Kapitel 4 - Standortplanung

1. Wachstum

2. Verlagerung

3. Schrumpfung

Wo soll zusätzliche Kapazität zugebaut werden? Bsp.: Direktinvestitionen der deutschen Automobilindustrie in China

• Ausweiten der Produktionskapazität

• technische und logistische Modernisierung der Gebäude und technischen Einrichtungen

• Eintritt in neue Märkte

• Umgehen von Handelsbeschränkungen (z.B. durch Joint Ventures)

• z.B. Braunkohle Kraftwerke, Montagewerke in Singapur, Textilindustrie auf Philippinen oder

in Moldawien

• Ausweichen in Länder mit geringerem (Lohn-) Kostenniveau

• Aufgabe von Standorten, z.B. Raffinerien, Eisen & Stahl, Automobilbau (Opel Bochum)

• Zusammenlegen von Standorten

Also Frage: Welche Standorte müssen schließen?

• Anzahl der Standorte

• Produktions bzw. Fertigungstiefe: Strategie der vertikalen Integration? (wieviel der Wertschöpfung selbst im U.)

• Produktionsbreite: Anzahl der verschiedenen Produkte (andere Standorte für andere Linien, da andere Bedingungen?)

• Technik: Bedarf an Kühlung, Beschaffenheit der Fundamente

• Gesetzgeberische Rahmenbedingungen: Gewerbesteuer, Genehmigungsverfahren

• Marktöffnung: Importbeschränkungen

• Produktionstechnik

• Transport und Lagerwesen

• Leistungsprogramm

• Einmalige Standortentscheidung für einen längeren Zeitraum (>20 Jahre)

• Revidierung der Entscheidung meist nur mit sehr hohem finanziellen Aufwand möglich

• Enger Zusammenhang mit der internationalen Wettbewerbs und Produktpolitik der Unternehmung.

1. Volkswirtschaftliche Standortplanung bzw. theorie

2. Betriebliche Standortplanung

3. Innerbetriebliche Standortplanung/ Layoutplanung

• Warum siedeln sich Unternehmen und Betriebe von Wirtschaftssektoren in einem bestimmten

Wirtschaftsgebiet an?

• Industriestandortfragen im Zusammenhang mit Raumplanung bzw. Raumgestaltung der Region

• Standortwahl für einzelne Unternehmen und Betriebe, während bereits bestehende / geplante

Produktionsstätten, Zentral-, Beschaffungs oder Auslieferungsläger mit in die Planung einbezogen

werden

• Räumliche Anordnung der "Betriebsmittel" innerhalb der Grenzen des Betriebsgrundstückes

(Konfiguration aller Betriebsmittel, z.B. Maschinen)

1. Produktionskapazität

2. Modernisierung

3. Regionale Nachfrageschwerpunkte

4. Just In Time

5. Kostenniveau

6. Handelsrestriktionen

Produktionskapazität: Die vorhandene Produktionskapazität reicht nicht aus, um den gestiegenen Kapazitätsbedarf zu decken; umgekehrt kann ein dauerhafter Angebotsüberhang zur Schließung einer Produktionsstätte führen.

Modernisierung: Die Gebäude und technischen Einrichtungen sind überholt; es sollen die baulichen

Voraussetzungen für eine grundlegende technische und logistische Modernisierung geschaffen werden.

Regionale Nachfrageschwerpunkte: Die regionalen Nachfrageschwerpunkte haben sich verschoben, oder neue bisher nicht zugängliche Märkte sollen versorgt werden.

Just In Time: Zur Umsetzung des JIT Prinzips sollen Lieferanten in Werksnähe angesiedelt werden.

Kostenniveau: Wegen Kostenanstiegs im Heimatland soll auf Länder mit niedrigerem Kostenniveau ausgewichen werden.

Handelsrestriktionen: Aus strategischen Überlegungen wird der Eintritt in neue internationale Märkte angestrebt; durch die lokalen Produktionsstandorte sollen Handelsbeschränkungen umgangen werden.

