Prof. Dr. Heinz Siebenbrock Grundlagen der Produktion IV

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1 Prof. Dr. Heinz Siebenbrock Grundlagen der Produktion IV

2 Grundlagen der Produktion Gliederung
1 Einleitung und Überblick 1.1 Betriebliche Leistungsprozesse Exkurs: Ansatz des Operations Management versus Ansatz der Produktionsfunktion 1.2 Entwicklungsstufen der Produktionswirtschaft 1.3 Konzept der Wertschöpfungskette 2 Produkt- und Service-Design 2.1 Bedeutung und Phasen des Entwicklungsprozesses 2.2 Instrumente der Qualitätsplanung 2.3 Standardisierung und Modularisierung 3 Die Gestaltung leistungswirtschaftlicher Systeme 3.1 Entscheidungen über Leistungstiefe und -breite 3.2 Prozesstypen und Prozessplanung 3.3 Organisation von Leistungssystemen 3.4 Human Resources im Leistungsprozess

3 Grundlagen der Produktion Gliederung
4 Strategisches Beschaffungs- und Supply-Chain-Management (SCM) 4.1 Aufgaben und Organisation des Beschaffungsmanagements 4.2 Einkauf in der Initialphase des Entwicklungsprozesses 4.3 Bedarfsplanung und Beschaffungsmarktforschung 4.4 Entwicklung von Beschaffungsstrategeien 4.5 Entwicklung und Pflege der Lieferantenbasis 5 Produktionsplanung und -steuerung 5.1 Überblick 5.2 Strukturierung der Fertigungsdaten 5.3 Operative Planung des internen Leistungsprozesses 5.4 Pull- Systeme der Fertigungssteuerung 5.5 Erweiterungen des SCM-Ansatzes Grundlage dieser Foliensammlung: Berning, Ralf, Grundlagen der Produktion, Berlin 2001

4 5 Produktionsplanung und -steuerung 5.1 Überblick
Zur operativen Steuerung des unternehmensinternen Abwicklungsprozesses werden heute computergestützte Produktionsplanungs- und -steuerungssysteme (PPS) eingesetzt Diese Systeme beschränkten sich ursprünglich auf die Materialbedarfsplanung, integrieren mittlerweile auch die Kapazitätsplanung und -belegung International wird auch von MRP (material requirement planning) oder von MRP II (manufacturing resource planning) gesprochen Die Einbeziehung kaufmännischer Standardabläufe (Buchhaltung, Kostenplanung und -kontrolle, Finanzplanung, Zahlungsabwicklung) führte zu vollständig integrierten Planungs- und Abwicklungssystemen Seitdem gleiche Systeme, z.B. SAP, in der Industrie und im Handel, wo der Begriff Warenwirtschaftssystem (WWS) dominierte, gleichermaßen Anwendung finden, spricht man auch von ERP (enterprise resource planning)

5 5 Produktionsplanung und -steuerung 5.1 Überblick
Mit ERP II bezeichnet man solche Systeme, die in der Lage sind, sich operativ mit dem System des Geschäftspartners zu vernetzen. Dazu müssen folgende Hürden überwunden werden: Physische Ebene (kompatible elektronische Netze [TCP/IP] oder Datenträger) Semantische Ebene (gleiche Sprache, Artikelnummern) Strukturelle Ebene (gleiche Datensatzstrukturen) Sicherheitsebene (Schutz vor Missbrauch) Weil traditionelle ERP-Systeme den Supply-Chain-Management-Ansatz planerisch nur unzureichend unterstützen, konnten sich Software-Anbieter etablieren, die mit APS (advanced planning and scheduling) diese Lücke zu schließen versprechen

6 5 Produktionsplanung und -steuerung 5.1 Überblick
Die wichtigsten Module von ERP

