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Fallbasiertes Schließen zur Komplexitätsreduktion. Fallbasiertes Schließen als Ansatz des Variantenmanagements im Maschinen- und Anlagenbau

Diplomarbeit 2006 131 Seiten

Informatik - Wirtschaftsinformatik

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 Ursachen der Variantenvielfalt

2 Variantenmanagement
2.1 Variantenreichtum
2.2 Komplexität von Produkten
2.3 Komplexitätsreduzierung, -beherrschung und -vermeidung
2.4 Produktstruktur und -management
2.5 Varianten
2.6 Typung
2.7 Gleichteile
2.8 Wiederholteile
2.9 Variantenmanagement im Maschinen- und Anlagenbau

3 Klassische Ansätze
3.1 Ansätze in der Konstruktion (Variantenbeherrschung)
3.1.1 Modularisierung
3.1.2 Funktionsbauweisen
3.1.2.1 Funktionsbauweisen bez ü glich der Anzahl Funktionen ... 23
3.1.2.1.1 Partial- / Totalbauweise
3.1.2.1.2 Mono- / Multifunktionalbauweise
3.1.2.1.3 Integral- / Differentialbauweise
3.1.2.2 Funktionsbauweisen hinsichtlich der Anzahl Bauteile 26
3.1.2.2.1 Monobaugruppenbauweise
3.1.2.2.2 Baukastenbauweise
3.1.2.2.3 Plattformbauweise
3.1.2.2.4 Modulbauweise
3.1.2.2.5 Agile Systeme
3.1.2.2.6 Paketbildung
3.1.2.2.7 Produkt- / Teilefamilie
3.1.3 Baureihenbauweise
3.1.4 Wiederholteilbauweise
3.1.5 Schnittstellenoptimierung
3.2 Ansätze zur Variantenbeherrschung in der Produktion
3.2.1 Fertigungssegmentierung
3.2.2 Stücklisten
3.2.3 Flexible Fertigungssysteme
3.2.4 Hybride Fertigungssysteme
3.3 Wissensbasierte Ansätze zur Variantenbeherrschung
3.3.1 Expertensysteme
3.3.2 Fallbasiertes Schließen
3.4 Variantenreduzierung und -vermeidung (Eliminierung)
3.4.1 ABC-Analyse zur variantengerechten Konstruktion
3.4.2 Weitere Analyse- und Beurteilungsmethoden
3.5 Zusammenfassung zu den klassischen Ansätzen

4 Auswirkung auf die Wertschöpfungskette und Werkzeugunterstützung
4.1 Organisation der Wertschöpfungskette
4.2 Werkzeugunterstützung am Beispiel SAP®
4.3 Wertschöpfungsprozess Entwicklung / Konstruktion
4.4 Wertschöpfungsprozess Produktion / Fertigung
4.5 Wertschöpfungsprozesse Marketing und Vertrieb
4.6 Wertschöpfungsprozess Beschaffung

5 Fallbasiertes Schließen als Ansatz zur Komplexitätsreduzierung
5.1 Begriffsbestimmung und Einordnung in die Wissenschaft
5.1.1 Einordnung in die Wissenschaft
5.1.2 Begriffe
5.2 Methodik "Fallbasiertes Schließen"
5.2.1 Prozess Retrieve (Suche)
5.2.2 Prozess Reuse (Lösungsübertragung, Adaption)
5.2.3 Prozess Revise (Überprüfung, Verbesserung)
5.2.4 Prozess Retain (Lernen)
5.2.5 Speicherung der Fälle
5.3 Anwendungsbereiche
5.4 Vor- und Nachteile des fallbasierten Schließens
5.4.1 Vorteile
5.4.2 Nachteile
5.5 Fallbasiertes Schließen im Rahmen des Variantenmanagements...
5.5.1 Fallbasiertes Schließen im Bereich Entwicklung / Konstruktion
5.5.1.1 Fallbasiertes Schlie ß en und der Konstruktionsprozess ... 82
5.5.1.1.1 Allgemeiner Konstruktionsprozess
5.5.1.1.2 Fallbasiertes Schließen im Vorgehenszyklus
5.5.1.1.3 Fallbasiertes Schließen im Vorgehensplan
5.5.1.2 Weitere Anwendungsm ö glichkeiten in der Konstruktion .. 99
5.5.2 Fallbasiertes Schließen in der Produktion / Fertigung ...
5.5.3 Einsatz des fallbasierten Schließens in Marketing und
Vertrieb
5.5.4 Anwendung des fallbasierten Schließens bei der Beschaffung

6 Fazit

Literaturverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabellenverzeichnis

Tabelle 3-1: Vorteile der Individualisierung und Vorteile der Standardisierung

Tabelle 6-1: Schwierigkeiten des Variantenangebots für Kunden und Hersteller

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 2-1: Entstehung, Möglichkeiten und Determinanten der Vielfalt