Innovationsstrategien

1. Strategie der räumlichen Diversifizierung (mehr Standorte aufbauen, um Kunden zu erreichen z.B. mehr Ladesäulen für E-Autos)

2. Strategie der räumlichen Verdichtung (wenige große Zentren)

3. Strategie der Erweiterung der vorhandenen Produktionsstätten (on-site expansion)

Variations- bzw. Eliminationsstrategien

1. Konzentrationsstrategie, z.B. durch Fertigungssegmentierung (Produktlinie gestrichen, daher auch Produktionsstraße)

2. Strategie der Teilstilllegung vorhandener Produktionsstätten (on-site contraction)

1. Anzahl / Funktion der Standorte

2. Fertigungstiefe

3. Produktionsbreite (Portfolio)

4. Technik

5. Gesetzliche Rahmenbedingungen

6. Marktzugang

1. Permanente Untersuchung lukrativer Ländermärkte auf Eignung als Auslandsstandort

2. Feasibility Studie: Untersuchung der grundsätzlichen Durchführbarkeit eines Projektes anhand landesspezifischer Daten

3. Strategisches Konzept: Detaillierte Zielformulierungen und Erarbeitung einer Markteintrittsstrategie und eines Businessplans incl. Absatz und Kostenentwicklung

4. Regionale Standortwahl: Bewertung alternativer Standorte mittel Checklisten, Profilmethode und Investitionsschätzungen

5. Entscheidung

Personalkosten, Untersuchung des Bildungsgrads von potenziellen (fach-)MA, aber auch grundsätzliche Rahmenbedingungen wie kultureller Hintergrund, politische Unruhen

1. Grund und Boden: Lage und Größe, Expansionsmöglichkeiten, Erschließung Bebauungsvorschriften

2. Verkehrsanbindung und Transport: Straßennetz, Schienennetz, Binnenschifffahrt bzw. Seehafen, Flughafen

3. Produktion: Klimatische Bedingungen, Ersatz für Maschinen

4. Investition und Finanzierung: Bauunternehmen, Investitionsgüterhersteller, Kreditinstitute

5. Allgemeine Infrastruktur: Wohnraum, Bildungseinrichtungen, Kulturelle Einrichtungen, Medizinische Versorgung

6. Arbeitskräfte: Potential (Anzahl / Quantität), Ausbildungsstand (Qualität)

7. Beschaffung und Entsorgung: Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffe, Energie, Wasser, Abfallbeseitigung

8. Öffentliche Hand: Subventionen, Steuervergünstigungen

9. Persönliche Präferenzen: Wohnlage, Erholungs und Urlaubsmöglichkeiten

• bei qualitativen Faktoren: Nutzwertanalyse und Scoring Modelle

• bei quantitativen Faktoren: Break Even Analyse, Verfahren der Investitionsrechnung und Optimierungsmodelle zur Standortwahl

  (unter Berücksichtigung der anfallenden Transport-, Produktions- und Lagerkosten sowie Investitionen).

1. Modelle zur Standortbestimmung in der Ebene

2. Modelle für Warehouse Location Probleme

3. Modelle für Zentrenprobleme

• Lassen sich sowohl die positiven (Nutzen) als auch die negativen (Kosten) Aspekte weitgehend monetär bewerten,

so bezeichnet man den gesamten Vorgang der Systemanalyse einschließlich der Vor und Nachteilsanalyse auch als Kosten Nutzen Analyse cost benefit analysis

• Eine Nutzwertanalyse gewichtet sämtliche Zielattribute und fasst sie additiv zu einem Gesamtziel attribut zusammen. Die Nutzwertanalyse ist eine Methode der Entscheidungsunterstützung bei mehrfacher Zielsetzung.

