VDI 3633 Blatt 7-2001 Simulation of systems in material handling logistics and production - Simulation of costs.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEURESimulation von Logistik-, Materialfluss-und ProduktionssystemenKostensimulationVDI 3633Blatt 7VDI-Gesellschaft Frdertechnik Materialfluss LogistikFachbereich Modellierung und SimulationFachausschuss KostensimulationVDI-Handbuch Materialfluss und Frdertechnik, Band 8VDI-Hand

2、buch Betriebstechnik, Teil 1VDI-RICHTLINIENZu beziehen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure,Dsseldorf 2001Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattetSimulation of systems in materials handling,logistics and productionSimulation

3、 of costsICS 03.100.10 Mrz 2001Frhere Ausgabe: 1.00 EntwurfInhalt Seite1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Nutzungsmglichkeiten der Kostensimulation . . . . . . . . . . . . . . . . 22.1 Kostensimulation in der Planungsphase. . . 22.2 Kostensimulation in der Realisierungsphase . .

4、 . . . . . . . . . . . 32.3 Kostensimulation in der Betriebsphase . . . 33 Softwaretechnische Realisierung vonKostensimulatoren . . . . . . . . . . . . . . . 33.1 Integrierte Kostensimulationsmodule . . . . 33.2 Nachgeschaltete Kostensimulationsmodule. 33.3 Marktgngige Realisierungen . . . . . . . .

5、 44 Ermittlung und Verrechnung von Kostenin der Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . 44.1 Kostenmodell . . . . . . . . . . . . . . . . 44.2 Leistungskonten . . . . . . . . . . . . . . . 54.3 Kostenrechnungssysteme in der Simulation 64.3.1 Vollkostenrechnungssysteme . . . . . 64.3.2 Teilkostenr

6、echnungssysteme . . . . . 75 Planung und Auswertung von Simulationsexperimenten auf Basis derKostensimulation . . . . . . . . . . . . . . . . 85.1 Grundlegende Auswertungsmglichkeiten . 85.1.1 Kostenartenbetrachtung . . . . . . . 8Seite5.1.2 Kostenstellenbetrachtung . . . . . . . 95.1.3 Kostentrgerb

7、etrachtung . . . . . . . 105.2 Planungsbezogene Auswertungen . . . . . . 105.3 Realisierungsbezogene Auswertungen. . . . 115.4 Betriebsbezogene Auswertungen . . . . . . 115.4.1 Bewertung von Ablaufvarianten . . . 115.4.2 Untersuchung mittelfristigerVernderungen. . . . . . . . . . . . . 126 Beispiele

8、 fr Kostensimulation . . . . . . . . . 126.1 Verkrzung der Durchlaufzeiten der Fertigungsauftrge . . . . . . . . . . . . . . 126.1.1 Problemstellung . . . . . . . . . . . . 126.1.2 Vorgehensweise . . . . . . . . . . . . 126.1.3 Ergebnisdiskussion . . . . . . . . . . 126.2 Kostensimulation in der Pro

9、zessindustrie . . 146.2.1 Problemstellung . . . . . . . . . . . . 146.2.2 Lsung . . . . . . . . . . . . . . . . . 156.2.3 Ergebnis . . . . . . . . . . . . . . . . 156.3 Logistische und betriebswirtschaftliche Bewertung von Losgrenbestimmung-verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156.3.1 Pro

10、blemstellung . . . . . . . . . . . . 156.3.2 Lsungsansatz . . . . . . . . . . . . . 166.3.3 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . 17Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandard

11、sCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2001 2 VDI 3633 Blatt 71 EinleitungDas vorliegende Blatt 7 der Richtlinie VDI 3633 bautauf den Grundlagen in Blatt 1 auf und hat die Zielset-zung, den Anwender an das Thema Kostensimula-tion1) heranzufhren.Die

12、klassische Simulation zielt vorrangig auf dietechnische Bewertung von Produktionssystemen2)ab. Durch eine Bercksichtigung der Kosten wirddiese technische Bewertung um betriebswirtschaft-liche Aspekte ergnzt. Hierbei wird die notwendigeVerknpfung von Methoden der Kostenrechnung mitdenen der Simulatio

13、n durchgefhrt. Eine Prjudizie-rung spezieller Methoden der Kostenrechnung wirdnicht vorgenommen. Durch die Kostensimulation solleine qualitative Verbesserung der Simulationsarbeitdadurch erreicht werden, dass man eine monetreZielgre (z.B. Stckkosten) einfhrt und dieSimulationsergebnisse dahingehend

