1. Proceedings
  2. I3M
  3. 2019
  4. EMSS
  5. 10.46354/i3m.2019.emss.020

Proactive demand and capacity management for automotive logistics using an efficient information model

  • a Lisanne Temur  ,
  • b Daniel Fruhner  ,
  • c Katja Klingebiel  
  • a Volkswagen Nutzfahrzeuge
  • b IDiAL Institute, Dortmund University of Applied Sciences and Arts, Germany
  • c Faculty of Business Studies, Dortmund University of Applied Sciences and Arts, Germany
Cite as
Temur L., Fruhner D., Klingebiel K. (2019). Proactive demand and capacity management for automotive logistics using an efficient information model. Proceedings of the 31st European Modeling & Simulation Symposium (EMSS 2019), pp. 128-137. DOI: https://doi.org/10.46354/i3m.2019.emss.020.

Abstract

The increasing technical complexity of cars and the high number of offered options lead to new challenges in the automotive industry and especially the mid-term demand and capacity management (DCM). This requires a procedural adaptation based upon an efficient information model. In this contribution, the state of the art is analysed for both the DCM process and the underlying information models. Promising concepts for managing the steadily increasing requirements in DCM are deducted, and a modular process kit for the procedural adaptation combined into the concept SmartDCM is introduced. Additionally, a new approach of an efficient information model for managing the increasingly complex information is presented.

References

  1. Adam Ng, T. S. and Johnson, E. L., 2008. Production planning with flexible customization using a branch price-cut method. IIE Transactions vol. 40, 1198–1210.
  2. Altemeier, S., 2009. Kostenoptimale Kapazitätsabstimmung in einer getakteten Variantenfließlinie unter expliziter Berücksichtigung des Unterstützereinsatzes und unterschiedlicher Planungszeiträume. Thesis (PhD). Paderborn University.
  3. Altendorfer, K., Felberbauer, T. and Jodlbauer, H., 2016. Effects of forecast errors on optimal utilisation in aggregate production planning with stochastic customer demand. International Journal of Production Research vol. 54, 3718–3735.
  4. Arnold, D., Isermann, H., Kuhn, A., Tempelmeier, H. and Furmans, K., eds., 2008. Handbuch Logistik[Online], 3rd edn. Berlin: Springer. Available at: http://dx.doi.org/10.1007/978-3-540-72929-7.
  5. Askar, G., 2008. Optimierte Flexibilitätsnutzung in Automobilwerken. Thesis (PhD). Clausthal University of Technology.
  6. Askar, G., Sillekens, T., Suhl, L. and Zimmermann, J., 2007. Flexibility Planning in Automotive Plants. In: Günther, H.-O., Mattfeld, D. C. and Suhl, L., eds. Management logistischer NetzwerkeEntscheidungsunterstützung, Informationssysteme und OR-Tools. Heidelberg: Physica-Verlag Heidelberg, 235–255.
  7. Barthel, H., 2006. Modell zur Analyse und Gestaltung des Bestellverhaltens für die variantenreiche Serienproduktion. Thesis (PhD). Stuttgart. University of Stuttgart[Online]. Available at: http://elib.uni-stuttgart.de/opus/volltexte/2007/2918/pdf/Diss_Barthel_hs.pdf (Accessed 18 October 2017).
  8. Bihlmaier, R., Koberstein, A. and Obst, R., 2009. Modeling and optimizing of strategic and tactical production planning in the automotive industry under uncertainty. OR Spectrum vol. 31, 311–336.
  9. Bockholt, F., 2012. Operatives Störungsmanagement für globale Logistiknetzwerke: Ökonomie- und ökologieorientiertes Referenzmodell für den Einsatz in der Automobilindustrie. Thesis (PhD). TU Dortmund University.
  10. Boysen, N., Fliedner, M. and Scholl, A., 2007. Produktionsplanung bei Variantenfließfertigung: Planungshierarchie und Elemente einer Hierarchischen Planung. Journal of Business Economics vol. 77, 759–793.
  11. Chandra, C., Everson, M. and Grabis, J., 2005. Evaluation of enterprise-level benefits of manufacturing flexibility. Omega vol. 43, 17–31.
  12. Chen, K. and Ji, P., 2007. A mixed integer programming model for advanced planning and scheduling (APS). European Journal of Operational Research vol. 181, 515–522.
