Wer beliefert wen?

Wer beliefert wen?

Wie durch intelligente Planung die Effizienz, Robustheit und Nachhaltigkeit in komplexen Produktionsnetzwerken gesteigert werden kann

Wem Spielenamen wie „SimCity“ oder „Die Siedler“ etwas sagen, der ist wahrscheinlich wie ich in den 90er Jahren aufgewachsen und vielleicht auch ein Fan von Aufbaustrategiespielen. Bis heute faszinieren mich die komplexen Warenkreisläufe und die detaillierte Steuerung von Produktion und Nachfrage für den nachhaltigen wirtschaftlichen Erfolg meiner Spielwelt. Tatsächlich ist die Grundmechanik der Spiele gar nicht so weit von der Realität entfernt.

Betrachten wir komplexe Produktionsnetzwerke, so besteht die Aufgabe der Planerinnen und Planer genau darin, Güter und Bedarfe möglichst effektiv in Einklang zu bringen – nur ist die Fallhöhe um ein Vielfaches höher und die Zusammenhänge sind wesentlich komplexer. In diesem Artikel wollen wir aufzeigen, wie die Komplexität von Produktionsnetzwerken beherrscht werden kann, um Effizienz, Robustheit und Nachhaltigkeit zu steigern.

Hohe Komplexität bedeutet hohes Optimierungspotenzial

Je mehr Standorte in einem Produktionsnetzwerk miteinander verbunden sind, desto komplexer wird dessen Steuerung. Denn jede Entscheidung im Produktionswerk hat Auswirkungen auf den Produktionspreis und die Produktionszeit, die im Interesse des Kunden möglichst gering sein sollen. Die beiden einfachen Fragen lauten also: Wer produziert was und wer beliefert wen wie? Klingt einfach? Ist es aber nicht. Denn der Teufel steckt im Detail:

Nicht den Überblick verlieren

Ein Produktionsnetzwerk entsteht in der Regel nicht am Reißbrett – es wächst. Während sich neu eröffnete Standorte relativ einfach in das bestehende Gefüge integrieren lassen, ist dies bei Zukäufen oder Übernahmen deutlich schwieriger. Diese bringen nicht nur eine bestehende Infrastruktur mit, oft sind auch Kennzahlen und IT-Landschaft nicht kompatibel. Nicht selten bestehen auch gewachsene Kundenbeziehungen, so dass ein Kunde nicht immer automatisch vom günstigsten Produktionsstandort beliefert wird, sondern von dem, der ihn schon immer beliefert hat. Die Intransparenz gewachsener Netzwerke führt dazu, dass ein solches Vorgehen in der Regel nicht oder nur sehr selten hinterfragt wird.

Vorausschauend planen

Für die Steuerung der Produktionskapazitäten und eine vorausschauende Planung ist es wichtig zu wissen, welche Mengen von welchem Produkt in welchen Absatzgebieten benötigt werden. Neben den bereits bekannten Bestellungen müssen auch regionale und saisonale Trends antizipiert und frühzeitig berücksichtigt werden. Auch geplante Verkaufsförderungsmaßnahmen können ein Faktor sein, der rechtzeitig in die Bedarfsprognose einfließen muss. Nichts wäre unangenehmer, als am Black-Friday-Wochenende zu wenig Ware auf Lager zu haben.

Heterogene Produktionsbedingungen beachten

Nicht jeder Standort kann jedes Produkt herstellen. Schon gar nicht in gleicher Qualität und Menge, in gleicher Zeit oder zu gleichen Kosten. Bedarfe und Kapazitäten müssen daher so aufeinander abgestimmt werden, dass nicht nur die Versorgung gewährleistet ist, sondern auch zu möglichst geringen Kosten produziert wird. Hier liegen große Einsparpotenziale.

Verschiedene Transportmöglichkeiten wählen

Einsparungen in der Produktion können durch die Wahl ungünstiger Transporte wieder verloren gehen. Daher ist es notwendig, bei der Planung nicht nur die kürzesten Transportentfernungen zu wählen, sondern auch die Anzahl der Transporte zu minimieren. Wem das an Komplexität noch nicht ausreicht, der kann zusätzlich verschiedene Transportmittel in die Planung einbeziehen. Die Wahl von Flugzeug, Schiff, Bahn oder LKW hat nicht nur Einfluss auf Lieferzeiten und Kosten, sondern in besonderem Maße auch auf die CO2-Bilanz.

