Verfahren DrPro++

**Verfahren von DrPro++**

Bedarfsprognose und Sicherheitsmengen

Ihr Erfolg ist eine Frage des Ertragswinkels

Die Basisfunktionen von DrPro++ liegen in der Bestimmung zukünftiger Bedarfe hoher Qualität und der Ermittlung kostenminimaler Sicherheitsmengen (Sicherheitsbestände) für eine optimale Servicesicherung.

Beide Ergebnisse determinieren z.B. den Auslösungszeitpunkt einer Folgebestellung in einem Dispositionssystem. Die Bedarfsprognose ist selbstoptimierend und benötigt somit keine optimierenden Parameterangaben.

Verfahren zur Bedarfsprognose werden zumindest in jedem größeren Standardpaket zur Materialwirtschaft angeboten. Die Probleme finden sich in der unzureichenden Funktionalität und Ergebnisqualität, wie in der notwendigen Angabe optimierender Parameter, wie z.B. Glättungsfaktor und Modellwahl. Derartig anspruchsvolle Parameterangaben sind völlig praxisfremd und benötigen zudem eine permanente Pflege. Die Ausweisung kostenminimierter Sicherheitsmengen und die intelligente Abhandlung von Prognosevorgaben bei z.B. neuen Artikeln (Teilen/Materialien) sind unbekannt.

Obwohl das Prognoseverfahren allgemein einsetzbar ist, wurde DrPro++ besonders für den Einsatz in Handels- und Produktionsunternehmen ausgerichtet. Hier werden vorwiegend die Vorhersagen benötigt für die:

Programmplanung auf Enderzeugnisebene
Bedarfsplanung lagerhaltiger Artikel (Teil/Material)
Planung des Kapazitätsbedarfes und Einkaufsvolumens
Unterstützung in der Erstellung von Marktanalysen

Das Prognoseverfahren

Das Verfahren arbeitet intern mit dynamisch optimierten Gewichtungsfaktoren und einem mehrstufigen Modell. Damit ist das Verfahren bestens für horizontale und trendartige sowie gemischte Verläufe geeignet.

Die Prognoseoptimierung

Bild 1

Erwartungstreue

Die Leistungsfähigkeit der dynamischen Optimierung des Gewichtungsfaktors lässt sich am besten an Hand der Erwartungstreue nach Bild 1 demonstrieren. Die gleiche Zufallszeitreihe von Einzelbeobachtungen wurde zu Perioden mit jeweils 5 Arbeitstagen (Woche) und zu Perioden mit 20 Arbeitstagen (Monat) zusammengefaßt. Das Verfahren errechnete automatisch die gepunktet angegebenen unterschiedlichen Gewichtungsfaktoren, die dafür sorgen, dass sich über den gleichen Zeitbereich eine weitgehend übereinstimmende Glättungskurve bzw. Vorhersage ergibt. Genau dies erwarten wir ja, da ein Prognoseergebnis nicht von der zufälligen Wahl der Periode abhängen darf. In gleicher Weise werden die passenden Gewichtungsfaktoren für jedes Artikel entsprechend seinen Nachfrageschwankungen bestimmt.

Die Modelle für horizontale und trendartige Verläufe werden quasi überlappt und entsprechend der Aussagefähigkeit der Nachfragen unterschiedlich stark eingesetzt. Die bekannte Neigung des Trendmodells zum Überschwingen wird vermieden. Über diverse Messungen und Filter werden außergewöhnliche Situationen erkannt. Sie führen z.B. bei einem Nachfragesprung (kann auch durch eine Mengenkorrektur entstanden sein) zu einem 'weichen' Wiederanlauf auf der neuen Sprunghöhe. Am besten lassen sich diese Eigenschaften an simulierten Nachfragen, die durch einen Zufallsgenerator erzeugt wurden, darstellen. Die generierten Zeitreihen wurden von DrPro++ eingelesen (Importschnittstelle) und darauf der Prognoselauf durchgeführt. Aus der wählbaren graphische Anzeige der Ergebnisse stammen die Bilder 2 bis 5. Der verwendetet Begriff Objekt steht synonym für Artikel, Teil, Material usw. Die Bilder zeigen die Addition der Sicherheitsmenge (...Sich) zum Prognosewert (...Wert) und die Fortführung der Prognosedaten in die weitere Zukunft.

