Gotzel MRP zur Materialplanung für Kreislaufprozesse

Optimierung von Absicherungsstrategien gegen Bedarfs- und Versorgungsrisiken
2010
ISBN: 978-3-8349-8495-1
Verlag: Betriebswirtschaftlicher Verlag Gabler
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 330 Seiten, eBook

Reihe: Produktion und Logistik

Christian Gotzel erweitert das klassische MRP und entwickelt Heuristiken für die Materialdisposition in Produktionssystemen mit Aufarbeitung. Im Ergebnis liegen einfach handhabbare Heuristiken vor, deren Lösungsgüte mit Hilfe numerischer Untersuchungen dokumentiert wird.



Dr. Christian Gotzel promovierte bei Prof. Dr. Karl Inderfurth am Lehrstuhl für Produktion und Logistik an der Universität Magdeburg.

Zielgruppe

Research

Autoren/Hrsg.

Gotzel, Christian

Inhaltsverzeichnis

1;Geleitwort;7
2;Vorwort;9
3;Inhaltsverzeichnis;10
4;Abkürzungsverzeichnis;14
5;Symbolverzeichnis;15
6;Abbildungsverzeichnis;19
7;Tabellenverzeichnis;21
8;1 Einführung;23
8.1;1.1 Kreislaufwirtschaft als Herausforderung an die Produktionsplanung;23
8.2;1.2 Materialplanung bei kreislaufgeführter Produktion;27
8.3;1.3 Gliederung der Arbeit;28
9;2 Materialplanung bei konventioneller und kreislaufgeführter Produktion;30
9.1;2.1 Konzepte der Materialbedarfsplanung bei konventioneller Produktion;30
9.1.1;2.1.1 Verbrauchsorientiertes Konzept;31
9.1.2;2.1.2 Programmorientiertes Konzept - MRP;32
9.1.3;2.1.3 Weitere Konzepte der Materialplanung;35
9.2;2.2 Unsicherheiten und Absicherungsstrategien;37
9.2.1;2.2.1 Unsicherheiten im Rahmen der Bedarfsplanung;37
9.2.2;2.2.2 Absicherungsstrategien im Rahmen der Bedarfsplanung;38
9.2.3;2.2.3 Diskussion verschiedener Absicherungskonzepte;45
9.3;2.3 Materialplanung unter den Bedingungen kreislaufgeführter Produktion;49
10;3 Materialplanung bei externen Produktkreisläufen;53
10.1;3.1 Annahmen;53
10.2;3.2 Modell und optimale Dispositionspolitik;54
10.3;3.3 MRP zur Materialplanung bei externen Produktkreisläufen;61
10.3.1;3.3.1 MRP mit Beseitigungsoption;61
10.3.1.1;3.3.1.1 Identische Durchlaufzeiten;63
10.3.1.2;3.3.1.2 Nichtidentische Durchlaufzeiten;71
10.3.2;3.3.2 MRP ohne Beseitigungsoption;79
10.3.2.1;3.3.2.1 Identische Durchlaufzeiten;80
10.3.2.2;3.3.2.2 Nichtidentische Durchlaufzeiten;81
10.4;3.4 Stochastische Kontrollpolitiken;84
10.4.1;3.4.1 Identische Durchlaufzeiten;85
10.4.2;3.4.2 Nichtidentische Durchlaufzeiten;86
10.5;3.5 Heuristische Bestimmung der Dispositionsparameter;88
10.5.1;3.5.1 Identische Durchlaufzeiten;90
10.5.2;3.5.2 Nichtidentische Durchlaufzeiten;93