Abbildung 2-2: Klassifikation technischer Systeme nach ihrer Komplexität

Abbildung 2-3: Umgang mit der Produktkomplexität

Abbildung 2-4: Komplexitätsfalle und Auswirkungen der Vielfalt

Abbildung 2-5: Bausteinkonzept zum Variantenmanagement nach Wildemann

Abbildung 2-6: Produktstruktur und ihre Einflussgrößen

Abbildung 2-7: Produktstruktur als Summe aus Funktions- und Baustruktur

Abbildung 2-8: Variantenarten und Merkmalsausprägungen nach Lingnau

Abbildung 2-9: Regelkreis des Variantenmanagements

Abbildung 3-1: Stufen der Modularisierung nach Schuh

Abbildung 3-2: Ansätze der Individualisierung vom Serien- zum Einzelprodukt

Abbildung 3-3: Aneinanderreihung von Baukastenelementen zu Baureihen

Abbildung 3-4: Bildung von Plattformen und Hutmodulen

Abbildung 3-5: Ausprägungsformen von Plattformkonzepten

Abbildung 3-6: Verbindung von Kundenbedürfnissen und Technologien

Abbildung 3-7: Zusammenhang Produktfamilie - Typen - Varianten

Abbildung 3-8: Bestandteile eines Expertensystems

Abbildung 3-9: Sortimentsbereinigung durch ABC-Analyse

Abbildung 3-10: Übersicht über Produktstrukturen und Konstruktionsansätze

Abbildung 4-1: Aufbau der Wertkette, mit primären und sekundären Aktivitäten

Abbildung 4-2: "Plattformstrategie" der SAP AG (anhand Unternehmensgröße)

Abbildung 4-3: mySAP™ Business Suite und mySAP™ ERP

Abbildung 4-4: Variantenhinterlegung im Konfigurator der STRATON ITC AG

Abbildung 5-1: Prozessmodell des fallbasierten Schließens

Abbildung 5-2: Aufgabenorientierte Sicht des fallbasierten Schließens

Abbildung 5-3: Transformations- und prozessorientierte Adaption der Lösung

Abbildung 5-4: Aufbau des Wissenscontainers

Abbildung 5-5: Typische Aufgabenklassen für fallbasierte Systeme

Abbildung 5-6: Phasen des Produktlebenszyklus nach Schuh

Abbildung 5-7: Die acht Produktlebensstufen nach Scheer

Abbildung 5-8: Produktlebensphasen und Produkterstellung nach Ehrlenspiel

Abbildung 5-9: Idealer Verlauf eines PL aus Sicht der Betriebswirtschaftslehre

Abbildung 5-10: Genereller Vorgehensplan zum Entwickeln und Konstruieren

Abbildung 5-11: Zugriffskonzept der Datenverwaltung eines PDM-Systems

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 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.

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 wesentlichen 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.

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 Unternehmensprozesse, 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 schneller 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 2-1.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2-1: Entstehung, Möglichkeiten und Determinanten der Vielfalt1

Die beschriebenen und weitere Ursachen führen zum aktuellen Varianten- reichtum.2 Dem kann nicht nur mit Varianten- und Komplexitätsmanage- ment entgegengewirkt werden, sondern bedarf auch geeigneter Wettbe- werbsstrategien wie Produktdifferenzierung oder Marktsegmentierung.3

"Die wesentlichen Elemente eines Variantenmanagements sind die Vari- antenstrategie und das operative Management"4, wobei die Variantenstra- tegie die grundlegende Ausrichtung und Rahmenbedingungen festlegt und das operative Management die Umsetzung der Strategie durchführt.5

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."6 Bezogen auf die Vielzahl und Vielfalt der Elemente und Rela- tionen im Unternehmen wird dies als Innenkomplexität bezeichnet.7

Ebenso setzt sich die Komplexität von Produkten aus der Beziehungs- vielfalt (Konnektivität) und Elementevielfalt (Varietät) zusammen.8 Sie ent- steht somit durch eine hohe Anzahl Produkteigenschaften. Produkteigenschaften gliedern sich nach DIN 2330 in drei Gruppen:9 § 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.10

Merkmale sind die das Produkt kennzeichnenden Eigenschaften. Sie bilden zwei Gruppen: Funktions- und Nichtfunktionseigenschaften.11

Nach Ehrlenspiel hängt die Komplexität von vier Objektmerkmalen ab:12 § 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.13

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2-2: Klassifikation technischer Systeme nach ihrer Komplexität14

Um die Komplexität von Produkten zu beherrschen, bedarf es eines Komplexitätsmanagements. Es "umfasst die Gestaltung, Steuerung und Entwicklung der Vielfalt des Leistungsspektrums [..] im Unternehmen"15 und schafft die Fähigkeit zur Maximierung des Kundennutzens bei Erhaltung der Wirtschaftlichkeit des Herstellers.16

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2-3: Umgang mit der Produktkomplexität17

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.18 Dies stellt die Abbildung 2-3 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 2-4 darstellt, führen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2-4: Komplexitätsfalle und Auswirkungen der Vielfalt19

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.20

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:21

- 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.

