Supply Chain-Flexibilität zur Bewältigung von Unsicherheiten - Taktisch-operative Potenzialplanung zur Schaffung von Robustheit, Resilienz und Agilität

Eine Supply Chain ist ein komplexes System zur Leistungserstellung, welches häufig eine globale Struktur aufweist. Die starke Vernetzung in einem solchen System sowie der Fokus auf effiziente Prozesse machen dieses anfällig gegenüber unerwarteten Ereignissen. Diese können unterbrechende Auswirkungen haben, welche die Fähigkeit zur Leistungserbringung der gesamten Supply Chain gefährden. Neben diesen disruptiven sind auch operative Unsicherheiten zu beachten. Sowohl die unterbrechenden Ereignisse wie auch die kontinuierlich auftretende Schwankungen können für eine Supply Chain Risiko oder Chance sein. Um Wettbewerbsvorteile zu realisieren bzw. um die Leistungsfähigkeit des Systems aufrechtzuerhalten, müssen die Prozesse einer Supply Chain agil, resilient, robust und flexibel gestaltet werden. Insbesondere der Eigenschaft der Flexibilität kommt dabei eine entscheidende Rolle zu. Die vorliegende Dissertation entwickelt einen konzeptioneller Bezugsrahmen zu Bewältigung von Unsicherheiten in Supply Chains. Dieser führt bestehende Ansätze des Supply Chain Management zusammen und ermöglicht eine ganzheitliche Betrachtung des Umgangs mit Unsicherheiten in Leistungsnetzwerken. Der empirische Teil der Arbeit betrachtet die taktisch-operative Mengenplanung in einer Supply Chain und deren Beitrag zum Aufbau von Flexibilitätspotenzial. Dabei findet neben einer simulationsgestützten Analyse die Berücksichtigung der betrieblichen Praxis mithilfe von Experteninterviews statt. Dadurch gelingt es, einen Forschungsbeitrag für das Management von Unsicherheiten in Supply Chains zu leisten und in diesem Kontext konkrete Handlungsempfehlungen abzuleiten

