Supply Chain Management

Wertschöpfungsketten geraten häufig „in Schwingung“. Dabei nimmt die Schwankungsbreite der Nachfrage vom Endabnehmer bis zu den Vorlieferanten (stromaufwärts), drastisch zu.

Ursprünglich wurde dieser Peitschen- oder Bullwhip-Effekt gar nicht im Zusammenhang mit Lieferketten beobachtet. Ray Forrester, Professor am MIT, entdeckte dieses Phänomen 1958, als er das Verhalten komplexer Systeme studierte. Allgemein bekannt wurde sein 1961 entwickeltes „Beer-Game“. Es zeigt das Entstehen des Bullwhip Effektes sehr anschaulich. Erst drei Jahrzehnte später wurde der Bullwhip in Lieferketten beschrieben:

Berühmte Bullwhip Fälle: Barilla und Procter & Gamble
Die Firma Barilla SpA, ein Hersteller von Pasta-Produkten in Italien, räumte ihren Kunden Anfang der 1990er Jahre attraktive Preisvorteile ein, falls sie bereit waren, ganze Lastwagenladungen zu kaufen. Daraus entstand ein sehr unregelmäßiges Bestellverhalten der Kunden. Es führte zu zusätzlichen Kosten in der Lieferkette, die höher waren, als die Vorteile der großen Mengen.

Procter & Gamble/Babywindeln: Der Verbrauch von Windeln schwankt relativ wenig und lässt sich gut über Statistiken der Geburtenrate vorherzusagen. Am anderen Ende dieser Lieferkette befindet sich der Hersteller der Klebestreifen, mit denen die Windeln zusammengehalten werden. Er sah sich außerordentlich hohen Nachfrageschwankungen ausgesetzt. Sie waren entlang der Lieferkette entstanden und haben sich von Knoten zu Knoten verstärkt.

Planungsprozesse können Bullwhip erzeugen (Beispiel)
Bullwhip Effekte treten nicht nur über viele Knoten und in langen Lieferketten auf. Anfällig sind auch Produktionsbetriebe mit hintereinanderliegenden Prozessbereichen und ohne durchgängigen One-Piece-Flow. In einem unserer Beratungsprojekte haben wir für ein Produkt eine Verstärkung der Nachfrageschwankungen um den Faktor 30 ermittelt – nur in der Kette zwischen Versand, Fertigwarenlager, Montage, Rohmateriallager und Wareneingang. Gleichzeitig liefen die Auslieferungen an den Kunden und der Nachschub durch die Lieferanten völlig asynchron. Lieferanten erlebten zunächst massiv überhöhte Bestellungen und starke Bedarfsschwankungen. Eine immense Herausforderung und ein sehr risikoreicher, kostspieliger Zustand.

Abbildung: Bullwhip Effekt in einem Produktionsbetrieb

Erläuterung:

• Es handelt sich hier um die Wertschöpfungskette eines neuen Produktes. Materialbestellungen und Fertigung richten sich nach einem Produktionsplan, der auf optimistischen Verkaufsvorhersagen beruht. Die tatsächlichen Kundenbestellungen fallen jedoch deutlich geringer aus. Über einen Zeitraum von 12 Monaten blieb diese Fehlentwicklung ohne Korrektur.
• Die blauen Grafiken beschreiben die Übergänge zwischen den Prozessbereichen (graue Pfeile) und zeigen Zeitpunkt und Menge der Warenbewegungen über 52 Wochen.
• Die blaue Verteilungskurve in den darunter angeordneten Grafiken symbolisiert den Bullwhip Effekt. Ganz rechts steht der Versand an die Kunden mit einer engen Schwankungsbreite der Nachfrage; ganz links die Abliefermengen der Lieferanten. Mengen und Schwankungsbreite sind deutlich erhöht. Man erkennt, dass die Zugangsmengen erheblich höher sind als die Abgänge im Versand. Die überhöhten Mengen gehen auf Defizite im Dispositionsverfahren zurück, die den Bullwhip Effekt überlagern. Es ist absehbar, dass den Lieferanten ein totaler Lieferstopp droht, da die Lager immer voller laufen. Das geschah dann auch.

Die Lieferkette arbeitete im PUSH Modus. Die Produktionsplanung „drückte“ Produkte durch die Montage in ein Fertigwarenlager, aus dem die Bestellungen der Kunden bedient wurden. Nach der Umstellung auf PULL „zog“ ein Kundenauftrag alle Materialien und Aktivitäten zwischen Versand und Wareneingang. Der Bullwhip Effekt war auf den Faktor 3 zurückgegangen. Das Fertigwarenlager war durch den PULL Modus überflüssig geworden.

