Fallbasiertes Schließen zur Komplexitätsreduktion

Schmidt, Ivonne

Fallbasiertes Schließen zur Komplexitätsreduktion

Fallbasiertes Schließen als Ansatz des Variantenmanagements im Maschinen- und Anlagenbau

von Ivonne Schmidt (Autor:in)

Informatik - Angewandte Informatik

Zusammenfassung

Inhaltsangabe:Einleitung:
Im Zuge der Globalisierung und dem Wandel vom Anbieter-zum Kundenmarkt gewinnt das Variantenmanagement immer mehr an Bedeutung. So fordern nationale Rahmenbedingungen, der internationale Wettbewerb und die Endabnehmer eine Individualisierung der Produkte, was zu einer wachsenden Produktvielfalt auf dem Absatzmarkt führt. Auch kann eine Umsatzsteigerung auf stagnierenden Märkten und eine Erhöhung der Kundenbindung durch externe Produktvarianten, also durch Marktanforderungen und Kundenwünsche hervorgerufene Versionen eines Produktes, erzielt werden.
Die externe Vielfalt bedingt interne Produktvarianten, -strukturen und -familien. Durch diese interne Komplexität entstehen intransparente Ablaufprozesse und unüberschaubare Gemeinkosten sowie erhöhter Entwicklungs- und Verwaltungsaufwand für Unternehmen.
Weiterhin werden zur Verkürzung der Produktentwicklungszeiten und der durch den Markt bedingt verkürzten Innovationszyklen zunehmend Gleichteile und Baugruppen (z. B. Plattformen in der Automobilindustrie) eingesetzt oder existierende Bauteile erneut oder wieder verwendet. Ein weiterer Aspekt ist die Qualitätssicherung, die durch geeignete Produktstrukturen vereinfacht wird.
Die so entstandene Komplexität der Produkte und Produktzusammensetzungen gilt es zu organisieren und die im Wertschöpfungsprozess entstehenden Aufwände zu minimieren, um somit durch Kostensenkung und Effizienzsteigerung die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens zu erhalten. Dies wird zum Teil durch geeignetes Varianten- und Komplexitätsmanagement erreicht. Allerdings existieren dafür derzeit nur Insellösungen, was durch Fehlen einer ganzheitlichen Betrachtung entlang des Produktlebenszyklus und Optimierung der Unternehmensbereiche verstärkt wird.
Zum Variantenmanagement und der daraus resultierenden Komplexitätsreduktion existieren bereits verschiedene Ansätze, jedoch gibt es noch Forschungsbedarf bezüglich der Praxistauglichkeit der bestehenden Ansätze sowie zu ganzheitlichen und wissensorientierten Ansätzen. Auch können Insellösungen in komplexen Koordinierungs- und Planungsstrukturen langfristig nicht bestehen bzw. sie erfassen die Daten und Probleme nicht umfassend.
Problemstellung:
Ziel dieser Arbeit soll deshalb die Darstellung der Methode Fallbasiertes Schließen (Case based reasoning) als wissensorientierter Ansatz zum Variantenmanagement entlang der Wertschöpfungskette und somit zur Komplexitätsreduzierung, -beherrschung und -vermeidung […]

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Ivonne Schmidt

Fallbasiertes Schließen zur Komplexitätsreduktion

Fallbasiertes Schließen als Ansatz des Variantenmanagements im Maschinen- und

Anlagenbau

ISBN: 978-3-8366-0185-6

Druck Diplomica® GmbH, Hamburg, 2007

Zugl. Technische Universität Chemnitz, Chemnitz, Deutschland, Diplomarbeit, 2006

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http://www.diplom.de, Hamburg 2007