10.6;3.6 Berücksichtigung stochastischer Durchlaufzeiten;99
10.7;3.7 Untersuchung zur Performance der Heuristiken;102
11;4 Materialplanung bei internen Produktkreisläufen;120
11.1;4.1 Das Produktionsausbeuteproblem als Ausgangspunkt;123
11.1.1;4.1.1 Optimierungsmodell;125
11.1.2;4.1.2 Lineare Approximation;128
11.1.3;4.1.3 Lineare Heuristiken bei Produktionsdurchlaufzeit;132
11.1.3.1;4.1.3.1 MRP unter den Bedingungen der Ausbeutesituation;132
11.1.3.2;4.1.3.2 Heuristische Bestimmung des Dispositionsparameters;136
11.1.4;4.1.4 Numerische Untersuchung zur Performance der linearen Heuristik;142
11.2;4.2 Das Produktionsausbeute- und Aufarbeitungsproblem;157
11.2.1;4.2.1 Entscheidungsproblem und Optimierungsmodell;159
11.2.2;4.2.2 Heuristische Ansätze;162
11.2.2.1;4.2.2.1 Heuristik I - MRP-Ansatz;164
11.2.2.2;4.2.2.2 Heuristik II;201
11.2.2.3;4.2.2.3 Heuristik III;218
11.2.3;4.2.3 Numerische Untersuchung zur Performance der Heuristiken;228
12;5 Schlussbetrachtung;254
12.1;5.1 Zusammenfassung der Ergebnisse;254
12.2;5.2 Ausblick;257
13;Literatur;258
14;Anhang A: Grundlagen der Simulationsuntersuchung;267
14.1;A.1 Grundlagen der Simulation;267
14.1.1;A.1.1 Erzeugung U(0,1)-verteilter Pseudozufallszahlen;267
14.1.2;A.1.2 Erzeugung von Zufallszahlen für andere Verteilungsmodelle;268
14.1.3;A.1.3 Güte der erzeugten Zufallszahlen;272
14.2;A.2 Aufbau eines Simulationslaufs;274
14.3;A.3 Referenzlösungen;278
15;Anhang B: Analyse der MRP-Politik bei externen Rückflüssen;281
15.1;B.1 Identische Durchlaufzeiten . =.R=.P ;281
15.2;B.2 Nichtidentische Durchlaufzeiten .R<.P (mit Entsorgungsoption);285
15.3;B.3 Nichtidentische Durchlaufzeiten .R>.P (mit Entsorgungsoption);290
15.4;B.4 Nichtidentische Durchlaufzeiten .R<.P (ohne Entsorgungsoption) ;293
16;Anhang C: Analyse der MRP-Politik bei internen Rückflüssen;296
16.1;C.1 Identische Durchlaufzeiten .=.R=.P ;296
16.2;C.2 Nichtidentische Durchlaufzeiten .R<.P;299
16.3;C.3 Nichtidentische Durchlaufzeiten .R>.P ;304
17;Anhang D: Ergebnisse der numerischen Untersuchungen;307
17.1;D.1 Ergebnisse zur Disposition bei externen Rückflüssen;307
17.2;D.2 Ergebnisse zum Produktionsausbeuteproblem;320
17.3;D.3 Ergebnisse zum Produktionsausbeute- und Aufarbeitungsproblem;323
17.3.1;D.3.1 Ergebnisse zur Kostenperformance der Heuristiken unter dem Einfluss der Produktionsdurchlaufzeit .P im Fall .P<.R und des Ausbeuteniveaus µz ;323
17.3.2;D.3.2 Kosten der Referenzlösung K(*) und der heuristischen Lösungen I bis III für alle Kombinationen der untersuchten Einflussfaktoren;325