Zur Komplexitätsbewältigung existieren nach Ehrlenspiel noch zwei wesentliche Maßnahmen: die Artteilung als Einführung von Zwischenzuständen und die Mengenteilung als Parallelisierung der Arbeit.22

Die wesentlichen Ansätze des Variantenmanagements nach Schuh sind:23 § 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 2-5).24

Abbildung 2-5: Bausteinkonzept zum Variantenmanagement nach Wildemann25 Komplexitätsbewältigung kann aber auch durch geeignete Methoden und bewährte klassische Ansätze zur Beherrschung (Kapitel 3) erfolgen. Durch Analysieren und systematische Bereinigung bzw. Vereinfachung der vorhandenen Produkte und Komponenten kann eine Reduzierung und Vermeidung der Komplexität langfristig bestehen (Kapitel 3.4).

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.26 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.27

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.28 Die Anzahl Strukturstufen bildet die Strukturtiefe und die Anzahl Stücklistenpositionen die Strukturbreite des Produktes. Die Produktstruktur beschreibt somit den konstruktionsbedingten Aufbau eines ganzen Produktes.29 Die Strukturtiefe bestimmt die Produktkomplexität, so gelten sieben Ebenen als optimal.30

Die Produktstruktur dient neben der strukturellen Gliederung der Bauteile zur Steigerung der Mehrfachverwendung von Komponenten, Vereinfachung der Produktionsdaten und Optimierung der Disposition. Sie nimmt bei der Gesamtoptimierung der Vielfalt sogar eine Schlüsselrolle ein.31 "Die Produktstruktur ist der Schlüssel zur Planung."32 Diese Aussage festigt Müller durch die folgende Abbildung, in welcher der Einfluss auf und durch die Produktstruktur dargestellt sind.33

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2-6: Produktstruktur und ihre Einflussgrößen34

Die Produktstruktur setzt sich in der Konstruktion aus Funktions- und Baustruktur zusammen, wobei die Funktionsstruktur die Abbildung der Funktionen und die Baustruktur den modularen Aufbau des Produktes zeigt. Bei ausgeprägter modularer Bauweise besteht eine 1:1-Beziehung zwischen Funktions- und Baustruktur (Abbildung 2-7). Durch das Zusammenfassen 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.35

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2-7: Produktstruktur als Summe aus Funktions- und Baustruktur36 "Die Produktstruktur bedingt die Organisationsstruktur", also die Ferti- gungstiefe beeinflusst den Herstellprozess und Automatisierungsgrad.37

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.38 Dies ermöglicht auch immaterielle Varianten.39

Durch Änderung bestehender Merkmale werden neue Varianten gebildet, was sie von Typen, die durch Erweiterung entstehen, abgrenzt.40 Neue Va- rianten können zeitgleich zu bestehenden Varianten hergestellt werden.41 Varianten teilen sich in Produkt- und Prozessvarianten auf, wobei Pro- zessvarianten mit Ressourcenbeanspruchung verbunden sind.42

Varianten können auf allen Ebenen der Produktzusammensetzung vorkommen, bei ein- und mehrteiligen. Bei Produkten, die sich nur in einzelnen Teilen unterscheiden, existieren einfache Varianten, komplexe Variantenstrukturen dagegen bei Varianten in Varianten (Variantenstrukturen).43 Lingnau definiert folgende Einteilung anhand ihrer Merkmale:44

- 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

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.45

Abbildung 2-8 verdeutlicht die Einteilung mit Strukturen und Merkmalen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2-8: Variantenarten und Merkmalsausprägungen nach Lingnau46

Varianten können hinsichtlich ihrer Ausprägungsfestlegung in hersteller- spezifische und kundenspezifische Varianten eingeteilt werden.47 Franke präzisiert dies in interner und externer Vielfalt. Dabei bezeichnet er als externe Vielfalt die "für den Kunden nutzbare Vielfalt von Produktvari- anten"48, die für den Kunden zur Nutzenstiftung erkennbar sein muss. Sie sollte aber die vom Markt geforderte Vielfalt nicht übersteigen.49 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.50

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.51

"Variantenmanagement umfasst alle Steuerungsvorgänge zur Optimierung der Variantenvielfalt und zur Beherrschung der Auswirkungen variantenreicher Produktspektren."52

Daraus ergeben sich wesentliche Ziele des Variantenmanagements:53 § 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.54