Printed in Germany

Inhaltsverzeichnis

Ursachen der Variantenvielfalt ... 1

Variantenmanagement ... 3

2.1

Variantenreichtum... 3

2.2

Komplexität von Produkten ... 5

2.3

Komplexitätsreduzierung, -beherrschung und -vermeidung... 7

2.4

Produktstruktur und -management... 10

2.5 Varianten ... 12

2.6 Typung... 15

2.7

Gleichteile ... 16

2.8

Wiederholteile ... 17

2.9

Variantenmanagement im Maschinen- und Anlagenbau ... 17

Klassische Ansätze ... 20

3.1

Ansätze in der Konstruktion (Variantenbeherrschung)... 20

3.1.1

Modularisierung ... 20

3.1.2

Funktionsbauweisen ... 22

3.1.2.1

Funktionsbauweisen bezüglich der Anzahl Funktionen ... 23

3.1.2.1.1

Partial- / Totalbauweise ... 23

3.1.2.1.2

Mono- / Multifunktionalbauweise... 23

3.1.2.1.3

Integral- / Differentialbauweise ... 24

3.1.2.2

Funktionsbauweisen hinsichtlich der Anzahl Bauteile... 26

3.1.2.2.1

Monobaugruppenbauweise... 26

3.1.2.2.2

Baukastenbauweise... 26

3.1.2.2.3

Plattformbauweise ... 29

3.1.2.2.4

Modulbauweise... 32

3.1.2.2.5

Agile Systeme... 34

3.1.2.2.6

Paketbildung ... 34

3.1.2.2.7

Produkt- / Teilefamilie ... 35

3.1.3

Baureihenbauweise ... 36

3.1.4

Wiederholteilbauweise ... 38

3.1.5

Schnittstellenoptimierung... 39

3.2

Ansätze zur Variantenbeherrschung in der Produktion... 40

3.2.1

Fertigungssegmentierung ... 40

3.2.2

Stücklisten ... 41

3.2.3

Flexible Fertigungssysteme ... 43

3.2.4

Hybride Fertigungssysteme ... 44

3.3

Wissensbasierte Ansätze zur Variantenbeherrschung... 45

3.3.1

Expertensysteme ... 45

3.3.2

Fallbasiertes Schließen... 47

3.4

Variantenreduzierung und -vermeidung (Eliminierung)... 47

3.4.1

ABC-Analyse zur variantengerechten Konstruktion ... 47

3.4.2

Weitere Analyse- und Beurteilungsmethoden... 49

3.5

Zusammenfassung zu den klassischen Ansätzen ... 50

Auswirkung auf die Wertschöpfungskette und

Werkzeugunterstützung ... 52

4.1

Organisation der Wertschöpfungskette... 52

4.2

Werkzeugunterstützung am Beispiel SAP

... 52

4.3

Wertschöpfungsprozess Entwicklung / Konstruktion... 56

4.4

Wertschöpfungsprozess Produktion / Fertigung ... 60

4.5

Wertschöpfungsprozesse Marketing und Vertrieb ... 61

4.6

Wertschöpfungsprozess Beschaffung... 62

Fallbasiertes Schließen als Ansatz zur

Komplexitätsreduzierung... 64

5.1

Begriffsbestimmung und Einordnung in die Wissenschaft ... 64

5.1.1

Einordnung in die Wissenschaft... 64

5.1.2

Begriffe ... 65

5.2

Methodik "Fallbasiertes Schließen"... 67

5.2.1

Prozess Retrieve (Suche) ... 71

5.2.2

Prozess Reuse (Lösungsübertragung, Adaption) ... 73

5.2.3

Prozess Revise (Überprüfung, Verbesserung) ... 74

5.2.4

Prozess Retain (Lernen) ... 75

5.2.5

Speicherung der Fälle... 75

III

5.3

Anwendungsbereiche ... 77

5.4

Vor- und Nachteile des fallbasierten Schließens ... 79

5.4.1

Vorteile... 79

5.4.2

Nachteile... 80

5.5

Fallbasiertes Schließen im Rahmen des Variantenmanagements... 81

5.5.1

Fallbasiertes Schließen im Bereich Entwicklung /

Konstruktion... 82

5.5.1.1

Fallbasiertes Schließen und der Konstruktionsprozess ... 82

5.5.1.1.1

Allgemeiner Konstruktionsprozess... 82

5.5.1.1.2

Fallbasiertes Schließen im Vorgehenszyklus... 84

5.5.1.1.3

Fallbasiertes Schließen im Vorgehensplan... 91

5.5.1.2

Weitere Anwendungsmöglichkeiten in der Konstruktion .. 99

5.5.2

Fallbasiertes Schließen in der Produktion / Fertigung ... 105

5.5.3

Einsatz des fallbasierten Schließens in Marketing und

Vertrieb ... 108

5.5.4

Anwendung des fallbasierten Schließens bei der

Beschaffung... 112

Fazit... 114

Literaturverzeichnis... 117

Abkürzungsverzeichnis

CAD

Computer Aided Design

CAM

Computer Aided Manufacturing

CBR

Case based reasoning, Fallbasiertes Schließen

CIM

Computer Integrated Manufacturing

CRM

Customer Relationship Management

DIN

Deutsche Industrienorm, festgelegt durch Deutsches

Institut für Normung e. V. (DIN)

EDM

Electronic Document Management

EDV

Elektronische Datenverarbeitung

engl.

englisch

ERP

Enterprise Resource Planning

FMEA

Failure Mode and Effects Analysis, deutsch: Fehler-

möglichkeiten- und Einflussanalyse

Künstliche Intelligenz

KVP

Kontinuierlicher Verbesserungsprozess

PDM

Produktdatenmanagement bzw. Product Data Man-

agement, in engl. Literatur auch Engineering Data

Management (EDM)

Produktlebenszyklus, engl. Product Lifecycle

PLM

Produktlebenszyklus-Management, engl. Product Life-

cycle Management

PMS

Problem-Management-System

PPS

Produktionsplanung und -steuerung

SCM

Supply Chain Management

SRM

Supplier Relationship Management

VDI

Verein Deutscher Ingenieure

VDMA

Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e. V.

VMEA

Variant Mode and Effects Analysis, deutsch: Varian-

tenmöglichkeiten- und Einflussanalyse

Tabellenverzeichnis

Tabelle 31: Vorteile der Individualisierung und Vorteile der

Standardisierung ... 51

Tabelle 61: Schwierigkeiten des Variantenangebots für

Kunden und Hersteller... 114

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 21: Entstehung, Möglichkeiten und

Determinanten der Vielfalt ... 4

Abbildung 22: Klassifikation technischer Systeme nach ihrer

Komplexität... 6

Abbildung 23: Umgang mit der Produktkomplexität ... 7

Abbildung 24: Komplexitätsfalle und Auswirkungen der

Vielfalt... 8

Abbildung 25: Bausteinkonzept zum Variantenmanagement

nach Wildemann... 9

Abbildung 26: Produktstruktur und ihre Einflussgrößen... 11

Abbildung 27: Produktstruktur als Summe aus Funktions-

und Baustruktur ... 11

Abbildung 28: Variantenarten und Merkmalsausprägungen

nach Lingnau... 13

Abbildung 29: Regelkreis des Variantenmanagements ... 19

Abbildung 31: Stufen der Modularisierung nach Schuh ... 21

Abbildung 32: Ansätze der Individualisierung vom Serien-

zum Einzelprodukt... 22

Abbildung 33: Aneinanderreihung von Baukastenelementen

zu Baureihen ... 27

Abbildung 34: Bildung von Plattformen und Hutmodulen... 29

Abbildung 35: Ausprägungsformen von Plattformkonzepten ... 30

Abbildung 36: Verbindung von Kundenbedürfnissen und

Technologien... 31

Abbildung 37: Zusammenhang Produktfamilie Typen

Varianten ... 35

Abbildung 38: Bestandteile eines Expertensystems ... 45

Abbildung 39: Sortimentsbereinigung durch ABC-Analyse... 48

Abbildung 310: Übersicht über Produktstrukturen und

Konstruktionsansätze ... 50

Abbildung 41: Aufbau der Wertkette, mit primären und

sekundären Aktivitäten ... 52

Abbildung 42: "Plattformstrategie" der SAP AG (anhand

Unternehmensgröße) ... 53

Abbildung 43: mySAP

Business Suite und mySAP

ERP ... 53

VII

Abbildung 44: Variantenhinterlegung im Konfigurator der

STRATON ITC AG ... 55

Abbildung 51: Prozessmodell des fallbasierten Schließens... 69

Abbildung 52: Aufgabenorientierte Sicht des fallbasierten

Schließens... 70

Abbildung 53: Transformations- und prozessorientierte

Adaption der Lösung ... 74

Abbildung 54: Aufbau des Wissenscontainers... 76

Abbildung 55: Typische Aufgabenklassen für fallbasierte

Systeme ... 77

Abbildung 56: Phasen des Produktlebenszyklus nach Schuh ... 81

Abbildung 57: Die acht Produktlebensstufen nach Scheer ... 81

Abbildung 58: Produktlebensphasen und Produkterstellung

nach Ehrlenspiel... 81

Abbildung 59: Idealer Verlauf eines PL aus Sicht der

Betriebswirtschaftslehre ... 81

Abbildung 510: Genereller Vorgehensplan zum Entwickeln

und Konstruieren ... 83

Abbildung 511: Zugriffskonzept der Datenverwaltung eines

PDM-Systems ... 100

Ursachen der Variantenvielfalt

1 URSACHEN DER VARIANTENVIELFALT

Im Zuge der Globalisierung und dem Wandel vom Anbieter- zum Kun-

denmarkt gewinnt das Variantenmanagement immer mehr an Bedeutung.

So fordern nationale Rahmenbedingungen, der internationale Wettbewerb

und die Endabnehmer eine Individualisierung der Produkte, was zu einer

wachsenden Produktvielfalt auf dem Absatzmarkt führt. Auch kann eine

Umsatzsteigerung auf stagnierenden Märkten und eine Erhöhung der

Kundenbindung durch externe Produktvarianten, also durch Marktanforde-

rungen und Kundenwünsche hervorgerufene Versionen eines Produktes,

erzielt werden. Die externe Vielfalt bedingt interne Produktvarianten,

-strukturen und -familien. Durch diese interne Komplexität entstehen

intransparente Ablaufprozesse und unüberschaubare Gemeinkosten so-

wie erhöhter Entwicklungs- und Verwaltungsaufwand für Unternehmen.

Weiterhin werden zur Verkürzung der Produktentwicklungszeiten und der

durch den Markt bedingt verkürzten Innovationszyklen zunehmend Gleich-

teile und Baugruppen (z. B. Plattformen in der Automobilindustrie) einge-

setzt oder existierende Bauteile erneut oder wieder verwendet.

Ein weiterer Aspekt ist die Qualitätssicherung, die durch geeignete Pro-

duktstrukturen vereinfacht wird.

Die so entstandene Komplexität der Produkte und Produktzusammenset-

zungen gilt es zu organisieren und die im Wertschöpfungsprozess entste-

henden Aufwände zu minimieren, um somit durch Kostensenkung und Ef-

fizienzsteigerung die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens zu erhal-

ten. Dies wird zum Teil durch geeignetes Varianten- und Komplexitätsma-

nagement erreicht. Allerdings existieren dafür derzeit nur Insellösungen,

was durch Fehlen einer ganzheitlichen Betrachtung entlang des Produkt-

lebenszyklus und Optimierung der Unternehmensbereiche verstärkt wird.