1. kontinuierliche Ansätze: Alle Punkte eines betrachteten Raums

2. Diskrete Ansätze: endliche (ausgewählte) potenzielle Standorte werden betrachtet

• Alle Punkte eines betrachteten Raums stellen potenzielle Standorte dar. (z.B. überall in DE)

• Der Entscheidungsträger besitzt keine Standortpräferenzen.

• Sinnvoll zur ersten Eingrenzung potentieller Standorte

Wenn nicht alle Punkte einer Ebene sich als Standorte eignen, werden in den diskreten Modellen aus einer endlichen Anzahl potentieller Standorte die günstigsten ausgewählt.

Erfolgt die Auswahl durch Minimierung der Transport und Lagerkosten, werden diese Ansätze als Warehouse Location bzw. Plant Location oder Fixed Charge Probleme bezeichnet.

Ermittlung des transportkostenminimalen Standortes bei gegebenen Absatzorten.

Menge potentieller Standorte (z. B. für Auslieferungslager)= gesamtes Absatzgebiet der Unternehmung (d.h. kontinuierliches Modell).

Annahmen

1. Die Kundenorte sind auf einer homogenen Fläche ( verteilt

2. Jeder Punkt der Ebene ist ein potentieller Standort

3. Die Entfernung zwischen zwei Punkten wird gemäß einer Metrik gemessen (Definition im 2 dimensionalen Koordinatensystem). Dazu:

   • müssen die Bezugspunkte für die Entfernungsmessung festliegen und

   • muss die Art der Wegstreckenführung bekannt sein (Bahn, Straße etc.)

Nach der Art der Streckenführung verwendet man verschiedene Entfernungsmaße.

Gegeben: Eine Menge 𝑉an Standorten, wobei zu jedem Standort die Koordinaten 𝑥𝑖,𝑦𝑖, für 𝑖∈𝑉 bekannt sind.

Gesucht: Ein neuer Standort, so dass die gewichtete Summe (Transportkosten) der euklidischen Abstände zu allen gegebenen Standorten minimal ist.

Formel siehe Folie 103

1. Für ein Lager soll der optimale Standort gefunden werden.

2. Jeder Ort kann als Standort genutzt werden.

3. Die Transportkosten sind proportional zum euklidischen Abstand von Lager und Nachfragepunkt (hier: Fabrik).

4. Es bestehen keine sonstigen Beschränkungen (Kapazität, etc.).

5. Das Ziel ist es, die Transportkosten zu minimieren.

diskretes Modell

Standortauswahl kann in einem Netzwerk vorgenommen werden, wenn die Menge der zulässigen Punkte auf zuvor ausgewählte Punkte in der Ebene und deren direkte Verbindungsstrecken beschränkt wurde

Einsatzzweck: Bestimmung von Standorten für zentrale Einrichtungen wie Schulen, Feuerwachen oder Depots für Rettungsfahrzeuge.

Statt der Minimierung der Summe der entstehenden Kosten wird eine Minimax Zielsetzung verfolgt:

Minimiere den maximalen Weg, den ein “Kunde” zurückzulegen hat.

Einsatz von Verfahren der Graphentheorie:

• In einem ungerichteten Graphen G bilden die Kanten (Verbindungsstrecken) die zulässigen Transportverbindungen.

• Darstellung als gemischt ganzzahliges lineares Problem (MILP = mixed integer linear problem ) und Lösen mittels Branch and Bound Verfahren.

Für die betriebliche Standortplanung von Industrieanlagen von untergeordneter Bedeutung.

Diskreter Ansatz

zur Standortwahl endlich viele Standorte mit bekannter Lage: Simultane Standort und Transportoptimierung

Im klassischen WLP wird der Vertrieb für ein Unternehmen mit verschiedenen Produktionsstätten optimiert:

• Von welchen Zwischenlagern kann eine fest vorgegebene Nachfrage an verschiedenen Standorten optimal bedient werden?