Variantenmanagement 15

2.6 Typung

Die "Standardisierung der angebotenen Eigenschaftenkombination"55 wird als Typung bezeichnet. Dies bezieht sich auf die Produktebene. Auf der Bauteilebene wird das Überführen in Gleichheit als Normung bezeichnet.56 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.57

Eine Klasse hinsichtlich der Eigenschaften (Funktion oder Konstruktions- art) vergleichbarer Produkte ist ein Produkttyp.58 Er ist durch seine Bauart definiert und kann zu einer Produktfamilie zählen (Abbildung 3-7, S. 35).59

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.60

Hinsichtlich der Typenanzahl gibt es zwei Möglichkeiten: wenige Typen mit vielen heterogenen Varianten und viele Typen mit wenigen Varianten aber hoher Gleichteilzahl. Der Anteil der Gleichteile steigt mit der Anzahl Typen und strebt gegen 100 %, wenn jede Variante als Typ definiert ist.61

2.7 Gleichteile

Gleichteile sind (entgegen den Varianten) identische und variantenunab- hängige Komponenten eines Erzeugnisses62 und können in mehreren Mo- dellversionen, Varianten und Gruppen verbaut63 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.64 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.65

Gegenüber den Gleichteilen gibt es ähnliche Teile. Sie sind verschieden, aber vergleichbar, und ähneln sich hinsichtlich folgender Merkmale:66 § 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.67

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 anhand der gewünschten Merkmale unterstützen.68

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.69

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 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 2004.70

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.71 Als eine Disziplin des Maschinenbaus ist der Anlagenbau auf die Herstel- lung großtechnischer Anlagen mittels Verfahrenstechnik spezialisiert.72 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.73

Die Stärke des Maschinen- und Anlagenbaus liegt in der Technologiefüh- rerschaft, Innovationskraft und Flexibilität.74 Typisch für den Maschinen- und Anlagenbau sind die Konzentration auf A-Kunden und A-Produkte, geringe Fertigungstiefe und starke Lieferantenbindung beim Outsourcing.75 Weiterhin sind neben der Einzel- und Kleinserienfertigung das ausgepräg- te Projektgeschäft, die Kundenbindung und Kundenauftragsabhängigkeit charakteristisch. Bei Auftragsfertigung und kundenspezifischen Produkten 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.76

Ergebnisse einer Studie zeigen die Problematik der Variantenvielfalt:77 § 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 2-9 zeigt den Regelkreis des Variantenmanagements.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2-9: Regelkreis des Variantenmanagements78

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.79 Derartige in der Praxis bewährte Methoden werden im nächsten Kapitel kurz vorgestellt.

Klassische Ansätze 20

3 KLASSISCHE ANSÄTZE

Dieses Kapitel beschreibt die bestehenden Ansätze zur Variantenbeherrschung, -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 variantengerechten Produktgestaltung.

Da die Modularisierung ein zentraler Aspekt des Variantenmanagements1 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.2

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.3 Eine Produktstruktur ist modular, wenn ihre Elemente funktional und physisch eigenständig sind, wobei Teilfunktionen in den Modulen zusammengefasst werden können.4 Die Modularisierung ist eine produktbezogene Standardisierung innerhalb einer Produktfamilie, familienübergreifend ist das Plattformkonzept.5

Es gibt vier Stufen der Modularisierung (Abbildung 3-1). Sie zeigen die mögliche Variantenvielfalt anhand des Individualisierungsgrades, Klassische Ansätze 21

der Kunde bei den Plattformen nur zwischen verschiedenen Leistungsmerkmalen anhand der Module (links) bis hin zur freien Konfiguration seines Produktes nach dem Baukastenprinzip (rechts) wählen kann.6

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3-1: Stufen der Modularisierung nach Schuh7

Andere Autoren beschreiben dies als vier Formen der Modularisierung:8 § generisch (auftragunabhängig und stets gleiche Anzahl Bauteile), § quantitativ (auftragunabhängig, unterschiedliche Anzahl Bauteile), § individuell (Standard- und kundenindividuelle Module kombiniert) und § frei (Standard- und Kundenmodule, Basis hier nicht mehr notwendig).

