Die Reduzierung des Bullwhip-Effektes: Eine quantitative Analyse aus betriebswirtschaftlicher Perspektive PDF
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Die Reduzierung des BuHwhip-Effektes-eine quantitative Analyse aus betriebswirtschaftlicher Perspektive Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Wirtschaftswissenschaften (Dr. rer. pol.) der Universität Duisburg-Essen, Campus Essen vorgelegt von Name: Dipl.-Ök. Susanne Keller Ort: Essen Essen (2004) Datum der mündlichen Prüfung: 06.05.2004 Erstgutachter: Univ.-Prof. Dr. Stephan Zelewski Zweitgutachter: Univ.-Prof. Dr. Stefan Eicker Susanne Keller Die Reduzierung des Bu l lwh ip -Effektes Eine quantitative Analyse aus betriebswirtschaftlicher Perspektive Mit einem Geleitwort von Prof. Dr. Stephan Zelewski Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH Bibliografische Information Oer Oeutschen Bibliothek Oie Oeutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Oeutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Oaten sind im Internet liber <http://dnb.ddb.de> abrufbar. Oissertation Universităt Ouisburg-Essen, Campus Essen, 2004 1. Auflage Juli 2004 Alle Rechte vorbehalten © Springer Fachmedien Wiesbaden 2004 Ursprünglich erschienen bei Deutscher Universitäts-Verlag/GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2004 Lektorat: Brigitte Siegel/ Nicole Schweitzer www.duv.de Oas Werk einschlieBlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschlitzt. Jede Verwertung auBerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulăssig und strafbar. Oas gilt insbe sondere fUr Vervielfăltigungen, Ubersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Oie Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sin ne der Warenzeichen-und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wăren und daher von jedermann benutzt werden dlirften. Umschlaggestaltung: Regine Zimmer, Oipl.-Oesignerin, Frankfurt/Main Gedruckt auf săurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier ISBN 978-3-8244-8129-3 ISBN 978-3-322-95308-7 (eBook) DOI 10.1007/978-3-322-95308-7 Geleitwort V Geleitwort Das Werk von Frau Dr. Keller befasst sich mit einer komplexen Problemstellung aus dem Bereich des operativen Produktionsmanagements. Sie betrifft die Aufgabe, teilautonome Dis positionen von Akteuren auf den einzelnen Stufen einer Lieferkette - Supply Chain oder prä ziser. aber weniger verbreitet: Supply Weh-untereinander so zu koordinieren, dass die Ge samtheit der Entscheidungen aller Akteure zu einem Optimum ftir die gesamte Lieferkette führt. Die besondere Koordinierungsprohlemalik resultiert in diesem Fall daraus, dass es sich bei den einzelnen Stufen einer Liefcrkctte im Allgemeinen um rechtlich, zumeist auch wirt schaftlich selbstständige Unternehmen handelt. Die Unternehmen können als Akteure der Lieferkettc über ihre Bestell-, Produktions-und Liefermengen autonom disponieren. d.h. sie unterliegen keinen diesbezüglichen Anweisungen einer zentral koordinierenden Instanz, wie z.ß. einer konzernlenkenden .. Muttergesellschall" oder einem fokalen Unternehmen im Zent rum eines Virtuellen \Jntemehmcns. Allerdings wird die Dispositionsfreiheit der Unter nehmen dadurch eingeschränkt. dass sie in den Materialfluss ihrer Lieferkette eingebettet sind. Aus dieser matcrialt1ussbcdingtcn Unternehmensverkettung resultieren freiheitsbegren zende Restriktionen hinsichtlich der Mengen und Zeiträume, in denen gewünschte Vorpro dukte (. . Material"') von den jeweils unmittelbar vorgelagerten Stufen der Licferkctte bezogen werden können. Aufgrund dieser Restriktionen können die Unternehmen einer Lieferkette nicht vollkomm~n frei, sondern nur ,.tcilautonom·· disponieren. Als betriebswirtschalllieh hochinteressant erweist sich die Aufgabe. den lnfi!rmationsfluss ?wischen den lose gekoppelten Unternehmen einer Licferkette im Sinne eines Gesamtopti mums 7U gestalten. Denn