  13. Costantino, F., Toni, A. F. de, Di Gravio, G. and Nonino, F., 2014. Scheduling Mixed-Model Production on Multiple Assembly Lines with Shared Resources Using Genetic Algorithms: The Case Study of a Motorbike Company. Advances in Decision Sciences vol. 2014, 1–11.
  14. Deng, X., Huet, G., Tan, S. and Fortin, C., 2012. Product decomposition using design structure matrix for intellectual property protection in supply chain outsourcing. Computers in Industry vol. 63, 632–641.
  15. Denton, B. T., Forrest, J. and Milne, R. J., 2006. IBM Solves a Mixed-Integer Program to Optimize Its Semiconductor Supply Chain. INFORMS Journal on Applied Analytics vol. 36, 383–342.
  16. Deutsches Institut für Normung, 2008 9241-110:2006: Ergonomie der Mensch-System-Interaktion - Teil 110: Grundsätze der Dialoggestaltung (ISO 9241-110:2006); Deutsche Fassung EN ISO 9241-110:2006. Berlin: Beuth Verlag GmbH.
  17. Dörmer, J., 2013. Produktionsprogrammplanung bei variantenreicher Fließproduktion: Untersucht am Beispiel der Automobilendmontage. Wiesbaden: Springer.
  18. Ehrenmann, F., 2015. Kosten- und zeiteffizienter Wandel von Produktionssystemen: Ein Ansatz für ein ausgewogenes Change Management von Produktionsnetzwerken. Wiesbaden: Springer Gabler.
  19. ElMaraghy, H., Schuh, G., ElMaraghy, W., Piller, F. T., Schönsleben, P., Tseng, M. and Bernard, A., 2013. Product variety management. CIRP Annals - Manufacturing Technology vol. 62, 629–652.
  20. Ewert, R. and Wagenhofer, A., 2008. Interne unternehmensrechnung. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag.
  21. Filla, P. and Klingebiel, K., 2014. Risk profiles for the pre-series logistics in automotive ramp-up processes. Procedia CIRP vol. 20, 44–49.
  22. Fleischmann, B., Ferber, S. and Henrich, P., 2006. Strategic Planning of BMW’s Global Production Network. INFORMS Journal on Applied Analytics vol. 36, 191–282.
  23. Fleischmann, B., Meyr, H. and Wagner, M., 2015. Advanced Planning. In: Stadtler, H., Kilger, C. and Meyr, H., eds. Supply chain management and advanced planningConcepts, models, software, and case studies. 5th edn. Berlin Heidelberg: Springer, 71–95.
  24. Fruhner, D., Klingebiel, K., Pawlikowski, K. and Toth, M., 2018. Impacts of the digitalised car on logistics. Proceedings of the 25th International Annual EurOMA Conference, June 24-26. Budapest, Hungary.
  25. Fruhner, D., Pawlikowski, K., Klingebiel, K. and Toth, M., 2017. Efficient Product Representations for Automotive Logistics. Proceedings of the 29th European Modeling and Simulation Symposium (EMSS), 100–109, September 18 - 20. Barcelona, Spain.
  26. Gansterer, M., 2015. Aggregate planning and forecasting in make-to-order production systems. International Journal of Production Economics, vol. 170, 521–528.
  27. Garcia-Sabater, J. P., Maheut, J. and Garcia-Sabater, J. J., 2011. A two-stage sequential planning scheme for integrated operations planning and scheduling system using MILP: The case of an engine assembler. Flexible Services and Manufacturing Journal vol. 24, 171–209.
  28. Gärtner, C. and Heinrich, C., eds., 2018. Fallstudien zur Digitalen Transformation: Case Studies für die Lehre und praktische Anwendung[Online]. Wiesbaden: Gabler Verlag. Available at: http://dx.doi.org/10.1007/978-3-658-18745-3.
  29. Gehrke, L., 2017. Entwicklung eines Industrie-4.0-Managementkonzepts als Beitrag zur digitalen Transformation der Logistik und Produktion. Dissertation. TU Dortmund.
  30. Goetschalckx, M., Vidal, C. J. and Dogan, K., 2002. Modeling and design of global logistics systems: A review of integrated strategic and tactical models and design algorithms. European Journal of Operational Research vol. 143, 1–18.
  31. Gottschalk, L. L., 2005. Flexibilitätsprofile: Analyse und Konfiguration von Strategien zur Kapazitätsanpassung in der industriellen Produktion. Zürich: ETH Zurich.
