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MRP zur Materialplanung für Kreislaufprozesse

Optimierung von Absicherungsstrategien gegen Bedarfs- und Versorgungsrisiken

AutorChristian Gotzel
VerlagGabler Verlag
Erscheinungsjahr2010
Seitenanzahl330 Seiten
ISBN9783834984951
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis49,44 EUR
Christian Gotzel erweitert das klassische MRP und entwickelt Heuristiken für die Materialdisposition in Produktionssystemen mit Aufarbeitung. Im Ergebnis liegen einfach handhabbare Heuristiken vor, deren Lösungsgüte mit Hilfe numerischer Untersuchungen dokumentiert wird.



Dr. Christian Gotzel promovierte bei Prof. Dr. Karl Inderfurth am Lehrstuhl für Produktion und Logistik an der Universität Magdeburg.

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Leseprobe
1 Einführung (S. 1)

1.1 Kreislaufwirtschaft als Herausforderung an die Produktionsplanung

Die Verknappung der natürlichen Ressourcen ist in den vergangenen zwei Dekaden stärker in das öffentliche Bewusstsein gerückt. Die Gewinnung von Rohstoffen für die Produktion von Konsum- und Investitionsgütern belastet die natürlichen Ressourcen.

In der Vergangenheit endete der Weg eines großen Teils dieser Güter nach der Gebrauchsphase auf der Deponie oder in der thermischen Verwertung. Vor dem Hintergrund beschränkter Rohstoffquellen und Deponiekapazitäten ergibt sich damit ein Problem für das langfristige Wachstum der Industriegesellschaft.

Umweltpolitische Bestrebungen haben daher unter dem Leitbild einer nachhaltigen Entwicklung die Reduzierung von Abfällen und den Ersatz primärer durch sekundäre Rohstoffe zum Ziel. So hat der Gesetzgeber mit dem im Jahre 1994 verabschiedeten Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz (KrW-/AbfG) den Wirtschaftsunternehmen eine erweiterte Verantwortung für die von ihnen erzeugten Produkte übertragen. Der im Gesetz verankerte Grundsatz der „Vermeidung vor Verwertung vor Beseitigung“ von Abfällen folgt der Zielsetzung, den Ressourceneinsatz für neu produzierte Erzeugnisse zu minimieren.

Das KrW-/AbfG wird durch eine Reihe von Rechtsverordnungen konkretisiert, welche die Produktverantwortung für die Erzeuger bestimmter Wirtschaftsgüter näher definieren. In den Bereich dieser Verantwortung fällt unter anderem die Verpflichtung zur Rücknahme von Altprodukten. Neben dem Zwang der gesetzlichen Rahmenbedingungen trägt jedoch zunehmend eine ökonomische Motivation zur Gestaltung von geschlossenen Wirtschaftskreisläufen („Closed-Loop Supply Chains“) bei, denn durch Rückgewinnung wertvoller Rohstoffe, Komponenten oder ganzer Produkte können erhebliche Materialkosten eingespart werden.

Mit der Integration von Recyclingprozessen ergibt sich zudem ein Anreiz zu der (ebenfalls im KrW-/AbfG geforderten) Entwicklung recyclingfreundlicher Produkte. Nicht zuletzt ist ein „grünes Image“ vor dem Hintergrund eines zunehmend für ökologische Aspekte sensibilisierten Verbraucherverhaltens ein wichtiges Element umweltorientierter Marketingstrategien.

Das Management kreislauflogistischer Aktivitäten stellt angesichts der gegenüber linearen Wertschöpfungsketten höheren Komplexität des Logistiksystems eine Herausforderung dar. Die Bewältigung dieser Aufgabe ist innerhalb des vergangenen Jahrzehnts zunehmend in das Interesse der internationalen Forschung gerückt.

Gegenstand des Forschungsgebiets Reverse Logistics ist nach der Definition der European Working Group on Reverse Logistics (REVLOG) „der Prozess der Planung, Implementierung und Steuerung von Materialrückflüssen, Prozessbeständen, Verpackungen und Fertigwaren von der Produktion, Distribution oder dem Gebrauch bis hin zur Wiedergewinnung oder sachgerechten Entsorgung.“

Das Recyclingmanagement (Product Recovery Management) übernimmt die Aufgabe der Koordination der in den Verantwortungsbereich des erzeugenden Unternehmens fallenden gebrauchten bzw. Altprodukte sowie deren Komponenten und Materialien mit dem Ziel, einen möglichst hohen ökonomischen (und ökologischen) Wert aus diesen Produkten zurückzugewinnen.

Wirtschaftliche, technische, organisatorische sowie Planungs- und Umweltaspekte des praktischen Recyclingmanagements werden bei FLAPPER ET AL. anhand zahlreicher Fallstudien besprochen. THIERRY ET AL. geben einen Überblick über die strategischen Aspekte des Recyclingmanagements und differenzieren hinsichtlich der Art der Wiedergewinnung in einem Spektrum zwischen der unmittelbaren Wiederverwendung und der Entsorgung (bzw. thermischen Verwertung) zwischen fünf Recyclingoptionen.

