Ziel dieser Arbeit ist es, für den Zeitraum von 2003 bis 2017 einen optimalen Produktionsplan zu erstellen, der die Allmann GmbH, Zulieferer der Automobilindustrie, zukunftsfähig macht und dem Unternehmen die Möglichkeit bieten soll, sich auf veränderte Bedingungen in der Zukunft einstellen zu können.
Dies soll mit Hilfe des Programms OPL Studio 3.5.1 von der Firma ILOG geschehen, wobei die benötigten Daten in Form einer Access Datenbank vorgegeben waren und durch eine Datenbankanbindung im Modell verwendet werden.
Des weiteren soll das daraus resultierende Grundmodell durch die Simulation von Nachfrageänderungen variiert werden, so dass verschiedene, durchaus realistische Szenarien untersucht werden können. Dies verhilft zu mehr Realitätsnähe und somit zu mehr Glaubwürdigkeit, da die Änderung der Nachfrageseite zum einen sehr be-deutsam, ist zum anderen jedoch nicht mit vollkommener Sicherheit prognostiziert werden kann.
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Ziel der Arbeit
1.3 Aufbau der Arbeit und Vorgehensweise
2. Erstellung des mathematischen Modells
2.1 Wahl der Indices
2.2 Struktur der Daten
2.3 Struktur der Variablen
2.4 Die Zielfunktion
2.5 Die Nebenbedingungen
2.6 Realisierung mit ILOG OPL Studio
3. Betriebswirtschaftliches Konzept
3.1 Gewinn- und Verlustrechnung
3.2 Cash-Flow Management
4. Analyse der Ergebnisse
4.1 Ergebnisanalyse im Grundmodell
4.2 Szenarioanalyse
4.2.1 Veränderung der Nachfrage weltweit
4.2.2 Veränderung der Nachfrage in Europa
4.2.3 Veränderung der Nachfrage in Asien
4.2.4 Vergleich der Kapitalwerte
5. Zusammenfassung und Ausblick
5.1 Mögliche Erweiterungen
5.2 Fazit
Verzeichnis der Gesetze, Verordnungen und Normen
Literaturverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1 Gewinn- und Verlustrechnung
Abbildung 2 Cash-Flow (Grundmodell)
Abbildung 3 Zahl der Maschinen in den Werken
Abbildung 4 Produktionsanteile 2003
Abbildung 5 Produktionsanteile 2010
Abbildung 6 Produktionsanteile 2017
Abbildung 7 Gesamte gelieferte Stückzahl pro Abnehmer 2003
Abbildung 8 Gesamte gelieferte Stückzahl pro Abnehmer 2010
Abbildung 9 Gesamte gelieferte Stückzahl pro Abnehmer 2017
Abbildung 10 Produktionsmenge für Ornamente in Augsburg
Abbildung 11 Zahl der Maschinen in den Werken (Best Case)
Abbildung 12 Zahl der Maschinen in den Werken (Worst Case)
Abbildung 13 Zahl der Maschinen in den Werken (EuropaPlus)
Abbildung 14 Zahl der Maschinen in den Werken (EuropaMinus)
Abbildung 15 Zahl der Maschinen in den Werken (AsienPlus)
Abbildung 16 Zahl der Maschinen in den Werken (AsienMinus)
Abbildung 17 Kapitalwerte
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1 Cash-Flow
1. Einleitung
„Globalisierung“ ist ein Begriff, der heute gern benutzt und oft gehört wird, wenn es um die zunehmende weltumspannende Vernetzung von Informations-, Waren-, Finanz- und Dienstleistungsströmen geht.
Globalisierung bezeichnet die Zunahme und Ausweitung der nationenübergreifenden Beziehungen, wobei hierzu wirtschaftliche, soziale und kulturelle Verflechtungen gehören[1].
Dabei spielen im vorliegenden Fall hauptsächlich wirtschaftliche Zusammenhänge eine Rolle, da es bei dem hier betrachteten Unternehmen darum geht, sich von einem eher regional ansässigen Zulieferer zu einem global agierenden zu entwickeln, der zwar auch schon vorher Abnehmer in der ganzen Welt hatte, nun aber selbst danach strebt, im Sinne der Kostenreduktion neue Wege (und Kontinente!) zu eröffnen, um langfristig seine Existenz zu sichern. Zu diesem Schritt tragen auch die steigende Kompetitivität der Mitwettbewerber bei, die sich in der Vergangenheit zu einer immer größeren Bedrohung des Unternehmens entwickelt haben und sich bereits Aufträge einiger ehemaliger Kunden der Allmann GmbH sichern konnten.
