Produktionswirtschaft : eine Einführung für Wirtschaftsingenieure ; mit 10 Tabellen PDF
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Springer-Lehrbuch · Harald Dyckhoff Thomas S. Spengler Produktions- wirtschaft Eine Einführung für Wirtschaftsingenieure Zweite, verbesserte Auflage Mit91Abbildungenund10Tabellen 123 ProfessorDr.HaraldDyckhoff RWTHAachen LehrstuhlfürUnternehmenstheorie Templergraben64 52056Aachen [email protected] www.lut.rwth-aachen.de ProfessorDr.ThomasStefanSpengler TechnischeUniversitätBraunschweig LehrstuhlfürBetriebswirtschaftslehre, insbesondereProduktionundLogistik Katharinenstraße3 38106Braunschweig [email protected] www.prodlog.tu-bs.de ISSN0937-7433 ISBN978-3-540-72217-5SpringerBerlinHeidelbergNewYork ISBN978-3-540-22513-3 1.AuflageSpringerBerlinHeidelbergNewYork BibliografischeInformationderDeutschenNationalbibliothek DieDeutscheNationalbibliothekverzeichnetdiesePublikationinderDeutschenNationalbibliogra- fie;detailliertebibliografischeDatensindimInternet¨uberhttp://dnb.d-nb.deabrufbar. DiesesWerkisturheberrechtlichgesch¨utzt.Diedadurchbegr¨undetenRechte,insbesonderedieder U¨bersetzung,desNachdrucks,desVortrags,derEntnahmevonAbbildungenundTabellen,derFunk- sendung,derMikroverfilmungoderderVervielf¨altigungaufanderenWegenundderSpeicherungin Datenverarbeitungsanlagen,bleiben,auchbeinurauszugsweiserVerwertung,vorbehalten.EineVer- vielf¨altigungdiesesWerkesodervonTeilendiesesWerkesistauchimEinzelfallnurindenGrenzen dergesetzlichenBestimmungendesUrheberrechtsgesetzesderBundesrepublikDeutschlandvom 9.September1965inderjeweilsgeltendenFassungzul¨assig.Sieistgrunds¨atzlichverg¨utungspflichtig. ZuwiderhandlungenunterliegendenStrafbestimmungendesUrheberrechtsgesetzes. SpringeristeinUnternehmenvonSpringerScience+BusinessMedia springer.de ©Springer-VerlagBerlinHeidelberg2005,2007 DieWiedergabevonGebrauchsnamen,Handelsnamen,Warenbezeichnungenusw.indiesemWerk berechtigtauchohnebesondereKennzeichnungnichtzuderAnnahme,dasssolcheNamenimSinne derWarenzeichen-undMarkenschutz-Gesetzgebungalsfreizubetrachtenw¨arenunddahervon jedermannbenutztwerdend¨urften. Herstellung:LE-TEXJelonek,Schmidt&V¨ocklerGbR,Leipzig Umschlaggestaltung:WMXDesignGmbH,Heidelberg SPIN12056842 43/3180YL-543210 Gedrucktaufs¨aurefreiemPapier Vorwort zur zweiten Auflage Die gute Aufnahme des Lehrbuchs macht nach kurzer Zeit eine zweite Aufla- ge erforderlich. Neben einer gründlichen Durchsicht des Textes und der Kor- rektur aufgetretener Druckfehler wurden lediglich kleinere Verbesserungen und begriffliche Präzisierungen vorgenommen. Herrn Prof. Dr. Rainer Souren gilt stellvertretend unser herzlicher Dank für zahlreiche Anmerkungen. Dem Wunsch der Studierenden nach Hinweisen zu Übungsaufgaben sind wir in der vorliegenden Auflage nachgekommen. Am Ende jeder Lektion finden sich nun konkrete Angaben zu Übungsaufgaben und zugehörigen Musterlö- sungen, die zum großen Teil im Übungsbuch Dyckhoff/Ahn/Souren (2004) enthalten sind oder andernfalls unter der Internetadresse http://www.prodlog.tu-bs.de/lehrbuch_pw heruntergeladen werden können. Ein besonders herzlicher Dank für die sorgfältige Überarbeitung des Manu- skripts gilt wiederum Frau Dr. Grit Walther sowie Herrn Dipl.-Kfm. Eberhard Schmid. Aachen und Braunschweig, im April 2007 Harald Dyckhoff Thomas Spengler Vorwort zur ersten Auflage Das hiermit vorgelegte Lehrbuch basiert wesentlich auf dem bislang in vier Auflagen erschienenen Lehrbuch „Grundzüge der Produktionswirtschaft“ (Dyckhoff 1995, 1998, 2000 und 2003) und entwickelt die dort beschriebene Theorie betrieblicher Wertschöpfung anwendungsorientiert weiter in Rich- tung auf eine stärkere Integration mit den Modellen des Produktionsmanage- ments. Eine zentrale Rolle spielen dabei grafentheoretische Konzepte und Werkzeuge. Ein wichtiges Fundament des Buches bilden ebenfalls grundle- gende Forschungsarbeiten zur Modellierung, Planung und Steuerung indus- trieller