Bild 2 bis 5

Für das Verfahren existierte selbstverständlich zu keinem Zeitpunkt auf der X-Achse ein Ausblick auf die zukünftigen Nachfragen. Nachträglich eine passende Kurve einzutragen ist nicht schwierig und hat auch nichts mehr mit einer Prognose zu tun. Die Ergebnisse zeigen alle eine sehr gute Glättung der Nachfragen für die Bedarfsvorhersage und die klare Erkennung von Trend und Sprung. Diese Qualität wurde mit den Verfahren der exponentiellen Glättung, die als Vergleich herangezogen wurden, mit Abstand nicht erzielt.

Außergewöhnliche Situationen und Management by Exception

Die vom Prognoseverfahren erkannten außergewöhnlichen Situationen werden protokolliert und dienen einem Management by Exception. So könnte nachgeprüft werden, ob es sich ggf. um einen Erfassungsfehler bei der zugehörigen Buchung handelt. Auftretende ungewöhnlich große oder geringe Nachfragen (Spikes) werden zur Vermeidung einer Prognoseverfälschung begrenzt. Im Fall des Sprunges nach Bild 4 erfolgte z.B. dreimal eine Protokollierung, bevor der Sprung akzeptiert wurde. Die gepunktete Kurven als Wert für den Glättungsfaktor soll in etwa noch das Anlaufverfahren zum Start und nach dem Sprung verdeutlichen.

Das Prognoseverfahren im Vergleich

Die deutliche Überlegenheit der Prognoseeigenschaften von DrPro++ im Vergleich mit den klassischen Prognoseverfahren zeigt Bild 6. Zugrunde lagen mehrere der Praxis entnommenen Zeitreihen der IPA/FHG-Untersuchung. Basis der Messung für alle Verfahren war die mittlere betragliche Abweichung. Die Ergebnisse sind um so beachtenswerter da die Eigenschaft von DrPro++, schon aus den Einzelbeobachtungen Schlüsse zu ziehen, nicht zum Tragen kommen konnte. Die Beobachtungswerte lagen nur verdichtet zum Monat vor.

Bild 6

Die Qualität der Prognose ist um so höher, je näher und ausgeglichener die Glättungskurve an die theoretische Ideallinie herankommt. In diesem Zusammenhang ist noch auf den Mangel des angewandten Messkriteriums (betragliche Abweichung) einzugehen, der am besten an dem folgenden Beispiel verdeutlicht wird. Nehmen wir an, die Nachfragen schwanken immer zwischen 2 und 4, so erwarten wir ein Ergebnis von 3 und die mittlere Betragsabweichung wäre 1. Diese Abweichung würde aber auch dann ausgewiesen werden, wenn das Prognoseergebnis fälschlicherweise '2' oder '4' lauten würde. Es ist zu vermuten, dass bei einer besser geeigneten Meßmethode sich die Verfahren noch deutlicher unterscheiden würden.

Sicherheitsmenge und Servicegrad

Für die Abdeckung der Nachfrageschwankungen in der Wiederbeschaffungszeit (WBZ) wird noch eine Sicherheitsmenge benötigt. Bei einem Bestellpunktverfahren wäre z.B. eine Folgebestellung genau dann auszulösen, wenn der Lagerbestand den Wert:
benötigter Prognosebedarf über die WBZ plus Sicherheitsmenge
erreicht bzw. unterschreitet.

DrPro++ bestimmt neben dem Prognosebedarf und der Trendmenge noch die benötigte Sicherheitsmenge. Die Höhe der Sicherheitsmenge ist von den Nachfrageschwankungen, dem Zeitraum der notwendigen Abdeckung der Schwankungen (Wiederbeschaffungszeit) und dem gewünschten Servicegrad abhängig. Die Bilder 2 bis 5 zeigen die Sicherheitsmenge aufaddiert zum Prognosebedarf als Hüllkurve. Zugrunde lag ein gemeinsamer Servicegrad von 99 % und eine Wiederbeschaffungszeit von 20 Arbeitstagen.