grundsätzliche Überlegungen zeigen, dass-· zumindest bei vollstän diger Information - eine Lentralc Koordinierung des Gesamtsystems "Lieferkette" durch eine übergeordnete Instanz den dezentralen Dispositionen der Unternehmen niemals unterlegen sein kann. in den meisten Fällen sogar überlegen ist. Die Koordinierungsdejizite der dezenl ralen Disposilionen beruhen daraul~ dass die Unternehmen als teilautonome Subsysteme der Lieferkette lokale l'artialoptimierungen durchfUhren, die nur ftir ihren eigenen Informations raum optimal sind. In Bezug auf den lnfonnationsraum der gesamten Lieferkette wird das Gesamtoptimum allenfalls zutallig erreicht; im Allgemeinen können nur suboptimale Dispo sitionsergehnisse erzielt werden. Zwischen dieser .. theoretischen'" Einsicht in die Überlegen heit einer zentralen Koordinicrungsinstanz einerseits und der wirtschaftlichen Praxis anderer seits. in der l~ntcmehmcn einer Lieferkette zumeist teilautonom und somit dezentral disponie ren. klafft eine bemerkenswerte Diskrepanz. Diese Diskrepanz wird aus der Perspektive des Supply ( "hain Managemenls vornehmlich als Bullwhip-Effekt diskutiert. Unter dem Bullwhip Lffi:kl wird das empirische Phänomen verstanden, dass in Licfcrkettcn ein initialcr, oftmals geringtUgiger Nachfrageimpuls seitens der Konsumenten zu Schwankungen in den Bestell und Licfcnncngen der nachgelagerten Licferkettenakteure fUhrt. Diese Schwankungen fallen tendl.':n;id\ um so größer aus, je weiter die Akteure in der Liefcrkctte vom Konsumenten ent fcnlt sind. und rufen daher - in Diagrammen visualisiert - den Eindruck eines "Peitschen schlags·· hervor. VI Die ReduLierung des Hul!whip-Cffcktcs Trotz der erhehlichen Erfolgsrelevanz des Bullwhip-Effekts hinterlässt die einschlägige Fach literatur derzeit einen unbefriedigenden Eindruck: Zwar wird der Bullwhip-EtTekt häutig er wähnt. Ebenso wurden zahlreiche Studien durchgeführt, die seinem empirischen l\achweis gewidmet sind. Darüber hinaus existieren mehrere Modelle zur Erklärung des Bullwhip Etfekts, die jedoch von unterschiedlichsten Prämissen ausgehen und immer nur isolierte As pekte behandeln. Schließlich werden auch vereinzelt Maßnahmen zur Reduzierung des EtC fekts vorgeschlagen, aber zumeist nur qualitativ und oberflächlich diskutiert. Daher tehlt ei nerseits eine umfassende Systematisierung der bislang verstreut und inkohärent vorliegenden Teilbeiträge zum Bullwhip-EITekt. Andererseits sollte diese Systematisierung mit einer prd=i sen Quantifizierung der jeweils betrachteten Ursachen und Wirkungen des Bullwhip-Effckts sowie auch der Maßnahmen zu seiner Reduzierung verknüpft werden. Diese mehrfache flJr schungslücke schließt die Autorirr mit ihrer bemerkenswerten Arbeit. Sie versteht es hervorra gend, zwei unterschiedliche Perspektiven zusammenzuflihren: Einerseits setzt sie sich inten siv mit dem Realproblem des BuBwhip-Effekts auseinander, insbesondere auch mit praxis nahen Gestaltungsempfehlungen zur Reduzierung dieses unerwünschten Utekts. Dies ent spricht der betriebswirtschaftlichen, primär empirisch ausgerichteten Denkweise. Andererseits beherrscht die Autorirr ebenso souverän die Rekonstruktion des Realproblems als einihrmale s Modell (Formalproblem), das sie mit einschlägigen Lösungstechniken hinsichtlich der Verur sachung des BuBwhip-Effekts und der Effektivität von Maßnahmen zu seiner Reduzierung auswertet. Dieser .,konstruktiv-mode11analytische'" Ansatz wird vornehmlich von Vertretern des quantitativ ausgerichteten Operations Research geptlegt. Die Autorio überzeugt durch ihre interdisziplinäre Arbeitsweise, indem sie die beiden vorgenatultcn Sichl\vciscn in einer .,ganzheitlichen'" Problembearbeitung zusammenführt. Darüber hinaus gelingen ihr mehrere inhaltliche Innovationen, wie z.B. die separate Quantifizierung des Bullwhip-l'tfekts tlir jede der vier betrachteten Stuten einer generischen Lieferkette. Schliel.