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05.01.1990 - 

Kybernetik kontra Konstanten (Teil 1)

Welches Untemehmen kennt denn seine Märkte ganz genau?

Dr. Ing. Detlef F. Pape ist Geschäftsführer des Instituts für

Unternehmenskybernetik e.V. (lfU e.V.) in Mülheim a.d.Ruhr, Dipl.-Ing. Heike Luttmann ist freie Mitarbeiterin des Institutes.

"Nichts ist konstanter als der Wandel'', sagten die alten Philosophen, und es scheint, als ob es die Wirtschaft in den letzten Jahren darauf angelegt hätte, diese Weisheit zu bestätigen. Es gibt heutzutage kaum noch ein Unternehmen, das genauso funktioniert wie vor etwa zehn Jahren. Produktionszyklen werden kürzer, Varianten zahlreicher und Kundenwünsche spezifischer. Zu allem Überfluß verändern sich auch die Faktoren der Zuliefermärkte.

Derartiger Variantenreichtum erfordert Simulationssysteme, die Ist- und Soll-Werte dynamisch abbilden. Dieser Beitrag berichtet über die Erfahrungen und Erkenntnisse, die aus solch einem Modell gewonnen wurden.

Es hat sich in den letzten Jahren gezeigt, daß Unternehmen nicht als isolierte Gebilde existieren, sondern vielmehr in einem verwobenen Netz von Marktbeziehungen verhaftet sind. Dies schließt simple analytische Betrachtungsweisen ebenso aus wie die Vorstellung vom Unternehmensgeschehen als einfache Ursache-Wirkungsketten. Unternehmen sind im Sinne der Unternehmenskybernetik eher als hoch-komplexe Gebilde mit Organismen vergleichbar. Diese Komplexität bewirkt, daß interne Zusammenhänge nicht einfach rechenbar sind, weil die dazu notwendigen Formelzusammenhänge unüberschaubar werden und es Schwierigkeiten bereitet die stilistischen Zufälle des täglichen Lebens mit einzubeziehen.

Zur Beschreibung hochkomplexer stochastischer Gebilde werden seit geraumer Zeit Simulationsmodelle eingesetzt. Damit wird es möglich. auch die schwierige Abhängigkeitsstruktur von komplizierten Abläufen darzustellen und daran Untersuchungen durchzuführen.

Sind die wesentlichen Interdependenzen innerhalb eines Unternehmens mit einem solchen Simulationsmodell dargestellt, so stellt sich die Frage, wie das Umfeld, also die Beschaffungs- und Absatzmärkte, mit in die Untersuchung integriert werden kann. In der Regel wird hier mit konstanten Parameter gearbeitet, das heißt, es wird so gehandelt, als ob das Verhalten auf den Absatz- und Beschaffungsmärkten als statistisch anzusehen ist. Genau dieses - siehe oben - trifft aber nicht zu. Die Ergebnisse solcher Untersuchungen sind somit also sehr fragwürdig.

Das Unternehmen gleicht heutzutage nicht mehr einem riesigen Schiff; das seinen Weg durch die Wellen der Weltenmeere findet, sondern eher einer kleinen Nußschale, die in den um sie tosenden Stürmen Kurs zu halten sucht. Um diese "Naturgewalten" geht es hier.

Bei Simulationen werden in der Regel die Zufallsparameter verändert, um Informationen über das interne Prozeßverhalten eines Systems zu bekommen Die Umweltbedingungen werden im allgemeinen als konstant angesehen - wie etwa ein feststehendes Produktionsprogramm mit einer festen Konfiguration von Aufträgen für die Simulation einer Produktionsplanung und -steuerung. Aufgrund dieser Vorgehensweise sind nur Rückschlüsse über das interne Wechselverhalten zu erlangen. Es ist daher nicht möglich, festzustellen, inwieweit sich externe Veränderungen auf die internen Prozesse auswirken können.

Für das Unternehmen bleibt somit folgendes unbeantwortet:

- Was passiert, wenn die vom Kunden geforderten Lieferzeiten sich ändern?

- Wie muß das Unternehmen intern reagieren, wenn die Kunden schneller beliefert werden sollen?

- Wie wirken sich Engpässe auf dem Beschaffungsmarkt über das Unternehmen auf die Kunden aus?

- Wie wandelt sich die Leistungsfähigkeit des Unternehrnens, wenn sich im Laufe der Zeit eine Verschiebung der Auftragsstruktur abzeichnet?

Generell laufen alle diese strategischen Fragestellungen auf das Problem hinaus, welche externen Veränderungen haben welchen Einfluß auf das Leistungsverhalten des Unternehmens und welche Situation kann das Unternehmen intern anwenden, um (negative) äußere Veränderungen zu kompensieren?

Diese Form der Fragestellung ist nicht mit konstanten Rahmenbedingungen zu lösen. Es ergibt sich die Notwendigkeit, auch das Verhalten der Absatz- und Beschaffungsmärkte zu berücksichtigen.