Technologien und Innovationen in der Logistik

Zugleich gedruckt veröffentlicht im Universitätsverlag der TU Berlin unter der ISBN 978-3-7983-2597-5 und im Webshop des Universitätsverlages bestellbar: http://www.ub.tu-berlin.de/universitaetsverlag-und-hochschulschriften/verlagsprogramm/2013/technologien-und-innovationen-in-der-logistik/#c49934Neue technologische Entwicklungen sind gleichermaßen Ursache und Wegbereiter für Innovationen in der Logistik. Technologien und Innovationen sind zudem wichtige Hebel für die Schaffung von Wettbewerbsvorteilen bei Logistikdienstleistern. Vor diesem Hintergrund behandelt diese Studie zwei inhaltliche Schwerpunkte: Zukunftstechnologien in der Logistik und Innovationsmanagement bei Logistikdienstleistern. Im Zentrum der Untersuchung stehen vor allem Kontraktlogistikdienstleister. Aber auch für deren Kunden aus Industrie und Handel können die Ergebnisse der Studie als Orientierungshilfe bei der Gestaltung ihrer Logistiksysteme und ihres Innovationsmanagements dienen. Die Studie analysiert anhand einer Online-Befragung den Umgang mit innovativen Logistiktechnologien bei Logistikdienstleistern und ihren Kunden aus Industrie und Handel. Die Top-Performer unter den Teilnehmern messen den einzelnen Technologien in der Regel eine höhere strategische Bedeutung bei als die übrigen Studienteilnehmer und verfolgen häufiger Wissensaufbau- und Investitionsstrategien. An diese Ergebnisse anknüpfend wurde ein technologieorientiertes Zukunftsbild der Kontraktlogistik entwickelt, das 16 konkrete Anwendungsszenarien von Technologien veranschaulicht. In einer Gruppen-Delphi-Untersuchung wurden diese Anwendungsszenarien mit zwölf Experten aus der Praxis diskutiert und ihre Eintrittswahrscheinlichkeit zu verschiedenen Zeitpunkten eingeschätzt. Bis 2015 halten die Experten nur bei drei Szenarien eine breite Durchsetzung für wahrscheinlich, der Großteil wird sich erst bis 2020 oder danach etablieren. Für das Innovationsmanagement bei Logistikdienstleistern wurde mit Hilfe einer Online-Befragung im ersten Schritt der Status quo wesentlicher Gestaltungsfelder untersucht. Anschließend wurden im Rahmen eines Workshops mit zwölf Praxisexperten spezifische Herausforderungen und konkrete Gestaltungsempfehlungen für ein erfolgreiches Innovationsmanagement bei Logistikdienstleistern abgeleitet. Das Innovationsmanagement sollte eine Kultur der Offenheit und des Wandels etablieren, wobei alle wesentlichen Anspruchsgruppen zu integrieren sind und gleichzeitig ein anforderungsgerechtes methodisches Fundament geschaffen werden muss.New technological developments are the course of innovations in logistics and paving the way for them at the same time. Moreover, technologies and innovations are important leverages for creating competitive advantages for logistics service providers. Against this backdrop, the focus of this study is twofold: future technologies in logistics and innovation management at logistics service providers. Contract logistics service providers take center stage of the investigation. However, the results are of particular interest for companies from industry and commerce as well. They support decision makers in designing their future logistics systems and give guidance for managing logistics innovation. By conducting an online survey, we asked managers of logistics service providers and logistics managers of industry and commerce companies about their knowledge and exposure to future technologies. Top performing companies in our sample show higher engagement and propensity to invest in new technologies. Based on the survey results, a picture of the contract logistics’ future was developed, integrating 16 relevant use cases of future technologies. These use cases were subject to a group Delphi with 12 logistics managers. By this means, these use cases were discussed and estimations for their breakthroughs in different time frames were elaborated. For only three use cases a breakthrough until 2015 was estimated as likely by the majority of the experts. The other scenarios are likely to take place in 2020 or later. The second part of the study begins with the status quo of innovation management at logistics service providers. For that purpose, again an online survey was applied. In a second step, a workshop with 12 logistics managers served to identify logistics service providers’ specific challenges and recommended actions for implementing an innovation management. The results show that an open culture linked with the willingness to change has to be established. Concurrently, all relevant groups have to be integrated and a solid foundation of appropriate methods should be created

Reflexive Wertschöpfungsketten. Eine Analyse zur Klimaanpassung in der Wertschöpfungskette am Beispiel der Milchwirtschaft in Nordwestdeutschland

Der nordwest2050-Werkstattbericht Nr. 30 fasst die Ergebnisse der Teilprojekts „Reflexive Wertschöpfungskette der Milchwirtschaft“ zusammen. Ziel dieses Aktionsforschungsprojekts war es, die Klimaanpassungsfähigkeiten und die Resilienz der Wertschöpfungskette Milchwirtschaft in der Metropolregion Bremen-Oldenburg im Nordwesten durch eine verbesserte Reflexivität zu erhöhen. Eine Wertschöpfungskette wird dabei als reflexiv bezeichnet, wenn sie in der Lage ist, sich selbst zu thematisieren und daraus Maßnahmen zur Veränderung bzw. Anpassung an neue Herausforderungen abzuleiten. Der bericht beantwortet folgende Fragen: Welche Eigenschaften sollte eine resiliente Wertschöpfungskette besitzen? Welche Herausforderungen entstehen durch den Klimawandel für die Milchwirtschaft? Welche Maßnahmen sind für die regionale Wertschöpfungskette der Milchwirtschaft erforderlich, um die Resilienz der Wertschöpfungskette vor dem Hintergrund der klimawandelbedingten Herausforderungen und der strukturellen Gegebenheiten zu stärken? Welche Rolle spielen Aspekte der Kommunikation (d.h. Reflexivität: verbesserter Informationsaustausch, Selbstverpflichtung und Institution, Mediation und Diskus) für die Resilienz in Wertschöpfungsketten? Welchen Beitrag können Instrumente einer reflexiven Kommunikation zur Umsetzung der Klimaanpassungsmaßnahmen leisten