Redundanzen planen

In einem Mehrproduktunternehmen kann überlegt werden, Produkte an mehreren Standorten zu fertigen, um bei Produktionsausfällen lieferfähig zu bleiben. Bei der Planung muss berücksichtigt werden, für welche Produkte welche Redundanzen vorgehalten werden müssen und bei welchen Produkten Lieferverzögerungen in Kauf genommen werden können. Warenverfügbarkeit und Lieferzeiten haben einen direkten Einfluss auf die Kundenzufriedenheit – ein wesentlicher Faktor in der Planung.

Standorte mit Bedacht wählen

Ein eher strategischer Aspekt ist die optimale Wahl von Produktions- oder Lagerstandorten. Diese sollten so gewählt werden, dass sie nachhaltig zur Wertschöpfung im Unternehmen beitragen. Aber auch andere Faktoren wie Subventionen, Standortförderung oder Steuervorteile sind zu berücksichtigen.

CO2 nicht vergessen

Wir haben das Thema bereits kurz angerissen. Der CO2-Fußabdruck galt lange Zeit als weicher Faktor in der Planung. Doch inzwischen sorgt nicht nur eine sensibilisierte Öffentlichkeit für spürbaren Druck in Richtung klimafreundliche Produktion. Auch die Gesetzgebung engt den Spielraum für produzierende Unternehmen ein.

Für alle, denen die oben genannten Herausforderungen noch nicht genug sind, lässt sich die Liste erweitern, sobald wir nicht mehr von nationalen, sondern von internationalen Produktionsnetzwerken sprechen. Bei einer internationalen Betrachtung kommen beispielsweise Lohnunterschiede, Währungsschwankungen, Zölle und nicht zuletzt geopolitische Faktoren hinzu.

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Produktionsnetzwerke beherrschen lernen

Schritt für Schritt zur besseren Planung

Wir haben gesehen, dass viele Faktoren dazu beitragen, dass Produktionsnetzwerke ein hohes Maß an Komplexität aufweisen. Wir haben aber auch versprochen, dass diese Komplexität ein großes Optimierungspotenzial birgt. Dieses wollen wir im Folgenden näher beleuchten und aufzeigen, wie es gehoben werden kann.

Transparenz und Datenbasis schaffen

Gleich vorweg: Ohne harte Arbeit geht es nicht. Prozesse müssen erkannt, verstanden und strukturiert werden. Man muss verstehen lernen, welche Faktoren sich gegenseitig beeinflussen und wie sie zusammenwirken. Gerade in gewachsenen Strukturen ist das nicht einfach. Erfolgreich wird sein, wer es schafft, alle Beteiligten an einen Tisch zu bringen und eine ehrliche und systematische Bestandsanalyse durchzuführen. Dies ist die eine Seite der Medaille. Auf der anderen Seite gilt es, die notwendigen Daten zu identifizieren, zu harmonisieren und nutzbar zu machen. Wir stellen in unseren Projekten immer wieder fest, dass bereits dieser Erkenntnisprozess für die Unternehmen enorm wertvoll ist und schnell erste Quick Wins erzielt werden können – die harte Arbeit lohnt sich also.

Zielsetzung formulieren und gewichten

Sie wissen bereits, welche Ziele Sie mit Ihrer Planung verfolgen? Vielleicht lohnt sich ein zweiter, genauerer Blick? Denn oft sind sie in der Realität weniger klar formuliert als gedacht. Auch bei der Zieldefinition ist es wichtig, dass alle Beteiligten gehört und einbezogen werden. Sollen zum Beispiel die Stückkosten gesenkt oder vielleicht eher die Liefertreue erhöht werden? Oder geht es um eine gleichmäßige Auslastung im Netzwerk? Oder um mehr Redundanz für weniger Störanfälligkeit? Vielleicht widersprechen sich auch einige der genannten Ziele? Kein Problem, wenn sie untereinander priorisiert werden. Welches Ziel steht im Vordergrund? Wie sind die anderen Ziele untereinander zu gewichten? Um die Zielerreichung quantifizieren zu können, empfiehlt es sich, KPI (Key Performance Indicators) zu definieren. Wichtig zu wissen: Je mehr Ziele formuliert und priorisiert werden, desto weniger können Pläne manuell optimiert werden. Für den Anfang ist es daher wichtig, die Zieldefinition überschaubar zu halten.