Ziel der Modularisierung ist die Entwicklung einer Produktstruktur, die ein Optimum zwischen maximaler Standardisierung und minimaler Individualisierung darstellt. Bei der Nutzung der Markt- und Wettbewerbskenntnisse führt dies zu nachhaltigem Erfolg.9

Die Ansätze der Modularisierung zwischen Standardisierung und Individualisierung zeigt die folgende Abbildung.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3-2: Ansätze der Individualisierung vom Serien- zum Einzelprodukt10

Durch Modularisierung erfolgte auch ein Wandel von vertikaler zu horizontaler Konkurrenz. Seitens des Endkunden, also auf Produktebene, differenziert sich die Konkurrenz über Service und Beratung, auf der technischen Ebene liegt die Konkurrenz bei den Modulanbietern.11

Die Festlegung der Modulstruktur ist gravierend für den Wettbewerb und bedingt eine enge Kooperation der Unternehmensbereiche Marketing, Entwicklung und Produktion. Erfolgsfaktoren des Modulkonzepts sind:12

- realisierbare, eindeutig definierte Module,
- richtige Lieferanten mit gezielter Entwicklung (auch Eigenfertigung), § optimale Integration des Lieferanten,
- Berücksichtigung der geplanten Kosten und § verkaufbare kundenbezogene Module.

3.1.2 Funktionsbauweisen

Bauweisen charakterisieren in der Konstruktion die hervorzuhebenden Eigenschaften von technischen Produkten. Funktionsbauweisen sind dabei durch das zahlenmäßige Verhältnis von Funktionen und Bauteilen gekennzeichnet13 und können hinsichtlich der Bündelung ihrer Funktionen (Ebene der Bauelemente, Kapitel 3.1.2.1) und ihrer Elemente (Baugruppen- und Produktebene, Kapitel 3.1.2.2) betrachtet werden.

3.1.2.1 Funktionsbauweisen bez ü glich der Anzahl Funktionen
3.1.2.1.1 Partial- / Totalbauweise

Bei der Partialbauweise wird ein Bauteil durch mehrere Teile ersetzt ohne die ursprüngliche Funktionalität zu beeinflussen. Bei der Totalbauweise übernimmt ein Teil die Funktionen mehrerer Bauteile.14

Die Partialbauweise ist bei geometrischen und technologischen Anforde- rungen vorteilhaft und eignet sich besonders für funktionelle Varianten.15

3.1.2.1.2 Mono- / Multifunktionalbauweise

Die Betrachtung der Bauelemente hinsichtlich ihrer beabsichtigten Funkti- onalität wird unterschiedlich bezeichnet. So finden sich Begriffe wie Multi-/ Monofunktionalbauweise (Koller), Funktionsintegration / -trennung (Roth), Funktionsvereinigung / -trennung (Ehrlenspiel) und Aufgaben- teilung für diesen Ansatz. Dieser Ansatz ist aber von seiner Zweckent- fremdung zu unterscheiden, also monofunktional konstruierte Bauelemen- te können in der Nutzungsphase multifunktional eingesetzt werden.16

Bei der Funktionsvereinigung nach Ehrlenspiel übernimmt ein Bauteil mehrere Funktionen, was zu Platzeinsparung, Gewichtsreduzierung und Kostensenkung führt. Durch die Funktionstrennung, also die Aufteilung mehrerer Funktionen eines Bauteiles auf mehrere Teile, steigen die Leis- tungsfähigkeit, Sicherheit und Berechenbarkeit dieses. Das Prinzip ver- deutlicht die Leuchtenaufhängung: bei einer leichten Leuchte übernimmt das Zuleitungskabel die Energieleitung und Aufhängung, bei einer schwe- ren werden beide Funktionen auf verschiedene Bauteile übertragen.17

Bei der Monofunktionalbauweise erfüllt das Bauteil nur eine Funktion18, bei der Multifunktionalbauweise kann es ohne außergewöhnlichen Mehraufwand weitere Funktionen übernehmen19

Der Vorteil der Multifunktionalbauweise besteht in der Nutzung vorhande- ner Potentiale, so kann ein tragendes Element auch als Stromleiter ver- wendet werden, was seine Funktionalität erhöht, aber seine Eigenschaften und Form unverändert lässt. Sie ist für funktionale Varianten geeignet.20

3.1.2.1.3 Integral- / Differentialbauweise

Eine Integralbauweise liegt vor, wenn mehrere Bauteile vereinigt werden, dies verringert die Teilezahl und Kosten. Bei der Integralbauweise bleiben im Gegensatz zur Funktionsvereinigung alle zur Erfüllung der Funktionen notwendigen Eigenschaften und Oberflächen separat erhalten, dennoch reduzieren beide die Anzahl der verwendeten Teile. Integralbauteile wei- sen keine Verbindungsstellen auf und bestehen somit aus nur einem Werkstoff, aber sie sind aufgrund der Zusammenfügung komplexer in ihrer Gestalt und schwieriger zu entwickeln. Die Integralbauweise findet vor- wiegend in der Serienfertigung mit großen Stückzahlen Anwendung.21 Da- bei bildet jedes neue Integralteil eine neue konstruktive Variante.22

Der Vorteil der Integralbauweise liegt in den einmaligen Kosten für Model- le, Formen und Werkzeuge. Weiterhin werden gegenüber den Einzelteilen Konstruktions-, Herstellkosten, Montageaufwand und Qualitätssicherung verringert sowie die Materialbeschaffung und Logistik vereinfacht.23

