Mehrstufige Lagerhaltungsmodelle und ihre Anwendbarkeit in der Praxis

Inhalt

Tabellenverzeichnis ... IV

Abbildungsverzeichnis ... V

Abkürzungsverzeichnis ... VI

Symbolverzeichnis ... VII

1 Gegenstand der Arbeit ... 1

2 Grundlagen des Bestandsmanagements ... 3
2.1 Einführung in die Lagerhaltung ... 3
2.2 Grundbegriffe des Bestandsmanagements ... 5
2.2.1 Bestandsarten ... 5
2.2.2 Lagerkennzahlen ... 6
2.2.3 Servicegradorientierte Kennzahlen ... 7
2.2.4 Lager- und Logistikkosten ... 8
2.2.5 Betrachtung der Zeitachse ... 9
2.2.6 Risikozeitraum und Wiederbeschaffungszeit ... 10

3 Einstufige Lagerhaltungsmodelle ... 11
3.1 Klassifizierung von einstufigen Lagerhaltungsmodellen ... 11
3.1.1 Deterministische Modelle ... 12
3.1.1.1 Statische Modelle ... 12
3.1.1.2 Dynamische Modelle ... 14
3.1.2 StochastischeModelle ... 15
3.2 Analyse einer ausgewählten s, q- Lagerhaltungspolitik ... 17
3.2.1 Problemstellung und Annahmen ... 17
3.2.2 Approximation derLösung ... 18
3.2.3 Exakte Analyse ... 20

4 Mehrstufige Lagerhaltungsmodelle ... 24
4.1 Klassifizierung mehrstufiger Lagerhaltungsmodelle und Stand der Forschung ... 24
4.1.1 Klassifizierung nach Art des Dispositionsverfahrens ... 25
4.1.2 Unterscheidung nach der Struktur des logistischen Systems ... 26
4.1.3 Kategoriale Einteilung nach verwendetem Analyseverfahren ... 27
4.2 Stand der Forschung ... 28
4.3 Vorstellung ausgewählter mehrstufiger Modelle ... 30
4.3.1 Vorstellung des One-Warehouse-N-Retailer-Problems ... 30
4.3.1.1 Problemstellung und Modellformulierung ... 30
4.3.1.2 Analytischer Lösungsansatz nach Deuermeyer und Schwarz ... 32
4.3.2 Das Konzept der zentralisierten Disposition ... 35

5 Fallbeispiel zur Optimierung einer One-Warehouse-N-Retailer Supply Chain ... 40
5.1 Problemstellung und Annahmen ... 40
5.2 Lösungsansatz ... 41
5.3 Vorstellung eines MS EXCEL-Tools zur Findung der optimalen Lösung ... 49

6 Schlussbetrachtung ... 51

Glossar ... X

Literaturverzeichnis ... XIV

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Konzept der zentralen Disposition ... 38
Tabelle 2: Wahrscheinlichkeitsverteilung des IN in Abhängigkeit von ID ... 44
Tabelle 3: Wahrscheinlichkeitsverteilung des Nettobestands IN ... 45
Tabelle 4: β-Servicegrad in Abhängigkeit von s_RL ... 46
Tabelle 5: β-Servicegrad in Abhängigkeit von s_ZL ... 47
Tabelle 6: Iteration der optimalen Verteilung des Sicherheitsbestands ... 49

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Lagervorgänge in einem mehrstufigen logistischen System ... 4
Abbildung 2: Einstufige Lagerhaltungsmodelle ... 12
Abbildung 3: One-Warehouse-N-Retailer Problem ... 30
Abbildung 4: Konzept des systemweiten Lagerbestands ... 36
Abbildung 5: Eingabefenster des MS Excel-Tools ... 50
Abbildung 6: Ergebnisfeld des MS Excel-Tools ... 50
Abbildung 7: Berechnung von β_RL in Abhängigkeit von s_RL ... 50

Abkürzungsverzeichnis

EDDL - Modell der deterministischen dynamischen Lagerhaltung
FTL - Full Truck Loads
RL - Regionallager
SB - Sicherheitsbestand
Sog. - Sogenannt(e)
VDI - Verein Deutscher Ingenieure
Vgl. - Vergleiche
VMI - Vender-Managed-Inventory
WBZ - W iederbeschaffungszeit
WIP - Work in Process
ZL - Zentrallager

Symbolverzeichnis

[Das Symbolverzeichnis wird in dieser Leseprobe nicht dargestellt. Klicken Sie bitte auf das Cover der Arbeit, um es einzusehen]

