten..............................................................35
3.3.2 Probleme bei der Abbildung variantenreicher Erzeugnisse.............................37
3.3.3 Geschlossene Variantenstücklisten......................................................................40
3.3.4 Offene Variantenstückliste: Die regelbasierte Komplexstückliste..................41
3.3.4.1 Funktionsweise.......................................................................................41
3.3.4.2 Coderegeln als Boole sche
3.3.4.3 Sekundärbedarfsbestimmung...............................................................47
3.3.4.4 Integration von Strukturinformationen...............................................47
4 Das mehrstufige, einperiodige Produktprogrammverfügbarkeits-
Planungsproblem (MEPVP)................................................................................55
4.1 Annahmen........................................................................................................................55
4.2 Problemparameter...........................................................................................................56
4.2.1 Faktoreinsatzkosten zur Aufholung eines Entwicklungsverzug......................57
4.2.2 Nachfrageprognose, Stückdeckungsbeitrag und Beschaffungskapazität........66
4.3 Handlungsalternativen....................................................................................................69
4.4 Restriktionen....................................................................................................................70
4.4.1 Globale Restriktionen...........................................................................................71
4.4.2 Logische Restriktionen..........................................................................................72
4.4.2.1 Abbildung des Produktprogramms.....................................................72
4.4.2.2 Interpretation der Auswahl...................................................................77
4.4.2.3 Zulässigkeit der Auswahl......................................................................79
4.4.2.4 Unterschiedlichkeit der Auswahl.........................................................81
4.5 Zielkriterien......................................................................................................................81
4.6 Plananpassung und -fortschreibung..............................................................................83
4.7 Fazit...................................................................................................................................85
5 Optirniemngsmodelle zur Abbildung des MEPVP.............................................87
5.1 Einordnung der entwickelten Modelle in Modeütypen..............................................87
5.2 Übersicht über die entwickelten Modelle und die Gliederung des Kapitels............90
5.3 Mengen-, Parameter- und Variablendefmitionen........................................................91
5.4 Verfügbarkeitsplanung mit einzelnen Varianten.........................................................93
5.4.1 Minimierungsmodell..............................................................................................93
5.4.2 Erweiterungsmöglichkeiten des Minimierungsmodells....................................99
5.4.3 Maximierungsmodell...........................................................................................101
5.4.4 Erweiterungsmöglichkeiten des Maximierungsmodells..................................103
5.4.5 Kritische Beurteilung...........................................................................................104
5.5 Verfügbarkeitsplanung mit Variantenmengen...........................................................104
5.5.1 Geschlossene Variantenmengen........................................................................105
5.5.2 Semi-offene Variantenmengen (Das MEPVP-Modell)..................................112
5.5.3 Offene Variantenmengen...................................................................................117
5.5.4 Erweiterungsmöglichkeiten................................................................................119
5.5.5 Kritische Beurteilung...........................................................................................119
6 Mögliche Lösungsansätze für das MEPVP........................................................121
6.1 Verallgemeinerung des MEPVP-Modells...................................................................121
6.2 Einordnung des MEPVP in die Systematik der Knapsack-Probleme....................122
6.2.1 Multi-dimensionales Knapsack-Problem (MDKP).........................................123
6.2.2 Multiples Knapsack-Problem (MKP)...............................................................124
6.2.3 Vergleich des MEPVP mit dem MDKP und dem MKP...............................125
6.3 Komplexität des MEPVP.............................................................................................128
6.3.1 Empirische Überlegungen..................................................................................128
6.3.2 Komplexitätstheoretische Betrachtung.............................................................129
6.4 Diskussion von Lösungsverfahren..............................................................................134