Zum Variantenmanagement und der daraus resultierenden Komplexitäts-

reduktion existieren bereits verschiedene Ansätze, jedoch gibt es noch

Forschungsbedarf bezüglich der Praxistauglichkeit der bestehenden An-

sätze sowie zu ganzheitlichen und wissensorientierten Ansätzen.

Ursachen der Variantenvielfalt

Auch können Insellösungen in komplexen Koordinierungs- und Planungs-

strukturen langfristig nicht bestehen bzw. sie erfassen die Daten und Prob-

leme nicht umfassend.

Ziel dieser Arbeit soll deshalb die Darstellung der Methode "Fallbasiertes

Schließen" (Case based reasoning) als wissensorientierter Ansatz zum

Variantenmanagement entlang der Wertschöpfungskette und somit zur

Komplexitätsreduzierung, -beherrschung und -vermeidung im Maschinen-

und Anlagenbau sein. Außerdem verursacht der Einsatz von Gleichteilen

und die wiederholte Verwendung von Produktkomponenten einen erhöh-

ten Abstimmungsbedarf entlang des Wertschöpfungsprozesses und in-

nerhalb verschiedener Unternehmensfunktionen, dem beispielsweise mit

der Methode des fallbasierten Schließens und Informations- und Kommu-

nikations-Technologie entgegengewirkt werden kann.

In dieser Arbeit sollen die Möglichkeiten zur Komplexitätsreduktion im Ma-

schinen- und Anlagenbau betrachtet werden. Dies bezieht sich auf die

Reduzierung der externen und internen Komplexität, wobei unter externer

Komplexität die kunden- und umweltbezogene und unter interner Komple-

xität die unternehmensbezogene, geschäftsprozessorientierte Komplexität

zu verstehen ist.

Zum besseren Verständnis dieser Arbeit werden in Kapitel 2 die wesentli-

chen Begriffe erklärt.

Die bestehenden Ansätze zum Komplexitäts- und Variantenmanagement

werden in Kapitel 3 und 4 dargestellt und voneinander abgegrenzt. Dies

umfasst auch die kritische Hinterfragung im Hinblick auf die Praxistaug-

lichkeit sowie die Darstellung der jeweiligen Vor- und Nachteile.

Ausgehend von den klassischen Ansätzen zur Komplexitätsreduzierung,

die mit Mängeln behaftet sind, wird in Kapitel 5 die Methode des fallbasier-

ten Schließens vorgestellt und in die Problemstellung als wissensorientier-

ter Ansatz entlang der Wertschöpfungskette integriert. Dabei erfolgt eben-

falls eine Betrachtung der Rahmenbedingungen sowie der Vor- und

Nachteile.

Kapitel 6 fasst die Erkenntnisse zusammen und schließt die Arbeit ab.

Variantenmanagement

2 VARIANTENMANAGEMENT

2.1 Variantenreichtum

Der Variantenreichtum hat viele Ursachen, unternehmensinterne und -ex-

terne. Die Hauptursache ist neben dem gesellschaftlichen Wandel die ak-

tuelle Entwicklung der Industrie, die von der Produkt- über Markt- zur Indi-

vidualorientierung führte und nun maßgeschneiderte Produkte verlangt.

Durch die zunehmende Marktsegmentierung, steigende Marktdynamik

und die technologische Entwicklung wirkt der Absatzmarkt auf das Unter-

nehmen ein und es muss sich den veränderten Bedingungen anpassen.

Dies betrifft sowohl Verbrauchsgüter und Dienstleistungen als auch Ma-

schinen und Anlagen. So fordern die Kunden zunehmend auf sie zuge-

schnittene Produkte und die Durchsetzung auf globalen Märkten erfordert

die Einhaltung deren Rahmenbedingungen. Auf diese Forderungen kann

ein Hersteller mit Produktvarianten reagieren. Da die Entwicklung neuer

Produkte sehr aufwendig und kostenintensiv für ein Unternehmen ist, bie-

tet sich die Variation bestehender Produkte an. Durch diese Anpassungen

können auch leichter neue Märkte erschlossen und nationale Vorgaben für

Produkte (sprachlich, kulturell, rechtlich, Normen und Standards) erfüllt

werden. Auch das Erschließen von Marktnischen kann mit Hilfe von Pro-

duktvarianten erfolgen. Durch Variation hinsichtlich der verwendeten Ma-

terialien können sogar Niedrigpreismärkte beliefert werden. Somit kann

der Umsatz auf stagnierenden Märkten stabilisiert oder gesteigert werden.

Die Produktvarianten verlangen geeignete Produktstrukturen und Unter-

nehmensprozesse, sodass sie einfacher, schneller und kostengünstiger zu

erstellen sind. Dies führt zu einer zunehmenden internen Vielfalt, denn die

Produktvielfalt erfordert die Anpassung der Konstruktions-, Herstellungs-,

Verwaltungs-, Vertriebs- und Beschaffungsprozesse.

Durch Modularisierung können Zulieferer von Produktkomponenten integ-

riert oder Netzwerke zur Forschung und Entwicklung gebildet werden, wo-

durch die Verantwortung und das Risiko verteilt werden. Auch können

durch die Parallelisierung der Produktentwicklung und -herstellung die

Entwicklungszeiten, -kosten und -risiken reduziert und das Produkt schnel-

Variantenmanagement

ler auf den Markt gebracht werden. Denn je schneller ein Produkt auf dem

Markt positioniert ist, um so aktueller ist es hinsichtlich der Technologien

und um so mehr wird es gewinnbringend nachgefragt.

Die externe Variantenvielfalt bezieht sich also auf das angebotene Produkt

und die interne auf die Unternehmensprozesse zur Realisierung. Grund-

sätzlich gilt dabei, die externe Vielfalt zu erhöhen und angemessen zu ge-

stalten und gleichzeitig die interne Vielfalt zu minimieren.

Eine Übersicht zu den Ursachen der Vielfalt verdeutlicht Abbildung 21.

Abbildung 21: Entstehung, Möglichkeiten und Determinanten der Vielfalt

Die beschriebenen und weitere Ursachen führen zum aktuellen Varianten-

reichtum.

Dem kann nicht nur mit Varianten- und Komplexitätsmanage-

ment entgegengewirkt werden, sondern bedarf auch geeigneter Wettbe-

werbsstrategien wie Produktdifferenzierung oder Marktsegmentierung.

Scheller, Sabine / Lemke, Arne, Variantenmanagement (09.01.2002), Studienarbeit an der TU

Dresden, http://www.tu-dresden.de/wwbwllog/Download/Fallstudienseminar/Variantenmanage-

ment.pdf, [25.04.2006], S. 1-16, S. 2.

Vgl. Pulm, Udo, Eine systemtheoretische Betrachtung der Produktentwicklung, (07.07.2004), Dis-

sertation an der TU München, http://mediatum.ub.tum.de/mediatum/servlets/MCRFileNodeServ-

let/mediaTUM_derivate_000000000001867/mediaTUM_derivate_000000000001867.pdf,

[16.07.2006], S. 1-262, S. 13-16, 127-128.; Müller, Marc, Modularisierung von Produkten,

Ent-

wicklungszeiten

und

-kosten reduzieren, München / Wien 2000, S. 5-12.; Scheller / Lemke, Vari-

antenmanagement, S. 1-5.; Lingnau, Volker, Variantenmanagement, Produktionsplanung im

Rahmen einer Produktdifferenzierungsstrategie, Berlin 1994, S. 79-81, 84-85.; Franke, Hans-

Joachim / Hesselbach, Jürgen / Huch, Burkhard / Firchau, Norman L. (Hrsg.), Variantenmana-

gement in der Einzel- und Kleinserienfertigung, München / Wien 2002, S. 3-5.; und viele andere.