7 5 Produktionsplanung und -steuerung 5.1 Überblick
ERP verfügen über eine einheitliche Datenbasis auf der Grundlage eines relationalen Datenbanksystems mit einer betriebswirtschaftlich orientierten Datenstruktur Die Produktionsprogrammplanung basiert auf dem Absatzplan, der sich auf einem Auftragsbestand oder einer Bedarfsprognose stützt. Dazu gehören Bestimmung von Lieferterminen Erfassung und Verwaltung von Kundenaufträgen Steuerung vorlaufender Aktivitäten (Rüsten, Sonderanfertigung) In einem zweiten Schritt ist, aufbauend auf der Produktionsprogrammplanung, der Materialbedarf zu planen. Dazu gehören: Auflösung der Stückliste / Mulitplikation mit dem Primärbedarf verfügbare Lagerbestände / Bestellung des Materialbedarfs zeitliche Planung der Fertigungsaufträge unter Berücksichtigung vorhandener Kapazitäten Auftragsveranlassung: Druck der Fertigungsaufträge, Übergabe an die Fertigungssteuerung (Meisterebene) Fertigungssteuerung und -kontrolle

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5 Produktionsplanung und -steuerung 5.2 Strukturierung der Fertigungsdaten Die Informationstechnik unterscheidet zwischen Stamm- und Bewegungsdaten Stammdaten sind beschreibende Angaben über Objekte, die meist über einen längeren Zeitraum hinweg benötigt werden: Kunden Lieferanten Produkte etc. Bewegungdaten betreffen den Fluss von Waren, Informationen und Werten. Sie bilden Ereignisse ab und sind nur von temporärem Interesse Lieferscheine Rechnungen Mahnungen Zahlungseingänge Beschreibende Stammdaten: Bezeichnung, Größe, Gewicht etc. Steuernde Stammdaten: Fertigungsart, Fremd- oder Eigenfertigung etc.

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5 Produktionsplanung und -steuerung 5.2 Strukturierung der Fertigungsdaten: Unternehmensorganisation In den Stammdaten wird zunächst die interne Unternehmensstruktur modelliert Organisatorisch selbstständige Einheiten (Unternehmen, Tochtergesellschaft, Profit Center) werden als „Mandant“ abgebildet Sind mehrere Produktionsstätten vorhanden, werden diese als „Werk“ abgebildet Das Werk ist die relavante Ebene der Produktionsplanung und –steuerung mit „Lagerorten“ In großen Produktionsstätten lässt sich noch eine Zwischenebene, der so genannte „Dispositionsbereich“ einfügen (SAP R/3® ab Release 4.5) Produktionsplanung und -steuerung muss stets auf diese organisatorischen Unternehmenseinheiten Bezug nehmen: Fertigungsaufträge sind eindeutig einem Werk oder einem Dispositionsbereich zuzuordnen. Benötigte Materialien sind, mit dem Fertigungsauftrag und damit mit der organisatorischen Einheit verknüpft, einem Lagerort zuzuordnen

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5 Produktionsplanung und -steuerung 5.2 Strukturierung der Fertigungsdaten: Kunden und Lieferanten Die (wesentlichen) Geschäftspartner werden im Kundenstamm und im Lieferantenstamm hinterlegt. Jeder Geschäftspartner erhält eine eindeutige Ident- Nummer Die Anlage von Stammsätzen muss eindeutig geregelt sein Wesentliche Inhalte der Stammsätze von Geschäftspartnern sind: Adresse Bankverbindung Kommunikationsnummern (Telefon, Telefax, ) Merkmale, die die Zusammenarbeit steuern (Konditionen, Zahlungsabwicklung, logistische Abwicklung) Klassifikation der Geschäftspartner Zwischen den Produkten und den Kunden besteht eine enge Beziehung Zwischen den Materialien und den Lieferanten besteht eine enge Beziehung

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5 Produktionsplanung und -steuerung 5.2 Strukturierung der Fertigungsdaten: Artikeldaten Materialien: Vormaterial, Halbfabrikate, Fertigerzeugnisse und (!) Dienstleistungen Materialien werden im Materialstammsatz angelegt Unterscheidungskriterien Materialart und Branche lassen sich angelegen Jedes verkaufsfähige Erzeugnis setzt sich aus Komponenten zusammen, die für die Produktion bereitgestellt werden müssen Unterscheide: Eigenfertigung (Einlastung in Produktionsprogrammplanung) und Fremdbezug (Bestellung versus WE- Lager) Die Struktur eines Erzeugnisses kann auf verschiedene Weise beschrieben werden: grafisch: Erzeugnisbaum, Gozintograph (siehe Abbildung rechts) tabellarisch: Stückliste, Mengenübersicht