14、optimiert3).Auch werden die Anwender von Simulationswerk-zeugen durch die Kostensimulation frhzeitig fr be-triebswirtschaftliche Aspekte ihrer Arbeit sensibili-siert. Eine Erhhung der Planungssicherheit zur Ver-besserung von Entscheidungsprozessen ist die Folge.Grundstzlich finden bei der Kostensimu

15、lation nurdiejenigen Kosten Bercksichtigung, die im Simula-tionsmodell hinterlegt und beeinflusst werden. DieAbbildungsgenauigkeit des Modells spiegelt sich so-mit in der Gte des Ergebnisses der Kostensimulationwider.Im Folgenden wird die Durchfhrung von Kosten-simulationsexperimenten beschrieben. D

16、ie in Ab-schnitt 6 hinterlegten Beispiele sollen dem Lesereinen schnellen Eindruck bezglich Sinn und Zweckder Kostensimulation vermitteln.2 Nutzungsmglichkeiten der KostensimulationDie Simulation kann im Lebenszyklus von Produk-tionssystemen bei der Planung, bei der Realisierungoder im Betrieb einge

17、setzt werden. Fr die Wahl derKostenrechnungssysteme und Auswertungen ist zu-dem entscheidend, ob es sich um strategische, takti-sche oder operative Zielsetzungen handelt.2.1 Kostensimulation in der PlanungsphaseDie Planung von Produktionssystemen stellt einenkomplexen Entscheidungsprozess dar, bei d

18、em zahl-reiche, zum Teil gegenlufige Zielgren bercksich-tigt werden mssen. Die Kostensimulation gibt demPlanungsteam eine zustzliche Entscheidungshilfe andie Hand und untersttzt die Kommunikation mit an-deren Bereichen. Darber hinaus werden die Betei-ligten strker fr betriebswirtschaftliche Aspektes

19、ensibilisiert. Die Kostensimulation ermglicht einefrhe, umfassende betriebswirtschaftliche Bewertungalternativer Produktionssysteme unter Einbeziehungvon Aspekten wie der Qualittssicherung, der In-standhaltung oder des Strungsmanagements. Mg-liche Aussagen und Bewertungen sind:Kosten-/Nutzen-Analyse

20、n und Analyse derKostenstruktur technischer und organisatorischerAlternativen, wie unterschiedlicher Auslastungenoder eines vernderten Produktmixes, durchfh-renKostentreiber identifizieren und Kosten verursa-chungsgerecht zuordnen, um technische Verbesse-rungen zu untersttzenunterschiedliche Produkt

21、ions-, Qualittssiche-rungs- und Instandhaltungskonzepte auf Teilpro-zessebene bewerten und auswhlenunterschiedliche Realisierungsalternativen frProduktionssysteme auf Stations- und Komponen-tenebene (z.B. Puffer) bewertendie Sensitivitt logistischer Kennzahlen, wie Ser-vicegrad, Termintreue, Lagerbe

22、stand und Durch-laufzeit bezglich Kosten, bewertenoptimalen Produktmix, Losgre und Betriebs-punkt bestimmenFerner ist die Kostensimulation geeignet, die ver-schiedenen Bereiche einer Fabrik bei der Planungeines neuen Produkts frhzeitig zusammenzufhren.Dadurch wird es mglich:zuknftige Produktionsstra

23、tegien zwischen Ent-wicklung, Fertigung und Vertrieb abzustimmenEntscheidungsprozesse bei z.B. Investitions- oderMake-or-buy-Entscheidungen zu untersttzenZielvereinbarung z.B. hinsichtlich Kostensenkun-gen zu quantifizierendie konstruktionsbegleitende Kalkulation in denPhasen der Produktentwicklung

24、durch frhzeitigePrognose der Herstellkosten im Sinne eines inte-grierten Produktentstehungsprozesses zu verbes-sern1) Unter Kostensimulation werden Simulationsstudien verstanden, beidenen in Ergnzung zu den sonst blichen Leistungsdaten, wie Durch-laufzeiten, Bestnde, Terminabweichungen und Kapazitts

25、auslastun-gen, zustzlich Auswertungen unter kosten- und betriebswirtschaft-lichen Aspekten durchgefhrt werden.2) In den folgenden Ausfhrungen werden Logistik-, Materialfluss-und Produktionssysteme mit dem Synonym Produktionssysteme“angesprochen.3) Der Begriff optimieren“ soll, wenn nichts anderes ge