6.4.1 Anforderungen an ein Lösungsverfahren für das MEPVP............................135
6.4.2 Exakte Lösungsverfahren...................................................................................136
6.4.3 Heuristische Lösungsverfahren..........................................................................138
6.4.4 Auswahlentscheidung und deren Begründung................................................147
7 Ein heuristischer Lösungsansatz für das MEPVP............................................149
7.1 Überblick über den gewählten Lösungsansatz...........................................................149
7.2 Auslagerung von Stücküsteninformationen in die Produktebene als Vorstufe der
Heuristiken.....................................................................................................................150
7.2.1 Prinzip...................................................................................................................150
7.2.2 Sekundärbedarfsbestimmung bei ausgelagerten Stücklisteninformationen . 152
7.2.3 Auslagerung von Baubarkeitsregeln..................................................................154
7.2.4 Auslagerung von Zusteuerimgsregeln...............................................................156
7.2.5 Vereinfachung von Coderegeln.........................................................................158
7.2.6 Anwendung am Beispiel.....................................................................................161
7.3
7.4
7.4.1 Basisalgorithmus..................................................................................................166
7.4.2 Erweiterungen......................................................................................................170
7.5 Konzeption der Algorithmen für das MEPVP..........................................................172
7.5.1 Definitionen und algorithmische Grundlagen.................................................172
7.5.2
7.5.2.1 Überblick über den Algorithmus.......................................................179
7.5.2.2 Konstruktionsphase.............................................................................180
7.5.2.3 Lokale Suche.........................................................................................188
7.5.3 Tabu-Search als Verbessemngsverfahren.........................................................193
7.5.3.1 Überblick über den Algorithmus.......................................................193
7.5.3.2 Erzeugung der Nachbarschaft............................................................200
7.5.3.3 Auswahl des besten Zugs....................................................................205
7.5.3.4
8 Empirische Analyse des heuristischen Lösungsansatzes..................................211
8.1 Übersicht über die Probleminstanzen.........................................................................212
8.1.1 Beschreibung der Probleminstanzen.................................................................212
8.1.2 Künstliche Probleminstanzen............................................................................213
8.1.3 Reale Probleminstanzen......................................................................................214
8.2 Empirische Analyse von
8.3 Empirische Analyse von Tabu-Search........................................................................219
9 Schlussbetrachtung und Ausblick.....................................................................229
Anhang....................................................................................................................231
Literatufverzeichnis................................................................................................235
Planabweichungen bei der Entwicklung von neuen Produkten führen
beim Produktionsstart häufig zu Anlaufproblemen. Diese können
beispielsweise darin bestehen,
duktprogramm nicht realisiert werden kann, weil einige Produktvari¬
anten auf Grund des mangelnden Entwicklungsstands der in sie
eingehenden Teile (Baugruppen und Einzelteile) nicht gefertigt wer¬
den können. Für Unternehmen bedeutet dies i. d. R. entgangene
Kundenaufträge, Imageverluste sowie hohe Nacharbeitskosten.
Planabweichungen im Entwicklungsprozess müssen folglich recht¬
zeitig erkannt und korrigiert werden. Ein Planungsproblem im Rah¬
men des Anlaufmanagements besteht nun darin, eine zusätzliche
meist knappe Ressource derart einzusetzen,
und stark nachgefragte Produktvarianten ihre Produktionsreife er¬
langen und damit gebaut werden können.
Die vorliegende Dissertation von Christoph Stich beschreibt erst¬
mals einen modellorientierten Problemlösungsansatz, wie bei einer
variantenreichen Serienproduktion, wie sie in der Automobilindus¬
trie üblich ist, der optimale Ressourceneinsatz bestimmt und somit
die Verfügbarkeit des Produktprogramms zum Produktionsstart op¬
timiert werden kann.
Das Buch wendet sich an interessierte Produktionsplaner und Logis¬
tiker in der industriellen Praxis sowie an Dozenten
und Studenten der Betriebswirtschaftslehre, des
Wirtschaftsingenieurwesens und der Wirtschaftsinfor¬
matik mit den Schwerpunkten Produktionswirtschaft
und Logistik.
|
| adam_txt |
Inhaltsverzeichnis
Vorwort.
Abbildungsverzeichnis.XIII
Tabellenverzeichnis.