Bedarfsprognosen erstellen

Der einfachste Weg, eine Bedarfsprognose zu erstellen, ist die Analyse historischer Daten. Trends und Schwankungen lassen sich so recht gut erkennen. Zusätzlich sollten externe Faktoren wie Verkaufsförderungsmaßnahmen oder Messen berücksichtigt werden. Wichtig ist auch hier die Einberufung eines Expertengremiums, in dem alle relevanten Abteilungen vertreten sind. Gegebenenfalls liefert auch die eingesetzte Vertriebssoftware hilfreiche Informationen. Auf dieser Basis können bereits gute Abschätzungen getroffen werden. Der Einsatz von mathematischen Rückwärtsanalysen und Datamining-Verfahren erhöht die Prognosegenauigkeit. Um verborgene Zusammenhänge aufzudecken, eignen sich zudem maschinelle Lernverfahren.

Daten analysieren

Das Thema Daten wurde bereits zu Beginn dieses Kapitels kurz angesprochen. Damit aus Daten Informationen werden, ist es wichtig, diese an einer zentralen Stelle zusammenzuführen und zu analysieren. Bietet die bisherige IT-Infrastruktur diese Möglichkeit nicht, empfiehlt sich die Einführung einer Analyseschicht – dies kann ein externes Tool sein, das über eine Schnittstelle an alle relevanten Datenquellen angebunden werden kann. Die zuvor definierten KPIs helfen bei der Bewertung des Zielerreichungsgrades. Die grafische Verknüpfung des Netzwerkes als Geflecht von Produktionsstandorten (mit allen relevanten Stammdaten und KPIs) und Kunden (mit Ist- und Prognosebedarfen) sowie Transportwegen (mit unterschiedlichen Transportmodi und -kosten) kann helfen, den Überblick zu erhöhen und bessere Entscheidungen zu treffen.

Netzwerk optimieren

Die Analyse soll die notwendige Transparenz im Netz schaffen, um die richtigen Planungsentscheidungen treffen zu können. Eine manuelle Planung z.B. mit Excel ist möglich, stößt aber bei zunehmender Komplexität an ihre Grenzen. Der Schlüssel zur Effizienzoptimierung liegt in der Verteilung der Bedarfe auf Produktionsstandorte, die kostengünstig produzieren und gleichzeitig möglichst geringe Transportkosten verursachen. Als Nebenbedingungen sind die Verfügbarkeit der Ware für den Endkunden und die Lieferzeit zu berücksichtigen. Wichtig zu beachten: Abgesehen davon, dass die manuelle Planung nur ein gewisses Maß an Komplexität bewältigen kann, ist ein manuell erstellter Plan mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht optimal. Erstens ist die Anzahl der Kombinationsmöglichkeiten, die der Mensch ausprobieren kann, begrenzt und zweitens muss die Planung innerhalb eines bestimmten Zeitfensters abgeschlossen sein. Hier setzt eine Software wie OPTANO mit ihrem Ansatz der algorithmisch optimierten Entscheidungsunterstützung an.

Mit OPTANO verdeckte Einsparpotenziale heben

Im vorangegangenen Kapitel haben wir gezeigt, wie die Planung komplexer Produktionsnetzwerke generell verbessert werden kann. Und wir wissen: Viele Unternehmen planen ihre Prozesse und Strukturen bereits ausreichend gut – oder glauben es zumindest. Nach unserer Erfahrung gilt die Faustregel, dass das Einsparpotenzial durch intelligente Entscheidungsunterstützung mit der Komplexität des Netzwerks steigt. Wenn die Planung also wirklich komplex wird, schlägt die Stunde der mathematischen Optimierung, wie sie OPTANO bietet. Insbesondere wenn es darum geht, versteckte Potenziale in Planungen zu identifizieren und zu heben, ist eine Software wie OPTANO nahezu unschlagbar.

Das richtige Team zur richtigen Zeit

Projekte beginnen bei uns mit einem Workshop, in dem wir alle Beteiligten zusammenbringen. Unsere erfahrenen Projektleiter*innen helfen dabei, schnell und präzise Strukturen freizulegen und die relevanten Daten zu identifizieren. Liegen diese nicht in verarbeitbarer Form vor, können wir sie aufbereiten und nutzbar machen. Damit ist der Grundstein gelegt, um das Netzwerk zielgerichtet zu optimieren. Die richtige Zielsetzung zu finden, ist der nächste wichtige Schritt. In der Praxis stellen wir häufig fest, dass Ziele unklar oder sogar unscharf formuliert sind. Will man Kosten minimieren und gleichzeitig die Lieferfähigkeit maximieren, führt dies unweigerlich zu der Frage: Wie viel mehr Kosten sind dem Unternehmen eine erhöhte Lieferfähigkeit wert? Auch hier profitieren unsere Kunden von der Erfahrung des OPTANO-Teams aus vielen erfolgreich abgeschlossenen Projekten. Mit Fingerspitzengefühl und Weitblick werden messbare Ziele definiert und untereinander priorisiert. Durch den Einsatz mathematischer Optimierungsmethoden können wir eine Vielzahl unterschiedlicher Ziele bei der Optimierung berücksichtigen und den Trade-off von Zielkonflikten sichtbar und quantifizierbar machen. So kann eine bewusste Entscheidung zur Lösung des Konflikts getroffen werden. Unsere leistungsfähigen und intelligenten Algorithmen berechnen aus Abermillionen von Kombinationsmöglichkeiten stets das bestmögliche Ergebnis.