Die Problemstellung, mit der sich diese Arbeit beschäftigt, hat insofern auch mit Globalisierung zu tun, als es darum geht zu entscheiden, in welchem Staat, ja sogar auf welchem Kontinent neue Produktionsstätten eröffnet werden sollen um möglichst gewinnbringend zu produzieren.
Die im Folgenden betrachtete Firma Allmann GmbH, die als Zulieferer der Automobilindustrie für diese Komponenten herstellt und vertreibt, nimmt also auch am „Globalisierungswettlauf“ teil, da sie außer ihren im Jahr 2003 bereits bestehenden Werken in Augsburg und Bratislava auch die Neueröffnung weiterer Werke in Guangzhou / China und in Tijuana / Mexico erwägt. Diese Standorte wären insofern vorteilhaft, als sowohl in China als auch in Amerika wichtige Abnehmer ansässig sind und somit die Entfernungen vom Werk zum Endabnehmer entscheidend verringert werden könnten. Außerdem gibt es auch, dem Globalisierungsgedanken zum Trotz, weiterhin regionale und zwischenstaatliche Grenzen zu überwinden, die es unter Umständen erschweren, den gesamten Markt von Europa, genauer von Deutschland und der Slowakei aus, zu bedienen.
Da sich die Entscheidungsfindung in derartigen Fällen aufgrund der Fülle an Informationen, Daten und Möglichkeiten äußert schwierig gestaltet, bedarf es eines Modells und dessen Implementierung mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs, da sich eine Bewältigung der vorhandenen Informationsmenge in anderer Weise kaum bewerkstelligen lässt.
Wie sehr die Anforderungen und die große Menge an Daten auf die zu treffenden Entscheidungen Einfluss haben, soll im Folgenden anhand der Problemstellung erläutert werden.
1.1 Problemstellung
Die Firma Allmann GmbH wurde 1953 gegründet, produzierte von Beginn an als Zulieferer der Automobilindustrie verschiedene Kunststoffkomponenten wie etwa Radkappen, Konsolen oder Motorenabdeckungen und konnte in Deutschland, dem Wirtschaftswunderland der Nachkriegszeit, stetig Wachstumszugewinne verzeichnen.
Dies war vor allem dem deutschen Automobilmarkt zu verdanken, der in den 50er und 60er Jahren explosionsartig wuchs und bald in alle Welt exportierte.
Nachdem aber diese Entwicklung nicht von Dauer war und, vor allem nach der Wiedervereinigung, auch die Allmann GmbH empfindliche Gewinneinbußen, zunehmende Lohnkosten und den Wegfall einiger wichtiger Kunden an zunehmend konkurrenzfähige Mitwettbewerber zu verkraften hatte, wurde das Unternehmen in zunehmendem Maße in die Defensive gedrängt. Um diese Entwicklung zu stoppen und wieder umzukehren, soll nun versucht werden, durch Expansion und evtl. Verlagerung der Produktionsstätten wieder Marktanteile zurück zu gewinnen und die Allmann GmbH wieder rentabler zu machen.
Den ersten Schritt hierzu machte die Geschäftsleitung im Jahre 1994, als sie durch eine Expansion in die Slowakei mit dem Werk in Bratislava die eigene Wettbewerbsfähigkeit erhöhte.
Im Jahre 2003 nun müssen weitere Schritte eingeleitet werden, um langfristig die Zukunft des Unternehmens zu sichern. Mit dieser Problematik soll sich die folgende Hausarbeit nun näher befassen.
Folgende Überlegungen der Geschäftsleitung liegen zugrunde:
Zunächst wird ein Zeitraum von 15 Jahren veranschlagt, für den Entscheidungen zur Expansion, Schließung und Neueröffnung von Produktionsstätten getroffen werden sollen.