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5 Produktionsplanung und -steuerung 5.2 Strukturierung der Fertigungsdaten: Artikeldaten Tabellarische Umsetzung der Informationen aus dem Gozintographen (Teileverwendungsnachweis):

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5 Produktionsplanung und -steuerung 5.2 Strukturierung der Fertigungsdaten: Artikeldaten Stückliste und Mengenübersicht (Auftrag 1 mit 150 Stück und Auftrag 2 mit 120 Stück)

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5 Produktionsplanung und -steuerung 5.2 Strukturierung der Fertigungsdaten: Artikeldaten Umsetzung der Informationen aus der Tabelle in einer relationalen Datenbank:

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5 Produktionsplanung und -steuerung 5.2 Strukturierung der Fertigungsdaten: Artikeldaten Aufgabe: Das Endprodukt 1 setzt sich aus zwei Einheiten des Vorprodukts 2 und einer Einheit des Vorproduktes 3 zusammen. Zur Herstellung des Vorproduktes 2 wird ein Bauteil 4 benötigt, in das je zwei Einheiten von Rohmaterial 6 sowie drei Einheiten von Rohmaterial 7 eingehen. Das Vorprodukt 3 besteht aus einem weiteren Vorprodukt 2 sowie einer Einheit des Rohmaterials 5. Das Endprodukt 8 hat den folgenden Aufbau: Es wird aus je einer Einheit der Vorprodukte 3 und 9 sowie aus einer Einheit des Rohmaterials 6 montiert. In das Vorprodukt 9 gehen fünf Einheiten des Rohmaterials 7 sowie eine Einheit des Vorproduktes 3 ein. ( Die Zusammensetzung des Vorproduktes 3 ist die gleiche wie bei Endprodukt 1.) Auftrag A (120 Stück Endprodukt 1; 30 Stück Endprodukt 8) sowie Auftrag B (35 Stück Endprodukt 1; 50 Stück Endprodukt 8) a) Zeichnen Sie für beide Endprodukte die vollständigen Erzeugnis­Strukturen (Gozintographen) b) Stellen Sie eine Mengenübersichtsstückliste auf, aus der hervorgeht, wie viele Vorprodukte in die Endprodukte eingehen c) Geben Sie für beide Endprodukte und für beide Aufträge Mengenübersicht(sstücklist)en an.

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5 Produktionsplanung und -steuerung 5.2 Strukturierung der Fertigungsdaten: Artikeldaten Gozintograph

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5 Produktionsplanung und -steuerung 5.2 Strukturierung der Fertigungsdaten: Artikeldaten Mengenübersichtsstückliste

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5 Produktionsplanung und -steuerung 5.2 Strukturierung der Fertigungsdaten: Artikeldaten Mengenübersichtsstückliste

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5 Produktionsplanung und -steuerung 5.2 Strukturierung der Fertigungsdaten: Artikeldaten Eine Herausforderung stellt die Abbildung variantenreicher Erzeugnisse dar:

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5 Produktionsplanung und -steuerung 5.2 Strukturierung der Fertigungsdaten: Prozessdaten Die Beschreibung des Prozessablaufs zur Herstellung eines Produkts oder zur Erbingung einer Leistung wird als Arbeitsplan bezeichnet. Der Arbeitsplan knüpft an den (mit ERP-Systemen ebenfalls unterstützten) Verkaufsprozess an. Verkaufsprozess und Arbeitsplan sind darüber hinaus mit dem Einkaufsprozess verknüpft. Der Arbeitsplan beschreibt die verschiedenen Teilvorgänge (Arbeitsgänge, Prozessschritte) ihre Abfolge (Reihenfolge) und ordnet den Teilvorgängen die benötigten Ressourcen zu Ressourcen können sein: Arbeitsplätze  Maschinen Personal  Vorrichtungen und Werkzeuge Zeichnungen  NC- Programme Die den Vorgängen zugeordneten Daten können sein: Vorgabezeiten für die Inanspruchnahme personaler und maschineller Ressourcen geplante Wartezeiten und Transportzeiten beim Übergang von einem Arbeitsgang zum nächsten Arbeitspläne legen den zeitlichen Ablauf des Fertigungsprozesses (Terminierung) fest Arbeitspläne sind Voraussetzung für die Kalkulation