Ein Unternehmen beliefert eine bestimmte Anzahl von Kunden, die pro Periode eine bestimmte Gütermenge nachfragen. Als

Standorte für das Auslieferungslager kommen nur ganz bestimmte Orte nach einer Auswertung der Standortfaktoren in Frage,

die meist unterschiedliche Standorterrichtungskosten verursachen.

Die Kosten der Belieferung sind abhängig von der zurückgelegten Fahrtstrecke.

Zielfunktion:

• Minimiere die Summe aus Standorterrichtungskosten und Belieferungskosten.

Gesucht:

• Anzahl der einzurichtenden Lager und ihrer Standorte

• Transportmenge

1) Unkapazitiertes einstufiges WLP (einfachste Form):

Von welchem potenziellen Standort kann die fest vorgegebene

regionalisierte Nachfrage gedeckt werden?

• Gegeben: standortabhängige Fixkosten und variable, mengen und streckenabhängige Transportkosten.

• Entscheidungsziel: Festlegung der Standorte und Transportwege. —> also Menge pro Nachfrage nicht berücksichtigt

2) Kapazitiertes einstufiges WLP:

Erweiterung von 1) um Bedarfsmengen (Kunden) und Kapazitäten (Lager)

• Gleiches Problem wie oben

• Transportkosten sind pro [ME] Ware gegeben

• Lager haben zusätzlich Kapazitäten 𝑏𝑖,𝑖∈𝑉1, die nicht

überschritten werden dürfen

• Kunden haben zusätzlich Bedarfe 𝑑𝑗,𝑗∈𝑉2, die gedeckt

werden müssen

An welchen Standorten sind Lager bzw. Umladeknoten zu errichten, um die Produkte von verschiedenen Produktionsstandorten mit unbestimmten, aber kapazitierten Produktionsmengen zu vorgegebenen regionalisierten Nachfragen zu transportieren?

zusätzliche Betrachtung von weiteren „Transportstufen”, z.B. zwischen verschiedenen Produktionsstätten (Werken) und Lagern

• WLP lassen sich mit Hilfe von gemischt ganzzahlig linearen Optimierungsmodellen lösen.

• Modellierung mithilfe eines bipartiten Graphen: Zwei Mengen an Knoten, die über Kanten miteinander verbunden sind.

• Erste Menge ( 𝑉1) stellt potentielle neue Standorte und

• Zweite Menge ( 𝑉2) stellt Kunden dar

• Jeder Knoten aus 𝑉1 ist mit jedem Knoten aus 𝑉2 über eine gewichtete Kante verbunden, d.h. jeder neue Standort kann jeden Kunden beliefern.

• Die Kanten sind mit den Transportkosten der entsprechenden Strecke für den Planungshorizont und die potentiellen Standorte mit den Errichtungskosten gewichtet.

• Jeder Kunde wird von genau einem Lager beliefert

• Kapazitäten der Lager und Bedarfe der Kunden werden nicht beachtet

• Modell ist auch für große Instanzen noch gut lösbar mit heutigen Mitteln

• Die Summe der ausgehenden Waren darf die Kapazität des Lagers nicht überschreiten.

• Zu jedem Kunden muss bedarfsgerecht geliefert werden.

Mögliche Verfahren zur Entscheidungsunterstützung sind:

• bei quantitativen Informationen:

Break Even Analyse, Verfahren der Investitionsrechnung (siehe z. B. Götze & Bloech 2002) und Optimierungsmodelle

zur Standortwahl, z. B. Warehouse Location Problem

• bei (primär) qualitativen Informationen:

Nutzwertanalyse und Scoring Modelle

• Bei quantitativen und qualitativen Informationen:

AHP (Analytischer Hierarchieprozess), PROMETHEE

—> endlich viele Standorte mit bekannter Lage: simultane Standort- und Transportoptimierung

Problembeschreibung:

Ein Unternehmen möchte die Nachfrage seiner räumlich verteilten Kunden aus einer endlichen Menge an potenziellen Standorten bedienen. Die Eröffnung dieser Standorte verursacht Standorterrichtungskosten. Mithilfe einer Metrik werden Kosten, Entfernungen oder Dauern der Belieferung für jeden Weg (von jedem potenziellen Standort zu jedem Kunden) erfasst.

