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Optimierung in der Verpackungslogistik. Wie können Packprobleme gelöst werden?

Seminararbeit 2011 24 Seiten

BWL - Beschaffung, Produktion, Logistik

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

I. Abbildungsverzeichnis

II. Tabellenverzeichnis

III. Abkürzungsverzeichnis

IV. Symbolverzeichnis

V. Abstract

1. Einführung

2. Die Verpackung im Allgemeinen
2.1. Definition und Diversifikation von Verpackungen
2.2. Bedeutung und Spannungsfelder der Verpackung

3. Packprobleme
3.1. Logik der Packprobleme
3.2. Geometrische Kombinationsprobleme
3.3. Abstrakte Packprobleme
3.4. Charakterisierung und Typologisierung von Packproblemen

4. Die Zigarettenschachtel im Allgemeinen
4.1. Legitimation der Betrachtung der Zigarettenschachtel
4.2. Identifikation des Packproblems der Zigarettenschachtel
4.3. Kategorisierung des Packproblems der Zigarettenschachtel
4.3.1. Dimensionalität
4.3.2. Art der Zuordnung, Auswahl der großen Objekte und Auswahl der kleineren Gegenstände
4.3.3. Kritik der Kategorisierung

5. Die Zigarettenschachtel im Speziellen
5.1. Maße und Form
5.2. Heuristiken zur Lösung
5.3. Terminologie und Grundannahmen der Heuristik
5.4. Anordnungstyp
5.5. Berechnung
5.6. Ergebnis und Betrachtung zusätzlicher Anforderungen

6. Fazit

VI. Literaturverzeichnis

I. Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Maße und Anordnung einer realen Zigarettenschachtel

Abbildung 2: Zusammenhänge des Packproblems der homogenen Anordnung kongruenter Kreise auf rechtwinkliger Form

II. Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Überblick der Eigenschaften des Packproblems des Fallbeispiels

III. Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

V. Abstract

The purpose of this paper is to introduce the reader to an approach for coping with packing problems. The field of packaging logistics is broad and confusing, hence often leaving affected people puzzled. Particularly the variety of requirements attached to an actual packaging contributes to the concealing of the basic problems. These requirements usually need competences in many fields far beyond logistics. This variety is implied in a first step of this paper. Following the path of Dyckhoff, we elaborate the common logic of packing problems in a next step. This common logic is significant since it gives a frame for packing problems and serves Dyckhoff as a tool to build his typology of cutting and packing problems. Having the logic understood, we will finally deal with an actual packing problem. In that matter we will exemplarily show how one could approach such a problem. After identifying and categorising our problem, the relevant literature is easily found by the typology of Dyckhoff. The originality of this paper is provided by the solution of the actual problem in a last step and the way of proceeding to do so.

1. Einführung

Wenn man als Verpackungslogistiker mit der Analyse, Optimierung oder Konzeption einer Ver- oder Bepackung betraut ist, gibt es unzählige Anforderungen zu beachten, die, in der Realität, häufig Kompetenzen aus unterschiedlichsten Bereichen bedürfen. Diese Anforderungen können z.B. marketingpolitischer Natur, bei einer Verkaufsverpackung, oder die Beachtung von Sicherheitsstandards bei der Beladung von Transportbehältern sein. Jene Restriktionen tragen oftmals dazu bei, dass ein ursprüngliches Packproblem verschleiert und die Suche nach optimalen Lösungen erschwert wird. Eine systematische Herangehensweise an Packprobleme ist daher unabdingbar, um nicht das Ziel vor Augen zu verlieren.

Die Intention dieser Arbeit ist es, eine strukturierte Herangehensweise an Packprobleme aufzuzeigen. Anhand eines realen Beispiels wird die Methodik zur Identifikation, Kategorisierung und Recherche nach Lösungsansätzen veranschaulicht. Im ersten Abschnitt wird die Verpackung im Allgemeinen betrachtet und die Vielfalt von unterschiedlichen Anforderungen angedeutet. Im zweiten Abschnitt identifizieren wir die fundamentale Logik, die, nach Dyckhoff, Packprobleme inne haben. Diese Logik ist deshalb bedeutend, da sie der Vielfalt von Packproblemen einen gemeinsamen Nenner gibt. Im letzten Abschnitt wenden wir uns einem Fallbeispiel zu, identifizieren das Packproblem anhand der, von Dyckhoff vorgestellten, Charakteristika und kategorisieren es. Die, für unser Beispiel relevante Literatur ist danach leicht auszumachen. In einem letzten Schritt werden wir unser Packproblem lösen.

2. Die Verpackung im Allgemeinen

2.1. Definition und Diversifikation von Verpackungen

Verpackungen begegnen uns ständig im alltäglichen Leben. Nahezu alle Güter durchlaufen, während den einzelnen Stationen ihrer logistischen Kette, Stufen der „Ver – und Entpackung“. (Dyckhoff 1991, S. 171) Der Zweck der jeweiligen Verpackungen kann sich während dieses Prozesses verändern oder erweitern. Entlang des Distributionskanals eines Produktes kann beispielsweise die Verpackung als Mittel zum vereinfachten Transport und Schutz vor Transportschäden, der Verpackung als Marketinginstrument weichen. Die Planung von Verpackungsprozessen muss diese, sich ändernden Anforderungen berücksichtigen und die Verpackung in der jeweiligen Stufe darauf ausrichten. Dieser Logik folgend, ist es sinnvoll, einer allgemeinen Definition von Verpackungen, auch eine grobe Diversifizierung nach Funktion anzufügen.