Vgl. Lingnau, Variantenmanagement, S. 70-77.

Variantenmanagement

"Die wesentlichen Elemente eines Variantenmanagements sind die Vari-

antenstrategie und das operative Management"

, wobei die Variantenstra-

tegie die grundlegende Ausrichtung und Rahmenbedingungen festlegt und

das operative Management die Umsetzung der Strategie durchführt.

2.2 Komplexität von Produkten

"Die Komplexität eines technischen Systems ist ein objektiv feststellba-

res Maß für die Anzahl und Unterschiedlichkeit der Elemente und deren

Relationen."

Bezogen auf die Vielzahl und Vielfalt der Elemente und Rela-

tionen im Unternehmen wird dies als Innenkomplexität bezeichnet.

Ebenso setzt sich die Komplexität von Produkten aus der Beziehungs-

vielfalt (Konnektivität) und Elementevielfalt (Varietät) zusammen.

Sie ent-

steht somit durch eine hohe Anzahl Produkteigenschaften.

Produkteigenschaften gliedern sich nach DIN 2330 in drei Gruppen:

Beschaffenheit umfasst die Merkmale des Produktes selbst, z. B.

Form, Gestalt, Abmessungen, Werkstoff, Farbe.

Funktionsmerkmale stellen den erzielten Zweck dar, z. B. Dreh-

moment, Drehzahl.

Relationen sind die Merkmale in Bezug auf Zusammenhang mit an-

deren Systemen, z. B. Temperaturbeständigkeit, Schwingungen und

Verformungen aufgrund äußerer Belastungen, Herstellkosten.

Beschaffenheits- und Relationsmerkmale beschreiben den Zustand ei-

nes Objektes. Beschaffenheitsmerkmale werden unmittelbar festgelegt.

Funktion und Relationen sind dagegen von der Beschaffenheit abhängig

und werden mittelbar festgelegt, aber unmittelbar gefordert.

Rathnow, Peter J., Integriertes Variantenmanagement, Bestimmung, Realisierung und Sicherung

der optimalen Produktvielfalt, Göttingen 1993, S. 179.

Vgl. ebenda, S. 179-180.

Vgl. Ehrlenspiel, Klaus, Integrierte Produktentwicklung, Denkabläufe, Methodeneinsatz, Zusam-

menarbeit, 2. Aufl., München / Wien 2003, S. 666.

Vgl. Rathnow, Integriertes Variantenmanagement, S. 8-9.

Vgl. Franke et al., Variantenmanagement in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 9.

Vgl. DIN 2330, zit. in: Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 24-25.

Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 24-25.

Variantenmanagement

Merkmale sind die das Produkt kennzeichnenden Eigenschaften. Sie bil-

den zwei Gruppen: Funktions- und Nichtfunktionseigenschaften.

Nach Ehrlenspiel hängt die Komplexität von vier Objektmerkmalen ab:

Anzahl der Variablen als Anzahl der abhängigen Parameter,

Vernetztheit als Grad der Abhängigkeiten untereinander, wobei er in

positive und negative Abhängigkeiten unterscheidet,

Unklarheit i.S.d. Intransparenz von Eigenschaften des Systems,

Eigendynamik als Veränderung durch das System selbst.

Neben Objektmerkmalen, zu denen die Objektkomplexität zählt, definiert

er auch Zielmerkmale, die sich auf das Ziel und die Funktion des Objektes

beziehen, Mittelmerkmale mit Methoden und Wissen zur Zielerreichung

sowie verfügbare Bearbeitungszeit und Zeitpunkt als Zeitmerkmale.

Technische Anlagen

Kanten, Konturen (Grenzen zw. Flächen)

Maschinen

Aggregate

Baugruppen

Oberflächen (Wirkflächen)

Maschinenelemente (Bauelemente)

Teilkörper

Bauteile (Werkstücke)

Punkte (Punktfolgen, Splines)

Flugzeug, Schiff, verfahrenstech-

nische Anlage (z.B. 100.000 Teile)

Schnittkante

Werkzeugmachine, Kopier-

maschine (z.B. 1.000 Teile)

Automobil, Notstromaggregat

(z.B. 10.000 Teile)

Vorschubeinheit

(z.B. 100 Teile)

Lauffläche, Schneidfläche

Spanneinrichtung, Kugel-lager,

Chip (z.B. 10 Teile)

Senkung, Fase, Eindrehung

Innenring, Kugel, Schraube

(1 Teil)

Nadelspitze

Beispiele:

Abbildung 22: Klassifikation technischer Systeme nach ihrer Komplexität

Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 374.

Vgl. ebenda, S. 49-50.

Vgl. ebenda, S. 51-52.

Ebenda, S. 32 (vereinfacht).

Variantenmanagement

Um die Komplexität von Produkten zu beherrschen, bedarf es eines Kom-

plexitätsmanagements. Es "umfasst die Gestaltung, Steuerung und Ent-

wicklung der Vielfalt des Leistungsspektrums [..] im Unternehmen"

und

schafft die Fähigkeit zur Maximierung des Kundennutzens bei Erhaltung

der Wirtschaftlichkeit des Herstellers.

Abbildung 23: Umgang mit der Produktkomplexität

Das Ziel des Komplexitätsmanagements besteht im Finden des Optimums

zwischen den Nutzeneffekten der Variantenvielfalt (z. B. ein höherer Preis)

und den Kosten der Komplexitätsbeherrschung für das Unternehmen.

Dies stellt die Abbildung 23 anschaulich dar.

2.3 Komplexitätsreduzierung, -beherrschung und -vermeidung

Die angebotene Produktvielfalt und somit entstehende unternehmensex-

terne und -interne Komplexität kann ein Unternehmen leicht in einen Teu-

felskreis oder in die Komplexitätsfalle, die Abbildung 24 darstellt, führen.

Schuh, Günther, Produktkomplexität managen, Strategien - Methoden - Tools, 2. Aufl., München

/ Wien 2005, S. 36.

Vgl. ebenda, S. 15-19, 36.

Schuh, Produktkomplexität managen, S. 20.

Vgl. Rathnow, Integriertes Variantenmanagement, S. 9.

Variantenmanagement

Abbildung 24: Komplexitätsfalle und Auswirkungen der Vielfalt

Damit Vielfalt dennoch als Wettbewerbsvorteil genutzt werden kann, gilt

es acht Pflichten des Komplexitätsmanagements zu beachten. Sie sollen

die Spannung zwischen Kundenwünschen und Skaleneffekten abbauen.

1. Komplexitätstreiber richtig ausbalancieren

2. Varianten gezielt quersubventionieren

3. Die optimale Variantenvielfalt finden

4. Preisqualität durch Konfigurationslogik sichern

5. Kundenbedürfnisse exakt treffen

6. Selbstkonkurrenzierung vermeiden

7. Kommunalitätsgrad durch Modularisierung

8. Vertrieb ergebnisorientiert steuern

Da Komplexität durch Kombination von Objekten (wie Merkmale, Perso-

nen, Vorgänge) entsteht, kann sich unnötige (unternehmensinterne) Kom-

plexität schon durch die Verwendung uneinheitlicher Begriffe bilden. Zur

Komplexitätsreduzierung gibt es generell einsetzbare Methoden wie:

Anzahl der Objekte reduzieren: Externe Varianten an Marktnachfrage

anpassen, Produktstruktur vereinfachen,

Stufen der Kombination reduzieren: Pakete mit Merkmalsbündelung,

Sachverhalte genau definieren: Auftragsdokumentation in allen Un-

ternehmensbereichen gleich strukturieren und gemeinsame Begriff-

lichkeiten verwenden, Varianten immer von Stammdaten ableiten.