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5 Produktionsplanung und -steuerung 5.3 Operative Planung des internen Leistungsprozesses Die klassische Materialbedarfsplanung nach dem Push-Prinzip (= das planmäßig bereitgestellte Material schiebt den Produktionsprozess an) „Just-In-Time“ und „Lean Production“ stehen für alternative Pull- Strategien (= Fertigungsaktivitäten ziehen neues Material an)

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5 Produktionsplanung und -steuerung 5.3 Operative Planung des internen Leistungsprozesses Der Primärbedarf ist der Bedarf an verkaufsfähigen Erzeugnissen zur Befriedigung der Marktnachfrage Bei der Primärbedarfsplanung erfolgt bereits ein grober Abgleich des Primärbedarfs mit den verfügbaren Ressourcen und Kapazitäten Wenn die vom Kunden akzeptierte Lieferzeit länger als die Fertigungszeit ist, kann der Primärbedarf aus den vorhandenen Kundenaufträgen hergeleitet werden die kundenauftragsorientierte Fertigung ermöglicht eine deterministische Festlegung des Primärbedarfs Ein Prognoseproblem besteht dann nicht! In allen anderen Fällen besteht ein Prognoseproblem, dem mit statistischen Verfahren (Stochastik) begegnet werden muss gilt für die lagerorientierte Fertigung gilt auch für die Fälle, bei denen die am Markt durchsetzbare Lieferzeit gerade zur Durchführung der Endmontage ausreicht wenn also Standardbaugruppen und -komponenten kundenanonym vorgefertigt werden müssen

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5 Produktionsplanung und -steuerung 5.3 Operative Planung des internen Leistungsprozesses Ausgangsdaten für die Primärbedarfsprognose sind Absatzmengen aus der Vergangenheit Daten von Marktforschungsinstitutionen und Vertriebsprognosen Die Prognose auf der Grundlage von Vergangenheitsdaten erfolgt mittels einschlägiger Verfahren der Mittelwertbildung in Abhängigkeit von der Zeitreihencharakteristik (konstanter Verlauf versus Saisonproblematik Um die für die Produktion benötigten Materialien zu erhalten, muss die Dispositionsstrategie festgelegt werden Soweit die vom Markt akzeptierte Lieferzeit die Fertigungsdurchlaufzeit (bei Eigenbezug) bzw. die Wiederbeschaffungszeit (bei Fremdbezug) übersteigt, besteht keine Notwendigkeit zur Vorratshaltung In allen anderen Fällen ist die Vorratshaltung (Bestandsführung) für Wareneingang, Warenausgang und ggfs. in den Fertigungszwischenstufen festzulegen.

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5 Produktionsplanung und -steuerung 5.3 Operative Planung des internen Leistungsprozesses Die Bestandsführung basiert in der Praxis auf der Basis so genannter Meldemengen (= Bestellpunkten) Meldemenge = Sicherheitsbestand + Verbrauch je Periode x Wiederbeschaffungszeit Beispiel für das Absatzlager: Bei einem Lagerbestand von 750 Einheiten und einem durchschnittlichen Verkauf von 12o Einheiten je Woche reicht der Bestand für die kommenden 5 Wochen aus, wenn ein Sicherheitsbestand von 15o Einheiten berücksichtigt wird. Bei einer Produktionszeit von 2 Wochen, in denen 240 Einheiten hergestellt werden können, besteht keine Fehlmengengefahr. Die Meldemenge errechnet sich aus dem Sicherheitsbestand von 15o Einheiten plus dem voraussichtlichen Verkauf während der Produktionszeit (2 Wochen mal 12o Einheiten/Woche). In diesem Beispiel beträgt die Meldemenge also 39o Einheiten. Aus dem Primärbedarf kann unter Berücksichtigung der Stücklistenstruktur und von Wiederbeschaffungszeiten der „Sekundärbedarf“ (Wareneingangslager) ermittelt werden. Die Meldemengen für Warenausgangs- und -eingangslager können im Zeitverlauf variieren. Mit Hilfe der Bestellmengenformel (nächste Seite) können auch hier Optimierungen vorgenommen werden.