Mobility in a Globalised World 2015

The term mobility has different meanings in the following science disciplines. In economics, mobility is the ability of an individual or a group to improve their economic status in relation to income and wealth within their lifetime or between generations. In information systems and computer science, mobility is used for the concept of mobile computing, in which a computer is transported by a person during normal use. Logistics creates by the design of logistics networks the infrastructure for the mobility of people and goods. Electric mobility is one of today’s solutions from engineering perspective to reduce the need of energy resources and environmental impact. Moreover, for urban planning, mobility is the crunch question about how to optimise the different needs for mobility and how to link different transportation systems. In this publication we collected the ideas of practitioners, researchers, and government officials regarding the different modes of mobility in a globalised world, focusing on both domestic and international issues

Vorausschauende und reaktive Mehrzieloptimierung für die Produktionssteuerung einer Matrixproduktion

Ein immer vielfältigeres Produktionsprogramm mit unsicheren Stückzahlen macht es schwierig, Produktionssysteme wirtschaftlich zu betreiben. Verursacht die Produktindividualisierung unterschiedliche Bearbeitungszeiten an den Produktionsstationen, entstehen Taktzeitverluste. Schwankungen in den Anteilen der Produktvarianten können zudem zu dynamischen Engpässen führen. Das Konzept der Matrixproduktion verfolgt eine Flexibilisierung der Produktionsstruktur durch Auflösung der starren Verkettung, der Taktzeitbindung sowie durch den Einsatz redundanter Mehrzweckstationen. Diese Maßnahmen erlauben es der Produktionssteuerung, die Reihenfolge der Arbeitsvorgänge innerhalb der Grenzen des Vorranggraphs zu variieren und die Route jedes Auftrags anzupassen. Eine reaktive Mehrzielsteuerung ist erforderlich, um diese Freiheitsgrade zu nutzen und die unterschiedlichen Zielgrößen der Produktionssysteme zu erfüllen. Durch die Verwendung von Domänenwissen bei der Optimierung kann die Effizienz für spezifische Problem gesteigert werden. Aufgrund der Vielfalt der Produktionssysteme und Zielgrößen sollte sich die Produktionssteuerung jedoch selbstständig an den jeweiligen Anwendungsfall und die Zielgrößen anpassen können. Da die Dauern für Bearbeitungs-, Transport- und Rüstzeiten wichtige Eingangsgrößen für die Produktionssteuerung sind, wird eine Methode zur Ermittlung realistischer Werte benötigt. Aufgrund der Komplexität der Steuerungsentscheidung sind Heuristiken am besten geeignet. Insbesondere die Monte Carlo Tree Search (MCTS) als iteratives Suchbaumverfahren hat gute Eigenschaften für den Einsatz als reaktive Produktionssteuerung. Bisher fehlten jedoch Ansätze, die den Anforderungen an die Steuerung einer Matrixproduktion gerecht werden. In dieser Arbeit wird eine reaktive Mehrzielsteuerung auf Basis von MCTS für die Produktionssteuerung einer Matrixproduktion unter Berücksichtigung von Rüst- und Transportvorgängen entwickelt. Zusätzlich wird eine auf lokaler Suche basierende Post-Optimierung in den MCTS Ablauf integriert. Um schnell eine hohe Lösungsqualität für unterschiedliche Zielsetzungen und Produktionssysteme zu erreichen, werden zwei Methoden zur selbstständigen Anpassung der Produktionssteuerung entwickelt. Um die Genauigkeit der in der Produktionssteuerung verwendeten Dauern zu gewährleisten, wird eine Methode zur Ableitung und Aktualisierung der zugrunde liegenden Verteilungen vorgestellt. Die detaillierten Auswertungen anhand verschiedener Anwendungsfälle zeigen, dass die Produktionssteuerung in der Lage ist, verschiedene Ziele erfolgreich zu optimieren. Die Methoden zur selbstständigen Anpassung führen zudem zu einem schnelleren Anstieg der Lösungsgüte. Der Vergleich mit optimalen Referenzlösungen und mit Benchmark-Problemen aus der Literatur belegt ebenfalls die hohe Lösungsgüte. Die Anwendung auf ein reales Praxisbeispiel demonstriert das Verhalten der Produktionssteuerung bei Ausfällen und Abweichungen. Diese Arbeit untersucht detailliert das Verhalten der Produktionssteuerung und den Einfluss der entwickelten Methoden auf die Erreichbarkeit der unterschiedlichen Zielgrößen, den Anstieg der Lösungsgüte und die erreichte absolute Lösungsgüte