Als Standorte für mögliche Werke sind folgende Orte in Erwägung zu ziehen: Zu den bereits bestehenden Werken in Augsburg und Bratislava wären noch das chinesische Guangzhou und das mexikanische Tijuana denkbar, die nicht nur zu einer Senkung der Produktionskosten beitragen könnten, sondern unter Umständen auch entscheidende Einsparungen bei den Distributionskosten für die Auslieferung an die Endabnehmer zur Folge hätten.
Die Entscheidungsfindung unterliegt noch weiteren Beschränkungen: Das bestehende Werk in Augsburg kann aus rechtlichen Gründen nicht erweitert werden, im möglicherweise lohnenswerten Werk im chinesischen Guangzhou darf wegen der Gefahr der Industriespionage keine Galvanisierung eingerichtet werden.
Nun soll mit Hilfe der vorhandenen Nachfrageschätzungen ein Plan erstellt werden, in dem für den gesamten Zeitraum von 15 Jahren eine Allokation der Produktionsmengen auf die einzelnen Werke festgelegt wird. Dabei sind verschiedene Faktoren zu berücksichtigen:
Zunächst müssen Investitionen in neue Maschinen getätigt bzw. Stilllegungskosten für nicht länger rentable Produktionsanlagen getragen werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die benötigten Anlagen je nach Art der Maschine unterschiedlich hohe Anschaffungskosten haben. Diese Kosten variieren auch von Standort zu Standort, abhängig davon, wo sie errichtet werden sollen. Gleiches gilt für die Stilllegungskosten. Dazu kommen jährliche Instandhaltungskosten, die für jede einzelne Anlage in den unterschiedlichen Werken anfallen. Allen Maschinen gemein ist jedoch eine jährliche Produktionskapazität von 473.040 Minuten.
Mit diesen Maschinen werden fünf verschiedene Produktgruppen hergestellt, deren Produktion jedoch immer nach demselben Schema abläuft. Folgende Reihenfolge der Produktionsstufen ist zu berücksichtigen:
Zunächst werden die Rohstoffe im Spritzguss bearbeitet, danach gelangen die Zwischenprodukte in die Galvanisierungsanlage, und werden am Schluss in der Endmontage zu fertigen Produkten zusammengefügt. Die Reihenfolge des Durchlaufes kann nicht beeinflusst werden, doch sind die Durchlaufzeiten der einzelnen Produktgruppen verschieden.
Die von der Allmann GmbH vertriebenen Produktgruppen umfassen Radkappen, Konsolen, Ornamente wie z.B. Kühlerfiguren, sowie Motorenabdeckungen und Frontrahmen. Dabei unterscheiden sich die Produkte nicht nur in ihren jeweiligen Verkaufspreisen, sondern auch in ihren Produktionskosten und den erzielten Deckungsbeiträgen. Im Laufe der Zeit treten Lernkurveneffekte auf, die aus Lernprozessen und Fehlervermeidung resultieren. Dies führt dazu, dass sich die Produktionsstückkosten, wie im Übrigen auch die Verkaufspreise, von Jahr zu Jahr um einen bestimmten Prozentsatz verringern.
Zu eben genannten Kosten kommen allgemeine Verwaltungskosten hinzu, die werksabhängig an den einzelnen Standorten verschieden sind und im Modell als binäre Variable dargestellt wird. Je nachdem, ob in einem Werk produziert wird oder nicht, fallen diese Kosten an.
Nicht zuletzt müssen auch die Distributionskosten berücksichtigt werden, die einerseits anfallen, wenn Produkte im internen Transport zur Weiterverarbeitung in der nächsten Produktionsstufe von einem Werk in ein anderes überführt werden, andererseits aber natürlich auch beim externen Transport, also bei der Auslieferung an den Endabnehmer, zu berücksichtigen sind.
Die zahlreichen Abnehmer auf den drei großen Märkten Europa, Asien und Amerika sowie deren prognostizierte Nachfrage für die Jahre 2003 bis 2017 dürfen im Modell ebenfalls nicht vernachlässigt werden.
All diese Faktoren beeinflussen die Erstellung eines optimalen Geschäftsplanes und gestalten durch die Vielzahl der zu berücksichtigenden Nebenbedingungen die Suche nach brauchbaren Lösungen äußerst schwierig. Ohne entsprechende Werkzeuge wäre eine sinnvolle Planung kaum mehr möglich.