Das Materialrecycling bezeichnet die Rückgewinnung von Materialien auf stofflicher Ebene, wobei die Gestalt und Funktion des Ausgangsprodukts aufgelöst wird. Beim Ausschlachten werden dem Altprodukt gezielt Teile entnommen, die entsprechend ihrer Qualität im Rahmen einer anderen Recyclingoption wieder verwendet oder andernfalls stofflich verwertet werden.
Inhaltsverzeichnis
Geleitwort7
Vorwort9
Inhaltsverzeichnis10
Abkürzungsverzeichnis14
Symbolverzeichnis15
Abbildungsverzeichnis19
Tabellenverzeichnis21
1 Einführung23
1.1 Kreislaufwirtschaft als Herausforderung an die Produktionsplanung23
1.2 Materialplanung bei kreislaufgeführter Produktion27
1.3 Gliederung der Arbeit28
2 Materialplanung bei konventioneller und kreislaufgeführter Produktion30
2.1 Konzepte der Materialbedarfsplanung bei konventioneller Produktion30
2.1.1 Verbrauchsorientiertes Konzept31
2.1.2 Programmorientiertes Konzept - MRP32
2.1.3 Weitere Konzepte der Materialplanung35
2.2 Unsicherheiten und Absicherungsstrategien37
2.2.1 Unsicherheiten im Rahmen der Bedarfsplanung37
2.2.2 Absicherungsstrategien im Rahmen der Bedarfsplanung38
2.2.3 Diskussion verschiedener Absicherungskonzepte45
2.3 Materialplanung unter den Bedingungen kreislaufgeführter Produktion49
3 Materialplanung bei externen Produktkreisläufen53
3.1 Annahmen53
3.2 Modell und optimale Dispositionspolitik54
3.3 MRP zur Materialplanung bei externen Produktkreisläufen61
3.3.1 MRP mit Beseitigungsoption61
3.3.1.1 Identische Durchlaufzeiten63
3.3.1.2 Nichtidentische Durchlaufzeiten71
3.3.2 MRP ohne Beseitigungsoption79
3.3.2.1 Identische Durchlaufzeiten80
3.3.2.2 Nichtidentische Durchlaufzeiten81
3.4 Stochastische Kontrollpolitiken84
3.4.1 Identische Durchlaufzeiten85
3.4.2 Nichtidentische Durchlaufzeiten86
3.5 Heuristische Bestimmung der Dispositionsparameter88
3.5.1 Identische Durchlaufzeiten90
3.5.2 Nichtidentische Durchlaufzeiten93
3.6 Berücksichtigung stochastischer Durchlaufzeiten99
3.7 Untersuchung zur Performance der Heuristiken102
4 Materialplanung bei internen Produktkreisläufen120
4.1 Das Produktionsausbeuteproblem als Ausgangspunkt123
4.1.1 Optimierungsmodell125
4.1.2 Lineare Approximation128
4.1.3 Lineare Heuristiken bei Produktionsdurchlaufzeit132
4.1.3.1 MRP unter den Bedingungen der Ausbeutesituation132
4.1.3.2 Heuristische Bestimmung des Dispositionsparameters136
4.1.4 Numerische Untersuchung zur Performance der linearen Heuristik142
4.2 Das Produktionsausbeute- und Aufarbeitungsproblem157
4.2.1 Entscheidungsproblem und Optimierungsmodell159
4.2.2 Heuristische Ansätze162
4.2.2.1 Heuristik I - MRP-Ansatz164
4.2.2.2 Heuristik II201
4.2.2.3 Heuristik III218
4.2.3 Numerische Untersuchung zur Performance der Heuristiken228
5 Schlussbetrachtung254
5.1 Zusammenfassung der Ergebnisse254
5.2 Ausblick257
Literatur258
Anhang A: Grundlagen der Simulationsuntersuchung267
A.1 Grundlagen der Simulation267
A.1.1 Erzeugung U(0,1)-verteilter Pseudozufallszahlen267
A.1.2 Erzeugung von Zufallszahlen für andere Verteilungsmodelle268
A.1.3 Güte der erzeugten Zufallszahlen272
A.2 Aufbau eines Simulationslaufs274
A.3 Referenzlösungen278
Anhang B: Analyse der MRP-Politik bei externen Rückflüssen281
B.1 Identische Durchlaufzeiten . =.R=.P281
B.2 Nichtidentische Durchlaufzeiten .R<.P (mit Entsorgungsoption)285
B.3 Nichtidentische Durchlaufzeiten .R>.P (mit Entsorgungsoption)290
B.4 Nichtidentische Durchlaufzeiten .R<.P (ohne Entsorgungsoption)293
Anhang C: Analyse der MRP-Politik bei internen Rückflüssen296
C.1 Identische Durchlaufzeiten .=.R=.P296
C.2 Nichtidentische Durchlaufzeiten .R<.P299
C.3 Nichtidentische Durchlaufzeiten .R>.P304
Anhang D: Ergebnisse der numerischen Untersuchungen307
D.1 Ergebnisse zur Disposition bei externen Rückflüssen307
D.2 Ergebnisse zum Produktionsausbeuteproblem320
D.3 Ergebnisse zum Produktionsausbeute- und Aufarbeitungsproblem323
D.3.1 Ergebnisse zur Kostenperformance der Heuristiken unter dem Einfluss der Produktionsdurchlaufzeit .P im Fall .P<.R und des Ausbeuteniveaus µz323
D.3.2 Kosten der Referenzlösung K(*) und der heuristischen Lösungen I bis III für alle Kombinationen der untersuchten Einflussfaktoren325

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