Produktionssysteme, die sich etwa in der Monografie „Industrielles Stoffstrommanagement“ (Spengler 1998) sowie in zahlreichen Publikationen in international anerkannten Zeitschriften niedergeschlagen haben. Die illust- rierenden Beispiele beziehen sich auf unterschiedliche Branchen und profitie- ren von einer Reihe anwendungsorientierter und interdisziplinärer For- VI Vorwort schungsprojekte an der Nahtstelle zwischen Wirtschafts- und Ingenieur- wissenschaften. In seinem grundsätzlichen Aufbau entspricht unser Lehrbuch weitgehend dem Werk „Betriebliche Produktion“ (Dyckhoff 1992 und 1994), wenn man davon absieht, dass Letzteres das Produktionsmanagement nur skizziert und seinen Schwerpunkt auf die ausführliche und präzise Darstellung der damals neu vorgestellten Theorie betrieblicher Wertschöpfung gelegt hat. Außer dieser abweichenden inhaltlichen Schwerpunktsetzung ist das vorliegende Lehrbuch jedoch auch deutlich „schlanker“ in der Darstellung der Sachver- halte, so dass der präsentierte Stoff sich für eine Vorlesung von 2 Semester- wochenstunden eignet, möglichst begleitet durch eine Übung. Zielgruppe dieser „didaktischen Reduktion“ sind in erster Linie Studierende des Wirt- schaftsingenieurwesens, darüber hinaus aber auch anderer Studiengänge „oh- ne Scheu vor Mathematik“, beispielsweise der Wirtschaftsinformatik. Nichts- destotrotz ist der formale Anspruch möglichst gering gehalten. Erfahrungen beider Autoren aus ihrer langjährigen Lehrtätigkeit an der RWTH Aachen sowie der Universität Karlsruhe (TH) und der Technischen Universität Braunschweig sind dabei ebenso eingeflossen wie fruchtbare Anregungen von Kollegen, Mitarbeitern und Studierenden. Zu besonderem Dank sind die Autoren Frau Dipl.-Geoökologin Grit Walther verpflichtet, die wesentlich an der inhaltlichen und formalen Gestaltung des Lehrbuches mitgewirkt hat. Aachen und Braunschweig, im Juni 2004 Harald Dyckhoff Thomas Spengler Inhaltsverzeichnis Kapitel A: Grundlagen der Produktionswirtschaft 1 1 Produktion in Theorie und Praxis 3 1.1 Gegenstand und Einordnung der Produktionswirtschaft 3 1.2 Struktur der industriellen Produktion in Deutschland 8 2 Typologie industrieller Produktionssysteme 13 2.1 Ausbringungsbezogene Produktionstypen 13 2.2 Einsatzbezogene Produktionstypen 16 2.3 Prozessbezogene Produktionstypen 19 2.3.1 Natur-/ingenieurwissenschaftliche Prozesscharakteristika 20 2.3.2 Stufigkeit und Vergenztypen 21 2.3.3 Repetitions- und Anordnungstypen 25 3 Entscheidungstheoretische Einordnung des Produktionsmanagements 29 3.1 Aufgaben des Produktionsmanagements 29 3.2 Entscheidungstheoretischer Rahmen 33 3.3 Aufbau der entscheidungsorientierten Produktionstheorie 40 Kapitel B: Entscheidungsorientierte Produktionstheorie 43 4 Objekte und Aktivitäten 45 4.1 Objekte produktionswirtschaftlichen Handelns 45 4.2 Produktionsaktivität als Input/Output-Prozess 47 4.3 Praktische Darstellungen von Produktionsaktivitäten 51 5 Techniken und Restriktionen 59 5.1 Techniken der Produktion 59 5.2 Grundlegende Technikformen 62 5.2.1 Größeneffekte 63 5.2.2 Additivität 64 5.2.3 Linearität und Konvexität 65 VIII Inhaltsverzeichnis 5.3 Produktionsmöglichkeiten 67 5.4 Produktionsdiagramme 70 5.5 Systematische Modellierung realer Produktionssysteme – Fallstudie 73 5.5.1 Grey-Box-Modelle in der Systemverfahrenstechnik 73 5.5.2 Fallstudie zur systematischen Modellierung 77 6 Erfolgstheorie 83 6.1 Bewertung des Produktionserfolgs 85 6.2 Messung des ökonomischen Erfolgs 86 6.2.1 Erfolgsfunktion 87 6.2.2 Ökonomische Erfolgskategorien 88 6.3 Lineare Erfolgsfunktionen 90 6.4 Nichtlineare Erfolgsfunktionen 93 6.4.1 Kostenverlauf bei Lern- und Erfahrungskurven 93 6.4.2 Umsatzverlauf bei Preisdifferenzierung 96 6.4.3 Umsatz- und Gewinnverlauf bei linearer Preis-Absatz-Funktion 97 7 Produktionstheorie i.e.S. 103 7.1 Ergebnisse der Produktion 104 7.1.1 Beurteilung der Produktion 104 7.1.2 Objektkategorien verschiedener