Einführung.- Materialplanung bei konventioneller und kreislaufgeführter Produktion.- Materialplanung bei externen Produktkreisläufen.- Materialplanung bei internen Produktkreisläufen.- Schlussbetrachtung.

Leseproben

1 Einführung (S. 1)

1.1 Kreislaufwirtschaft als Herausforderung an die Produktionsplanung

Die Verknappung der natürlichen Ressourcen ist in den vergangenen zwei Dekaden stärker in das öffentliche Bewusstsein gerückt. Die Gewinnung von Rohstoffen für die Produktion von Konsum- und Investitionsgütern belastet die natürlichen Ressourcen.

In der Vergangenheit endete der Weg eines großen Teils dieser Güter nach der Gebrauchsphase auf der Deponie oder in der thermischen Verwertung. Vor dem Hintergrund beschränkter Rohstoffquellen und Deponiekapazitäten ergibt sich damit ein Problem für das langfristige Wachstum der Industriegesellschaft.

Umweltpolitische Bestrebungen haben daher unter dem Leitbild einer nachhaltigen Entwicklung die Reduzierung von Abfällen und den Ersatz primärer durch sekundäre Rohstoffe zum Ziel. So hat der Gesetzgeber mit dem im Jahre 1994 verabschiedeten Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz (KrW-/AbfG) den Wirtschaftsunternehmen eine erweiterte Verantwortung für die von ihnen erzeugten Produkte übertragen. Der im Gesetz verankerte Grundsatz der „Vermeidung vor Verwertung vor Beseitigung“ von Abfällen folgt der Zielsetzung, den Ressourceneinsatz für neu produzierte Erzeugnisse zu minimieren.

Das KrW-/AbfG wird durch eine Reihe von Rechtsverordnungen konkretisiert, welche die Produktverantwortung für die Erzeuger bestimmter Wirtschaftsgüter näher definieren. In den Bereich dieser Verantwortung fällt unter anderem die Verpflichtung zur Rücknahme von Altprodukten. Neben dem Zwang der gesetzlichen Rahmenbedingungen trägt jedoch zunehmend eine ökonomische Motivation zur Gestaltung von geschlossenen Wirtschaftskreisläufen („Closed-Loop Supply Chains“) bei, denn durch Rückgewinnung wertvoller Rohstoffe, Komponenten oder ganzer Produkte können erhebliche Materialkosten eingespart werden.

Mit der Integration von Recyclingprozessen ergibt sich zudem ein Anreiz zu der (ebenfalls im KrW-/AbfG geforderten) Entwicklung recyclingfreundlicher Produkte. Nicht zuletzt ist ein „grünes Image“ vor dem Hintergrund eines zunehmend für ökologische Aspekte sensibilisierten Verbraucherverhaltens ein wichtiges Element umweltorientierter Marketingstrategien.

Das Management kreislauflogistischer Aktivitäten stellt angesichts der gegenüber linearen Wertschöpfungsketten höheren Komplexität des Logistiksystems eine Herausforderung dar. Die Bewältigung dieser Aufgabe ist innerhalb des vergangenen Jahrzehnts zunehmend in das Interesse der internationalen Forschung gerückt.

Gegenstand des Forschungsgebiets Reverse Logistics ist nach der Definition der European Working Group on Reverse Logistics (REVLOG) „der Prozess der Planung, Implementierung und Steuerung von Materialrückflüssen, Prozessbeständen, Verpackungen und Fertigwaren von der Produktion, Distribution oder dem Gebrauch bis hin zur Wiedergewinnung oder sachgerechten Entsorgung.“

Das Recyclingmanagement (Product Recovery Management) übernimmt die Aufgabe der Koordination der in den Verantwortungsbereich des erzeugenden Unternehmens fallenden gebrauchten bzw. Altprodukte sowie deren Komponenten und Materialien mit dem Ziel, einen möglichst hohen ökonomischen (und ökologischen) Wert aus diesen Produkten zurückzugewinnen.

Wirtschaftliche, technische, organisatorische sowie Planungs- und Umweltaspekte des praktischen Recyclingmanagements werden bei FLAPPER ET AL. anhand zahlreicher Fallstudien besprochen. THIERRY ET AL. geben einen Überblick über die strategischen Aspekte des Recyclingmanagements und differenzieren hinsichtlich der Art der Wiedergewinnung in einem Spektrum zwischen der unmittelbaren Wiederverwendung und der Entsorgung (bzw. thermischen Verwertung) zwischen fünf Recyclingoptionen.

Das Materialrecycling bezeichnet die Rückgewinnung von Materialien auf stofflicher Ebene, wobei die Gestalt und Funktion des Ausgangsprodukts aufgelöst wird. Beim Ausschlachten werden dem Altprodukt gezielt Teile entnommen, die entsprechend ihrer Qualität im Rahmen einer anderen Recyclingoption wieder verwendet oder andernfalls stofflich verwertet werden.

Über Autor(innen)

Dr. Christian Gotzel promovierte bei Prof. Dr. Karl Inderfurth am Lehrstuhl für Produktion und Logistik an der Universität Magdeburg.