Allerdings kann die Fertigung nur sequentiell erfolgen, ist unflexibel, zeit- aufwendig und risikobehaftet. Auch sind Änderungen sehr zeit- und kostenintensiv und der Einsatz von Werkzeugen und Formen ist begrenzt.24 Auch entstehen höhere Einmalkosten für die Werkzeuge, die sich aber durch niedrigere Selbstkosten bei höheren Stückzahlen ausgleichen.25

Die Differentialbauweise dagegen findet meist bei kleineren Stückzahlen oder bei der Einzelfertigung Anwendung. Sie ist gekennzeichnet durch die Auflösung komplexer Einheiten in mehrere Teile, die aus verschiedenen Werkstoffen bestehen und zusammengefügt werden können. Die Differen- tialbauweise führt durch die Komplexitätsauflösung zu weniger Ausschuss, einfacheren Werkzeugen bei der Herstellung oder günstigerem Trans- port.26 Durch die Zerlegung von Funktionsträgern in verschiedene Anbau- teile kann der Gleichteileumfang erhöht und die Varianzentstehung in die Montage verlegt werden.27

Der Vorteil der Differentialbauweise liegt bei der Kleinserienfertigung in der Aufteilung der Bauteile, wodurch die fixen Kosten gesenkt und die Produktionsprozesse vereinfacht werden. Auch können verschiedene Ma- terialien und vorhandene Teile verwendet werden, was u.a. die Qualitäts- sicherung vereinfacht. Weiterhin ist der Austausch oder eine nachträgliche Änderung von Komponenten leichter und kostengünstiger möglich. Daraus resultieren die Verringerung des Terminrisikos und die Verkürzung der Produkterstellungszeit.28 Durch die funktionale Trennung in mechanische und verkleidende Komponenten wird z. B die Leichtbauweise gefördert.29 Weitere Vorteile entstehen durch die Verwendung von Wiederholteilen.30

Dagegen ergibt sich ein erhöhter Verwaltungsaufwand für die Varianten der Mehrteile und ihrer Dokumente.31

Dieses Prinzip dient somit der sicheren und kostengünstigen Konstruktion, ist aber von der angestrebten Funktionalität und Anforderung abhängig.32

Zu den Funktionsbauweisen hinsichtlich der Anzahl Funktionen lässt sich zusammenfassen:

- die Partial- / Totalbauweise bezieht sich auf die Struktur des Bauteils, § die Mono- / Multifunktionalbauweise auf die Zusammenfassung der beabsichtigten Funktionen unddie Integral- / Differentialbauweise auf die Anzahl der Einzelteile bei Erhaltung aller einzelnen Funktionen der Bauelemente.

3.1.2.2 Funktionsbauweisen hinsichtlich der Anzahl Bauteile
3.1.2.2.1 Monobaugruppenbauweise

Bei der Monobaugruppenbauweise wird die Anzahl der enthaltenen Bau- gruppen weitestgehend reduziert, sodass ein Produkt im Extremfall aus nur einer Baugruppe besteht. Diese Bauweise ist durch ein gemeinsames Gehäuse gekennzeichnet. Auch fehlen autonome Baugruppen und ihre Schnittstellen.33

3.1.2.2.2 Baukastenbauweise

Ein Baukasten ist "ein Kombinationssystem von Bauteilen und Baugruppen im Allgemeinen zu Produkten unterschiedlicher Gesamtfunktion"34, es ist also ein aus Bausteinen variabel zusammensetzbares System.

Bausteine können Einzelteile, Baugruppen, -reihen oder -kästen sein. Sie sollten Norm-, Gleich-, Wiederholteile oder Teilefamilien, also standardisiert und für eine schnellere Konstruktion katalogisiert, sein. Auch werden Wiederholteile von Anfang an geplant eingesetzt, was die Baukastenbauweise von der Wiederholteilbauweise unterscheidet.35

Baukästen und Baureihen werden oft miteinander verknüpft, so können z. B. durch eine Aneinanderreihung von Baukastenelementen Baureihen gebildet werden (Abbildung 3-3).36

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3-3: Aneinanderreihung von Baukastenelementen zu Baureihen37

Ein Produkt basiert auf mindestens einem Grundkörper, an den Bausteine angebaut werden. Die Baukastenbauweise ist oft Grundlage von Stücklis- tenstrukturen. Sie ist nicht klar abgrenzbar von der Modulbauweise und wird teilweise als Erweiterung des Modulprinzips gesehen. Unterschiedlich ist aber das Vorhandensein der Schnittstellen, denn bei der Baukastenbauweise sind sie nur zwischen den Anbauteilen und dem Grundelement und bei der Modulbauweise auch zwischen den Anbauteilen (Modulen).38 Betrachtet man die Seite der Kostenentstehung für Umrüsten bei Werkzeugen oder der Bausteinzusammenfügung zum Produkt so lässt sich in Anwender-, Hersteller- und Zulieferbaukasten differenzieren. Die Baukastenbauweise lässt sich hinsichtlich der Anzahl möglicher Varianten noch in geschlossen und offen unterscheiden.39