1 Gegenstand der Arbeit

Die Strukturveränderungen in Politik, Gesellschaft und Wirtschaft stellen enorme Herausforderungen an das gegenwärtige Supply Chain Management. Die Globalisierung hat nicht nur eine Vernetzung vieler Bereiche rund um den Globus bewirkt, sie hat auch zu einem Logistikumfeld mit ganz neuen Dimensionen geführt. Neue Absatzmärkte, Freihandelsabkommen und eine größere Lieferantenauswahl haben inzwischen viele Unternehmen dazu bewegt, ihre wirtschaftlichen Aktivitäten und damit ihr wirtschaftliches Einflussgebiet auf den gesamten Globus auszuweiten. Dies hat einerseits zu einem bedeutenden Wirtschaftswachstum der einzelnen Länder geführt, anderseits einen enormen Zuwachs des weltweiten Warenflusses ausgelöst. Der Liberalisierung der Märkte geschuldet, ist der Konkurrenzdruck auf inländische Unternehmen durch ausländische Akteure drastisch gestiegen. Folglich versuchten in der Vergangenheit viele Unternehmen, sich durch eine hohe Produktvielfalt und eine hohe Produktdifferenzierung von der Masse abzuheben, was zu einem drastischen Anstieg der Lagerbestände und des logistischen Aufwands führte. Das traditionelle Bild der Logistik wird diesem allgegenwärtigen Phänomen nicht mehr gerecht. Supply Chains der heutigen Zeit gehen weit über klassische Liefersysteme hinaus und sind vor allem durch Volatilität und Komplexität des Logistikumfelds gekennzeichnet. Nicht nur deshalb gewinnt die optimale Gestaltung von Logistikknoten (z.B. Warenläger) immer mehr an Bedeutung. Hierbei kommt es zu einem Zielkonflikt. Einerseits gilt es durch geringe Lagerbestände Kosten einzusparen und damit dem enormen Konkurrenzdruck gerecht zu werden, andererseits stellen Lieferzeit und Lieferzuverlässigkeit heutzutage wichtige Kennzahlen dar, mit dem viele Unternehmen versuchen, sich von anderen Marktteilnehmern abzuheben. In der Wissenschaft beschäftigen sich sogenannte Lagerhaltungsmodelle intensiv mit diesem Zielkonflikt. Die meisten Autoren beschränken sich hierbei auf einstufige Lagerhaltungsmodelle, d.h. Modelle die sich auf die Optimierung von einem alleinstehenden Lager beschränken. Diese Betrachtungsweise ist zwar auf Grund des geringen mathematischen Aufwands in der Praxis von hoher Bedeutung, jedoch werden diese Modelle der heutigen komplexen logistischen Realität oftmals nicht gerecht. Dies kann als Grund dafür angeführt werden, warum sich einige, wenn auch wenige Autoren mit sogenannten mehrstufigen Lagerhaltungsmodellen beschäftigen. Diese Modelle betrachten nicht nur ein Lager auf einer logistischen Stufe, sondern versuchen die Lagerbestände

entlang der gesamten logistischen Wertschöpfungskette in die Betrachtung miteinzubeziehen. Beschäftigt man sich näher mit diesem Thema, kommt man schnell zu dem Schluss, dass einige Autoren zwar mehrstufige Modelle vorstellen, jedoch nur selten, wenn gar nicht, praxisrelevante analytische Lösungsansätze liefern, mit denen die Modelle anzuwenden sind. Die vorliegende Arbeit soll diesem Problem gerecht werden und einen Lösungsansatz zu dem sogenannten 1-Warehouse-N-Retailer Problem vorstellen. Im ersten Teil der Arbeit sollen die nötigen Grundlagen der Lagerhaltungstheorie vermittelt werden, auf denen die Modelle beruhen. Im zweiten Teil werden die wichtigsten einstufigen Lagerhaltungsmodelle vorgestellt, um darauf aufbauend im dritten Teil eine Klassifizierung und Vorstellung der wichtigsten mehrstufigen Lagerhaltungstheorien vornehmen zu können. Im abschließenden Teil der Arbeit wird an Hand eines selbst erstellten praktischen Beispiels die exakte Analyse eines klassischen mehrstufigen Systems vorgenommen, um am Ende die Praxisrelevanz des betrachteten mehrstufigen Modells prüfen zu können.

2 Grundlagen des Bestandsmanagements

Im Folgenden sollen die nötigen Grundlagen geschaffen werden, um sich mit dem Thema der Lagerhaltungsmodelle näher beschäftigen zu können. Zunächst findet eine Einführung in die Materie der Lagerhaltung statt. Darauf aufbauend werden Grundbegriffe und Lagerkennzahlen vorgestellt, die benötigt werden, um eine quantitative Beurteilung von Lagerbeständen vornehmen zu können.

2.1 Einführung in die Lagerhaltung

Neben der Durchführung des klassischen Transports von Gütern zählt die Planung und die Steuerung des Materialflusses in einzelnen Unternehmen, und darauf aufbauend in mehrstufigen Wertschöpfungsketten als eine der wichtigsten Aufgaben der Logistik.¹ Sobald sich die zeitliche oder quantitative Struktur der Input- und Output-Flüsse von Gütern unterscheidet oder, vereinfacht ausgedrückt, es zu Unterbrechungen zwischen den einzelnen logistischen Stufen kommt, werden Lagerbestände benötigt. Die Lagerhaltung ermöglicht somit eine Zeitüberbrückung zwischen Materialzufluss und Materialabfluss. Ein Verzicht auf Lagerhaltung kann nur stattfinden, wenn Input- und Output-Flüsse exakt synchronisiert aufeinander abgestimmt werden. Solche sogenannten Just-In-Time Systeme sind in der heutigen Zeit durchaus üblich, jedoch muss hierbei beachtet werden, dass auch diese Systeme mit sogenannten Pufferbeständen indirekt von der Lagerhaltung betroffen sind.² Abbildung 1 zeigt ein vereinfachtes vierstufiges logistisches System mit neun Lägern.

