Synchronisation der Knoten in Produktions- und Logistiknetzwerken
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In der Zusammenarbeit von Unternehmen innerhalb von Produktions- und Logistiknetzwerken treten immer stärker zwei Tendenzen auf, die sich gegenseitig negativ beeinflussen. Das ist einerseits die zunehmend enge Verflechtung von Produktionsprozessen, die derzeit schon In Zulieferstrategien wie "just-in-time" oder "just-in-sequence" mündet, und andererseits die Notwendigkeit, immer schneller und flexibler auf sich ändernde Markt- bzw. Kundenanforderungen zu reagieren. Ohne geeignete Synchronisationsmechanismen kann dieser Situation mit hohen Pufferbeständen auf der Lieferantenseite begegnet werden, was aus betriebswirtschaftlichen Gründen nicht wünschenswert Ist. Der gegenläufige. Versuch, den Bedarf Schwankungen zeitnah durch Anpassungen von Bestell-, Liefer- und Produktionsmengen zu folgen, führt häufig zu einem Aufschaukeln dieser Größen entlang der Lieferkette, dem sogenannten Bull whip-Effekt, wenn es an Transparenz und an Koordination mangelt. In der Theorie der Synchronisation wurden drei grundsätzliche Arten identifiziert: • Natural Synchronisation: Es ist keine Kopplung der Subsysteme vorhanden und eine Synchronisation hängt von der Art der Systeme ab. • Self-Synchronisation: Eine Kopplung der Subsysteme verbindet sie untereinander. Durch Anpassung der Kopplungsparameter kann Synchronisation erreicht werden. • Controlled Synchronisation: Ein Kontrollterm wird zur Steuerung/Regelung eingesetzt. Ziel ist es hierbei, synchrones Verhalten zu erzeugen. Auf der logistischen Ebene lassen sich ebenfalls drei Arten finden, die eng miteinander verknüpft sind: • Zeitliche Synchronisation: Prozesse werden zeitlich aufeinander abgestimmt, also synchronisiert. • Örtliche Synchronisation: In dynamischen Szenarien, z.B. in der Baustellenfertigung, müssen die benötigten Materialien an variablen Orten bereitgestellt werden. • Mengenmäßige Synchronisation: Bestände werden unternehmensübergreifend synchronisiert, sodass auf zukünftige Entwicklungen besser reagiert werden kann. Bei der Untersuchung der mengenmäßigen Synchronisation mithilfe von kontinuierlichen flussorientierten Modellen wurden die zwei relevanten Arten der Synchronisation erzeugt. Die "Self- Synchronisation" wurde durch die Anpassung eines Parameters erreicht, der die Kopplungsstärke zwischen den einzelnen Netzwerkknoten bestimmt. Er beschreibt die Adaption der Produktionsrate an sich ändernde Randbedingungen. "Controlled Synchronisation" wurde in diesem Modell ebenfalls erzeugt durch die Implementierung einer Kontrollfunktion, die sowohl Informationstransparenz ermöglicht als auch die Position jedes einzelnen Knotens im Netzwerk berücksichtigt. Im ereignisdiskreten Modell wurde ebenfalls mengenmäßige "Self-Synchronisation" beobachtet. Die hierfür relevanten Parameter, die der Kopplung der Subsysteme dienen, sind zum einen die Lagerhaltungspolitik der einzelnen Netzwerkknoten selbst sowie deren Parameter, wie beispielsweise Bestellmenge oder Mindestbestand. Durch Änderung dieser Parameter war es möglich in den betrachteten Szenarien die Lieferkette zu synchronisieren. Es hat sich also innerhalb dieses Forschungsprojektes gezeigt, dass die Synchronisation der Knoten in Produktions- und Logistiknetzwerken möglich ist. Die vorhandene physikalische Synchronisationstheorie lässt sich größtenteils auf logistische Problemstellungen übertragen. Innerhalb dieses Projektes wurde die mengenmäßige Synchronisation