Erwünschtheit 106 7.1.3 Ergebnisorientierte Analyse der Produktion 108 7.1.4 Leistungskennzahlen 111 7.2 Produktionsfunktion 113 7.2.1 Effizienz der Produktion 113 7.2.2 Formulierung der Produktionsfunktion 117 7.2.3 Variabilität und Kompensationsmaße 119 Kapitel C: Spezielle Produktionsmodelle 125 8 Einstufige Techniken 127 8.1 Endlich generierbare Techniken 127 8.1.1 Technikmatrix 128 8.1.2 Grundaktivitäten und elementare Prozesse 130 8.1.3 Abstrakter Input/Output-Graf 132 8.2 Elementare und einstufige Techniken 134 8.2.1 Elementare Techniken 135 8.2.2 Einstufige Techniken 138 Inhaltsverzeichnis IX 9 Mehrstufige und zyklische Techniken 145 9.1 Mehrstufige Techniken 145 9.1.1 Modellierungsansatz 145 9.1.2 Fallbeispiel zur Modellierung einer Erdölraffinerie 148 9.2 Zyklische Techniken 152 9.2.1 Modellierungsansatz 152 9.2.2 Fallbeispiel zur Modellierung geschlossener Stoffkreisläufe in der Eisen- und Stahlindustrie 155 10 Nicht endlich generierbare Techniken 159 10.1 Keine oder unendlich viele Grundaktivitäten 159 10.1.1 Approximation durch endlich generierbare Techniken 160 10.1.2 Gutenberg-Technik 164 10.1.3 Intensitätssplitting bei diskreten Intensitätsstufen 170 10.2 In Grenzen frei variierbare Produktion 172 10.3 Fallbeispiel zur empirischen Ermittlung von Verbrauchs- funktionen 174 11 Dynamische Modellierung der Produktion 179 11.1 Dynamisches Grundmodell 180 11.1.1 Diskreter Ansatz 180 11.1.2 Stetiger Ansatz 182 11.2 Dynamische Input/Output-Grafen und Petri-Netze 185 11.2.1 Dynamische Input/Output-Grafen 185 11.2.2 Petri-Netze 187 11.2.3 Praxisbeispiel eines Petri-Netzes in der Metallindustrie 191 Kapitel D: Operatives Produktionsmanagement 195 12 Erzeugnisprogrammplanung 197 12.1 Aufgaben und Ziele der Programmplanung 198 12.2 Produktionsprogrammplanung im allgemeinen Fall endlich generierbarer Techniken 203 12.3 Erzeugnisprogrammplanung bei Alternativproduktion 211 12.4 Erzeugnisprogrammplanung bei einem einzigen Kapazitätsengpass 218 X Inhaltsverzeichnis 13 Materialwirtschaft 221 13.1 Ermittlung des Materialbedarfs 222 13.1.1 Darstellung von Erzeugnisstrukturen 222 13.1.2 Programmorientierte Ermittlung des Sekundärbedarfs 226 13.2 Losgrößenplanung 231 13.2.1 Statisches Grundmodell der Losgrößenplanung 232 13.2.2 Dynamisches Grundmodell der Losgrößenplanung 236 14 Produktionsablaufplanung und aktuelle Produktionssteuerung 241 14.1 Terminplanung 242 14.1.1 Vereinfachter dynamischer Input/Output-Graf 242 14.1.2 Netzplantechnik 243 14.2 Kapazitätsplanung 248 14.2.1 Kapazitätsplanung bei Projektproduktion 249 14.2.2 Kapazitätsplanung bei Fließproduktion 251 14.3 Reihenfolgeplanung und Feinterminierung 253 Symbol- und Abkürzungsverzeichnis 263 Literaturverzeichnis 265 Stichwortverzeichnis 271 Kapitel A Grundlagen der Produktionswirtschaft Die Produktionswirtschaftslehre beschäftigt sich mit der betriebswirtschaftli- chen Analyse von Produktionssystemen (Theorie betrieblicher Leistungs- erbringung, Produktionstheorie) sowie darauf aufbauend mit der Unterstüt- zung von Entscheidungsträgern bei der Gestaltung und dem Betrieb von Pro- duktionssystemen (Produktionsmanagementlehre). Das vorliegende Kapitel A ist der inhaltlichen Präzisierung der Produktionswirtschaft und speziell dem Zusammenspiel der beiden genannten Aufgabenbereiche gewidmet. Hierzu werden zunächst in Lektion 1 eine begriffliche Definition und Einordnung der Produktionswirtschaft vorgenommen und die volkswirtschaftliche Bedeu- tung des Produzierenden Gewerbes in Deutschland kurz vorgestellt. Lektion 2 umfasst eine Typologisierung industrieller Produktionssysteme und ver- deutlicht diese anhand ausgewählter Praxisbeispiele. In Lektion 3 schließlich erfolgt die Einordnung des Produktionsmanagements in die Entscheidungs- theorie, und die Notwendigkeit einer Verzahnung mit der (entscheidungsori- entierten) Produktionstheorie wird aufgezeigt.
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