Transparenzsteigerung in der Rückführungslogistik zur Verbesserung der Materialbedarfsplanung für das Remanufacturing

Motiviert durch einen steigenden Ressourcenverbrauch und des damit einhergehenden Erreichen der Grenzen der linearen Take-Make-Use-Dispose-Mentalität sind innovative Produktionsmuster wie die Kreislaufwirtschaft erforderlich. Das Remanufacturing spielt hierin eine zentrale Rolle, wobei die Rückführungslogistik für die Versorgung dessen mit Gebrauchtprodukten (sog. Cores) zuständig ist. Trotz erheblicher Einsparpotentiale steht die Umsetzung aufgrund vielfältiger Herausforderungen jedoch erst am Anfang. Hierzu gehören u. a. der effiziente Informationsaustausch mit beteiligten Akteuren in der Rückführungslogistik und die anschließende Nutzung der Informationen, um das Remanufacturing zu optimieren. Am Beispiel der Materialbedarfsplanung, d. h. der Versorgung des Remanufacturings mit notwendigen Neukomponenten, entwickelt die vorliegende Arbeit eine Methode zur Transparenzsteigerung in der Rückführungslogistik zur Optimierung ebendieser. Neben der Modellierung des Material- und Informationsflusses erfolgt hierzu die Erarbeitung eines Konzepts instanzindividueller, dynamischer Regenerationsraten sowie die Gestaltung echtzeitfähiger Bestellpolitiken, die diese als Input verwenden und je Planungsperiode die Bestellmenge und den -zeitpunkt dynamisch anpassen. Zusätzlich wird das Wagner-Whitin-Verfahren als deterministischer Benchmark-Algorithmus integriert. Mittels Implementierung in einer simulationsbasierten Optimierung zur Identifikation von Wirkzusammenhängen sowie einer Nutzwertanalyse und der PROMETHEE-Methode zur Ableitung anwendungsspezifischer Handlungsempfehlungen erfolgt die Umsetzung der entwickelten Modelle. Die entwickelte Methode wird am Beispiel des Automotive Aftermarkets prototypisch validiert und erprobt. Anhand unterschiedlicher Stückzahlszenarien und Graden des Informationsaustauschs wird gezeigt, dass diejenigen Bestellpolitiken mit einer variablen Bestellmenge, d. h. die (t,S)- und (s,S)-Politik sowie die SM-Heuristik die besten Ergebnisse hinsichtlich der untersuchten Kennzahlen liefern. Die mit Hilfe der PROMETHEE-Methode abgeleiteten Insensitivitätsintervalle zeigen außerdem, dass die ermittelten Lösungen größtenteils sehr robust gegenüber Veränderungen in den Entscheidungspräferenzen sind. Zukünftige Forschungsarbeiten sollten den Nutzen der produktspezifischen Informationen für weitere Planungs- und Steuerungsaufgaben sowie die Gestaltung integriert linearer und zirkulärer Wertschöpfungsketten fokussieren

Dynamische Lieferzeit-Preisgestaltung in variantenreicher Produktion : Ein adaptiver Ansatz mithilfe von Reinforcement Learning