  32. Grundmann, S., 2007. Planung flexibler Produktionskapazitäten im Spannungsfeld logistischer und monetärer Ziele. Dissertation. Gottfried Wilhelm Leibniz.
  33. Grunow, M., Günther, H.-O., Burdenik, H. and Alting, L., 2007. Evolving Production Network Structures. CIRP Annals - Manufacturing Technology vol. 56, 427–430.
  34. Hahn, D. and Laßmann, G., 1999. Produktionswirtschaft - Controlling industrieller Produktion: Band 1 & Band 2: Grundlagen, Führung und Organisation, Produkte und Produktprogramm, Material und Dienstleistungen, Prozesse. Heidelberg: Physica-Verlag HD.
  35. Hegmanns, T., 2010. Dezentrales Planungs- und Prozesskonzept für ein kollaboratives Bedarfs- und Kapazitätsmanagement in Produktionsnetzwerken. Zugl.: Dortmund, Techn. Univ., Diss.
  36. Hegner, C., 2010. Modellbasierte Vernetzung strategischer und operativer Anlaufgrößen von interdependenten Fahrzeugprojekten. Dissertation. Technische Universität Chemnitz.
  37. Henrich, P., 2002. Strategische Gestaltung von Produktionssystemen in der Automobilindustrie. Thesis (PhD). University of Augsburg.
  38. Herold, L., 2012. Kundenorientierte Prozesssteuerung in der Automobilindustrie: Die Rolle von Logistik und Logistikcontrolling im Prozess „vom Kunden bis zum Kunden“[Online]. Wiesbaden: Deutscher Universitätsverlag. Available at: http://dx.doi.org/10.1007/978-3-322-85234-2.
  39. Herrmann, F. and Englberger, J., 2015. Robuste Optimierung zur Produktionsprogrammplanung. In: Claus, T., Herrmann, F. and Manitz, M., eds. Produktionsplanung und - steuerungForschungsansätze, Methoden und deren Anwendungen. Berlin: Springer Gabler, 25–45.
  40. Hoffmann, U., 2017. Kennzahlenbasierte Entscheidungsunterstützung für die aggregierte Produktionsprogrammplanung. Dissertation. Technische Universität Chemnitz.
  41. Hompel, M. ten and Henke, M., 2014. Logistik 4.0. In: Bauernhansl, T., Hompel, M. ten and Vogel-Heuser, B., eds. Industrie 4.0 in Produktion, Automatisierung und LogistikAnwendung, Technologien, Migration. Wiesbaden: Springer Vieweg, 615–624.
  42. Kampker, A., Deutskens, C., Heimes, H., Ordung, M. and Haunreiter, A., 2016. Using e-mobility as an enabler for a fast and lean product development to optimize the return of engineering with the example of lithium-ion battery. Procedia CIRP vol. 50, 166–172.
  43. Kampker, A., Gerdes, J. and Schuh, G., 2017. Think Big, Start Small: Streetscooter die e-mobile Erfolgsstory: Innovationsprozesse radikal effizienter. Berlin, Heidelberg: Springer.
  44. Kampker, A., Vallée, D. and Schnettler, A., eds., 2013. Elektromobilität: Grundlagen einer Zukunftstechnologie: Springer Vieweg.
  45. Kappler, J., Schütte, A., Jung, H., Arnhold, D. and Bracht, U., 2010. Robuste Primär-und Sekundärbedarfsplanung komplexer und variantenreicher Serienprodukte. Integrationsaspekte der Simulation: Technik, Organisation und Personal. Karlsruhe: KIT Scientific Publishing, 69–76.
  46. Kashkoush, M. and ElMaraghy, H., 2016. Optimum Overall Product Modularity. Procedia CIRP vol. 44, 55–60.
  47. Kauder, S., 2008. Strategische Planung internationaler Produktionsnetzwerke in der Automobilindustrie. Thesis (PhD). Vienna University Of Economics and Business.
  48. Kesper, H., 2012. Gestaltung von Produktvariantenspektren mittels matrixbasierter Methoden. Thesis (PhD). Technical University of Munich.
  49. Kilger, W., Pampel, J. and Vikas, K., 2012. Flexible Plankostenrechnung und Deckungsbeitragsrechnung. Wiesbaden: Gabler Verlag.