Typische Ursachen für Bullwhip
Mit diesen Beispielen werden typische Wirkungsmechanismen des Bullwhip-Effekts sichtbar:

• Lieferketten sind logistische Systeme mit einem hohen Grad an Komplexität. Jeder Knoten in der Kette ist von seinen Nachbarknoten abhängig. Gekoppelt sind sie durch Nachfrage- und Lieferbeziehungen. In der Realität sind diese Knoten eigenständige Firmen mit ihren Kunden und Lieferanten. Jede Firma trifft ihre Entscheidungen unabhängig, meist mit unvollständiger Information. Sie nimmt damit, bewusst oder unbewusst, negative Auswirkungen auf andere Beteiligte in der Kette in Kauf. Unabhängige Entscheidungen in einem abhängigen System führen zu „Schwingungen“ und verstärken die Nachfrage-Schwankungen (Systemtheorie). Je mehr Knoten unabhängig von anderen Knoten agieren, desto prächtiger entwickelt sich der Bullwhip Effekt entlang der Kette.
• ERP-Systeme haben über ihre eingebauten Algorithmen (z.B. Bedarfsberechnungen mit MRP) eine Tendenz, die Schwankungsbreiten des Bedarfs zu vergrößern.
• Marketingaktionen oder Verfahrensregeln wie z. B. Mindestbestellmengen. Sie erscheinen aus betriebswirtschaftlicher Sicht vielleicht sinnvoll, in logistischen Systemen wirken sie jedoch als Akkumulationspunkte der Nachfrage. Aus einer täglichen Nachfrage von 10 Stück wird bei einer Mindestbestellmenge von 500 Stück nur alle 50 Tage eine Bestellung (und nachfolgende Lieferung). Alleine dadurch steigt die Schwankungsbreite der Nachfrage erheblich.
• Bedarfsänderungen, die z. B. auf eine Montagelinie mit konstanter Durchlaufzeit treffen, verursachen Änderungen des in der Linie gebundenen Bestands (WIP). Mit einer um 10 Stück / Tag reduzierten Rate und einer Durchlaufzeit von 4 Tagen sinkt dieses WIP um 40 Stück (Veränderung x DLZ). Umgekehrt verursacht einer Erhöhung der Rate um 10 Stück / Tag, einen schlagartigen Anstieg des WIP um 40 Stück. Diese Menge ist zusätzlich erforderlich, damit die Montagelinie mit der höheren Rate produzieren kann. Änderungen des WIP wirken sich auf die Rohmaterialbestellungen bei den Lieferanten aus. Der Lieferant erlebt eine hohe Nachfrageschwankung, die er (durch eigene Abwicklungsmechanismen verstärkt) an seine Lieferanten weiter gibt.

Alle Aktionen, die Abweichungen von einem regelmäßigen Nachfragemuster erzeugen, leisten einen Beitrag zur Entstehung und Verstärkung des Bullwhip Effektes. Im Alltag können diese Aktionen nicht immer ganz vermieden werden. Es gibt Nachfrageschwankungen oder Prozessschwankungen, die nicht eliminiert werden können. Der Bullwhip Effekt ist also in logistischen Ketten systemimmanent.

Gegenmaßnahmen
Man kann allerdings seine Auswirkungen stark dämpfen und so erhebliche Kapital- und Kosteneinsparungen realisieren. Wichtige Ansatzpunkte sind:

• Durchlaufzeiten verringern (Wartezeiten eliminieren),
• One-Piece-Flow und PULL,
• Vollständige, aktuelle und vorausschauende Informationen über des Status in der Lieferkette,
• Einfache Struktur der Lieferkette und Blick auf das Ganze (end-to-end).

Der Geisel des Bullwhip entkommt man nie ganz, der Schmerz lässt sich jedoch massiv mildern.

© 2010 Schmid & Wolff

Schlagworte: Bullwhip, Risiko, Schwankung der Nachfrage, Wertschöpfungskette

Dieser Beitrag wurde vor am Montag, 1. März 2010 um 14:45 Uhr veröffentlicht und unter Grundbausteine des Supply Chain Management gespeichert. Sie können Kommentare zu diesem Eintrag über den RSS-2.0-Feed verfolgen. Sie können einen Kommentar hinterlassen oder einen Trackback von Ihrer Website hierher setzen.