Symbolverzeichnis.XVII
Abkürzungsverzeichnis.XXVII
1 Gegenstand und Gang der Arbeit.1
2 Der Serienanlauf als Planungsumfeld.5
2.1 Begriff des Serienanlaufs.5
2.2 Phasen des Serienanlaufs.6
2.2.1 Vorserie.7
2.2.2 Nullserie.8
2.2.3 Produktionshochlauf.8
2.3 Anlauftypen.9
2.4 Literaturüberblick über Probleme und Lösungsansätze im Serienanlauf.10
2.5 Planungsprobleme und -ebenen der Produktionsplanung und -Steuerung.14
2.6 Produktionsprogrammplanung.16
2.7 Produktprogrammverfügbarkeitsplanung.18
2.8 Einordnung des Problems in den Planungskontext.22
2.9 Strukturdefekte des Planungsproblems.24
3 Abbildung variantenreicher Erzeugnisse.27
3.1 Abbildungsebenen.27
3.2 Produktebene.28
3.2.1 Funktion der Produktebene.29
3.2.2 Klassifizierung von Merkmalen.31
3.2.3 Implizite und explizite Produktdefinition.31
3.2.4 Restriktionen zwischen Merkmalsausprägungen.33
3.3 Technische Ebene.35
3.3.1 Erzeugnis Struktur und Stücklistenarten.35
3.3.2 Probleme bei der Abbildung variantenreicher Erzeugnisse.37
3.3.3 Geschlossene Variantenstücklisten.40
3.3.4 Offene Variantenstückliste: Die regelbasierte Komplexstückliste.41
3.3.4.1 Funktionsweise.41
3.3.4.2 Coderegeln als Boole'sche
3.3.4.3 Sekundärbedarfsbestimmung.47
3.3.4.4 Integration von Strukturinformationen.47
4 Das mehrstufige, einperiodige Produktprogrammverfügbarkeits-
Planungsproblem (MEPVP).55
4.1 Annahmen.55
4.2 Problemparameter.56
4.2.1 Faktoreinsatzkosten zur Aufholung eines Entwicklungsverzug.57
4.2.2 Nachfrageprognose, Stückdeckungsbeitrag und Beschaffungskapazität.66
4.3 Handlungsalternativen.69
4.4 Restriktionen.70
4.4.1 Globale Restriktionen.71
4.4.2 Logische Restriktionen.72
4.4.2.1 Abbildung des Produktprogramms.72
4.4.2.2 Interpretation der Auswahl.77
4.4.2.3 Zulässigkeit der Auswahl.79
4.4.2.4 Unterschiedlichkeit der Auswahl.81
4.5 Zielkriterien.81
4.6 Plananpassung und -fortschreibung.83
4.7 Fazit.85
5 Optirniemngsmodelle zur Abbildung des MEPVP.87
5.1 Einordnung der entwickelten Modelle in Modeütypen.87
5.2 Übersicht über die entwickelten Modelle und die Gliederung des Kapitels.90
5.3 Mengen-, Parameter- und Variablendefmitionen.91
5.4 Verfügbarkeitsplanung mit einzelnen Varianten.93
5.4.1 Minimierungsmodell.93
5.4.2 Erweiterungsmöglichkeiten des Minimierungsmodells.99
5.4.3 Maximierungsmodell.101
5.4.4 Erweiterungsmöglichkeiten des Maximierungsmodells.103
5.4.5 Kritische Beurteilung.104
5.5 Verfügbarkeitsplanung mit Variantenmengen.104
5.5.1 Geschlossene Variantenmengen.105
5.5.2 Semi-offene Variantenmengen (Das MEPVP-Modell).112
5.5.3 Offene Variantenmengen.117
5.5.4 Erweiterungsmöglichkeiten.119
5.5.5 Kritische Beurteilung.119
6 Mögliche Lösungsansätze für das MEPVP.121
6.1 Verallgemeinerung des MEPVP-Modells.121
6.2 Einordnung des MEPVP in die Systematik der Knapsack-Probleme.122
6.2.1 Multi-dimensionales Knapsack-Problem (MDKP).123
6.2.2 Multiples Knapsack-Problem (MKP).124
6.2.3 Vergleich des MEPVP mit dem MDKP und dem MKP.125
6.3 Komplexität des MEPVP.128
6.3.1 Empirische Überlegungen.128