Die Vorteile der Baukastenkonstruktion sind ähnlich denen der Baureihenbauweise. Die Kostensenkung entsteht durch die einmalige Entwicklung, Dokumentation und Produktion auf Lager sowie die Mehrfachverwendung der Bausteine. Ebenfalls erfolgt eine Verkürzung der Lieferzeiten sowie die Qualitätssteigerung durch Prozesserfahrung und Austauschbarkeit der am Lager vorrätigen Ersatzteile.40 Auch können optionale Bausteine aus Kostengründen fremdbezogen werden, aber die Muss-Bausteine sollten als Kernkompetenzen im Unternehmen verbleiben.41

Ein großer Vorteil für den Kunden besteht in der Flexibilität bei späteren Erweiterungen seines Baukastensystems (wie z. B. Werkzeugmaschinen, Heimwerkerbaukästen). Die dadurch erreichte Kundenbindung ist ein wesentlicher Vorteil für den Hersteller.42

Der Nachteil besteht darin, dass spezielle Kundenwünsche nicht realisier- bar sind oder das Baukastensystem technisch nicht bedarfsgerecht genug ist. Auch kann der Zeitaufwand für das Umrüsten auf die Kundenseite ver- lagert und somit ein entscheidendes Kriterium beim Kauf sein. Ein weiterer Nachteil ist die Ignoranz des Marktes, denn durch die hohen Herstellungs- kosten werden Produktänderungen erst nach längeren Zeitabständen durchgeführt.43

[...]


1 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.

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.

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

4 Rathnow, Peter J., Integriertes Variantenmanagement, Bestimmung, Realisierung und Sicherung der optimalen Produktvielfalt, Göttingen 1993, S. 179.

5 Vgl. ebenda, S. 179-180.

6 Vgl. Ehrlenspiel, Klaus, Integrierte Produktentwicklung, Denkabläufe, Methodeneinsatz, Zusam- menarbeit, 2. Aufl., München / Wien 2003, S. 666.

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

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

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

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

11 Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 374.

12 Vgl. ebenda, S. 49-50.

13 Vgl. ebenda, S. 51-52.

14 Ebenda, S. 32 (vereinfacht).

15 Schuh, Günther, Produktkomplexität managen, Strategien - Methoden - Tools, 2. Aufl., München / Wien 2005, S. 36.

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

17 Schuh, Produktkomplexität managen, S. 20.

18 Vgl. Rathnow, Integriertes Variantenmanagement, S. 9.

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

20 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.

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

22 Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 150.

23 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.

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

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

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

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

27 Vgl. ebenda, S. 19.; DIN 199 und DIN 2330, zit. in: Franke et al., Variantenmanagement in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 63.

28 Vgl. Schuh, Produktkomplexität managen, S. 119.

29 Vgl. Lingnau, Variantenmanagement, S. 41.

30 Vgl. Schuh, Produktkomplexität managen, S. 141.

31 Vgl. ebenda, S. 119-120.

32 Müller, Modularisierung von Produkten, S. 28.

33 Vgl. ebenda.

34 Müller, Modularisierung von Produkten, S. 28.

35 Vgl. Schmidt, Beitrag zum Variantenmanagement und zur Prozessoptimierung im Wagenkasten- bau von Schienenfahrzeugen, S. 60.

36 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.

37 Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 42.

38 Vgl. Lingnau, Variantenmanagement, S. 23-24.; Franke et al., Variantenmanagement in der Ein- zel- und Kleinserienfertigung, S. 11.

39 Vgl. Lingnau, Variantenmanagement, S. 24.; Franke et al., Variantenmanagement in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 53.; Rathnow, Integriertes Variantenmanagement, S. 8.

40 Vgl. Lingnau, Variantenmanagement, S. 24.; Franke et al., Variantenmanagement in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 53.

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

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

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

44 Vgl. ebenda, S. 26.

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

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

47 Vgl. ebenda, S. 25.

48 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.

49 Vgl. ebenda, S. 13.

50 Vgl. ebenda, S. 13.

51 Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 637.

52 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.

53 Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 636.; Franke et al., Variantenmanagement in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 13, 16.

54 Vgl. Lingnau, Variantenmanagement, S. 215.

55 Rathnow, Integriertes Variantenmanagement, S. 109.

56 Vgl. Rathnow, Integriertes Variantenmanagement, S. 111.; Franke et al., Variantenmanagement in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 56.