• Welche (und wie viele) Standorte sollten eröffnet werden, um die Gesamtkosten zu minimieren?

• Welche Kunden sollten von welchen Standorten aus beliefert werden, um die Gesamtkosten zu minimieren?

Zielfunktion: Minimiere die Summe aus Standorterrichtungskosten und Belieferungskosten

• i.d.R. bei schlecht strukturierten Entscheidungsproblemen („Kuddelmuddel“)

• Keine objektiv richtigen Entscheidungen, da subjektive Erwartungen und Präferenzen des Entscheidungsträgers

berücksichtigt werden müssen

• Mehrere Entscheidungskriterien mit unterschiedlichen, möglichen Abhängigkeiten untereinander:

• Indifferenz: Die Ausprägung eines Kriteriums hat keinen Einfluss auf die Ausprägung eines anderen Kriteriums

• Komplementarität: Wenn eine Alternative bessere Ausprägungen bei einem Kriterium hat, verbessert sich der Wert bei einem anderen.

• Konkurrenz/Konflikt: Wenn eine Alternative bessere Ausprägungen bei einem Kriterium hat, verschlechtert sich

  der Wert bei einem anderen.

• Alternativenmenge zur Lösung des Problems, einschließlich Unterlassensalternative

• Unendlich viele: Multi-Objective Decision Making (MODM)

• Endlich viele: Multi-Attribute Decision Making (MADM)

„Die Nutzwertanalyse ist die Analyse einer Menge komplexer Handlungsalternativen mit dem Zweck, die Elemente dieser Menge entsprechend den Präferenzen des Entscheidungsträgers bezüglich eines multidimensionalen Zielsystems zu ordnen. Die Abbildung erfolgt durch die Angabe der Nutzwerte (Gesamtwerte) der Alternativen.“

• MADM Verfahren

• Semi quantitatives Verfahren (nominalskalierte Kriterien werden in eine kardinale Skala transformiert)

• Gewichtet sämtliche Zielattribute und fasst sie additiv zu einem Gesamtziel Attribut zusammen

• Ergebnis: Rangfolge

• Eine Nutzwertanalyse unterscheidet sich von einer Kosten- Nutzen-Analyse (cost benefit analysis) dadurch, dass sich bei der Kosten-Nutzen-Analyse sowohl die positiven (Nutzen) als auch die negativen (Kosten) Aspekte weitgehend monetär bewerten lassen.

Zur Bewertung verschiedener sich ausschließender Handlungsalternativen (z. B. Standorte, Investitionsprojekte) werden die (z.T) qualitativen Zielattribute in eine einheitliche quantitative Nutzenskala transformiert

1. Menge an Kriterien 𝑐𝑖∈𝐶=𝑐1,𝑐2,…,𝑐𝑛(z. B. Standortfaktoren) wird erhoben und

2. Gewichtungen 𝑤𝑖∈𝑊=𝑤1,𝑤2,…,𝑤𝑛für die Kriterien werden festgelegt

• Normierung auf das Intervall [0,1]

1. Jede Alternative 𝑎𝑗∈𝐴=𝑎1,𝑎2…,𝑎𝑚wird hinsichtlich der Kriterien auf einer Kardinalskala bewertet:

   • Teilnutzenwerte 𝑥𝑖𝑗

2. Gesamtnutzen 𝑁einer Alternative 𝑗ist die Summe der mit den jeweiligen Gewichtungen multiplizierten Teilnutzenwerte

—> Die Alternative mit dem höchsten Gesamtnutzwert wird zur Realisierung vorgeschlagen.