Eine Verpackung stellt jegliche Art der Umhüllung eines oder mehrerer Produkte dar (Meffert 2000, S. 455). Je nach Zweck kommt der spezifischen Verpackung ein bestimmter Aufgabenbereich zu. Transportverpackungen, wie z.B. Kisten, Paletten oder Kanister, erleichtern den Transport der Ware vom Hersteller zum Handel und schützen diese vor Transportschäden. Verkaufsverpackungen, wie z.B. Flaschen, Beutel oder Schachteln, werden zusammen mit der Ware als Verkaufseinheit angeboten und dienen hauptsächlich dem Verkauf von Gütern an Endverbraucher. Umverpackungen, wie z.B. Folien, Kartonagen oder ähnliche Umhüllungen um beispielsweise Flaschen, Dosen oder Tuben, dienen der zusätzlichen Umhüllung von Waren zur Verkaufsverpackung (Kramer 2003, S. 57; Statistisches Bundesamt 15.05. 2011, S.3).

Diese Unterteilung ist nur eine mögliche Herangehensweise zur Bestimmung von Verpackungen und hat keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Neben dieser zweckgebundenen Diversifikation könnte man beispielsweise Verpackungen auch nach ihrer Dimensionierung in Einzelverpackungen, Versandgebinde und Transport- oder Lagereinheiten unterteilen (Dyckhoff 1991, S.171). Insbesondere die Verkaufsverpackung hat im letzten Jahrhundert in puncto Funktion an Einfluss gewonnen. Längst ist sie nicht mehr nur Instrument des Produktschutzes oder der Lagerungs- und Transportfähigkeit für den Endverbraucher, sondern auch Medium zwischen Verkäufer und Konsument. Als Träger für z.B. den Markennamen, die Produktinformationen und den Preis gewann die Verkaufsverpackung mit Etablierung des Selbstbedienungssystems[1] an Bedeutung für die Wirtschaft. ((a) Isermann 1991, S. 173f.)

2.2. Bedeutung und Spannungsfelder der Verpackung

Die Bedeutung von Verpackungen im Allgemeinen ist jedoch schwer quantifizierbar. Neben der zunehmenden marketingpolitischen Relevanz geriet die Verpackung Ende des letzten Jahrhunderts auch immer mehr in den Fokus ökologischer Überlegungen. Der Anspruch auf z.B. Wiederverwertung der Verpackungsmaterialien liegt nicht mehr allein im Interesse der Produzenten, sondern wird von vielen Staaten verlangt und kontrolliert. Moderne Verpackungen jeglicher Art befinden sich also im Spannungsfeld zwischen ökonomischen (von Transporterleichterung bis Verkaufsförderung) und ökologischen (von Recycling bis Kapazitätsauslastung) Anforderungen ((a) Isermann 1991, S. 173ff). Ein Indikator für den wirtschaftlichen Einfluss von Verpackungen stellt die Tatsache dar, dass die Verpackungsindustrie, mit mehr als 400.000 Beschäftigten, den fünftgrößten Industriezweig Deutschlands ausmacht. Weltweit wird der Produktionsumfang von Verpackungslieferanten und –maschinen auf über 400 Mrd. Euro geschätzt (DVI 18.05.2011)

Für die Umwelt ist insbesondere der aus Verpackungen entstehende Abfall – das Verpackungsaufkommen relevant. Verpackungen, die nach dem Ver- bzw. Gebrauch der Produkte, ihre Aufgabe erfüllt haben, enden als Abfall, sofern sie nicht wiederverwertet werden. In Deutschland beläuft sich dieser Abfall auf rund 16 Mio. Tonnen und trägt damit zu rund 50% nach dem Volumen und zu etwa 40% nach dem Gewicht zu den Haushaltsabfällen bei (GVM 18.05.2011 ; (a) Isermann 1991, S. 173). Trotz der steigenden Menge an Verpackungen in der Wirtschaft und des damit verbundenen Materialeinsatzes, konnte diese Abfallmenge von rund 16 Mio. Tonnen von 1991 bis 2006 konstant gehalten werden, da der deutsche Staat und die EU, durch Vorgaben, insbesondere die Wiederverwertung fördern. Die Richtlinie des Europäischen Parlaments und des Rates über Verpackungen und Verpackungsabfälle (Richtlinie 94/62/EG) gibt in diesem Sinne z.B. vor, dass die stoffliche Verwertung der Materialien, die in Verpackungsabfällen enthalten sind, bestimmten Zielvorgaben genügen muss. Mindestens 60 Gewichtsprozente der Verpackungsabfälle sollen wiederverwertet oder zur energetischen Verwertung verbrannt werden und so den ökologischen Fußabdruck von Verpackungen reduzieren und Mülldeponiekapazitäten schonen. Aber nicht nur die Wiederverwertung der Verpackungsmaterialien ist in dieser Richtlinie reglementiert, sondern auch Verpackungsvolumen und –gewicht, die auf ein Mindestmaß begrenzt werden sollen. (Europa 18.05.2011; Richtlinie 94/62/EG 18.05.2011)