Pulm, Eine systemtheoretische Betrachtung der Produktentwicklung, S. 132.

Vgl. Desoi, Jens (WZL / IPT Aachen), Produktionsmanagement I, Komplexitätsmanagement,

Vorlesungsscript (17.01.2005), http://www.wzl.rwth-aachen.de/de/080d8d8c949a1ac0c1256f19-

0035d886/pm_i_deu_v12.pdf, [08.05.2006], S. 1-19, S. 4-12.

Vgl. Franke et al., Variantenmanagement in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 10-11.

Variantenmanagement

Zur Komplexitätsbewältigung existieren nach Ehrlenspiel noch zwei we-

sentliche Maßnahmen: die Artteilung als Einführung von Zwischenzustän-

den und die Mengenteilung als Parallelisierung der Arbeit.

Die wesentlichen Ansätze des Variantenmanagements nach Schuh sind:

Varianten reduzieren: kurzfristig wirksam, Aufräumaktionen,

Varianten vermeiden: mittel-/langfristig wirksam, Neuausrichtung,

Varianten beherrschen: langfristig wirksam, Nachhaltigkeit sichern.

Auch Wildemann sieht die Reduzierung, Vermeidung und Beherrschung

als zentrale Ansätze des Variantenmanagements, bezieht dies aber auf

die Komplexität und definiert das Bausteinkonzept (Abbildung 25).

Abbildung 25: Bausteinkonzept zum Variantenmanagement nach Wildemann

Komplexitätsbewältigung kann aber auch durch geeignete Methoden und

bewährte klassische Ansätze zur Beherrschung (Kapitel 3) erfolgen. Durch

Analysieren und systematische Bereinigung bzw. Vereinfachung der vor-

handenen Produkte und Komponenten kann eine Reduzierung und Ver-

meidung der Komplexität langfristig bestehen (Kapitel 3.4).

Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 150.

Vgl. Wildemann, Horst, Komplexitätsmanagement, München 2000, zit. in: Förster, Michael, Vari-

antenmanagement nach Fusionen in Unternehmen des Anlagen- und Maschinenbaus

(28.04.2004), Dissertation an der TU München, http://mediatum.ub.tum.de/mediatum/serv-

lets/MCRFileNodeServlet/mediaTUM_derivate_000000000001823/mediaTUM_deri-

vate_000000000001823.pdf, [16.07.2006], S. 1-191(199), S. 50.

Vgl. Pulm, Eine systemtheoretische Betrachtung der Produktentwicklung, S. 135.

Wildemann, Horst, Variantenmanagement, Leitfaden zur Komplexitätsreduzierung, -beherr-

schung und -vermeidung in Produkt und Prozess, 12. Aufl., München 2004, S. 52.

Variantenmanagement

2.4 Produktstruktur und -management

Basierend auf der Definition nach DIN 199 ist ein Produkt aus Verwen-

dungssicht ein durch Produktion entstandenes Sachgut, das für den Ge-

brauch und den Verkauf am Absatzmarkt bestimmt ist. Dabei verhält sich

der Begriff synonym zu Erzeugnis. Es kann materiell und immateriell sein.

Produzierte Gegenstände, die nicht für den Absatzmarkt vorgesehen sind,

werden als Vorprodukte oder Komponenten bezeichnet.

Einzelteile sind

nicht zerstörungsfrei zerlegbar. Gruppen sind Gegenstände, die Einzeltei-

le oder andere Gruppen umfassen. Teile brauchen aus Anwendersicht

nicht weiter zerlegt werden und können Gruppen und Produkte sein.

Die Produkt- bzw. Erzeugnisstruktur dient der Abbildung der Komplexi-

tät eines Produktes durch die strukturierte Darstellung seiner Komponen-

ten. Die Komponenten (Baugruppen und Einzelteile) werden mit ihren Be-

ziehungen ebenenweise erfasst und bilden die Strukturstufen.

Die Anzahl

Strukturstufen bildet die Strukturtiefe und die Anzahl Stücklistenpositionen

die Strukturbreite des Produktes. Die Produktstruktur beschreibt somit den

konstruktionsbedingten Aufbau eines ganzen Produktes.

Die Strukturtiefe

bestimmt die Produktkomplexität, so gelten sieben Ebenen als optimal.

Die Produktstruktur dient neben der strukturellen Gliederung der Bauteile

zur Steigerung der Mehrfachverwendung von Komponenten, Vereinfa-

chung der Produktionsdaten und Optimierung der Disposition. Sie nimmt

bei der Gesamtoptimierung der Vielfalt sogar eine Schlüsselrolle ein.

"Die Produktstruktur ist der Schlüssel zur Planung."

Diese Aussage

festigt Müller durch die folgende Abbildung, in welcher der Einfluss auf

und durch die Produktstruktur dargestellt sind.

Vgl. Lingnau, Variantenmanagement, S. 19-20.

Vgl. ebenda, S. 19.; DIN 199 und DIN 2330, zit. in: Franke et al., Variantenmanagement in der

Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 63.

Vgl. Schuh, Produktkomplexität managen, S. 119.

Vgl. Lingnau, Variantenmanagement, S. 41.

Vgl. Schuh, Produktkomplexität managen, S. 141.

Vgl. ebenda, S. 119-120.

Müller, Modularisierung von Produkten, S. 28.

Vgl. ebenda.

Variantenmanagement

Markt

Projektstruktur

Module

Variantenbildung

Schnittstellen

Baukasten

Technik

Funktionalität

Normung

Funktionen

Produktstruktur

Abbildung 26: Produktstruktur und ihre Einflussgrößen

Die Produktstruktur setzt sich in der Konstruktion aus Funktions- und Bau-

struktur zusammen, wobei die Funktionsstruktur die Abbildung der Funkti-

onen und die Baustruktur den modularen Aufbau des Produktes zeigt.

Bei ausgeprägter modularer Bauweise besteht eine 1:1-Beziehung zwi-

schen Funktions- und Baustruktur (Abbildung 27). Durch das Zusammen-

fassen von Bauteilen ohne Einschränkung der Gesamtfunktion entsteht

durch die funktionale Abhängigkeit der Komponenten eine 1:n-Beziehung

und die Produktstruktur ist damit nicht mehr modular.

Gesamtfunktion

Teilfunktion

Unter-

funktion

Unter-

funktion

Teilfunktion

Unter-

funktion

Unter-

funktion

Produkt

Modul

Kompo-

nente

Kompo-

nente

Modul

Kompo-

nente

Kompo-

nente

Funktionsstruktur

Transformation

Baustruktur

Produktstruktur

Abbildung 27: Produktstruktur als Summe aus Funktions- und Baustruktur

"Die Produktstruktur bedingt die Organisationsstruktur", also die Ferti-

gungstiefe beeinflusst den Herstellprozess und Automatisierungsgrad.

Müller, Modularisierung von Produkten, S. 28.

Vgl. Schmidt, Beitrag zum Variantenmanagement und zur Prozessoptimierung im Wagenkasten-

bau von Schienenfahrzeugen, S. 60.

