Diplomarbeit, 2010
154 Seiten, Note: 1.3
1. Einleitung
1.1. Problemstellung
1.2. Aufbau und Überblick
1.3. Literaturüberblick
2. Grundlagen der Losgrößenplanung
2.1. Das klassische Bestellmengenmodell (EOQ-Modell)
2.1.1. Das klassische Losgrößenmodell und die Notwendigkeit einer integrierten Betrachtung
2.1.2. Möglichkeiten zur Koordination betrieblicher Aktivitäten in einer Supply Chain
2.2. Ein einstufiges Mehrproduktmodell
2.2.1. Das Joint Replenishment Problem
2.2.2. Das Joint Replenishment Problem und mehrstufige Lagerhaltungsmodelle
3. Grundlagen der Spieltheorie
3.1. Gegenstand der Spieltheorie
3.2. Theoretische Grundlagen
3.2.1. Elemente eines Spiels
3.2.2. Formale Darstellung von Spielen
3.3. Lösungskonzepte
3.3.1. Simultan interdependente Entscheidungssituationen
3.3.2. Sequentiell interdependente Entscheidungssituationen
4. Koordination und Spieltheorie im Kontext zentral/dezentral gesteuerter Supply Chains
5. Spieltheoretische Analyse eines Modells zur Zulieferer-Abnehmer-Koordination
5.1. Modellbeschreibung
5.1.1. Modellannahmen
5.1.2. Modellformulierung
5.2. Spieltheoretische Analyse und Lösung des Modells
5.3. Rechenbeispiel zum Modell aus Viswanathan/Piplani (2001)
5.3.1. Die zentrale Lösung des Zulieferer-Abnehmer-Systems
5.3.2. Die CRE-Strategie und die integer-ratio-policy
6. Zusammenfassung
A. Mathematischer Anhang
A.1. Zyklusrelationen ni
A.1.1. Bestimmung der optimalen, ganzzahligen Zyklusrelation ni bei ni ≥ 1
A.1.2. Umformung der Ganzzahligkeitsbedingung (A.7) zur direkten Bestimmung von n*i bei ni ≥ 1
A.1.3. Bestimmung der Zyklusrelationen ni bei Abnehmerkoordination und ni ≥ 1
A.1.4. Bestimmung der optimalen, ganzzahligen Zyklusrelationen 1/ni bei ni < 1 für die integer-ratio-policy im Rahmen einer CRE-Strategie
A.1.5. Umformung der Ganzzahligkeitsbedingung (A.16) zur direkten Bestimmung von n*i bei ni < 1
A.2. Ergänzungen zum Abschnitt 2.2.
A.2.1. Die Heuristik aus Silver (1976) zum Joint Replenishment Problem
A.2.2. Zwischenberechnungen zur Bestimmung des optimalen Ergebnisses eines Beispiels zum Joint Replenishment Problem
A.3. Erweiterte Grundlagen der Spieltheorie
A.3.1. Gemischte Strategien bei Spielen in Normalform
A.3.2. Randomisierung über Entscheidungen bei Spielen in extensiver Form
A.4. Herleitungen und Berechnungen zum Abschnitt 5.
A.4.1. Herleitung der Zielfunktion beim Modell nicht-identischer Preisnachlässe
A.4.2. Herleitung der Lagerhaltungskosten des Zulieferers im Fall einer integer-ratio-policy
A.4.3. Werte der Zwischenberechnung zur Bestimmung des optimalen Fertigungszyklusses T0 bei perfekter Koordination
Die Arbeit verfolgt das Ziel, Mechanismen zur Koordination dezentral gesteuerter Supply Chains zu entwickeln, indem sie die unternehmensübergreifende Losgrößenplanung mit spieltheoretischen Ansätzen verbindet, um Interessenskonflikte zu analysieren und ein effizientes Gesamtkostenoptimum zu erreichen.
1.1. Problemstellung
Untersuchungsgegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Koordination der verteilten Leistungserstellung in einer Supply Chain unter spieltheoretischen Gesichtspunkten. Der Begriff Supply Chain (SC) oder auch unternehmensübergreifende Wertschöpfungskette umfasst die Interaktion aller Zulieferer und Abnehmer, die an der Erstellung des Endproduktes einschließlich der Lieferung an den Kunden und ggf. dessen Entsorgung beteiligt sind. Für die Leistungserstellung auf den einzelnen Wertschöpfungsstufen sind im Rahmen der Materialdisposition die einzelnen Materialbedarfe zu den Produktions- bzw. Beschaffungslosen zusammenzufassen. Daraus ergeben sich die Produktions- bzw. Beschaffungspolitiken der Unternehmen. Der Materialfluss und somit die hier betrachtete Interaktion innerhalb einer Supply Chain resultiert aus der Verknüpfung der daraus folgenden Beschaffungs-, Produktions- und Distributionsprozesse zwischen den einzelnen Unternehmen.