Wenn man also Packungseinheiten entlang der logistischen Kette, oder besser des logistischen Kreislaufes plant, spielen viele Faktoren eine wichtige Rolle, die in der Realität eine Vielzahl von Kompetenzen erfordern. Von besonderer Bedeutung für die Verpackungsplanung und -logistik sind dabei sogenannte Verpackungs- oder Packprobleme, die nach Dyckhoff anhand bestimmter Kriterien typologisiert werden können (Dyckhoff 1992, S.1).

3. Packprobleme

3.1. Logik der Packprobleme

Packprobleme treten in vielfältiger Art und Weise auf. Bekannte Ausprägungen sind beispielsweise das Knapsack- oder Rucksackproblem, das Behälterproblem und die Palettenbeladung. Diese Optimierungsprobleme kategorisieren jeweils einen bestimmten Typ von Packproblemen und benötigen daher individuelle Lösungsverfahren. Im Kern jedoch liegt diesen und anderen Packproblemen oftmals dieselbe logische Struktur zugrunde, nämlich die optimale Kombination von mehreren kleinen Gegenständen zu einem größeren Objekt oder die optimale Anordnung von Gegenständen auf einer begrenzten Fläche oder Raum (Dyckhoff 1992, S. 1, 7ff). Verschleiert wird diese gemeinsame logische Struktur durch all die Anforderungen und Restriktionen die Verpackungen darüber hinaus erfüllen müssen (siehe 2.1 und 2.2). Es ist daher sinnvoll, wenn man Packprobleme im Allgemeinen untersuchen will, sich möglichst nahe an das theoretische Fundament, das abstrakte Grundproblem, zu halten. In der Praxis kann man legale oder marketingpolitische Anforderungen an eine Verpackung nicht per se vernachlässigen, aber auch hier bietet es sich an, den Lösungsweg methodisch zu gestalten. Im Rahmen dieser Methodik ist es zweckmäßig die Verpackungsplanung so zu strukturieren, dass man das Kernproblem peu á peu mit den zusätzlichen Bedingungen erweitert.

Nach Dyckhoff gehören Schnittprobleme, wenn man ihnen die fundamentale Logik zugrunde legt, zu denselben Optimierungsproblemen wie Packprobleme (Dyckhoff 1992, S. 7). Rechteckige Objekte auf einer Palette optimal anzuordnen ist im Kern dasselbe Problem wie rechteckige Formen aus einer Platte zu stanzen.[2] Der Schnittverlust oder Verschnitt bei der Platte würde ungenutzten Packraum auf der Palette entsprechen. Das identische logische Problem ist die optimale Verteilung von Objekten auf einer Fläche. Durch die Abstrahierung der beiden Probleme lässt sich somit eine allgemeingültigere Lösung für ein Packproblem (oder Schnittproblem – je nach Sichtweise) definieren.

Ebenso abstrakt muss der Begriff der Verpackung ausgelegt werden. Euro-Paletten oder Container assoziiert man nicht zwangsläufig mit „Verpackungen“, aber genau wie bei beispielsweise Pralinenschachteln, werden Gegenstände auf begrenztem Raum oder Fläche untergebracht. Optimale Befüllungs- oder Beladungsstrategien für Container oder Paletten wären leicht auf eine Pralinenschachtel oder Ähnliches adaptierbar und vice versa. Der Unterschied liegt, wie bereits erwähnt, in den zusätzlichen Anforderungen der jeweiligen Verpackung, die über die grundlegende logische Struktur hinausgehen. Während bei der Palettenbeladung die Stabilität des Packgutes eine große Rolle spielt, könnte die Pralinenschachtel eher nach designtechnischen Gesichtspunkten „beladen“ werden.

[...]


[1] In Deutschland etwa ab 1955

[2] Vorausgesetzt man bewegt sich im 2-dimensionalen Raum

Details

Seiten
24
Jahr
2011
ISBN (eBook)
9783668027640
ISBN (Buch)
9783668027657
Dateigröße
526 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v304084
Institution / Hochschule
Europa-Universität Viadrina Frankfurt (Oder)
Note
1,7
Schlagworte
Verpackungslogistik Packproblem Geometrische Kombinationsprobleme Abstrakte Packprobleme Typologisierung von Packproblemen Dimensionalität Art der Zuordnung Auswahl der großen Objekte Auswahl der kleineren Gegenstände zweidimensionale Palettenbeladungsprobleme mit zylindrischen Gegenständen Anordnungstyp A3 Heuristik von Isermann
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Titel: Optimierung in der Verpackungslogistik. Wie können Packprobleme gelöst werden?