Um unser mathematisches Modell auszuwerten, bedienten wir uns der Software OPL Studio 3.5.1 von der Firma Ilog, welches als Advanced Planning System für die Planung des optimalen Produktionsprogramms bestens geeignet ist und im Bereich der strategischen Planung des Supply Chain Managements unter den Marktführern zu finden ist.
Mit Hilfe dieser Software ist es uns gelungen, das lineare Optimierungsmodell in ein lauffähiges Programm zu verwandeln, wodurch letzten Endes eine Lösung des Problems gefunden werden konnte.
„Die Probleme des Master Planning betreffen die Planung der zeitlichen und räumlichen Verteilung der Produktionsmengen (Produktionsprogramm) in der operativen Produktionsplanung und –steuerung.“[2]
Im Rahmen des Supply Chain Managements erfüllt das Advanced Planning eine wichtige Funktion, hauptsächlich bei der Koordination von Informations- und Materialflüssen, ebenso aber auch bei der optimalen Ausnutzung vorhandener Kapazitäten. Ziel ist es, die Wettbewerbsfähigkeit zu erhöhen. In unserem Fall soll mit Hilfe linearer Optimierung bestimmt werden, welche Standorte die Firma Allmann GmbH über einen Zeitraum von 15 Jahren eröffnen soll, welche Maschinen für diese Standorte angeschafft bzw. stillgelegt werden sollen und welche Menge von welchem Produkt wann produziert werden soll. Dabei spielen die Nachfrage und deren Entwicklung in dem genannten Zeitrahmen ebenfalls eine Rolle, genau wie die Entfernungen der Werke untereinander und die Lieferwege der Fertigprodukte nach der Endmontage zu den Endabnehmern[3].
1.2 Ziel der Arbeit
Ziel dieser Arbeit ist es, im Zeitraum von 2003 bis 2017 einen optimalen Produktionsplan zu erstellen, der die Allmann GmbH zukunftsfähig macht und dem Unternehmen die Möglichkeit bieten soll, sich auf veränderte Bedingungen in der Zukunft einstellen zu können.
Dies soll mit Hilfe des Programms OPL Studio 3.5.1 von der Firma ILOG geschehen, wobei die benötigten Daten in Form einer Access Datenbank vorgegeben waren und durch eine Datenbankanbindung im Modell verwendet werden.
Des weiteren soll das daraus resultierende Grundmodell durch die Simulation von Nachfrageänderungen variiert werden, so dass verschiedene, durchaus realistische Szenarien untersucht werden können. Dies verhilft zu mehr Realitätsnähe und somit zu mehr Glaubwürdigkeit, da die Änderung der Nachfrageseite zum einen sehr bedeutsam, ist zum anderen jedoch nicht mit vollkommener Sicherheit prognostiziert werden kann.
1.3 Aufbau der Arbeit und Vorgehensweise
Zunächst werden im zweiten Kapitel sowohl die Zielfunktion festgelegt als auch die Nebenbedingungen formuliert. Danach folgt eine Aufführung der Definitionen der einzelnen Variablen und Indices und aller verfügbaren Daten. Bereits zu Beginn der Modellierung in Ilog wurde besonderer Wert darauf gelegt, dass sich die einzelnen Definitionen im Modell und in der bereits im Vorfeld bereit gestellten Access Datenbank weitgehend entsprechen, um zu vermeiden, dass es später bei der Datenbankanbindung zu Verwirrung kommt.
Dann wird im Kapitel 2.6 mit der Modellierung und Umsetzung des Problems in Ilog fortgefahren. Eine allgemeine Beschreibung des Programms findet sich bereits in der Einleitung.
Die finanzwirtschaftliche Komponente wird dann im Kapitel 3 behandelt; diese wurde als zusätzliche Anforderung gestellt und wurde in Form der Einführung einer Cash-Flow-Betrachtung im Modell berücksichtigt. Cash-Flows und daraus resultierende Kapitalwerte sollen in diesem Kapitel näher erörtert werden und für die im Anschluss folgende Analyse der Ergebnisse die theoretischen Grundlagen geschaffen werden.