Göpfert, Jan, Modulare Produktentwicklung, Zur gemeinsamen Gestaltung von Technik und Or-

ganisation, Wiesbaden 1998, zit. in: Schmidt, Holger, Beitrag zum Variantenmanagement und

zur Prozessoptimierung im Wagenkastenbau von Schienenfahrzeugen (22.07.2002), Disserta-

tion an der TU Berlin, http://edocs.tu-berlin.de/diss/2002/schmidt_holger.pdf, [25.04.2006], S. 1-

159(165), S. 60.

Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 42.

Variantenmanagement

2.5 Varianten

Basierend auf der Definition nach DIN 199 sind Varianten Gegenstände,

die sich in Form oder Funktion ähneln und meist einen hohen Anteil iden-

tischer Teile aufweisen.

Dies ermöglicht auch immaterielle Varianten.

Durch Änderung bestehender Merkmale werden neue Varianten gebildet,

was sie von Typen, die durch Erweiterung entstehen, abgrenzt.

Neue Va-

rianten können zeitgleich zu bestehenden Varianten hergestellt werden.

Varianten teilen sich in Produkt- und Prozessvarianten auf, wobei Pro-

zessvarianten mit Ressourcenbeanspruchung verbunden sind.

Varianten können auf allen Ebenen der Produktzusammensetzung vor-

kommen, bei ein- und mehrteiligen. Bei Produkten, die sich nur in einzel-

nen Teilen unterscheiden, existieren einfache Varianten, komplexe Varian-

tenstrukturen dagegen bei Varianten in Varianten (Variantenstrukturen).

Lingnau definiert folgende Einteilung anhand ihrer Merkmale:

technisch

Geometrievarianten

Formvarianten (unterschiedliche Gestalt)

Maßvarianten (Variation in der Abmessung)

Materialvarianten (verschiedene Materialien für gleiche Kompo-

nenten), Spezialfall sind Oberflächenvarianten (unterschiedliche

Oberfläche, also Farbe und Beschaffenheit)

Technologievarianten (unterschiedliche Bearbeitungsarten und

-abläufe bei der Herstellung)

strukturell

Vgl. Lingnau, Variantenmanagement, S. 23-24.; Franke et al., Variantenmanagement in der Ein-

zel- und Kleinserienfertigung, S. 11.

Vgl. Lingnau, Variantenmanagement, S. 24.; Franke et al., Variantenmanagement in der Einzel-

und Kleinserienfertigung, S. 53.; Rathnow, Integriertes Variantenmanagement, S. 8.

Vgl. Lingnau, Variantenmanagement, S. 24.; Franke et al., Variantenmanagement in der Einzel-

und Kleinserienfertigung, S. 53.

Vgl. Wikipedia, Variante, 15.02.2006, http://de.wikipedia.org/wiki/Variante, [21.07.2006].

Vgl. Franke et al., Variantenmanagement in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 12.

Vgl. Lingnau, Variantenmanagement, S. 24-25.

Vgl. ebenda, S. 26.

Variantenmanagement

Mehrteilige Varianten können aus unterschiedlichen Komponenten zu-

sammengesetzt sein (Strukturvarianten). Dabei kann zwischen alternati-

ven Produktkomponenten (Mussvarianten) und zusätzlichen Komponen-

ten (Kannvarianten) gewählt werden. Kannvarianten existieren aber nur

bei Vorhandensein von Standardformen und sind somit additiv.

Abbildung 28 verdeutlicht die Einteilung mit Strukturen und Merkmalen.

einfache Variantenstruktur

Mussvariante

Kannvariante

strukturelle V.

technische V.

einteiliges Produkt

komplexe Variantenstruktur

Geometrie

mehrteiliges Produkt

Material

Form

Technologie

Maß

unechte Mussv.

echte Mussv.

Abbildung 28: Variantenarten und Merkmalsausprägungen nach Lingnau

Varianten können hinsichtlich ihrer Ausprägungsfestlegung in hersteller-

spezifische und kundenspezifische Varianten eingeteilt werden.

Franke präzisiert dies in interner und externer Vielfalt. Dabei bezeichnet er

als externe Vielfalt die "für den Kunden nutzbare Vielfalt von Produktvari-

anten"

, die für den Kunden zur Nutzenstiftung erkennbar sein muss. Sie

sollte aber die vom Markt geforderte Vielfalt nicht übersteigen.

Die interne Vielfalt umfasst die Anhäufung an Produktteilen, Produkten

und Prozessen im Rahmen der Auftragsabwicklung. Sie erzeugt steigende

Komplexität und fehlende Transparenz in Unternehmensprozessen und

erhöht somit die internen Kosten und Aufwendungen.

Vgl. Lingnau, Variantenmanagement, S. 26-27.

Ebenda, S. 28 (vereinfacht).; Die Kategorien nach Franke et al. sind ähnlich.

Vgl. ebenda, S. 25.

Vgl. Bartuschat, Martin, Ein Beitrag zur Beherrschung der Variantenvielfalt in der Serienfertigung,

Essen 1995, zit. in: Franke et al., Variantenmanagement in der Einzel- und Kleinserienfertigung,

S. 13.

Vgl. ebenda, S. 13.

Variantenmanagement

Ehrlenspiel unterscheidet die Variantenvielfalt in

Produkt- oder Erzeugnisvarianten, also die für den Kunden sicht-

bare Vielfalt, wie z. B. Leistung, Ausstattung, Material, Design, und

Baugruppen- und Teilevarianten, die unternehmensintern durch

die Fertigungs- und Montagetechniken entstehen.

"Variantenmanagement umfasst alle Steuerungsvorgänge zur Optimie-

rung der Variantenvielfalt und zur Beherrschung der Auswirkungen varian-

tenreicher Produktspektren."

Daraus ergeben sich wesentliche Ziele des Variantenmanagements:

Minimierung der internen Vielfalt,

Bereitstellen der erforderlichen Varianz am Markt,

unnötige Varianten erkennen und reduzieren,

Durchlaufzeiten und indirekte Kosten verringern,

standardisierte Vormaterialien und Rohteile verwenden,

gleiche Werkzeuge für unterschiedliche Varianten nutzen und

"funktionale Varianz durch Konfiguration statt durch Konstruktion".

Anzumerken ist hierbei die empirische Untersuchung von Lingnau von

1994, in der die Hälfte der befragten variantenreichen Fertigungsunterneh-

men angab, dass die Variantenvielfalt trotz fehlender Unterschiede in den

Teilegruppen zu wesentlichen Durchlaufzeitverlängerungen führt. Dies ist

bei 64 % der Befragten auf wechselnde Kapazitätsengpässe und bei 52 %

auf beschränkte Möglichkeiten zu Losteilung und Überlappung zurückzu-

führen. Demnach ist die Zunahme der Variantenzahl nicht der entschei-

dende Grund für eine Verlängerung der Durchlaufzeiten.

Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 637.

Vgl. Menge, Marc, Ein Beitrag zur Beherrschung der Variantenvielfalt in der auftragsbezogenen

Einzel- und Kleinserienfertigung komplexer Produkte, Braunschweig 2001, zit. in: Franke et al.,

Variantenmanagement in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 12.

Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 636.; Franke et al., Variantenmanagement in

der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 13, 16.

Vgl. Lingnau, Variantenmanagement, S. 215.

Variantenmanagement

2.6 Typung

Die "Standardisierung der angebotenen Eigenschaftenkombination"

wird

als Typung bezeichnet. Dies bezieht sich auf die Produktebene. Auf der

Bauteilebene wird das Überführen in Gleichheit als Normung bezeichnet.