57 Vgl. Basedow, Christian, Variantenmanagement, Studienarbeit an der TH Karlsruhe, Hamburg 2003, S. 22.

58 Vgl. Lingnau, Variantenmanagement, S. 20-22.; Förster, Variantenmanagement nach Fusionen in Unternehmen des Anlagen- und Maschinenbaus, S. 14.

59 Vgl. Förster, Variantenmanagement nach Fusionen in Unternehmen des Anlagen- und Maschi- nenbaus, S. 14.

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

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

62 Vgl. ebenda, S. 23-24.

63 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].

64 Vgl. ebenda.

65 Vgl. Basedow, Variantenmanagement, S. 22.

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

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

68 Vgl. ebenda, S. 78-79.

69 Vgl. Förster, Variantenmanagement nach Fusionen in Unternehmen des Anlagen- und Maschi- nenbaus, S. 9-10.

70 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.

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

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

73 Vgl. Schmidt, Beitrag zum Variantenmanagement und zur Prozessoptimierung im Wagenkasten- bau von Schienenfahrzeugen, S. 40-42.

74 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.

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

76 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.

77 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.

78 Vgl. Desoi, Produktionsmanagement I, S. 13.

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

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

2 Vgl. Schmidt, Beitrag zum Variantenmanagement und zur Prozessoptimierung im Wagenkasten- bau von Schienenfahrzeugen, S. 59, 61.

3 Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 365.

4 Vgl. Schmidt, Beitrag zum Variantenmanagement und zur Prozessoptimierung im Wagenkasten- bau von Schienenfahrzeugen, S. 59.

5 Vgl. Schuh, Produktkomplexität managen, S. 132.

6 Vgl. Schuh, Produktkomplexität managen, S. 136.

7 Ebenda, S. 135 (vereinfacht).

8 Vgl. Förster, Variantenmanagement nach Fusionen in Unternehmen des Anlagen- und Maschi- nenbaus, S. 110-112.; u. a..

9 Vgl. Schuh, Produktkomplexität managen, S. 136.

Klassische Ansätze 22

10 Pulm, Eine systemtheoretische Betrachtung der Produktentwicklung, S. 138.

11 Vgl. Müller, Modularisierung von Produkten, S. 52.

12 Vgl. Schuh, Produktkomplexität managen, S. 139.

13 Vgl. Franke et al., Variantenmanagement in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 72.

14 Vgl. Franke et al., Variantenmanagement in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 72.

15 Vgl. ebenda.

16 Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 448.

17 Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 445-446.

18 Vgl. Franke et al., Variantenmanagement in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 73.

19 Vgl. Basedow, Variantenmanagement, S. 21.

20 Vgl. Franke et al., Variantenmanagement in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 73.

21 Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 448-449.; Franke et al., Variantenmanage- ment in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 72-73.

22 Vgl. Basedow, Variantenmanagement, S. 20.

23 Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 450.

24 Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 451.; Franke et al., Variantenmanagement in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 72-73.

25 Vgl. Förster, Variantenmanagement nach Fusionen in Unternehmen des Anlagen- und Maschi- nenbaus, S. 115.

26 Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 449-450.; Franke et al., Variantenmanage- ment in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 72-73.

27 Vgl. Schuh, Produktkomplexität managen, S. 125.

28 Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 451-452.; Franke et al., Variantenmanage- ment in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 72-73.

29 Vgl. Schmidt, Beitrag zum Variantenmanagement und zur Prozessoptimierung im Wagenkasten- bau von Schienenfahrzeugen, S. 24, 26.

30 Vgl. Basedow, Variantenmanagement, S. 20.

31 Vgl. Franke et al., Variantenmanagement in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 72-73.

32 Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 445.

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

34 Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 654.

35 Vgl. Franke et al., Variantenmanagement in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 74-75, 78.

36 Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 654.

37 ebenda, S. 655.

38 Vgl. Schuh, Produktkomplexität managen, S. 128.

39 Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 656, 658.

40 Vgl. ebenda, S. 654-655.

41 Vgl. Franke et al., Variantenmanagement in der Einzel- und Kleinserienfertigung, S. 75.

42 Vgl. Ehrlenspiel, Integrierte Produktentwicklung, S. 655.

43 Vgl. ebenda, S. 656-657.

Details

Seiten
131
Jahr
2006
ISBN (eBook)
9783638594295
ISBN (Buch)
9783638711678
Dateigröße
1.8 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v68199
Institution / Hochschule
Technische Universität Chemnitz – TU
Note
2,0
Schlagworte
Fallbasiertes Schließen Komplexitätsreduktion Ansatz Variantenmanagements Maschinen- Anlagenbau

Autor

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Titel: Fallbasiertes Schließen zur Komplexitätsreduktion. Fallbasiertes Schließen als Ansatz des Variantenmanagements im Maschinen- und Anlagenbau