Im Rahmen unserer Studie wurden betriebliche Datensätze analysiert, um Elemente eines Simulationssystems mit Hilfe deskriptiver und graphischer Methoden zu modellieren. Die Erhebung dieser Daten ist notwendig, um die entsprechenden Zufallsgeneratoren des Simulationsmodells, die das Marktverhalten abbilden sollen, möglichst realitätsnah einstellen zu können. Dazu wird zuerst der Ist-Zustand des Unternehmens nachgebildet, um in einem nächsten Schritt wesentliche Parameter der Beschaffungs- und Absatzmärkte zu verändern und die daraus entstehenden Auswirkungen studieren zu können.

Statistische Aussagen werden benötigt, da die Simulation keine statische, sondern eine dynamische Methode ist, das heißt, man rechnet nicht mit konstanten Werten (etwa für die Bestellmenge oder die Lieferzeit), sondern erzeugt mit Hilfe eines Zufallszahlengenerators Werte unterschiedlicher Größe, die das reale Marktverhalten möglichst gut widerspiegeln sollen.

Im folgenden wird zuerst das Gesamtsimulationsmodell vorgestellt, in dem Absatz- und Beschaffungsmärkte sowie das Unternehmen abgebildet werden. Es schließt sich eine Beschreibung der Ausgangssituation und die Vorgehensweise bei der Datenerhebung an. Nach der Vorstellung der angewandten Analyseverfahren werden beispielhafte Ergebnisse aufgezeigt, anhand derer Sinn und Zweck strategischer Simulation in einem weiteren Abschnitt deutlich gemacht werden können.

Realer Auftragsdurchlauf durch Simulation abgebildet

Mit Hilfe einer Simulation soll der reale Auftragsdurchlauf in einem Unternehmen abgebildet werden. Dieser gliedert sich in zwei durch wechselseitige Informationsflüsse verbundene Teile, die dispositive und die operative Ebene, die in der geplanten Simulation durch ein integriertes Material- und Informationsflußmodell nachgebildet werden.

Die dispositive Ebene enthält die den Auftragsdurchlauf betreffenden kaufmännischen und verwaltungstechnischen Abteilungen eines Industrieunternehmens, während die operative Ebene die Elemente umfaßt, die direkt mit der Produktion von Gütern in Verbindung stehen. ln Bild 1 werden alle im Modell enthaltenen Bausteine und die zwischen ihnen ablaufenden Informations- beziehungsweise Materialflüsse dargestellt.

Die einzelnen Elemente des Modells werden derartig parametrisiert, daß existierende Industrieunternehmen hinsichtIich ihres Auftragsdurchlaufs nach entsprechenden Datenerhebungen im Rechner simuliert werden können. Das Simulationsmodell kann also durch Veränderungen seiner Parameter und Attribute, das heißt der charakteristischen Größen des Systems, die Erfassung der ablaufenden Zufallsprozesse in Form von Verteilungen, die dann als Eingabegrößen in die Simulationsläufe eingehen, vornehmen.

Strenggenommen unterliegen alle Bausteine gewissen Zufallseinflüssen. Dies gilt zum Beispiel für die Auftragsbearbeitungszeiten der Mitarbeiter (Versand und Vertrieb) oder das Störverhalten der Maschinen (Fertigung), um nur einige wesentliche zu nennen, deren Verteilungen als Parameter für den Simulator dienen müßten.

Da das vorliegende Modell jedoch nur einen vereinfachten Auftrags-

durchlauf wiedergibt, werden nur die wichtigen zufälligen Größen berücksichtigt, von denen hier wiederum nur einige untersucht werden. Von den aufgezeigten Bausteinen sollen im folgenden die beiden externen (Absatz- und Beschaffungsstrukt) mit ihren Zufallseinflüssen näher analysiert werden.

Nur wichtige Größen werden berücksichtigt

Der Absatzmarkt setzt sich zusammen aus der Menge aller Kundenbestellungen, die in bestimmten Abständen bei einem Unternehmen eingehen. Im Rechner soll er realisiert werden durch eine Folge von Tupeln ("Bestelltermin", "Artikelnummer", "Menge", "gewünschte Lieferzeit"), die fortlaufend während der Simulation erzeugt werden. Dabei wird zunächst auf die Auftragsstruktur, das heißt auf die Zusammenfassung mehrerer Artikelbestellungen zu einem Auftrag, dessen Elemente im allgemeinen stark zusammenhängen, keine Rücksicht genommen. Beispielsweise können Situationen wie "Artikel A wird häufig zusammen mit Artikel B in gleicher Menge bestellt" oder "die gewünschte Lieferzeit für die Bestellungen der Arlikel A und B ist gleich" dadurch nicht realisiert werden.

Es wäre nun wünschenswert, daß die Elemente der obengenannten Tupel bekannten Verteilungen unterliegen, die man nur noch durch einen oder mehrere Parameter zu charakterisieren brauchte.

Der Beschaffungsmarkt ist die Menge aller angebotenen Rohmaterialien mit den Attributen "lieferbare Menge", "Preis" und "Lieferzeit". Die Rechnerdarstellung kann also in Form einer endlichen Liste erfolgen, die zu jeder Rohmaterialsorte diese Attribute in Form von Verteilungen oder Konstanten enthält. Während der Simulation werden dann zu jeder (aus dem Bestand und Verbrauch deterministisch errechneten) Rohmaterialbestellung Werte gemäß den entsprechenden Verteilungen erzeugt. (wird fortgesetzt)