Das Problem in der Praxis besteht in der Bestimmung des benötigten Servicegrades, der von Zeit zu Zeit auch noch zu überprüfen ist. Dies gleicht nicht nur einem Ratespiel, sondern ist auch noch ein absolut heikles Thema, wenn die unterschiedlichen Interessenslagen aufeinanderprallen. Hier bietet DrPro++ die Berechnung eines optimierten Servicegrades an. Dazu benötigt werden die Preise bzw. Herstellkosten der Artikel.

Optimierter Servicegrad

Mit zunehmendem Servicegrad steigt die Sicherheitsmenge und reduziert die Gefahr fehlender Artikel. Damit fallen die Kosten (Fehlkosten) für die Sonderaktionen. Andererseits steigt durch die Sicherheitsmenge der Lagerbestand und verursacht entsprechende Bestandskosten. Das Kostenminimum der Summe beider gegenläufigen Kostenblöcke bestimmt den optimalen Servicegrad. Im Prinzip entspricht die Berechnung dem Verhalten: Keiner versteht, wenn billige Artikel nicht verfügbar sind und die meisten haben Verständnis, wenn teure Teile mal fehlen. Auch der Lieferant wird bei Objekten mit höheren Umsätzen eher zu Sonderaktionen bereit sein.

Für jede Fehlsituation wird standardmäßig und weitgehend repräsentativ ein Fehlkostenwert von 150 € und für die Berechnung der Kapitalbindungs- und Lagerkosten (einschließlich eines Ladenhüterrisikos) ein Zinssatz von 25 % auf die Sicherheitsmenge eingesetzt. Auch wenn der Fehlkostenwert keine so klare oder feste Größe ist, so übertrifft die Optimierung in aller Regel bei weitem individuellen Festlegungen

Die Bilder 7 und 8 zeigen die Gesamtkosten in Abhängigkeit vom Servicegrad. Der berechnete optimale Servicegrad entspricht dem Kostenminimum. Für die Vergleichbarkeit wurde der Einfluss der Nachfrageschwankung und der Wiederbeschaffungszeiten als Konstante eingesetzt.

Bild 7

In Bild 7 sind außer den Gesamtkosten noch die gegenläufigen Bestands- und Fehlkosten dargestellt. Die Einzelgraphiken wurden für unterschiedliche Umsatzwerte bei konstantem Fehlkostenwert erstellt. Sie zeigen deutlich die Abhängigkeit der Optimierungspunkte von der Höhe des Umsatzes. Hier wird deutlich, welchen erheblichen Einfluss falsch oder konstant gewählte Servicefaktoren haben können. Interessant ist noch der Anteil der optimierten Kosten (Serviceleistung) zum Umsatzwert, der in etwa bei niedrigeren Umsätzen 8 % und bei höheren 3 % beträgt.

Bild 8

In Bild 8 kann aus den Einzelgraphiken der Einfluss des Fehlkostenwertes bei unterschiedlichen Umsätzen abgelesen werden. Es ist bemerkenswert, dass die Höhe des Fehlkostenwertes bei kleinen Umsätzen kaum bedeutend ist, bei hohen Umsätzen jedoch ein deutlicher Einfluss vorliegt. Diese Gegebenheit sollten Sie bedenken, wenn Sie einen anderen Fehlkostenwert einsetzen möchten. Sollte in der Regel zum Bestellzeitpunkt schon ein gewichtiger Anteil an konkreten Kundenbedarfen vorliegen, ist die einzusetzende Sicherheitsmenge entsprechend zu reduzieren.

Zusammenhang zwischen optimierten und tatsächlichen Servicegrad

Der bisher beschriebene Servicegrad dient für die Bestimmung wirtschaftlicher Sicherheitsmengen und hat damit die kritischen Phasen, in der Regel vor den Eingängen der Folgebestellungen, abzudecken. Direkt nach den Eingängen der Bestellungen folgen dann Phasen höchster Verfügbarkeit, in denen eine Sicherheitsmenge gar nicht benötigt werden würde.