\lich besticht die Arbeil durch etliche Detailerkenntnisse, die dem bisherigen State-ot~the-art der Literatur zum Bu11whip-Etlekt und damit auch mancher "Supply-Chain-~anagement-Folklore" widerspre chen. Daher steHt sie ein "Muss" fl.ir jeden dar. der sich mit dem Bullwhip-Etfekt in der wis senschaftlichen Forschung oder der betrieblichen Praxis auseinander setzt. Der Autorirr ist es insgesamt gelungen, im Gegensatz zur etablierten Fachliteratur einen ein heitlichen, umfassenden und systematischen Ansatz zur quantilativen Ana(vse des Bullwhip Eifekts vorzulegen und detailreich auszuarbeiten. Sie stützt sich hierbei auf ein kausal /itn diertes Erklärungs-und GestaltungsmodelL das in vielfaltigen Varianten flir unterschiedliche Ursachen und Entstehungsgründe des Bullwhip-Etlekts sowie Maßnahmen 7U seiner Reduzie rung ausdifferenziert wird. Eine derart breit angelegte und zugleich tief greitende Model Iierung des Bullwhip-EHekts "aus einem Guss" ist bislang noch nicht vorgelegt 'Worden. Da her ist den vielschichtigen, erfrischend präzisen und oftmals mit überraschenden Details aut~ \vartenden Ausführungen der Autorin eine möglichst breite Resonanz unter allen hctrichs-. insbesondere produktionswirtschaftlich interessierten Lesern zu wünschen. Aber auch .. Laun gäste" u.a. aus dem Operations Research sollten sich eingeladen IUhlen, in diesem Werk he merkenswerte Anreize für Fortentwicklungen und vergleichende Analysen zu Iinden. Stephan Zcle\\ski Von. .. ort VII Vorwort Der Bullwhip-L!Tekt ist ein seit längerer Zeit beobachtetes empirisches Phänomen. Obwohl er o!i Gegenstand betriebswirtschatllicher Untersuchungen ist, gibt es bislang keine umfassende Analyse, mit welchen Mitteln der BuHwhip-Effekt am ,.wirkungsvollsten" zu reduzieren ist. Dieser Aufgabe habe ich mich in der vorliegenden Dissertation mit dem Ziel gestellt, das Ausmaß der Reduzierung des BuHwhip-Effektes exakt zu quantifizieren. Durch die exakte Quantitizierung des Ausmaßes der Reduzierung des Bullwhip-Effektes ist es-so hoffe ich-gelungen, den BuHwhip-Effekt aus Sicht des Operations Research umfas send zu betrachten und den bislang oft qualitativen Untersuchungen zur Reduzierung des Bulhvhip-Effektes eine quantitative Sichtweise hinzuzufügen. Die vorliegende Dissertation ist während meiner Zeit als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Produktion und Industrielles Informationsmanagement der Universität Duisburg Essen. Campus Essen entstanden. Die Entstehung der Dissertation wurde von vielen Personen unterstützt. bei denen ich mich bedanken möchte. Zunächst danke ich meinem Doktorvater llem1 llniv.-Prof. Dr. Stephan Zelewski, der mich während der Ausarbeitung der Dissertation in vielfacher Hinsicht unterstützt hat. Er ermöglichte mir durch eine äußerst großzügige mate rielle Ausstattung eine problemlose technische Durchführbarkeit meiner Untersuchungen. Ferner hat er keine Mühen gescheut. mir bei meiner Arbeit durch zahlreiche kritische Anmer kungen ,.auf die Sprünge zu helfen". \V eiter möchte ich mich bei meinen Eitern bedanken, die mich inuner - w1d somit auch bei dieser Dissertation- in meinem Handeln unterstützen. Der größte Dank gebührt jedoch meinem lieben Freund Alex, der wie niemand sonst den Ent stehungsprofess dieser Arbeit mit durchlitten und mich in jeder erdenklichen Hinsicht unter stützt hat. Sei es beim Korrekturlesen oder beim Ertragen der aus dem Dissertationsprozess resultierenden Launen. Ihm möchte ich diese Arbeit widmen. Susanne Keller Inhaltsverzeichnis IX Inhaltsverzeichnis AbbildungsverLcichnis ....................................................................................................... XIII TabellenverLeichnis .......................................................................................................... XXIX ModellverLeichnis .......................................................................................................... XXXIII Symbolverzeichnis .......................................................................................................... XXXV Abkürzungs-und Akronymverzcichnis ..................................................................... XXXVII Motivation, Themeneingrenzung und Aufbau der Arbeit ................................................ I 1.1 Einführung in die wissenschaftliche Problemstellung ... ..I 1.2 Überblick über den Aufbau der Arbeit ..... 5 2 Begriffliche Grundlagen ....................................................................................................... 7 2.1 Liefcrkette .. .. 7 2.2 Supply Chain Management ······················ ...... 9 2.3 Bullwhip-Effekt .. . ....................... 15 3 Entstehung des Bullwhip-Effektcs ..................................................................................... 21 3.1 Darstellung der Ursachen ............ . . ......... 21 3.1.1 Ursache .• Nachlrageprognosc" .. . ........... 21 3.1.1.1 Darstellung der Ursache .• Nachfrageprognose" ............ 21 3.1.1.2 Mathematisches Modell der Ursache .. Nachtrageprognose" ....... . . ..... 30 3.1.1.3 Statc-of-the-Art der Literatur zur Ursache .• Nachfrageprognose" ... 47 3.1.2 Ursache .. Falsche Wahrnehmung der Teilnehmer" .... .54 3.1.2.1 Darstellung der Ursache .. Falsche Wahrnehmung der Teilnehmer'". . ... 54 3.1.2.2 Mathematisches Modell der Ursache .. falsche Wahrnehmung der Tci lnehmcr'' ............ 55 3.1.2.3 State-of~the-Art der Literatur zur Ursache .. falsche Wahrnehmung der Teilnehmer·· .. 69 3.1.3 Ursache .• Zeitverzug" ............. . ...... 70 3.1.3.1 Darstellung der Ursache .. Zeitverzug" .. . ... 70 3.1.3.2 Mathematisches Modell der Ursache .. Zeitverzug" . .............. 71 3.1.3.3 Statc-ol~the-Art der Literatur zur Ursache .,/.eitverzug'·. ............. 92 3.1.4 Ursache .. ßündclung von Aufträgen.. ...................... . 96 3.1.4.1 Darstellung der Ursache .. Bündelung von Aufträgen". . ... 96 3.1.4.2 Mathematisches Modell zur Ursache .. Bündelung von Aufträgen". . .......... 99 3.1.4.3 Statc-of~the-Art der Literatur zur Ursache •• Bündelung von Aufträgen" ...... 115 X _________________D_ ic_'R _e_d_uLierung des Bullwhip-l::ffektc~ 3.1.5 Ursache "Preisschwankungen" .. . .................. 119 3.1.5.1 Darstellung der Ursache "Preisschwankungen" ............................. 119 3.1.5.2 Mathematisches Modell zur Ursache .. Preisschwankungen" ... . .............. 122 3.1.5.3 State-ot~the-Art der Literatur zur Ursache .. Preisschwankungcn" ..... 132 3.1.6 Ursache ,.Engpasspoker". . ..................................................................... . .134 3.1.6.1 Darstellung der Ursache .,Fngpasspoker". . .................. . . ... U-1 3.1.6.2 Mathematisches Modell zur Ursache .. Engpasspoker". . .................. 137 3.1.6.3 State-of-the-Art der Literatur zur Ursache .. Engpasspoker" .......................... 144 3.2 Systematisierung der Ursachen der Entstehung des Bullwhip-Effektes ...................... 146 4 Maßnahmen zur Reduzierung des Bullwhip-Effektes ................................................... 157 4.1 Darstellung der Maßnahmen ····· 157 4.1.1 Maßnahmen zur Ursache .. Nachlrageprognosc·· .............. !57 4.1.2 Maßnahmen zur Ursache . .Falsche Wahrnehmung der Teilnehmer" ... . ... 167 4.1.3 Maßnahmen zur Ursache .. Ründelung von Aufträgen" .................................... I 71 4.1.4 Maßnahmen zur Ursache .. Preisschwankungen".. . . ... 175 4.1.5 Maßnahmen zur lirsache .. Engpasspoker·' .......... . ........ I 79 4.2 Systcrnatisierung der Maßnahmen zur Reduzierung des Bullwhip-EJTcktes ............... 183 5 Entscheidungsmodell zur Reduzierung des Bullwhip-Effcktcs ..................................... l87 5.1 Darstellung der Handlungsalternativen .................... . . ........ I S9 5.1.1 Handlungsalternativen zur Ursache .. Nachfrageprognose" .......................... 189 5.1.1.1 Ansatzpunkt .,lokale Informationen".. . .................................................. 189 5.1.1.2 Ansatzpunkt •. Prognosemethode" .. . ............... 2c4 5.1.2 Handlungsalternativen zur Ursache "Falsche Wahrnehmung der Teilnehmer" .......................................................... 2~ 2 5.1.3 Handlungsalternativen zur Ursache .. Bündelung von Aufträgen" .... 266 5.1.3.1 Ansatzpunkt ,,lokale Informationen" ..... . ........ 266 5.1.3.2 Ansatzpunkt .,Entkopplung der]\; achfrage von der Endkonsumentcnnachtrage" .. ..... 289 5.1.4 llandlungsalternati ven zur Ursache ,.Preisschwankungen" . . ............ 294 5.1.4.1 Ansatzpunkt "lokale lnl(Jrmationen" .. . ... 295 5.1.4.2 Ansatzpunkt ,.Lntkopplung der Nachfrage von der Lndkonsumcntcnnachfrage·" .. .................. . ... 305 5.1.4.3 Ansatzpunkt "Entkopplung der Nachlfage vom eigenen ßcdarl'" ................ 31 :2 5.1 .5 llandlungsaltcmativcn zur Ursache .,Engpasspoker" .... 317 5.2 Bewertung der Handlungsalternativen .. .. ...... 327 5.3 Darstellung der Lmweltzuständc ........................ . .. ..... 3] 1 lnhaltsverzeichn is XI 5.4 Bewertungen der Kombinationen aus Handlungsalternativen und lJ mweltzuständen ... 337 5.4.1 Reduzierung des Bullwhip-Effektes bei identischem Verhalten der Teilnehmer ........................................ . . ....... 339 5.4.1.1 Verhaltenstyp 1-5: Ursachen einzeln betrachtet.. ................................ . .339 5.4.1.2 Verhaltenstyp 6: Ursachen .. Nachfragcprognose" und .• Falsche \Vahrnehmung der Teilnehmer"'" ....... . . .... 340 5.4.1.3 Verhaltenstyp 7: Ursachen .,Nachfrageprognose" und• . Bündelung von Autirägen" .................................................................................................... 370 5.4.1.4 Verhaltenstyp 8: Ursachen .. Nachfrageprognose" und .. Preisschwankungen" ..................... ............................. . .. 379 5.4.1.5 Verhaltenstyp 9: Ursachen .. Nachfrageprognose" und •. Engpasspoker·' ....... 379 5.4.1.6 Verhaltenstyp 10: Ursachen .• Falsche Wahrnehmung der Teilnehmer"' und •. Bündelung von Aufträgen" ................................................ . . ... 379 5.4.1.7 Verhaltenstyp 11: Ursachen .. Falsche Wahrnehmung der Teilnehmer·' und "Preisschwankungen".. . ........................... 383 5.4.1.S Verhaltenstyp 12: Ursachen . .Falsche Wahrnehmung der Teilnehmer" und . .Fngpasspoker" ................... . .................... . .384 5.4.1.9 Verhaltenstyp 13: Ursachen .. Naehfrageprognose". ..F alsche Wahrnehmung der Teilnehmer" und .. Bündelung von Aufträgen·· .384 5.4.1.1 0 Verhaltenstyp 14: Ursachen ,.Nachfrageprognose". ,.Falsche Wahrnehmung der Teilnehmer" und . .Preisschwankungen" .... 390 5.4.1.11 Verhaltenstyp 15: Ursachen •. Nachfrageprognose'". .. Falsche Wahrnehmung der Teilnehmer" und ,.Engpa%poker" ................................... 390 5.4.2 Reduzierung des Bullwhip-Fflektes bei unterschiedlichem Verhalten der Teilnehmer ................... . ......................... . . .... 391 5.4.2.1 Kombination 1 von unterschiedlichen Verhaltenstypen der Teilnehmer ...... 393 5.4.2.2 Kombination 2 von unterschiedlichen Verhaltenstypen der Teilnehmer ... .403 5.4.2.3 Kombination 3 von unterschiedlichen Verhaltenstypen der Teilnehmer ..... 414 5.4.2.-:1 Kombination 4 von unterschiedlichen Verhaltenstypen der Teilnehmer ...... 447 6 Fazit .................................................................................................................................... .460 Anhang ................................................................................................................................... 463 l.iteratuiTerzeichnis ............................................................................................................. 465
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