Contents
Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V
Hartmut Stadtler, Christoph Kilger
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Hartmut Stadtler
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Part I. Basics of Supply Chain Management
1 Supply Chain Management – An Overview . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Hartmut Stadtler
1.1 Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2 Building Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.3 Origins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2 Supply Chain Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Christopher S¨urie, Michael Wagner
2.1 Motivation and Goals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.2 Process Modelling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.3 Performance Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.4 Inventory Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3 Types of Supply Chains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Herbert Meyr, Hartmut Stadtler
3.1 Motivation and Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.2 Functional Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.3 Structural Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.4 Example for the Consumer Goods Industry. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.5 Example for Computer Assembly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
4 Advanced Planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Bernhard Fleischmann, Herbert Meyr, Michael Wagner
4.1 What is Planning? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.2 Planning Tasks Along the Supply Chain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.3 Examples of Type-Specific Planning Tasks and Planning Concepts 92
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
Part II. Concepts of Advanced Planning Systems
5 Structure of Advanced Planning Systems. . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Herbert Meyr, Michael Wagner, Jens Rohde
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
6 Strategic Network Planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
Mark Goetschalckx, Bernhard Fleischmann
6.1 Components of the Strategic Network Design Problem . . . . . . . . . . 121
6.2 Review of Models in the Literature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
6.3 Modelling Strategic Supply Chain Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
6.4 SNP Modules in Advanced Planning Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
6.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
7 Demand Planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
Michael Wagner
7.1 A Demand Planning Framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
7.2 Statistical Forecasting Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
7.3 Incorporation of Judgmental Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
7.4 Additional Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
8 Master Planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Jens Rohde, Michael Wagner
8.1 The Decision Situation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
8.2 Model Building . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
8.3 Generating a Plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
9 Demand Fulfilment and ATP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
Christoph Kilger, Lorenz Schneeweiss
9.1 Available-to-Promise (ATP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
9.2 Allocated ATP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
9.3 Order Promising . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
10 Production Planning and Scheduling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Hartmut Stadtler
10.1 Description of the Decision Situation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
10.2 How to Proceed from a Model to a Production Schedule . . . . . . . . 198
10.3 Model Building . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
10.4 Updating Production Schedules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
10.5 Number of Planning Levels and Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
11 Purchasing and Material Requirements Planning . . . . . . . . . 215
Hartmut Stadtler
11.1 Basics of Material Requirements Planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
11.2 Generation and Timing of Uncritical Orders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
11.3 Quantity Discounts and Supplier Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
12 Distribution and Transport Planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
Bernhard Fleischmann
12.1 Planning Situations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
12.2 Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
13 Coordination and Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Jens Rohde
13.1 Coordination of APS Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
13.2 Integration of APS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
13.3 Supply Chain Event Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
14 Collaborative Planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
Christoph Kilger, Boris Reuter
14.1 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
14.2 Types of Collaborations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
14.3 A Generic Collaboration Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
14.4 Software Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
Part III. Implementing Advanced Planning Systems
15 The Definition of a Supply Chain Project . . . . . . . . . . . . . . . . 281
Christoph Kilger
15.1 Supply Chain Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
15.2 Supply Chain Potential Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
15.3 Project Roadmap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
16 The Selection Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
Christoph Kilger, Ulrich Wetterauer
16.1 Creation of a Short List. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
16.2 APS Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
16.3 Implementation and Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
16.4 Post-implementation Effort and Support Model . . . . . . . . . . . . . . . . 315
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
17 The Implementation Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
Ulrich Wetterauer, Herbert Meyr
17.1 The APS Implementation Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
17.2 Modelling Phases of an APS-Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
Part IV. Actual APS and Case Studies
18 Architecture of Selected APS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
Herbert Meyr, Jens Rohde, Michael Wagner, Ulrich Wetterauer
18.1 i2 Technologies – i2 Six.One . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
18.2 Peoplesoft – EnterpriseOneTM Supply Chain Planning . . . . . . . . . . 346
18.3 SAP – APO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
19 SCM in a Pharmaceutical Company. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
Frank Altrichter, Tanguy Caillet
19.1 Case Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
19.2 Objectives of Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358
19.3 Planning Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
19.4 Results and Lessons Learned . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
20 Food and Beverages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371
Michael Wagner, Herbert Meyr
20.1 Case Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371
20.2 Aim of the Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
20.3 Model Building in Peoplesoft Strategic Network Optimization . . . 377
20.4 Implementing the Master Planning model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
20.5 Results and Lessons Learned . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388
21 Computer Assembly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
Christoph Kilger, Lorenz Schneeweiss
21.1 Description of the Computer Assembly Case. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
21.2 Scope and Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393
21.3 Planning Processes in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395
21.4 Summary and Lessons Learned . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406
22 Demand Planning of Styrene Plastics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407
Boris Reuter
22.1 Description of the Supply Chain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407
22.2 The Architecture of the Planning System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408
22.3 Model Building with SAP APO Demand Planning . . . . . . . . . . . . . 410
22.4 The Demand Planning Process of the Styrene Plastics Division . . 415
22.5 Concluding Remarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420
23 Semiconductor Manufacturing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421
Lorenz Schneeweiss, Ulrich Wetterauer
23.1 Case Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421
23.2 Objectives of Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425
23.3 Model Building with the i2 Factory Planner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427
23.4 Lessons Learned . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434
24 Scheduling of Synthetic Granulate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435
Marco Richter, Volker Stockrahm
24.1 Case Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435
24.2 Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437
24.3 Modelling the Production Process in APO PP/DS . . . . . . . . . . . . . 437
24.4 Planning Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448
24.5 Results and Lessons Learned . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449
Part V. Conclusions and Outlook
25 Conclusions and Outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455
Hartmut Stadtler
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458
Part VI. Supplement
26 Forecast Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461
Herbert Meyr
26.1 Forecasting for Seasonality and Trend . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461
26.2 Initialization of Trend and Seasonal Coefficients. . . . . . . . . . . . . . . . 467
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471
27 Linear and Mixed Integer Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . 473
Hartmut Stadtler
27.1 Linear Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473
27.2 Pure Integer and Mixed Integer Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . 477
27.3 Remarks and Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483
28 Genetic Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485
Robert Klein
28.1 General Idea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485
28.2 Populations and Individuals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486
28.3 Evaluation and Selection of Individuals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488
28.4 Recombination and Mutation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490
28.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492
29 Constraint Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493
Robert Klein
29.1 Overview and General Idea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493
29.2 Constraint Satisfaction Problems. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494
29.3 Constraint Propagation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495
29.4 Search Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497
29.5 Concluding Remarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501
About Contributors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509