Im vierten Kapitel werden dann die aus unserem Programm resultierenden Ergebnisse präsentiert und anschließend in einer Analyse ausgewertet.
Dazu gehört auch ein Geschäftsplan, der beschreibt, wie die Firma Allmann GmbH in den nächsten Jahren ihr taktisches und strategisches Geschäft betreiben soll. Dabei wird dieser Plan jedoch nur für das Grundmodell erstellt. In den darauffolgend vorgestellten Szenarien werden nur die Änderungen einzelner Werte herausgehoben, die als gravierend erscheinen und als besonders bedeutsam empfunden wurden.
Diese Szenarien beziehen sich alle auf eine Änderung der Nachfrage auf verschiedenen Märkten. Das Augenmerk wurde dabei auf den asiatischen und europäischen Markt gerichtet, wobei diese Szenarien dann auf das Grundmodell bezogen und mit diesem verglichen wurden.
Zuletzt soll im Kapitel 5 eine Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse dargestellt werden sowie die Erfahrungen bei der Bearbeitung der gestellten Aufgabe beschrieben werden. Dies beinhaltet auch, dass auf einige Punkte eingegangen wird, die für die Firma Allmann GmbH auch über den betrachteten Zeitraum hinaus interessant sein könnten. Außerdem werden weitere mögliche Änderungen bzw. Erweiterungen des Modells vorgestellt, die ebenfalls sinnvoll erscheinen.
2. Erstellung des mathematischen Modells
Bevor das Problem mit Ilog OPL Studio 3.5.1 gelöst werden kann, muss zuerst ein mathematisches Modell erstellt werden, das alle vorhandenen und relevanten Daten und Informationen berücksichtigt. Erst wenn diese Hürde genommen ist, kann man sich mit der eigentlichen Implementierung und daran anschließend mit der Auswertung der Ergebnisse beschäftigen. Im Folgenden werden nun die gewählten Indices, entscheidungsrelevante Daten und Variablen, die Zielfunktion sowie die Nebenbedingungen zu einem mathematischen Modell zusammengefasst.
2.1 Wahl der Indices
Die Indices dienen dazu, im weiteren Verlauf die große Menge an Daten formalisierbar zu machen. Im Modell werden mehrere Konstanten wie folgt als Indices formuliert:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
2.2 Struktur der Daten
Daten sind aus Produktion, Controlling oder sonstigen Quellen vorliegende Informationen, die im Programm berücksichtigt und verarbeitet werden sollen. Im Folgenden werden die fixen Daten, die zum größten Teil aus der Access-Datenbank ausgelesen werden, mathematisch formuliert:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
2.3 Struktur der Variablen
Durch geschickte Wahl der Variablen soll das lineare Optimierungsproblem gelöst werden. Hierzu ist es erforderlich, die Variablen als Platzhalter für diejenigen Werte zu definieren, durch die die im darauf folgenden Kapitel 2.4 formulierte Zielfunktion maximiert wird. Die dazu benötigten Variablen werden im Folgenden definiert:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
2.4 Die Zielfunktion
Die Zielfunktion bildet den Kern eines mathematischen Optimierungsproblems. Sie soll je nach Anforderung entweder maximiert oder minimiert werden, jeweils unter Einhaltung der Nebenbedingungen. In unserem Fall setzt sich die Zielfunktion aus mehreren Komponenten zusammen, nämlich aus den Einzahlungen, die aus dem Verkauf der Produkte erzielt werden, und den Kosten, die bei der Produktion anfallen, wobei die Kosten noch weiter unterteilbar sind in variable, also einem einzelnen Produkt direkt zurechenbare Kosten und fixe Kosten, die nur über Umlageverfahren auf ein einzelnes Produkt übertragbar sind.
[...]
[1] Vgl. wikipedia –Artikel: Globalisierung
[2] Vgl. Tempelmeier, S. 1
[3] Vgl. Basiswissen Wirtschaftsinformatik, S. 1
- Arbeit zitieren
- Diplomkaufmann Alexander Richter (Autor:in), Diplomkauffrau Yanni Jiang (Autor:in), Diplomvolkswirtin Stefanie Mayer (Autor:in), Diplomkaufmann Martin Müller (Autor:in), 2005, Ilog Allmann GmbH, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/63069
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