Im gewöhnlichen Fall werden Produktions- und Bestellmengenentscheidungen innerhalb eines Unternehmens bzw. einer Organisationseinheit eines Unternehmens getätigt. Der damit verbundene direkte Einfluss auf vor- bzw. nachgelagerte Prozesse bzw. Unternehmen wird dabei außer Acht gelassen. In Anbetracht einer Zulieferer-Abnehmer-Beziehung adaptiert das Gesamtsystem die lokale Losgrößenentscheidung eines Akteurs und die Anderen passen sich darauf hin an. Die so implementierten Entscheidungen führen normalerweise nicht zu einem Kostenoptimum entlang der gesamten Supply Chain aller beteiligten Organisationen, da der Produktionsplan eines Zulieferers gewöhnlich nicht mit den Bestellpolitiken seiner Abnehmer übereinstimmt. Werden die Interaktionen der Akteure in der Supply Chain zusammen analysiert und erfolgen die Entscheidungen in besserer Abstimmung zu einander, d. h., in Folge von Koordination und Kooperation, können weitere Vorteile für jeden Einzelnen im Vergleich zur individuellen Optimierung erzielt werden.
1. Einleitung: Einführung in die Problematik der Koordination in Supply Chains und Abgrenzung des Untersuchungsgegenstandes.
2. Grundlagen der Losgrößenplanung: Erläuterung der klassischen Losgrößenmodelle und des Joint Replenishment Problems zur Vorbereitung der koordinationsorientierten Modellierung.
3. Grundlagen der Spieltheorie: Vermittlung der spieltheoretischen Konzepte, die für die Analyse interdependenter Entscheidungssituationen notwendig sind.
4. Koordination und Spieltheorie im Kontext zentral/dezentral gesteuerter Supply Chains: Diskussion der Unterschiede zwischen zentralen und dezentralen Koordinationsansätzen.
5. Spieltheoretische Analyse eines Modells zur Zulieferer-Abnehmer-Koordination: Detaillierte mathematische Analyse und Anwendungsbeispiele für Koordinationsmechanismen unter spieltheoretischen Annahmen.
6. Zusammenfassung: Resümee der Arbeit und Ausblick auf weiterführende Forschungsmöglichkeiten.
Supply Chain Management, Spieltheorie, Losgrößenplanung, Joint Replenishment Problem, Koordination, Stackelberg-Spiel, Bestellpolitik, Preisnachlässe, Kostenminimierung, Dezentrale Steuerung, Integrierte Betrachtung, Zyklusrelationen, Nicht-kooperative Spieltheorie.
Die Arbeit untersucht, wie Unternehmen in einer dezentral gesteuerten Supply Chain durch spieltheoretische Ansätze und Koordinationsmechanismen ihre Produktions- und Bestellmengen besser aufeinander abstimmen können, um Gesamtkostenvorteile zu erzielen.
Die zentralen Themen sind die Losgrößenplanung, die nicht-kooperative Spieltheorie, das Supply Chain Management sowie die Entwicklung und Analyse von Anreizsystemen für Zulieferer und Abnehmer.
Das primäre Ziel ist es, Entscheidungsmodelle zu entwickeln, die helfen, Interessenkonflikte in Supply Chains zu lösen und eine effiziente Nutzenverteilung bei gleichzeitiger Systemoptimierung sicherzustellen.
Es wird eine modellbasierte, mathematische Analyse verwendet, die auf der nicht-kooperativen Spieltheorie (insbesondere Stackelberg-Spielen) und deterministischen Losgrößenmodellen basiert.
Der Hauptteil umfasst die theoretischen Grundlagen der Losgrößenplanung und Spieltheorie, die methodische Analyse der Koordination zwischen Zulieferern und Abnehmern sowie detaillierte Rechenbeispiele zur Validierung der Modelle.
Wichtige Begriffe sind Joint Replenishment Problem (JRP), Stackelberg-Spiel, Kostenoptimierung, Preisnachlässe, Supply Chain Coordination und integer-ratio-policy.
Ein Stackelberg-Spiel dient hier zur Modellierung der Hierarchie zwischen einem Zulieferer (Leader), der Preis- oder Mengenrabatte vorgibt, und den Abnehmern (Followern), die daraufhin ihre eigenen Bestellmengen optimieren.
Preisnachlässe fungieren als Koordinationsmechanismus, um den Abnehmern einen Anreiz zu bieten, ihre Bestellpolitik zu ändern und damit dem Zulieferer zu ermöglichen, sein gesamtes System effizienter auszurichten.
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