  50. Kissel, M., 2014. Mustererkennung in komplexen Produktportfolios. Thesis (PhD). Technical University of Munich.
  51. Klug, F., 2010. Logistikmanagement in der Automobilindustrie: Grundlagen der Logistik im Automobilbau. Berlin: Springer.
  52. Koberstein, A., Bihlmaier, R., Obst, R. and Suhl, L., 2009. Ein Optimierungssystem für die strategische Produktions- und Kapazitätsplanung in der Automobilindustrie. 9. Internationale Tagung Wirtschaftsinformatik, February 25 - 27. Vienna, Austria.
  53. Körpeoğlu, E., Yaman, H. and Aktürk, M. S., 2011. A multi-stage stochastic programming approach in master production scheduling. European Journal of Operational Research vol. 213, 166–179.
  54. Krcmar, H., 2015. Informationsmanagement. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
  55. Krog, E.-H., Richartz, G., Kanschat, R. and Hemken, M., 2002. Kooperatives Bedarfs- und Kapazitätsmanagement der Automobilhersteller und Systemlieferanten. Logistik Management, 45–51.
  56. Krumm, S., Schopf, K. D. and Rennekamp, M., 2014. Komplexitätsmanagement in der Automobilindustrie – optimaler Fit von Vielfalt am Markt, Produktstruktur, Wertstrom und Ressourcen. In: Ebel, B. and Hofer, M. B., eds. Automotive ManagementStrategie und Marketing in der Automobilwirtschaft. 2nd edn. Berlin: Springer Gabler, 189–205.
  57. Kuhn, A., Wiendahl, H.-P., Eversheim, W. and Schuh, G., 2002. Fast ramp up: schneller Produktionsanlauf von Serienprodukten: Ergebnisbericht der Untersuchung "fast ramp up". Verlag Praxiswissen, Dortmund vol. 6.
  58. Leu, J.-D., Huang, L.-T. and Chen, C.-Y., eds., 2010. A MRP-II based planning method for the TFT-LCD manufacturing: IEEE.
  59. Leung, S. C.H., Tsang, S. O.S., Ng, W. L. and Wu, Y., 2007. A robust optimization model for multi-site production planning problem in an uncertain environment. European Journal of Operational Research vol. 181, 224–238.
  60. Liebler, K. M., 2013. Eine prozess- und IT-gestützte Methode für die Produktionsplanung in der Automobilindustrie. Thesis (PhD). TU Dortmund University.
  61. Liu, S. and Papageorgiou, L. G., 2013. Multiobjective optimisation of production, distribution and capacity planning of global supply chains in the process industry. Omega vol. 41, 369–382.
  62. Luo, Y., Peng, Q. and Gu, P., 2016. Integrated multilayer representation and ant colony search for product selective disassembly planning. Computers in Industry vol. 75, 13–26.
  63. Maiworm, T., 2014. Lines, Pakete, Sonderausstattungen – Wege der Fahrzeugdifferenzierung und Margenverbesserung durch Upselling. In: Ebel, B. and B. Hofer, M., eds. Automotive Management. Berlin Heidelberg: Springer Gabler, 527–535.
  64. Matzke, A., 2016. Upgrade-Auktionen für die Nachfragesteuerung bei kundenindividueller Auftragsmontage: Mit Beispielen aus der Automobil- und Computerindustrie. Dissertation. Technische Universität Braunschweig.
  65. Mayring, P., 2016. Einführung in die qualitative Sozialforschung: Eine Anleitung zu qualitativem Denken. weinheim, Basel: Beltz.
  66. Meißner, S., 2009. Logistische Stabilität in der automobilen Variantenfließfertigung.
  67. Meyr, H., 2004. Supply chain planning in the German automotive industry. OR Spectrum vol. 26, 447–470.
  68. Nagel, J., 2011. Risikoorientiertes Anlaufmanagement. Wiesbaden: Gabler Verlag.
  69. Pawlikowski, K., Fruhner, D., Klingebiel, K., Toth, M. and Wagenitz, A., 2017. A Motivation and Evaluation of Hierarchical Data Structures for Application in Automotive Demand and Capacity Management. International Journal on Advances in Software, 155–166.
  70. Pröpster, M. H., 2015. Methodik zur kurzfristigen Austaktung variantenreicher Montagelinien am Beispiel des Nutzfahrzeugbaus. Zugl.: Diss., München, Techn. Univ., 2015. Herbert Utz Verlag GmbH.