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5 Produktionsplanung und -steuerung 5.3 Operative Planung des internen Leistungsprozesses Nicht alle Materialpositionen können über eine Stücklistenauflösung geplant werden. Diese Dispositionsform ist zu aufwändig für: Geringwertige Norm- und Standardteile (Schrauben, Klebstoffe, Verpackungen usw.) Betriebsstoffe (Schmierstoffe, Treibstoffe) Deshalb werden Betriebsstoffe und geringwertige Norm- und Standardteile stochastisch disponiert: Abb.: Ermittlung der optimalen Bestellmenge

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5 Produktionsplanung und -steuerung 5.3 Operative Planung des internen Leistungsprozesses Die Materialbedarfsplanung berücksichtigt zunächst keine Kapazitätsgrenzen. Dies erfolgt im getrennten Schritt der Kapazitäts- und Terminplanung Falls sich dabei Kapazitätsgrenzen ergeben, muss die Materialbedarfsplanung hieran angepasst werden Abb.: Iterative Material- und Kapazitätsplanung

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5 Produktionsplanung und -steuerung 5.3 Operative Planung des internen Leistungsprozesses ( ) Die Kapazitäts- und die Terminplanung finden in aufeinander folgenden Schritten statt, wobei die Kapazitäten zunächst grob geplant werden Die Durchlaufterminierung ermittelt dann ohne Berücksichtigung von Kapazitätsgrenzen die frühestmöglichen Fertigstellungstermine (Vorwärtsterminierung) oder die spätestmöglichen Starttermine (Rückwärtsterminierung); Beispiel: Bei der Kapzitätssteuerung wird das Belastungsprofil jeder Kapazitätseinheit ermittelt. Bei Überlastung kann durch verschiedene Maßnahmen Abhilfe geschaffen werden: Einsatz zusätzlicher Maschinen/Personals, Verlängerung der Betriebszeiten, Auswärtsvergabe, Ausweichmaschinen

28 5 Produktionsplanung und -steuerung 5.4 Pull-Systeme der Fertigung
Mit Pull-Systemen wird die lagerlose, bedarfssynchrone Bereitstellung von Materialien angestrebt. Voraussetzungen von Just in Time ist eine Restrukturierung des Fertigungsprozesses mit den Zielen: kleine Losgrößen Harmonisierung des Bedarfsverlaufs in der Zeit gerichteter, klarer Materialfluss Ziel des Just in Time ist letztlich eine Abstimmung aller Stufen der Wertschöpfungskette auf den Bedarf des Endkunden im Markt. JiT verkörpert damit die Kundenorientierung in der Logistik. Mit Kanban- Systemen wird die Materialbeschaffung auf den tat-sächlichen Primärbedarf (statt auf Bedarfsprognosen) ausgerichtet. Kanbans (jap. für Schild, Karte) begleiten das Material Nach Verbrauch (einer Einheit oder einer Transporteinheit) wird der Kanban an den Lieferanten geschickt Der Lieferant liefert auf der Grundlage der ihm zugesendeten Kanbans

29 5 Produktionsplanung und -steuerung 5.5 Erweiterungen des SCM-Ansatzes
ERP- Systeme unterstützen vor allem den innerbetrieblichen Ablauf. Der netzwerkartigen, unternehmensübergreifenden Zusammenarbeit entlang der Wertschöpfungskette fehlt diese Unterstützung heute weitgehend noch. Das Ziel muss eine integrierte Informationsverarbeitung sein mit einer physikalischen Vernetzung der Informationssysteme (üblich: TCP/IP) einer einheitlichen (bzw. übersetbaren) Semantik (= Verständnis von Inhalt und Wesen der auszutauschenden Informationen) einer einheitlichen (bzw. übersetzbaren) Syntax (= formale Struktur der Daten zweier Wertschöpfungspartner) EAN (europäische Artikelnummer): Identifizierung von Artikeln EDI (electronic data interchange) bietet die Möglichkeit eines einheitlichen elektronischen Austauschformates für Geschäftsdaten zum Beispiel für Rechnungen (Edifact) und Bestellungen EDI benötigt allerdings die „kritische Masse“, so dass es im Mittelstand keine weite Verbreitung gefunden hat, sondern in der Automobilindustrie, Nahrungsmittelindustrie und -handel XML (extensible markup language) ermöglicht kostengünstige und rasch umsetzbare Abstimmungen zwischen zwei Partnern innerhalb einer Wertschöpfungskette