• Einfach anwendbar

• Transparente Entscheidungen

• Bewusster Entscheidungsprozess

• In der Praxis weit verbreitet

Substituierbarkeit/Kompensation:

• Es wird eine vollständige Substituierbarkeit der Kriterienerfüllungen untereinander unterstellt, d.h., Defizite einer

Alternative bei einem Kriterium können durch Übererfüllung bei einem anderen Kriterium ausgeglichen werden.

Nutzenunabhängigkeit:

• Die Bewertung einer Alternative hinsichtlich eines Kriteriums sei völlig unabhängig von der Bewertung hinsichtlich der

übrigen Alternativen. Widerspruch zu Interdependenzen, die in der Realität auftreten.

Gewichtung/Teilnutzenbestimmung:

• Subjektiv, oft Ergebnis von Verhandlungsprozessen

• Entscheider muss sich eigener Präferenzfunktion klar bewusst sein

Bandbreiten-Effekt:

• Gewichte dürfen nicht unabhängig von der gewählten Bewertungsskala gewählt werden

Zielsplittung:

• Unterziele werden insgesamt oft höher gewichtet als das übergeordnete (aggregierte) Ziel

• MADM Verfahren

• Strukturierung der Kriterien in einer Hierarchie, Alternativen sind die unterste Ebene

• Bewertung basiert auf paarweisen Vergleichen und Verhältniskennzahlen

• Ergebnis: Rangfolge (wie Nutzwertanalyse)

• Der Entscheider kann zwei Alternativen 𝑝und 𝑞aus der endlichen Menge an Alternativen bezüglich eines Kriteriums

aus einer Menge von Kriterien auf einer Skala von 1-9 bewerten ( 𝑎𝑝𝑞). Die Skala ist reziprok,

• Der Entscheider bewertet ein Element niemals als unendlich viel besser als ein anderes Element im Hinblick auf ein

Kriterium aus der Kriterienmenge

• Das Entscheidungsproblem kann als Hierarchie dargestellt werden.

• Alle relevanten Kriterien und Alternativen sind in der Hierarchie enthalten.

1. Präferenz bezüglich zweier Kriterien/Alternativen paarweise bewerten, in Bezug auf die nächsthöhere Hierarchieebene, Darstellung in Präferenzmatrix 𝐴mithilfe folgender Skala:

• 1 keine Präferenz (beide werden gleich präferiert)

• 3 schwache Präferenz

• 5 Starke Präferenz

• 7 Sehr starke Präferenz

• 9 Absolute Präferenz

1. Eigenvektoren für alle Teile der Kriterienhierarchie mithilfe eines iterativen Vorgehens berechnen

• Schritt 1: Quadratur der Präferenzmatrix: 𝐴×𝐴

• Schritt 2: Zeilensummen bilden und normieren

• Abbruch: Wenn Unterschied der Werte des Eigenvektors zwischen zwei Iterationen minimal ausfällt

Die Elemente eines Eigenvektors liegen im Intervall

[0;1]. Je größer der Wert, desto stärkere Präferenz. Die Summe

der Elemente eines Eigenvektors ist immer 1 (Rundungsfehler ausgenommen)

1. Gesamtranking nach Zusammenführung der Ergebnisse bilden

• Komplexes Bewertungsproblem wird in handhabbare Teilprobleme zerlegt

• Paarvergleiche lassen sich leicht durchführen

• Präzise Berechnungen der Gewichte und der Qualität der Beurteilungen sind möglich

• Inkonsistenzen in der Bewertung können aufgedeckt werden

• Paarvergleiche brauchen viel Zeit

• EDV Anwendung ist i.d.R. nötig

• durch aufwändige Berechnungen wird ggf. verschleiert/ unterdrückt, dass Paarvergleiche i.d.R. auf

subjektiven Einschätzungen („Bauchentscheidungen”) beruhen, und die quantifizierten Verhältnisse nur angenähert sind

• Nutzwertanalyse braucht keinen Rechner, AHP ist ohne kaum möglich

• Nutzwertanalyse kann die Konsistenz einer Entscheidung aus den subjektiven Bewertungen nicht überprüfen