  71. Rafiei, H., Rabbani, M. and Alimardani, M., 2013. Novel bi-level hierarchical production planning in hybrid MTS/MTO production contexts. International Journal of Production Research vol. 51, 1331–1346.
  72. Riggs, R. J. and Hu, S. J., 2013. Disassembly Liaison Graphs Inspired by Word Clouds. Procedia CIRP vol. 7, 521–526.
  73. Rohde, J., Meyr, H. and Wagner, M., 2000. Die Supply Chain Planning Matrix. PPS-Management, 5 (1) vol. 5.
  74. Romberg, A. and Haas, M., 2005. Der Anlaufmanager: Effizient arbeiten mit Führungssystem und Workflow - von der Produktionsidee bis zur Serie. Stuttgart: LOG X.
  75. Roscher, J., 2008. Bewertung von Flexibilitätsstrategien für die Endmontage in der Automobilindustrie. Thesis (PhD). University of Stuttgart.
  76. Schneider, W., 2008. Ergonomische Gestaltung von Benutzungsschnittstellen: Kommentar zur Grundsatznorm DIN EN ISO 9241-110. Berlin, Wien, Zürich: Beuth Verlag GmbH.
  77. Schuh, G., 1988. Gestaltung und Bewertung von Produktvarianten: Ein Beitrag zur systematischen Planung von Serienprodukten. Thesis (PhD). RWTH Aachen University.
  78. Schuh, G. and Riesener, M., 2018. Produktkomplexität managen: Strategien - Methoden - Tools[Online], 3rd edn. München: Hanser. Available at: http://www.hanser-fachbuch.de/9783446452251.
  79. Schuh, G. and Stich, V., eds., 2012. Produktionsplanung und -steuerung 1: Grundlagen der PPS, 4th edn. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag.
  80. Sillekens, T., 2008. Aggregierte Produktionsplanung in der Automobilindustrie unter besonderer Berücksichtigung von Personalflexibilität. Thesis (PhD). Paderborn University.
  81. Sillekens, T., Koberstein, A. and Suhl, L., 2011. Aggregate production planning in the automotive industry with special consideration of workforce flexibility. International Journal of Production Research vol. 49, 5055–5078.
  82. Stadtler, H., 2004. Supply chain management and advanced planning––basics, overview and challenges. European Journal of Operational Research vol. 163, 575–588.
  83. Tagesschau, 2017. BMW wartet auf Bosch-Teile: Engpass in der Produktion[Online]. Available at: https://www.tagesschau.de/wirtschaft/boschbmw-produktionsstau-101.html (Accessed 3 May 2018).
  84. Tavaghof-Gigloo, D., Minner, S. and Silbermayr, L., 2016. Mixed integer linear programming formulation for flexibility instruments in capacity planning problems. Computers & Industrial Engineering vol. 97, 101–110.
  85. Teo, C.-C., Bhatnagar, R. and Graves, S. C., 2011. Setting planned lead times for a make-to-order production system with master schedule smoothing. IIE Transactions vol. 43, 399–414.
  86. Vegetti, M., Leone, H. and Henning, G., 2011. PRONTO: An ontology for comprehensive and consistent representation of product information. Engineering Applications of Artificial Intelligence vol. 24, 1305–1327.
  87. Volling, T., 2009. Auftragsbezogene Planung bei variantenreicher Serienproduktion: Eine Untersuchung mit Fallstudien aus der Automobilindustrie. Wiesbaden: Gabler Verlag.
  88. Webster, J. and Watson, R. T., 2002. Analyzing the past to prepare for the future: Writing a literature review. MIS quarterly, xiii–xxiii.
  89. Weyand, L., 2010. Risikoreduzierte Endmontageplanung am Beispiel der Automobilindustrie. Saarbrücken.
  90. Wochner, S., Grunow, M., Staeblein, T. and Stolletz, R., 2016. Planning for ramp-ups and new product introductions in the automotive industry: Extending sales and operations planning. International Journal of Production Economics vol. 182, 372–383.
  91. Wong, W. K. O., 2017. Automotive Global Value Chain: The Rise of Mega Suppliers. London: Taylor and Francis.
  92. Yang, Q., Pan, X., Wei, D. and Wu, K., 2012. Research on Individualized Product Requirement Expression Based on Semantic Network. Physics Procedia vol. 25, 1926–1933.