Servicegrad total

DrPro++ optimiert den Servicegrad korrekt nach dieser Situation für die Bestimmung der kostenminimalen Sicherheitsmenge bei hoher Verfügbarkeit.

Das Programm weist aber noch den insgesamt wirksamen Servicegrad aus, der über alle diese Phasen berechnet wird. Falls die (mittlere) Bestellmenge (Los-) nicht angegeben bzw. verfügbar ist, wird diese intern abgeschätzt.

Automatisches Management von Vorgaben

Vorgaben sind besonders hilfreich bei neuen Artikeln, denen eine Bedarfsschätzung für den Start mitgegeben werden sollen. Die Schätzvorgaben basieren entweder auf Marktanalysen oder häufiger auf der Übernahme der Prognosedaten aus vergleichbaren Artikeln. Aber auch später können Vorgaben sinnvoll sein, wenn z.B. auf Grund besonderer Marketingaktivitäten gravierende Entwicklungen nach oben erwartet werden. Mit Vorgaben können sowohl die Bedarfsvorhersage als auch die Sicherheitsmenge belegt werden.

Probleme bestehen in der Praxis jedoch in der Aktualisierung von Vorgaben. Nicht selten bleiben sie über größere Zeitbereiche einfach stehen, auch wenn die Schätzungen nicht eintreten sollten. Hinzu kommt, dass es viel Fingerspitzengefühl bedarf, Vorgaben sachgemäß zu korrigieren.

DrPro++ bietet eine neutrale Vorgehensweise durch das automatische Management von Vorgaben. Die effektvolle Wirkungsweise zeigen die Einzeldarstellungen im Bild 9. Es ist sicherlich recht anspruchsvoll, manuell ähnlich korrekt und objektiv vorzugehen. Dennoch können Vorgaben auch als konstante Größen eingestellt werden. Der Verlauf der Prognose bleibt sichtbar und dient als Entscheidungsbasis für eine eventuelle manuelle Korrektur.

Bild 9

Verlauf Vorgabe

Das Bild 9 zeigte den Einfluss und den Verlauf einer Vorgabe für den geschätzten Bedarf bei einem neuen Artikel. Da sich die Vorgabe nicht bewahrheitete, wurde sie schließlich bis auf den gemessenen Prognosebedarf abgewertet und dann gelöscht.

Schlußbetrachtung zu DrPro++

Das erwähnte Unternehmen konnte die Situationen fehlender Artikel halbieren und weiter den benötigten Personalbedarf erheblich reduzieren. Diese positiven Entwicklungen werden zu einem großen Anteil dem neuen Verfahren zugesprochen. Die manuellen Aufwendungen für die Bedarfsabschätzungen einer Vielzahl von Artikeln (Komponenten) des Variantenfertigers waren davor sehr hoch. Ein weiteres Potential steckt in der Servicegradoptimierung, die eine Steigerung des Anteils der Artikel mit einem Servicegrad > 95% von 35% auf stolze 85% ohne Bestandswerterhöhung zulässt. Die entfallene Pflege der Prognoseparameter wirkte sich positiv auf den Personalbedarf aus.

Hauptmaske der Anwendung

Hauptmaske

Die Leistungsmerkmale von DrPro++ nochmals im Überblick:

Hervorragende Prognosequalität
Selbstoptimierende Verfahren ohne Parameterbedarf
Hohe Einsatzbreite (horizontale-, trend- und sprungartige Verläufe)
Servicesicherung durch kostenminimierte Sicherheitsmenge
Intelligentes Vorgabemanagement (z.B. bei neuen Artikeln)
Graphische Ergebnisdarstellungen einschließlich Zukunftsprognose
Filter- und Meldesystem für außergewöhnliche Ereignisse

Die Beschreibung der Gruppenhierarchien von DrPro++ mit ihren Aggregations- und Disaggregationsverfahren wird nicht in die Verfahrensbeschreibung mit aufgenommen.

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