30 5 Produktionsplanung und -steuerung 5.6 Fragen
Nennen Sie Beispiele für Funktionalitäten, die ein ERP-System über die Produktionsplanung und -steuerung hinaus beinhaltet Worin unterscheiden sich Stammdaten und Bewegungsdaten? Nennen Sie Beispiele aus dem Bereich der Produktionsplanung! Wovon hängt prinzipiell die Höhe des Sicherheitsbestandes ab? Erörtern Sie Begriff und Berechnung der Meldemenge! Unter welchen Umständen ist eine Bevorratung von Produkten und Komponenten erforderlich bzw. sinnvoll? Auf welche Informationsquellen kann sich die Ermittlung des Primärbedarfs stützen? Welche Faktoren können die Höhe der Bestellmenge beeinflussen? Was ist ein Pull-System (im Gegensatz zum Push-System) und welche Ausgestaltungsmöglichkeiten gibt es?

31 5 Produktionsplanung und -steuerung 5.6 Lösungen
Enterprise Resource Planning (ERP) steht für die integrative Planung und Steuerung aller Unternehmensaktivitäten. ERP integriert neben der PPS insbesondere auch das gesamte Rechnungswesen, die Finanzplanung, die Personalwirtschaft, etc. Während die MRP-Konzepte in der Frühzeit der Datenverarbeitung entstanden sind und dementsprechend auf Stapelverarbeitung ausgerichtet waren, unterstellt man bei ERP von vornherein ein datenbankgestütztes Online-Transaktionssystem, das dezentrale Dateneingaben sofort verarbeitet (real time) und das allen Teilnehmern und allen folgenden Transaktionen nach Abschluss einer Transaktion über die zentrale Datenbasis die aktualisierten Daten verfügbar macht. Stammdaten beschreiben Objekte und Strukturen des Betriebes und sind über einen längeren Zeitraum hinweg gültig. Beispiele: Materialstamm, Lieferantenstamm, Kundenstamm. Bewegungsdaten beschreiben Ereignisse (Geschäftsvorfälle) und sind nach Abschluss einer Geschäftstransaktion i. d. R. nur noch von historischem Interesse. Beispiele: Ein- und Auslagerung, Fertigungsauftrag, Bestellung. Der Sicherheitsbestand dient dem Ausgleich unsicherer Erwartungen. Unsicher ist die Höhe des pro Periode erwarteten Bedarfs sowie die Länge der Wiederbeschaffungszeit bzw. Fertigungsdurchlaufzeit. Weiterhin kann die Qualität und damit die Verwendbarkeit vorhandener Bestände bzw. erwarteter Lieferungen mit Unsicherheiten behaftet sein.

32 5 Produktionsplanung und -steuerung 5.6 Lösungen
Die Meldemenge ist definiert als diejenige Menge, bei deren Erreichen eine Nachbestellung auszulösen ist, um Fehlmengen zu vermeiden. Die Meldemenge setzt sich zusammen aus dem Sicherheitsbestand und der Menge, die zur Überbrückung der Wiederbeschaffungszeit benötigt wird (Bedarf pro Periode multipliziert mit der Wiederbeschaffungszeit). Bevorratung von Produkten oder Komponenten ist erforderlich, wenn: die vom Kunden bzw. vom Markt geforderte Lieferzeit kürzer ist als die Fertigungsdurchtaufzeit bzw. die Wiederbeschaffungszeit, wirtschaftliche Gründe (Rüstzeit, losfixe Kosten) eine Entkopplung von Produktion und Bedarf erforderlich machen, technische Restriktionen (Mindestmengen) eine über den kurzfristigen Bedarf hinausgehende Produktionsmenge erfordern. Der Primärbedarf kann entweder aus vorliegenden Kundenaufträgen abgeleitet werden oder aus Prognosen, die sich einerseits auf Vergangenheitsdaten und andererseits auf die erkennbaren Marktveränderungen in der Zukunft stützen. Losfixe Kosten, Lagerhaltungskosten und technische Restriktionen (etwa Unteilbarkeiten). Ein Pull-System „zieht“ das Material aufgrund von Kunden- oder internen Aufträgen in den Produktionsprozess. Im Gegensatz dazu „schiebt“ beim Push-System das Materiallager und insbesondere die Zwischenläger die Produktion an. Ausgestaltungsmöglichkeiten stellen das Just in Time- Konzept sowie das Kanban- System dar.