[Abbildungen werden in dieser Leseprobe nicht dargestellt. Klicken Sie bitte auf das Cover der Arbeit, um diese zu betrachten.]

Abbildung 1: Lagervorgänge in einem mehrstufigen logistischen System³

Die einzelnen Pfeilstriche stellen Transport- oder Fertigungsvorgänge dar, während die Knoten einzelne Lagerstufen repräsentieren. Bei den Knoten eins bis drei könnte es sich um Materialzugänge des Beschaffungsvorgangs handeln, während die darauffolgenden Knoten Fertigungsstätten beschreiben könnten. Die fertig produzierten Produkte würden in diesem Fall gebündelt in einem Zentrallager (Knoten sechs) angeliefert und von dort aus an verschiedene Regionallager (Knoten sieben acht und neun) ausgeliefert.

In jedem Knoten fallen mehr oder weniger Lagerbestände an. Dieses Phänomen kann mehrere Gründe haben, die im Folgenden kurz beleuchtet werden. Hauptmotiv für den Aufbau von Beständen ist die Absorption von Unsicherheit.^{3 4} Einerseits betrifft dies Risiken bezüglich der Nachfragemenge, jedoch spielen auch Unsicherheiten bezüglich der Wiederbeschaffungs- und Durchlaufzeiten von Gütern hierbei eine besondere Rolle. Unvermeidbare Transportrisiken, Prognosefehler bezüglich der Nachfragemenge etc. führen dazu, dass sich Unternehmen gezwungen sehen, Bestände aufzubauen.⁵ Ein weiteres wesentliches Motiv zur Lagerung von Gütern ist die Erzielung von Skaleneffekten. Aus Kosten- und Umweltgründen lohnt sich oftmals die Realisierung optimaler Transport- und Produktionslosgrößen. Auch kann die Erreichung von sog. „Full Truck Loads" (FTL) eine Rolle spielen.⁶ Als weiterer Grund für Lagerhaltung ist die Möglichkeit zur Glättung der Auslastung anzuführen. Vorhersehbare Ereignisse wie saisonale Schwankungen der Nachfrage oder die Durchführung bestimmter Marketing-Aktionen führen zu einer schwankenden Auslastung der Produktion. Durch die Möglichkeit, zu bestimmten Zeiten bestimmte Güter lagern zu können, stellt die Lagerhaltung hier eine einfache und effiziente Methode dar, um eine Glättung der Auslastung zu erreichen.⁷

2.2 Grundbegriffe des Bestandsmanagements

Das vorliegende Kapitel erläutert wichtige Begriffe der Bestands- bzw. Lagerhaltung. Im darauffolgenden Teil werden sowohl Lager- als auch serviceorientierte Kennzahlen vorgestellt. Die Bezeichnungen der einzelnen Messgrößen orientieren sich an dem Vorkommen in der Literatur.

2.2.1 Bestandsarten

Bestände liegen an vielen Stellen im Materialfluss einer Supply Chain vor, insbesondere im Lager. Der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) beschreibt Lagerung als das „geplante Liegen eines Arbeitsgegenstandes im Materialfluss."⁸ Darüber hinaus können einzelne Lagerbestände nach verschiedenen Kriterien klassifiziert werden. Auf Grund der Schwerpunktsetzung der vorliegenden Arbeit eignet sich eine Klassifizierung nach funktionalen Kriterien in besonderem Maße.⁹

1) Losgrößenbestand liegt vor, wenn der Materialzufluss losweise in Bestell- oder Produktionslosen erfolgt, um den Bedarf für einen bestimmten Zeitraum im Voraus zu decken.

2) Sicherheitsbestand(SB) dient dem Zweck Unsicherheiten im Zu- und Abfluss von Gütern entgegenzuwirken. Er dient beispielsweise der Lieferfähigkeit bei Produktionsstörungen oder unbekanntem sporadischem Bedarf.

3) Saisonbestand ist notwendig, wenn die Nachfrage nach einem bestimmten Gut zeitweise höher als der Materialzufluss ist.

4) Work in Process (WIP) ist der Bestand der sich gerade in Bearbeitung befindet.

[…]

¹ Vgl. Inderfurt, 1996, S.2
² Vgl. Phohl, 1990, S.98
³ In Anlehnung an Inderfurt, 1996, S.2
⁴ Vgl. Tempelmeier, 2012, S.5f.
⁵ ebenda
⁶ Vgl. Bantel, 2014, S.5
⁷ Vgl. Bantel, 2014, S.5
⁸ Stölzle et al., 2004, S.13
⁹ Vgl. Fleischmann, 2002, S.11