Methodical decision support for dynamic allocation planning of product variants in global manufacturing networks
Final Report Abstract
Bedingt durch die zunehmende Verschiebung der Kundennachfrage hin zu Schwellenländern sowie durch den steigenden Individualisierungstrend in etablierten Märkten weiten Unternehmen ihr Produktangebot stark aus. Parallel expandieren sie mit ihren Produktionsaktivitäten in andere Länder, um sowohl neue Märkte zu erschließen als auch die Produktionskosten durch die Nutzung unterschiedlicher Faktorkosten zu senken. Globale Produktionsnetzwerke müssen stetig an neue Rahmenbedingungen in Form von veränderten Nachfragecharakteristika und Standortfaktoren angepasst werden. Die damit verbundenen Entscheidungen werden mit zunehmender Variantenvielfalt und wachsender Anzahl an Unternehmensstandorten immer komplexer, sind jedoch wichtiger denn je, um die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen langfristig zu sichern. Der betrachtete Stand der Forschung bietet eine Vielzahl von Optimierungsmodellen zur Entscheidungsunterstützung für die Produktallokation sowie für die Konfigurationsanpassung von globalen Produktionsnetzwerken. Es existierte jedoch bislang kein Ansatz, welcher eine optimale Lösungsfindung im notwendigen Detaillierungsgrad in annehmbarer Rechenzeit ermöglicht und mithilfe dessen Maßnahmen zur weiteren Transparenzsteigerung und Lösungsverbesserung auf Basis umfassender postoptimaler Analysen identifiziert werden können. Aus diesem Grund wurde für dieses Projekt eine Methodik zur integrierten Gestaltung globaler Produktionsnetzwerke entwickelt. Die Methodik ist in der Lage, die optimale Produktallokationsstrategie sowie die optimale Konfigurationssequenz eines Produktionsnetzwerks zu ermitteln. Außerdem beinhaltet sie aufbauend auf der generierten Lösung ein Vorgehen zur systematischen Lösungsverbesserung. Die Methodik hat drei Bestandteile: (i) Im Rahmen eines Clusterungsalgorithmus zur Komplexitätsreduktion des betrachteten Produktprogramms werden Produktvarianten hinsichtlich ihrer Anforderungen an die Produktion zu homogenen Clustern zusammengefasst; (ii) ein entwickeltes, gemischt-ganzzahliges Optimierungsmodell wird angewendet, um Pareot-optimale Lösungen für das integrierte Entscheidungsproblem bestehend aus der Allokationsplanung der Produktvarianten auf Produktionsstandorte sowie der Konfigurationsplanung globaler Produktionsnetzwerke zu ermitteln; (iii) Mittels post-optimaler Analysemethoden wie der Anpassung der Optimierungsrichtung sowie unter Anwendung von Schlupf- bzw. Schattenpreisanalyse werden im letzten Schritt weitere Verbesserungspotentiale der initialen Lösung identifiziert und bewertet, wodurch weiter verbesserte Lösungen gefunden werden können. Alle drei Bestandteile der Methodik weisen eine niedrige Rechenzeit auf. Die Methodik wurde schließlich als Softwarewerkzeug implementiert und erfolgreich bei einem Pilotanwender aus der Luftfahrtindustrie validiert. Dabei konnten signifikante Kosteneinsparungen erzielt werden. Die zusätzliche Anwendung post-optimaler Analysemethoden brachte dabei weitere Kosteneinsparungen mit sich. Anküpfungspunkte für zukünftige Forschungsprojekte bietet der Ansatz insbesondere im Hinblick auf die Berücksichtigung von Aspekten des operativen Produktionsprogramms in Form konkreter Kundenaufträge, um eine durchgängig integrierte Planung und Steuerung globaler, zirkulärer Produktionsnetzwerke zu ermöglichen.
Publications
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