Normung und Typung reduzieren die Vielfalt und tragen durch wiederholte

Verwendung zur Kostensenkung bei. Weitere Vorteile sind Vereinfachun-

gen im Vertrieb, Reduzierung der Anzahl Werkzeuge bei der Fertigung

und bessere Wartbarkeit der Produkte. Dagegen erhöhen sie den Verwal-

tungsaufwand der Varianten, die Materialkosten bei umfangreicheren Tei-

len und den Abstimmungsbedarf zwischen Unternehmensbereichen.

Eine Klasse hinsichtlich der Eigenschaften (Funktion oder Konstruktions-

art) vergleichbarer Produkte ist ein Produkttyp.

Er ist durch seine Bauart

definiert und kann zu einer Produktfamilie zählen (Abbildung 37, S. 35).

Durch Erweiterung der Eigenschaften, Funktionen oder Arbeitsprinzipien

entstehen neue Produkttypen. Dies kann

vertriebsorientiert anhand von Absatzkriterien wie Produktpro-

gramm, Kundenwünsche,

konstruktions- und arbeitsplanungsorientiert hinsichtlich der Ver-

einfachung der internen Prozesse oder

fertigungsorientiert zur Optimierung der Fertigungsabläufe

erfolgen. Dazu werden relevante Ähnlichkeitsmerkmale bzgl. Beschaffung,

Herstellung, Material, Geometrie, Bedarfsverlauf identifiziert.

Hinsichtlich der Typenanzahl gibt es zwei Möglichkeiten: wenige Typen

mit vielen heterogenen Varianten und viele Typen mit wenigen Varianten

Rathnow, Integriertes Variantenmanagement, S. 109.

Vgl. Rathnow, Integriertes Variantenmanagement, S. 111.; Franke et al., Variantenmanagement

in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 56.

Vgl. Basedow, Christian, Variantenmanagement, Studienarbeit an der TH Karlsruhe, Hamburg

2003, S. 22.

Vgl. Lingnau, Variantenmanagement, S. 20-22.; Förster, Variantenmanagement nach Fusionen

in Unternehmen des Anlagen- und Maschinenbaus, S. 14.

Vgl. Förster, Variantenmanagement nach Fusionen in Unternehmen des Anlagen- und Maschi-

nenbaus, S. 14.

Vgl. Lingnau, Variantenmanagement, S. 20-22.

Variantenmanagement

aber hoher Gleichteilzahl. Der Anteil der Gleichteile steigt mit der Anzahl

Typen und strebt gegen 100 %, wenn jede Variante als Typ definiert ist.

2.7 Gleichteile

Gleichteile sind (entgegen den Varianten) identische und variantenunab-

hängige Komponenten eines Erzeugnisses

und können in mehreren Mo-

dellversionen, Varianten und Gruppen verbaut

werden. Sie werden bei

den Funktionsbauweisen Norm- und Gleichteile, Baukasten- und Platt-

formbauweise, bei Differentialbauweise sowie bei Stücklisten verwendet.

Gleichteile werden oft im Automobilbau und speziell im Konzernverbund

(wie z. B. im Volkswagen Konzern) eingesetzt. Durch die Verwendung von

Gleichteilen können Entwicklungs- und Produktionskosten sowie Entwick-

lungszeiten gesenkt werden. Auch bewirkt sie Kosteneinsparungen durch

die somit erhöhten Losgrößen bei Produktion und Fremdbezug.

Weitere

Vorteile sind Vereinfachungen im Vertrieb und bessere Wartbarkeit der

Produkte. Demgegenüber erhöhen sie den Verwaltungsaufwand der Vari-

anten, die Materialkosten bei umfangreicheren Teilen und den Abstim-

mungsbedarf zwischen Unternehmensbereichen.

Gegenüber den Gleichteilen gibt es ähnliche Teile. Sie sind verschieden,

aber vergleichbar, und ähneln sich hinsichtlich folgender Merkmale:

Geometrie, Gestalt und Form des Teils,

Oberflächenbeschaffenheit und deren Qualität,

Verwendeter Werkstoff,

Fertigungsverfahren bei der Herstellung oder

Betriebsmittel der Fertigung.

Gleichteile können als Bausteine in die Baukastenbauweise einfließen.

Vgl. Lingnau, Variantenmanagement, S. 22-23.

Vgl. ebenda, S. 23-24.

Vgl. Wikipedia, Gleichteil, 11.06.2006, http://de.wikipedia.org/wiki/Gleichteil, [21.07.2006].; Wiki-

pedia,

Plattform,

19.07.2006,

http://de.wikipedia.org/wiki/Plattform_%28Automobil%29,

[21.07.2006].

Vgl. ebenda.

Vgl. Basedow, Variantenmanagement, S. 22.

Vgl. Wikipedia, Einzelteil, 14.04.2006, http://de.wikipedia.org/wiki/Einzelteil, [21.07.2006].

Variantenmanagement

2.8 Wiederholteile

Wiederholteile sind standardisierte Produktkomponenten, die mehrmalig

verwendet werden. So werden sie in der Baukasten-, Baureihen- und

Wiederholteilbauweise sowie bei der Differentialbauweise eingesetzt.

Bei der Verwendung von Wiederholteilen werden in der Konstruktion meist

EDV-Systeme (EDM, PDM) mit Wiederholteilkatalogen oder -suchsys-

temen eingesetzt, die das effektivere Finden eines vorhandenen Teils an-

hand der gewünschten Merkmale unterstützen.

2.9 Variantenmanagement im Maschinen- und Anlagenbau

Unternehmen lassen sich anhand ihrer Produkte und Produktprogramme

(einfache / komplexe Produkte, Konsum- / Investitionsgüter, Einzel-/ ano-

nyme Kunden) und ihrer Produktionsart (Einzel- und Serienfertigung, Ferti-

gungstiefe) einteilen. Sie können auch in Hersteller von Aggregaten, Elek-

trogeräten, Maschinen und Anlagen, Produktionsgeräten, Kraftfahrzeugen

sowie Zulieferer für Komponenten und Einzelteilen klassifiziert werden.

Der Maschinenbau (inkl. Anlagenbau) ist neben der Elektrotechnik-, Au-

tomobil- und Nahrungsmittelindustrie eine der zentralen Wirtschaftsbran-

chen des produzierenden Gewerbes in Deutschland. Im Jahr 2005 war der

Maschinenbau mit ca. 862.000 Beschäftigten in Deutschland der größte

industrielle Arbeitgeber. Er lag zwar mit einem Umsatz von ca. 151 Mrd.

Euro hinter der Automobil- und Elektrotechnikindustrie, konnte damit aber

einen höheren Anstieg als diese (+6 % gegenüber dem Vorjahr) verzeich-

nen. Die Produktion im deutschen Maschinenbau wuchs in 2005 um 4,4 %

gegenüber dem Vorjahr, bei der EU nur um 2,4 %, aber bei den USA und

Japan um 5 %. Die Auslandsnachfrage ist um 9 % gestiegen, wodurch der

Auftragseingang im deutschen Maschinenbau um 6 % anstieg. Innerhalb

Vgl. Franke et al., Variantenmanagement in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 74.

Vgl. ebenda, S. 78-79.

Vgl. Förster, Variantenmanagement nach Fusionen in Unternehmen des Anlagen- und Maschi-

nenbaus, S. 9-10.

Variantenmanagement

der Branche Maschinenbau zeigten die Fachzweige Verfahrenstechnische

Maschinen und Apparate (59 %), Bergbaumaschinen (39 %), Hütten- und

Walzwerkeinrichtungen (26 %), Wäschereimaschinen (19 %) und Turbinen

(17 %) die stärkste reale Veränderung gegenüber 2004.

Der Maschinenbau produziert Betriebsmittel für Industrie- und Dienst-

leistungsunternehmen. Die Produkte sind somit sehr heterogen und rei-

chen von der Serienfertigung bis zur spezialisierten Sonderanfertigung.