Das Wertschöpfungsnetzwerk ist heute zur dominierenden Wertschöpfungsstruktur im Bereich der Produktion geworden. Für produzierende Unternehmen in solchen Netzwerken ist das Auftragsmanagement eine zentrale Aufgabe, die sich in einem Umfeld wachsender Herausforderungen befindet. Zum einen setzen kürzere Produktlebenszyklen und zunehmende Individualisierung die Unternehmen unter Druck. In diesem Zusammenhang hat die variantenreiche Produktion an Bedeutung gewonnen. Andererseits steigen die Wahrscheinlichkeit und die Auswirkungen von Störungen, insbesondere in Netzwerken, was die Leistungsfähigkeit von Produktionssystemen herausfordert. Ein vielversprechender Ansatz in diesem Zusammenhang ist die Verwendung einer dynamischen Lieferzeit-Preisgestaltung über eine kontinuierliche Preis-Lieferzeit-Funktion. Durch den Einsatz einer dynamischen Lieferzeit-Preisgestaltung könnte es möglich sein, die Nachfrage im Netz mit den Fähigkeiten des Produktionssystems in Einklang zu bringen. Die Idee ist, Nachfragespitzen zu verschieben und die Kunden entsprechend ihrer individuellen Präferenzen zu beliefern. Auf diese Weise kann der Gesamtgewinn gesteigert werden, obwohl die Kapazitäten konstant bleiben. Um die aufgestellten Hypothesen zu untersuchen, wird in dieser Arbeit eine Methodik zur dynamischen Lieferzeit-Preisgestaltung für die variantenreiche Produktion entwickelt. In einem ersten Schritt werden Leistungskennzahlen und eine Zielfunktion festgelegt. In einem zweiten Schritt wird ein Actor Critic Reinforcement-Learning-Verfahren als Grundlage für ein Lösungsmodell motiviert. Für das Training und das spätere Testen des resultierenden Lernagenten wird ein Simulationsmodell als Umgebung entwickelt und ein Verfahren zur Durchführung und Auswertung der Experimente ausgearbeitet. Der Ansatz wurde im Rahmen der BMBF-Forschungsprojekte ReKoNeT und BaSys4SupplyQ diskutiert und angewendet. Die Ergebnisse aus zwei Anwendungsfällen zeigen, dass der Ansatz in der Lage ist, bei gleicher Kapazität deutlich höhere Gewinne zu erzielen und Nachfragespitzen in gewissem Umfang zu glätten. Gleichzeitig zeigen die Ergebnisse, dass das Einsparen von Kapazitäten keine dominante Strategie zu sein scheint. Dies spiegelt die anwendungsspezifische Berücksichtigung verschiedener Ziele wie Service, Kapazitätskosten und Marge wider

Strategien zur funktionsorientierten Qualitätsregelung in der Serienproduktion

Eine hohe Produktqualität ist in zunehmendem Maße eine zentrale Kundenanforderung und für produzierende Unternehmen ein entscheidender Faktor zur Behauptung der Führungsrolle im globalen Wettbewerb. In vielen Fällen steigt die Komplexität der Hochpräzisionsprodukte jedoch erheblich und die Anforderungen erreichen technologische Fertigungsgrenzen. Auftretende Fertigungsab-weichungen gefährden dabei die Erfüllung hoher Qualitätsanforderungen und damit die Sicherstellung der Funktionalität hergestellter Produkte. Eine Abhilfemaßnahme stellt der Ansatz zur Qualitätsregelung in der Produktion dar. Bisherige Ansätze der Qualitätsregelung basieren dabei auf der geometrischen Kompensation direkter Merkmalspaare. Besitzen Bauteile bzw. Teilbaugruppen eines Produktes mehrere funktionsrelevante Produktmerkmale, kommen bisherige Strategien der Qualitätsregelung jedoch an ihre Grenzen. Um das aufgezeigte Defizit zu beheben wird in der vorliegenden Arbeit eine Methode zur Planung und Bewertung der funktionsorientierten Qualitätsregelung vorgestellt. Die entwickelte Methode erlaubt das Erstellen Digitaler Zwillinge einzelner Produktausprägungen unter minimaler Gesamtunsicherheit, durch Modellierung und Kalibrierung. Quantitative, interpretierbare Funktionsmodelle der Digitalen Zwillinge können anhand statistischer Methoden abgeleitet werden. Sie ermöglichen die Echtzeit-nahe Funkti-onsprognose, unter minimaler Gesamtunsicherheit. Durch Integration dieser Funktionsmodelle in die Produktionssteuerung werden funktionsorientierte Strategiealternativen entwickelt und in ereignisorientierten Materialflusssimulationen analysiert. Die abschließende Auswahl geeigneter Strategiealternativen erfolgt anhand einer technischen und wirtschaftlichen Bewertung der Simulationsergebnisse. Die entwickelten Methoden des Planungsansatzes wird im industriellen Anwendungsfall der Serienproduktion zur Herstellung von Piezo-Injektoren exemplarisch demonstriert