26、sagt wird,umgangssprachlich im Sinne einer generellen Verbesserung verstandenwerden. Die streng mathematischen Anforderungen an eine Optimie-rung bedrfen bei der Simulation einer besonderen Vorgehensweise(siehe Blatt 1).B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CF

27、C1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2001 VDI 3633 Blatt 7 3 das Marketing frhzeitig ber zuknftige Kostenund Sensitivitten bezglich Produktionsmengenzu informieren2.2 Kostensimulation in der RealisierungsphaseIn der R

28、ealisierungsphase werden technische Para-meter und Strukturen eines Produktionssystems de-tailliert festgelegt. Dabei knnen mit Hilfe derKostensimulation Sensitivitten der Parameter sowiederen gegenseitigen Abhngigkeit bewertet werden.Beispiele fr Aufgabenstellungen fr die Kosten-simulation in diese

29、r Phase sind:Anlaufprozesse von Produktionssystemen opti-mieren (z.B. Investitionszeitpunkte festlegen)Kostenstrukturen ermitteln, die sich beim schritt-weisen Einsteuern der Auftragstypen und Pro-duktvarianten im simulierten Probebetrieb erge-benZustzlich sind dabei die in der Planungsphase ge-nann

30、ten Punkte zu bercksichtigen.2.3 Kostensimulation in der BetriebsphaseDas Zusammenspiel zwischen Produktionsplanungund Steuerung auf der operativen Ebene wird durcheine Reihe entscheidungsrelevanter Kosten be-stimmt, deren genaue Kenntnis fr eine konomischeProduktionsdurchfhrung unabdingbare Vorauss

31、et-zung ist. Hierzu gehren insbesondere die Kosten frdas Umrsten der Maschinen, die Kosten fr die Zwi-schen- und Endlagerung der Erzeugnisse, die Kostenfr Mehrarbeit sowie die Kosten fr die berschrei-tung von Lieferterminen. Mit Hilfe der Simulationgelingt es, diese Kosten in ihrem dynamischen Ab-la

32、uf und unter Bercksichtigung unterschiedlicherEinlastungs- und Steuerungsstrategien zu ermitteln.Durch geschicktes Experimentieren kann man aufdiese Weise optimale Produktionsprogramme entwi-ckeln und ihre Robustheit gegenber den stochasti-schen Einflssen der Produktion testen. Insbesonderewird die

33、Kostensimulation in den folgenden Themen-feldern eingesetzt:Produktionsmengen oder -terminplanung unterBercksichtigung von Kosten fr Mehrarbeit undKapazitten durchfhrenSteuerungsalternativen bei Parametervernderun-gen (z.B. Kompensation zustzlicher Nacharbeitdurch zustzliche Maschinen und Arbeitskrf

34、te)bewertenVernderung der Produktkosten auf Grund einervernderten Nachfragesituation ermittelnEinfluss von Eil- und Zusatzauftrgen auf dieHerstellkosten feststellenEinfluss der Personaleinsatzplanung auf Kostentransparent machenEinfluss der Nacharbeit ermittelnFolgekosten von Strungen ermittelnKoste

35、neinfluss der Fremdvergabe bestimmen3 Softwaretechnische Realisierung von KostensimulatorenNachdem sich die Kostensimulation grundstzlichals ein Add-on zur klassischen Simulation (im Sinneder Richtlinie) versteht, ist die softwaretechnischeRealisierung eines Moduls zur Kostensimulation im-mer im eng

36、en Zusammenhang mit dem klassischenSimulationswerkzeug zu sehen. Ein klassischerSimulator kann auf zwei Arten mit einem Kosten-modul zusammenarbeiten:3.1 Integrierte KostensimulationsmoduleIntegrierte Kostenmodule sind Bausteine des Ablauf-simulators, die zum Zeitpunkt der Simulation aktivwerden. Di

37、es bedeutet, dass whrend des Ablaufseiner Simulation permanent das Ermitteln, Verrech-nen und Auswerten der Kostendaten stattfindet (vgl.Bild 1).Bild 1. Integrierter KostenmodulDiese ermglicht neben einer permanenten Kosten-transparenz zum Ablaufzeitpunkt (Monitoring) aucheine situative, kostenrelev