untersucht. Weitere interessante Aspekte sind die zeitliche und die örtliche Synchronisation, die sich sowohl in innerbetrieblichen als auch unternehmensübergreifenden Prozessen untersuchen lassen. Ebenso kann die in diesem Projekt unternehmensübergreifend untersuchte mengenmäßige Synchronisation auch unternehmensintern untersucht werden. Als Fernziel für weitere Forschungsprojekte kann angesehen werden, alle Arten der geregelten Synchronisation in ERP und/oder PPS Systeme zu implementieren und somit Synchronisationsmechanismen einer breiten Nutzerschaft bereitzustellen. Des Weiteren ist eine ganzheitliche, detaillierte wirtschaftliche Betrachtung der Synchronisation und der dadurch hervorgerufenen Eigenschaften notwendig, um eine umfassende Bewertung zu ermöglichen. Dazu gehören netzwerkübergreifende Einsparungen durch Synchronisationseffekte, aber auch evtl. erhöhte Kosten in den einzelnen Unternehmen des Netzwerks. Des Weiteren besteht noch Forschungsbedarf bei der Untersuchung des Verhaltens logistischer Zielgrößen, wie Du rch laufzeit, Bestand oder Termintreue. Weiterer Forsch ungs bedarf ergibt sich aus der Tatsache, dass die kontinuierliche und die ereignisdiskrete Modellierung nicht zusammengeführt werden konnten. Eine vielversprechende Möglichkeit dem Dilemma aus den beiden nicht zu vereinbarenden Modellierungsmethoden zu entkommen, ist die Verwendung von partiellen Differenzialgleichungen entweder als Zwischenebene oder als Ersatz für die kontinuierliche Modellierungsmethode, die in diesem Projekt rein aus gewöhnlichen Differenzialgleichungen erster Ordnung bestand. Die Besonderheit hierbei ist, dass nicht nur die Zeit als Parameter für die Integration der Differenzialgleichungen herangezogen wird, sondern zusätzlich ebenfalls der Ort, der in diesem Fall als Bearbeitungszustand oder Position in einer Warteschlange aufgefasst werden kann.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Scholz-Reiter, B.; Tervo, J. T.: Approach to Optimize Production Networks by Means of Synchronization, in: Wamkeue, R. (Hrsg.): Modelling and Simulation, Proceedings of the 17th lASTED International Conference, S. 160-165, 2006.
- Scholz-Reiter, B.; Tervo, J.T.; Hinrichs, U.: Entropy as a Measurement for the Quality of Demand Forcasting, in: Cunha, P. F.; Maropoulos, P. G. (Hrsg.): Digital Enterprise JTechnology: Perspectives and Future Challenges, Springer Sciences-Business Media, Berlin, S. 433-440. 2007.
- Scholz-Reiter, B.; de Beer, C ; Freitag, M.; Hamann, T.; Rekersbrink, H.; Tervo, J.T.: Dynamik logistischer Systeme, in Nyhuis, P. (Hrsg.): Beiträge zu einer Theorie der Logistik, Springer, Heidelberg, S. 109-138, 2008.
- Scholz-Reiter, B.; Tervo, J.T.: Kausaler Zusammenhang von Komplexität und Dynamik in der Produktion, in Lucas, K. (Hrsg.): Kausalität in der Technik. Reihe "Akademie- 12 Debatten" 145, Beriin-Brandenburgische Akademie der Wissenschaften, Beriin, S. 105-119, 2007.
- Scholz-Reiter, B.; Tervo, J.T.: Modelling of Order Policies by Potential Functions. Proceedings ofthe 9th International Conference on the Modern Information Technology in the Innovation Process o f t he Industrial Enterprises, 2007, 6. - 7. September 2007, Florence, Italy, S. 239-244.
- Scholz-Reiter, B.; Tervo, J.T.: Optimierung von Produktions- und Logistiknetzwerken durch Synchronisation, Industrie Management, 5, S. 13-16, 2005.
- Scholz-Reiter, B.; Tervo, J.T.; Freitag, M.: Phase-synchronization in continuous flow modeis of production networks, Physica A, 363, S. 32-38, 2006.