6.3.2 Komplexitätstheoretische Betrachtung.129
6.4 Diskussion von Lösungsverfahren.134
6.4.1 Anforderungen an ein Lösungsverfahren für das MEPVP.135
6.4.2 Exakte Lösungsverfahren.136
6.4.3 Heuristische Lösungsverfahren.138
6.4.4 Auswahlentscheidung und deren Begründung.147
7 Ein heuristischer Lösungsansatz für das MEPVP.149
7.1 Überblick über den gewählten Lösungsansatz.149
7.2 Auslagerung von Stücküsteninformationen in die Produktebene als Vorstufe der
Heuristiken.150
7.2.1 Prinzip.150
7.2.2 Sekundärbedarfsbestimmung bei ausgelagerten Stücklisteninformationen . 152
7.2.3 Auslagerung von Baubarkeitsregeln.154
7.2.4 Auslagerung von Zusteuerimgsregeln.156
7.2.5 Vereinfachung von Coderegeln.158
7.2.6 Anwendung am Beispiel.161
7.3
7.4
7.4.1 Basisalgorithmus.166
7.4.2 Erweiterungen.170
7.5 Konzeption der Algorithmen für das MEPVP.172
7.5.1 Definitionen und algorithmische Grundlagen.172
7.5.2
7.5.2.1 Überblick über den Algorithmus.179
7.5.2.2 Konstruktionsphase.180
7.5.2.3 Lokale Suche.188
7.5.3 Tabu-Search als Verbessemngsverfahren.193
7.5.3.1 Überblick über den Algorithmus.193
7.5.3.2 Erzeugung der Nachbarschaft.200
7.5.3.3 Auswahl des besten Zugs.205
7.5.3.4
8 Empirische Analyse des heuristischen Lösungsansatzes.211
8.1 Übersicht über die Probleminstanzen.212
8.1.1 Beschreibung der Probleminstanzen.212
8.1.2 Künstliche Probleminstanzen.213
8.1.3 Reale Probleminstanzen.214
8.2 Empirische Analyse von
8.3 Empirische Analyse von Tabu-Search.219
9 Schlussbetrachtung und Ausblick.229
Anhang.231
Literatufverzeichnis.235
Planabweichungen bei der Entwicklung von neuen Produkten führen
beim Produktionsstart häufig zu Anlaufproblemen. Diese können
beispielsweise darin bestehen,
duktprogramm nicht realisiert werden kann, weil einige Produktvari¬
anten auf Grund des mangelnden Entwicklungsstands der in sie
eingehenden Teile (Baugruppen und Einzelteile) nicht gefertigt wer¬
den können. Für Unternehmen bedeutet dies i. d. R. entgangene
Kundenaufträge, Imageverluste sowie hohe Nacharbeitskosten.
Planabweichungen im Entwicklungsprozess müssen folglich recht¬
zeitig erkannt und korrigiert werden. Ein Planungsproblem im Rah¬
men des Anlaufmanagements besteht nun darin, eine zusätzliche
meist knappe Ressource derart einzusetzen,
und stark nachgefragte Produktvarianten ihre Produktionsreife er¬
langen und damit gebaut werden können.
Die vorliegende Dissertation von Christoph Stich beschreibt erst¬
mals einen modellorientierten Problemlösungsansatz, wie bei einer
variantenreichen Serienproduktion, wie sie in der Automobilindus¬
trie üblich ist, der optimale Ressourceneinsatz bestimmt und somit
die Verfügbarkeit des Produktprogramms zum Produktionsstart op¬
timiert werden kann.
Das Buch wendet sich an interessierte Produktionsplaner und Logis¬
tiker in der industriellen Praxis sowie an Dozenten
und Studenten der Betriebswirtschaftslehre, des
Wirtschaftsingenieurwesens und der Wirtschaftsinfor¬
matik mit den Schwerpunkten Produktionswirtschaft
und Logistik. |
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