Bullwhip-Effekt

Inhalt

1 Einleitung

2 Bullwhip-Effekt. Entstehung und Folgen
2.1 Folgen
2.2 Das Beer Game

3 Ursachen
3.1 Unsichere Nachfrageprognose
3.2 Zeitverzug
3.3 Bündelung von Aufträgen (Order Batching)
3.4 Preisschwankungen (Price Fluctuation)
3.5 Engpasspoker (Shortage Gaming) und Mengenkontingentierung

4 Gegenmaßnahmen
4.1 Kommunikation und Informationsaustausch
4.2 Auftragsbündelung
4.3 Vermeiden von Preisschwankungen
4.4 Engpasspoker

5 Fazit

6 Abkürzungsverzeichnis

7 Literaturverzeichnis

8 Internetquellen

9 Anhang 1

10 Anhang 2

1 Einleitung

Der Bullwhip-Effekt ist ein zentrales Problem des Supply Chain Managements. Der Begriff besagt, dass in Lieferketten, im Englischen Supply Chain, oftmals eine marginale Nachfrageänderung seitens des Endverbrauchers zu Schwankungen in den Bestell- und Liefermengen der übrigen Akteure (Einzel- und Großhändler, Fabrik, Distributor) führt. Als Folge können Lagervorräte, Produktionsabläufe, Kapazitäten sowie Kundenservice nicht optimal geplant werden.

Diese Probleme haben die Wissenschaft dazu veranlasst, den Bullwhip-Effekt näher zu analysieren. Hau Lee (1997) beschäftigt sich insbesondere mit den Ursachen des Effektes und den Maßnahmen zur dessen Beseitigung. Eine ausführliche quantitative Analyse für jede einzelne Stufe in der Supply Chain führen (Keller, S., 2004) und (Metters, R., 1996) durch. Eine Arbeit von Simchi-Levi, D., Kaminsky, P., Simchi-Levi, E. (2000) untersucht weitere Beispiele aus der Praxis und stellt insbesondere Gegenmaßnahmen vor.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist vor allem die Hauptursachen des Bullwhip-Effektes zu untersuchen. Die Simulation des Beer-Games verdeutlicht besonders gut, welche Faktoren diesen Effekt verursachen bzw. beeinflussen. Zunächst wird in dieser Arbeit jedoch die Erkenntnis der Problematik, sowohl in der Theorie als auch in der Praxis, und die Folgen des Peitscheneffektes kurz erläutet. Abschließend werden einige praxisbezogene Maßnahmen zur „wirkungsvollsten“ Beseitigung bzw. Verringerung des Effektes vorgestellt.

2 Bullwhip-Effekt. Entstehung und Folgen

Erstmals hat Forrester im Jahr 1961 den Peitscheneffekt (engl. Bullwhip-Effekt) beschrieben, aus diesem Grund wird der Effekt oft auch Forrester-Effekt genannt. Er hat die Zusammenhänge zwischen Bestellmengen und Lagerbeständen erforscht und festgestellt, dass eine marginale Veränderung in der Nachfrage auf der Ebene des Einzelhandels zu immer mehr steigenden Schwankungen entlang der ganzen Lieferkette führte. Solche Schwankungen riefen den Eindruck eines Peitschenschlags hervor, weswegen das Phänomen als Peitscheneffekt definiert wurde. Weiterhin hat Forrester bewiesen, dass dieses Aufschaukeln auf externe Faktoren zurückzuführen ist, insbesondere auf zeitliche Verzögerungen¹.

Dieser, aus der Literatur bekannter Fall wurde in der Realität erst später nachgewiesen. Vor etwa zwei Jahrzehnten hat das weltweit bekannte Unternehmen Procter & Gamble (P&G) ein auf den ersten Blick unlogisches Phänomen in der Produktion und Distribution seines Produktes Pampers festgestellt. Obwohl die Endverbraucher ihre Einkäufe in gleich bleibenden zeitlichen Abständen tätigten, schwankten die Bestellungen in der Lieferkette umso stärker, je weiter ein Unternehmen von dem Konsument entfernt war.²

2.1 Folgen

Der Peitscheneffekt bringt zahlreiche Probleme in der Lieferkette mit sich. Die unbeständige Nachfrage führt dazu, dass die Kapazitäten in den Unternehmen entweder nicht vollständig ausgenützt oder komplett überlastet werden. Perioden mit vielen Aufträgen, die nicht rechtzeitig bearbeitet werden können folgen Perioden mit wenigen Bestellungen, in denen die Ressourcen kaum ausgelastet werden. Um nicht das Risiko einzugehen, die Nachfrage nicht befriedigen zu können und aufgrund der bestehenden Unsicherheit von den Lieferanten unverzüglich beliefert zu werden neigen die Unternehmen dazu hohe Lagervorräte halten. Infolge der steigenden Schwankungen fallen diese Sicherheitsbestände umso höher aus, je weiter der Akteur der Supply Chain vom Konsumenten entfernt ist, was wiederum zu steigenden Kapitalbindungs- sowie Lagerhaltungskosten führt.

Da die Lieferkette der zeitlichen Verzögerung der Material- und Informationsflüsse unterliegt, weist sie zusätzlich geringe Flexibilität und gebremste Reaktion der Veränderung der Kundennachfrage auf.³ Es entsteht eine mangelnde Produktverfügbarkeit, aufgrund dieser die nachfolgenden Stufen nicht pünktlich beliefert werden können. All diese Faktoren tragen zu erhöhten Herstellungs- und Transportkosten, verlorenen Einnahmen, schlechtem Liefer-und Kundenservice sowie ungenügender Koordination bei, die wiederum auch die Geschäftsbeziehungen negativ beeinflussen.