38、ante Entscheidungsfindunginnerhalb des Simulationslaufes. So kann man sichbeispielsweise eine Auftragsreihenfolgeentscheidungnach dem Auflauf der bisherigen Wertschpfung dereinzelnen Auftrge vorstellen. Nachteil ist, dass manbei bestimmten Fragestellungen zwei Simulations-lufe bentigt (z.B. bei der

39、Berechnung dynamischerMaschinenstundenstze oder simulationsbasierterVerrechnungsstze, siehe Abschnitt 5.1.2).3.2 Nachgeschaltete KostensimulationsmoduleBei den nachgeschaltenen Kostenmodulen wird zu-erst eine klassische Ablaufsimulation durchgefhrt(vgl. Bild 2).SimulatorKosten-modulErgebnisse- techn

40、isch- logistisch- betriebswirt-schaftlichEingabe-datenKosten-modulB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2001 4 VDI 3633 Blatt 7Bild 2. Nac

41、hgeschalteter KostenmodulDer Ablaufsimulator erzeugt whrend seines Laufeseine so genannte Trace“-Datei. In dieser sind alleEreignisse des Simulationslaufes abgespeichert undstehen fr die Simulationsauswertung grundstzlichzur Verfgung. Ein Kostenmodul zur Kostenbewer-tung und -auswertung kann dann, g

42、enauso wie dasklassische Auswertemodul, im Nachgang zur Simu-lation die kostenrelevanten Daten ermitteln, bewertenund auswerten. Nachgeschaltete Kostenmodule bie-ten den Vorteil, dass ein Kostenmodul mitunterschiedlichen Simulationswerkzeugen kombi-niert werden kann, wenn deren Trace“-Daten allekost

43、enrelevanten Informationen beinhalten.3.3 Marktgngige RealisierungenNachdem das Thema Kostensimulation“ noch rechtneu ist, stellt sich derzeit der Zugriff auf ein adqua-tes Werkzeug fr den Anwender nicht ganz so ein-fach dar:Fall AEin vom Anwender eingesetzter oder zum Einsatzgeplanter Simulator bes

44、itzt bereits einen Kosten-simulationsmodul integrierter oder nachgeschalte-ter Art. Dann muss er berprfen, inwieweit die-ser seine Fragestellungen zu beantworten in derLage ist. Gegebenenfalls muss er zustzlicheParameter, Bewertungsalgorithmen (gem Ab-schnitt 4) oder Auswertungen (gem Abschnitt5) de

45、finieren und implementieren.Fall BDer vom Anwender in Betracht gezogene Simula-tor hat keinen Kostensimulationsmodul. Dannmuss er selber einen solchen Modul realisierenoder realisieren lassen. Dabei kann er prinzipiellden integrierten oder den nachgeschaltenen Wegwhlen (siehe Abschnitt 3.1 und 3.2).

46、 Der wahr-scheinlich einfachere Weg drfte dabei die Reali-sierung eines nachgeschaltenen Auswertungs-moduls sein (Abschnitt 3.2). Bei neueren Toolskann man relativ einfach die gewnschten Kosten-parameter im Sinne von Objekten im Simu-lationsmodell definieren, diese whrend der Si-mulation mitfhren un

47、d sie in der Trace-Dateiausgeben lassen. Dort stehen sie dann zur Bewer-tung und zur Auswertung zur Verfgung. Natr-lich setzt dieser Fall ein gewisses Ma an Tool-kenntnissen beim Anwender voraus.Sinn und Zweck dieser Richtlinie ist u.a. auch, dieVerbreitung der Kostensimulation als Methode zustrken

48、und damit auch das Marktangebot an Toolsverbessern zu helfen. Vor allem soll der nachfolgendeAbschnitt 4 helfen, den Anwender in die Lage zu ver-setzen, seine Anforderungen an Simulationstools imbetriebswirtschaftlichen Sinn zu klren und zu arti-kulieren.4 Ermittlung und Verrechnung von Kostenin der

49、 SimulationIm Rahmen der Ermittlung von Kosten ist zu klren,welche Kostendaten in Abhngigkeit von der zuuntersttzenden betrieblichen Entscheidung bentigtwerden und an welchen Elementen des Simulations-modells die Ausgangsgren fr die kostenmigeBewertung erfasst werden knnen.Bei der Verrechnung von Kosten muss vorher festge-legt werden, nach welchem Kostenrechnungssystemdie Kosten aus den Produktion