Aus Daten werden Informationen

Mit OPTANO verfügen wir nicht nur über ein leistungsfähiges Optimierungswerkzeug, sondern auch über ein leistungsstarkes Analyseinstrument. Daten können aggregiert und übersichtlich dargestellt werden. Komplexe Netzwerke mit ihren Standorten und Transportverbindungen können so mit allen relevanten KPIs abgebildet werden. Zusammenhänge werden leichter erkennbar und Ineffizienzen können identifiziert werden. Mit Hilfe von Was-wäre-wenn-Szenarien kann das System verschiedene Eingriffe in das Netz und deren Auswirkungen auf das Gesamtsystem simulieren. So kann beispielsweise untersucht werden, wie sich Auslastung und Kostenstruktur verändern, wenn die Nachfrageprognose für ein bestimmtes Produkt variiert. OPTANO kann aber noch mehr: Mit Hilfe von Prescriptive Analytics werden konkrete Handlungsoptionen formuliert, wie ein Szenario umgesetzt werden kann. So sorgt OPTANO jederzeit für maximale Transparenz und optimale Planung im gesamten Netzwerk.

Wer beliefert also wen auf welche Weise?

Wie bereits im vorangegangenen Abschnitt beschrieben, verteilt der Ein Optimierungsalgorithmus gleicht die für einen bestimmten Zeitraum prognostizierte Nachfrage mit den Produktionskapazitäten ab. Dabei wird darauf geachtet, dass jeder Kunde von dem Standort beliefert wird, der zu den geringsten Kosten produzieren kann. Wichtige Prämissen: Es muss genügend Produktionskapazität vorhanden sein und die Transportkosten dürfen den Effizienzgewinn nicht wieder auffressen. Im Gegenteil, die Anzahl der Fahrten und die gefahrenen Kilometer sollen minimiert werden. Im Gegensatz zur manuellen Planung können beliebig viele weitere Randbedingungen berücksichtigt werden. Wird beispielsweise eine Obergrenze für die Lieferzeit definiert, kann das System vorschlagen, den Kunden von zwei Standorten aus zu beliefern. Soll der CO2-Fußabdruck reduziert werden, kann die Anzahl der Transporte durch die Bündelung von Lieferungen minimiert werden. Vielleicht sind Zwischenlager die Lösung, wenn die Obergrenze der Lieferzeit beibehalten werden soll? Die Kombinationsmöglichkeiten sind – wie bereits erwähnt – nahezu unbegrenzt. Das System ist so flexibel, dass Randbedingungen beliebig hinzugefügt oder entfernt werden können. Egal, wie sich die Parameter ändern, unsere Kunden können sich darauf verlassen, dass sie mit OPTANO einen Vorschlag für den bestmöglichen Plan im Hinblick auf ihre Ziele erhalten.

Mit Hilfe intelligenter, mathematisch unterstützter Planung wird aus Komplexität ein echter Wettbewerbsvorteil. Durch die systematische Identifikation von Optimierungspotenzialen in der Planung lassen sich zuverlässig Effizienzsteigerungen realisieren und das System wird insgesamt stabiler und sogar nachhaltiger. Ein Effekt, der mit klassischer, manueller Planung nicht zu erreichen ist. Apropos manuelle Planung: Vielleicht wäre es mal wieder Zeit für eine Runde „SimCity“?

Kennen Sie schon unser Factsheet zum Thema?

Das Management komplexer Produktionsnetzwerke ist anspruchsvoll. Viele Faktoren und Querabhängigkeiten beeinflussen die Leistungsfähigkeit des Netzwerkes. Wie kann es durch den Einsatz von KI und ausgefeilten mathematischen Methoden optimiert werden, um Effizienz, Liefersicherheit und Nachhaltigkeit zu gewährleisten? In diesem Factsheet zeigen wir, welche Möglichkeiten die OPTANO Lösung für Produktionsnetzwerke bietet.

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Michael Osterkamp
Michael Osterkamp

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Dr. Sven Flake
Analytics Senior Consultant