Als eine Disziplin des Maschinenbaus ist der Anlagenbau auf die Herstel-

lung großtechnischer Anlagen mittels Verfahrenstechnik spezialisiert.

So ist z. B. der Schienenfahrzeugbau eine manufakturartige Kleinserien-

fertigung mit Losgrößen bis zu 20 Fahrzeugen pro Auftrag. Er ist durch

hohe Komplexität der Produkte, geringen Automatisierungsgrad und tech-

nisches Niveau, hohe Arbeitsteilung, komplexe Montageabläufe und Ver-

netztheit gekennzeichnet. Im Großanlagen- und Flugzeugbau oder bei

Losgrößen ab 50 Stück pro Auftrag kann eine getaktete Fließfertigung

stattfinden. Die Montage nimmt dabei über 70 % der Fertigungszeit ein.

Die Stärke des Maschinen- und Anlagenbaus liegt in der Technologiefüh-

rerschaft, Innovationskraft und Flexibilität.

Typisch für den Maschinen-

und Anlagenbau sind die Konzentration auf A-Kunden und A-Produkte,

geringe Fertigungstiefe und starke Lieferantenbindung beim Outsourcing.

Weiterhin sind neben der Einzel- und Kleinserienfertigung das ausgepräg-

te Projektgeschäft, die Kundenbindung und Kundenauftragsabhängigkeit

charakteristisch. Bei Auftragsfertigung und kundenspezifischen Produkten

Vgl. VDMA Volkswirtschaft und Statistik, Maschinenbau in Zahl und Bild 2006 (20.02.2006),

http://www.vdma.org/wps/wcm/resources/file/eb4b880915fcb86/Maschinen-

bau_in_Zahl_und_Bild_2006.pdf, [30.06.2006], S. 1-34(36), S. 8-15.

Vgl. Schröder, Jens, Benchmarking von Entwicklungsbereichen im Maschinenbau (16.11.2003),

Dissertation

der

RWTH

Aachen,

http://sylvester.bth.rwth-aachen.de/dissertatio-

nen/2003/241/03_241.pdf, [30.07.2006], S. 1-194(247), S. 20.

Vgl. Wikipedia, Anlagenbau, 12.07.2006, http://de.wikipedia.org/wiki/Anlagenbau, [21.07.2006].

Vgl. Schmidt, Beitrag zum Variantenmanagement und zur Prozessoptimierung im Wagenkasten-

bau von Schienenfahrzeugen, S. 40-42.

Vgl. Trovarit AG, ERP-Systeme im Maschinen- und Anlagenbau, Marktüberblick, Projekte und

Anwenderzufriedenheit (07.10.2004), http://www.psipenta.de/uploads/mit_download/white_pa-

per_vdma.pdf, [15.08.2006], S. 1-32(34), S. 4.

Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 221-222.

Variantenmanagement

herrscht eine höhere Komplexität im Unternehmen als bei Herstellern ein-

facher Produkte oder mit Serienfertigung. Durch die hohe Kundenorientie-

rung ist die Vielfalt in den Produkten und somit in der Herstellung höher.

Ergebnisse einer Studie zeigen die Problematik der Variantenvielfalt:

Anstieg der Teilenummern um 400 % in 10 Jahren,

50 % der Varianten sind überflüssig,

50 % der Investitionen sind komplexitätsbedingt,

nur 80 % der Tätigkeiten sind mittelbar wertschöpfend und

bei Verdopplung der Variantenzahl steigen die Kosten um 20-30 %.

Dies verdeutlicht die Notwendigkeit eines effizienten Variantenmanage-

ments. Abbildung 29 zeigt den Regelkreis des Variantenmanagements.

Abbildung 29: Regelkreis des Variantenmanagements

Variantenmanagement dient somit zur Organisation der notwendigen Res-

sourcen und Aufwende, also der Investitionen, und trägt mit den richtigen

Methoden zur Verbesserung und Kostenreduktion bei.

Derartige in der

Praxis bewährte Methoden werden im nächsten Kapitel kurz vorgestellt.

Vgl. Förster, Variantenmanagement nach Fusionen in Unternehmen des Anlagen- und Maschi-

nenbaus, S. 11, 15.; Trovarit AG, ERP-Systeme im Maschinen- und Anlagenbau, S. 4.

Vgl. Eversheim, Walter / Schuh, Günther / Caesar, Christoph, Variantenvielfalt in der Serienpro-

duktion, VDI-Z 130 (1988), S. 45-49, zit. in: Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 636.

Vgl. Desoi, Produktionsmanagement I, S. 13.

Vgl. Franke et al., Variantenmanagement in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 80.

Klassische Ansätze

3 KLASSISCHE ANSÄTZE

Dieses Kapitel beschreibt die bestehenden Ansätze zur Variantenbeherr-

schung, -reduzierung und -vermeidung bzw. -eliminierung.

3.1 Ansätze in der Konstruktion (Variantenbeherrschung)

Die Ansätze in der Konstruktion dienen durch Produktstrukturkonzepte zur

Beherrschung der Variantenvielfalt und zeigen Möglichkeiten der varian-

tengerechten Produktgestaltung.

Da die Modularisierung ein zentraler Aspekt des Variantenmanagements

ist und einige Ansätze darauf basieren, wird zuerst sie vorgestellt.

3.1.1 Modularisierung

Die Modularisierung beschreibt das Aufgliedern eines komplexen Pro-

duktes in möglichst unabhängige Subsysteme (Module) und bezieht sich

auf die Produktstruktur und somit die Reduzierung der produktinneren

Komplexität. Module können dadurch parallel bearbeitet werden.

Die Modularisierung ist die gebräuchlichste Form der Strukturierung. Bau-

gruppen und Bauteile werden funktionsorientiert zu Modulen zusammen-

gefasst. Die Beziehungen zwischen den Systemelementen werden als

Baustruktur oder Strukturstückliste abgebildet.

Eine Produktstruktur ist

modular, wenn ihre Elemente funktional und physisch eigenständig sind,

wobei Teilfunktionen in den Modulen zusammengefasst werden können.

Die Modularisierung ist eine produktbezogene Standardisierung innerhalb

einer Produktfamilie, familienübergreifend ist das Plattformkonzept.

Es gibt vier Stufen der Modularisierung (Abbildung 31). Sie zeigen die

mögliche Variantenvielfalt anhand des Individualisierungsgrades, wobei

Vgl. Pulm, Eine systemtheoretische Betrachtung der Produktentwicklung, S. 132.

Vgl. Schmidt, Beitrag zum Variantenmanagement und zur Prozessoptimierung im Wagenkasten-

bau von Schienenfahrzeugen, S. 59, 61.

Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 365.

Vgl. Schmidt, Beitrag zum Variantenmanagement und zur Prozessoptimierung im Wagenkasten-

bau von Schienenfahrzeugen, S. 59.

Vgl. Schuh, Produktkomplexität managen, S. 132.

Details

Seiten
Erscheinungsform: Originalausgabe
Jahr: 2006
ISBN (eBook): 9783956361944
ISBN (Paperback): 9783836601856
Dateigröße: 1.6 MB
Sprache: Deutsch
Institution / Hochschule: Technische Universität Chemnitz – Fakultät für Wirtschaftswissenschaften, Wirtschaftsinformatik
Erscheinungsdatum: 2007 (Februar)
Note: 2,0
Schlagworte: fallbasiertes schließen konstruktionsprozess maschinenbau wertschöpfung

Autor

Ivonne Schmidt (Autor:in)