2.2 Das Beer Game

Das „Beer Distribution Game“ wurde in den 60er Jahren am Massachusetts Institute of Technology (MIT) von Jay Forrester entwickelt und gilt seitdem als eines der bedeutendsten Management Spiele. Anfänglich wurde das Game anhand eines Brettspiels^{4 5} simuliert, mittlerweile stehen auch computerbasierte Versionen zur Verfügung⁶. Das Spiel verdeutlicht wie sich ein Produktions- und Distributionssystem verhält. Trotz der Bezeichnung ist es nicht wichtig, ob das System Bier, Saft oder Tee produziert und verschickt.

Die Lieferkette des Spiels besteht aus vier Stufen und die Spieler, egal ob sie Studenten, Manager oder Analysten sind, übernehmen die Rolle eines Einzelhändlers, eines Großhändlers, eines Distributors und eines Produzenten bzw. einer Fabrik. Alle Stufen werden in streng sequentieller Reihenfolge durchlaufen: die Brauerei stellt das Bier her und beliefert den Distributor, dieser wiederum einen Großhändler. Von letzterem bezieht der Einzelhändler seine Ware, die er letztendlich an den Konsument verkauft. Somit ist jeder Spieler, außer die Bier produzierende Fabrik, gleichzeitig Kunde und Lieferant, der Endverbraucher übernimmt die Rolle des Spielleiters.

Jeder einzelner Spieler verfolgt mit seiner Bestellpolitik das Ziel die Gesamtkosten zu minimieren⁷. Diese Kosten addieren sich aus Lagerhaltungs- und Fehlmengenkosten, die in dem Spiel mit 0,5 Geldeinheiten (GE) bzw. mit 1 GE pro Woche und Bierkiste bewertet werden.⁸ Demzufolge ist jeder Teilnehmer der Lieferkette mit einem Lagerhaltungsproblem konfrontiert, die Fehlmengen sollen vermieden sowie Lagerbestände möglichst minimal gehalten werden. Gleichzeitig muss die von dem Konsumenten ausgehende Nachfrage erfüllt werden.

Indem die Spieler nur über die Bestell- und Liefermengen miteinander kommunizieren dürfen und ihre Entscheidungen auf keinen Fall mit den anderen abstimmen können, verfügen sie nur über lokale Informationen. Die globalen Informationen, insbesondere die über die Nachfrage des Endverbrauchers und die Lage anderer Teilnehmer sind unbekannt. Infolgedessen müssen die Bestellstrategien nur auf der Grundlage der eingehenden Aufträge abgeleitet werden. Des Weiteren ist das System durch Zeitverzögerungen gekennzeichnet. Die Weitergabe von Bestellung beansprucht eine Periode, die Lieferungen sogar zwei.

Am Anfang des Spiels befindet sich das System im Gleichgewicht, bei dem sich die Nachfrage und Angebot übereinstimmen. Nach der plötzlichen geringen Nachfrageerhöhung seitens des Konsumenten wird in das System Chaos gebracht. Trotz dieser einmaligen Steigung der Nachfrage schwanken die Bestellungen auf den einzelnen Stufen der Lieferkette erheblich.

3 Ursachen

3.1 Unsichere Nachfrageprognose

In der Realität verläuft die Nachfrage nicht konstant, sondern kann Schwankungen unterliegen. Für die Planung des Produktionsablaufs, Kapazitätsbelegung und Materialbedarfs muss jedes Unternehmen in der jeweiligen Stufe des Supply Chain eine Prognose der zukünftigen Nachfrage erstellen. Einfache Prognosenmodelle werden gebraucht um die Nachfrage zu aktualisieren. Das Verfahren der exponentiellen Glättung ist die häufigste Methode, die die Basis der Nachfrage und der Prognose der aktuellen Periode prognostiziert zukünftigen Bedarf ermittelt.⁹

Da die einzelnen Glieder der Lieferkette nur über die lokale Informationen verfügen, wird die Bestellmenge ¹⁰ der jeweiligen Kunden als Signal für die aktuelle Nachfrage interpretiert. Des Weiteren werden in die Bestellung nicht nur die aktuelle Kundennachfrage, sondern ebenso Lager- sowie Sicherheitsbestände miteinbezogen¹¹. Da die nachgelagerten Unternehmen kaum feststellen können, wie hoch die tatsächliche Endkonsumentennachfrage ist, werden sie davon ausgehen, dass die Nachfrage gestiegen ist und werden dementsprechend mehr bestellen. Als Folge nehmen die Bestellmengen entlang der Lieferkette immer mehr zu.

[...]

¹ Vgl. Forrester (1969), S. 21 ff. (Die 1. Auflage stammt aus 1960)

² Lee et al. (1997), S. 93 Auch der Computerhersteller Hewlett-Packard (HP) hat ähnliche Schwankungen bei dem Verkauf eines Druckers beobachtet. Vgl. Simchi-Levi (2000), S. 167 ff.

³ Vgl. Kapitel 3.2 „Zeitverzug“

⁴ Vgl. Sterman (1989); http://www.beergame.uni-klu.ac.at

⁵ Siehe Anhang 2

⁶ http://www.beergame.lim.ethz.ch
http://beergame.mit.edu

⁷ Das Minimierungsproblem ist von Metters (1997) auf S. 95 quantitativ vorgestellt

⁸ Vgl. Sterman (1989) S. 326 ff.

⁹ Vgl. Alicke (2005), S. 38 ff.

¹⁰ Hier werden „Bestellmenge“ und „Auftrag“ synonym verwendet

¹¹ Die quantitative Analyse mittels Gleichungssystems ist in Von Lanzenauer (2000) auf S. 105 ff. zu finden