Kosten
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Konstruktionslehre II – V9 Kostenmanagement in Entwicklung und Konstruktion Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 25. Juni 2014 Lernziele dieser Vorlesung • Sie können die Kostenbeeinflussbarkeit über den Projektfortschritt erläutern. • Sie können den Kostenbegriff erklären. • Sie können den Wertschöpfungsbegriff erklären. • Sie kennen die einzelnen Kostenarten und können diese erläutern. • Sie kennen die bedeutendsten Maßnahmen zur Kostenreduktion und können diese erläutern. • Sie können den Begriff der „Funktionskosten“ erläutern. • Sie kennen die wichtigsten Methoden zur Kostenabschätzung und können diese erläutern. • Sie kennen Maßnahmen zum Projektkosten-Controlling und können diese erläutern. • Sie können den Unterschied zwischen „Target Costing“ und „Design to Cost“ erläutern. • Sie kennen die Bestandteile des LCC und können diese erläutern. Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 2 KL II Vorlesung 9 – Inhalt 1. Einleitung und Definitionen 2. Kosten erkennen 3. Kosten abschätzen - Produkt 1. ABC-Analyse 2. Relativkostenkataloge 4. Kosten abschätzen – Prozess 5. Kosten beeinflussen – Produkt 6. Kosten beeinflussen – Projekt 7. Weitere Methoden und Modelle 8. Life Cycle Cost Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 3 Konstruktions-Dilemma Das Dilemma der Konstruktion Ca. 70 % der Produktkosten werden durch die Konstruktion festgelegt. (Prof. Ehrlenspiel) Sie verursacht aber nur ca. 2 % – 10 % der Produktkosten. Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 4 Kostenbeeinflussung u. -entstehung im PEP Möglichkeit der Konstruktionsphase Kostenbeeinflussung Kostenentstehung kumuliert Zeitfortschritt im Produktentstehungsprozess nach Ehrlenspiel Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 5 Definition von Kosten Kosten • in Geld bewerteter Güterverbrauch für die betriebliche Leistungserbringung Güter • Material, Energie, Betriebseinrichtungen, menschliche Arbeitskraft, Informationen, Nutzung von Kapital, Nutzung von Rechten anderer Ziel des Kosteneinsatzes • Schaffung von Produkten • Erbringung von Dienstleistungen Wertschöpfung = Ergebnis des Gütereinsatzes Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen entstandene Kosten >1 6 Definition: Wertschöpfung Das Ziel eines Unternehmens ist die Gewinnerzielung. Der Gewinn ergib sich aus: Wertschöpfung = Ergebnis des Gütereinsatzes entstandene Kosten >1 also aus der Differenz zwischen erzieltem Preis und entstandenen Kosten. Der erzielbare Preis hängt von vielen Faktoren ab, im Wesentlichen aber von der Art des Marktes. Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 7 Grundsätzliche Kosteneinteilung Grundsätzliche Einteilung von Kosten PRODUKT Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen PROZESS 8 Struktur der Entwicklungskosten Materialkosten (5%) Personalkosten (68%) Raumkosten (5%) CAD-Kosten (4%) Kosten für Fremdvergabe (5%) EDV-Kosten ohne CAD (2%) Reisekosten (2%) sonstige Kosten (9%) nach Ehrlenspiel Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 9 Grundlagen der Kostenrechnung Kostenartenrechnung (Welche Kosten sind angefallen?) Einzelkosten Gemeinkosten (Kostenträgern direkt zurechenbare Kosten) (Kostenträgern nicht direkt zurechenbare Kosten) Kostenstellen- Kostenstellen- einzelkosten gemeinkosten Kostenstellenrechnung (Wo sind Kosten angefallen?) Materialbereich Fertigungsbereich Verwaltungs- und Vertriebsbereich Kostenträgerrechnung nach Coenenberg (Wofür sind Kosten angefallen?) Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 10 Übersicht verschiedener Kostenarten Materialeinzelkosten Materialkosten Materialgemeinkosten Herstell- Fertigungseinzelkosten Fertigungsgemeinkosten kosten Fertigungskosten Selbstkosten Sondereinzelkosten der Fertigung Verwaltungsgemeinkosten VerwaltungsVertriebsgemeinkosten und Vertriebskosten Sondereinzelkosten des Vertriebs LifeCycle Cost LCC nach Schweitzer u. Küpper Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 11 Alternative Kostengliederung Art des Verbrauchs I. Kostenarten Kurzfristiger Verbrauch (1) Material- bzw. Stoff- oder Werkstoffkosten a) Verbrauch eigener Arbeitsleistungen (2) Personalkosten (Lohn- und Gehaltskosten) b) Verbrauch fremder (3) Kosten für Fremddienste (4) Kosten für Rechtsgüter (5) Abschreibungen 1. Verbrauch von materiellen Gütern (Sachgüter) 2. Verbrauch von immateriellen Gütern Dienstleistungen c) Verbrauch von Gütern, die auf Rechten beruhen II. Langfristiger Verbrauch (von Sachgütern und Gütern, die auf Rechten beruhen) III. Zwangsverbrauch IV. 1. Technisch-ökonomische Vernichtung (6) Wagniskosten 2. Staatlich-politische Abgaben (7) Abgaben (8) Zinsen Zeitlicher Vorrätigkeitsverbrauch nach Schweitzer u. Küpper Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 12 Kostenarten Herstellkosten Kosten, die direkt dem Herstellungsprozess eines Produkts zugeordnet werden können. Selbstkosten Herstellkosten plus der Kosten, die nicht direkt mit der Produktherstellung in Zusammenhang gebracht werden, wie beispielsweise Verwaltungskosten. Lebenszykluskosten / Life Cycle Cost (LCC): Kosten, die bei der Produktnutzung als Summe aller Kosten aufgrund des Kaufs, und während der Nutzungszeit eines Produkts anfallen: • Einstandskosten • Instandhaltungskosten • Einmalkosten • sonstige Kosten • Betriebskosten Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 13 Einzel-/Gemeinkosten (EK/GK) Einzelkosten: Kosten, die direkt einem Produkt oder einem Auftrag verursachungsgerecht zugerechnet werden können (z. B. Fertigungslöhne, Fertigungsmaterial, Zukaufteile, Zukaufdienste). Gemeinkosten: Kosten, deren verursachungsgerechte Zurechnung aus Gründen der Logistik ausgeschlossen werden (z. B. Vorstandsgehälter) oder aus Gründen der Wirtschaftlichkeit nicht zweckmäßig ist (z. B. Kleinteile, Betriebsmittel). Auch Hilfslöhne werden den Gemeinkosten zugerechnet. Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 14 Produktbezogene Kostenvermeidung • Produktkosten werden im wesentlichen beeinflusst: • Materialverbrauch • Fertigungsverfahren • Montageverfahren Produktionsfaktoren • Das Produkt muss kostengünstig herstellbar sein: • Material • Fertigung • Montage niedrige Projektkosten Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 15 Projektbezogene Kostenvermeidung • Projektkosten werden im wesentlichen beeinflusst: • Dauer des Projekts • Anzahl der Projektbeteiligten • Eingesetzte Hilfsmittel (Kosten für CAD, …) Zeit, Anzahl der Mitarbeiter • Die Entwicklung und Konstruktion des Produkts muss • kostengünstig sein: • Zeitraum für Entwicklung und Konstruktion • Eingesetzte Ressourcen niedrige Projektkosten Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 16 Zusammenfassung • Entwicklung verursacht nur geringe Kosten, definiert aber den Großteil der Produktkosten. • Einteilung in Einzel- und Gemeinkosten • Einteilung in Produkt- und Prozesskosten • Herstell-, Selbst- und Lebenszykluskosten Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 17 KL II Vorlesung 9 – Inhalt 1. Einleitung und Definitionen 2. Kosten erkennen 3. Kosten abschätzen - Produkt 1. ABC-Analyse 2. Relativkostenkataloge 4. Kosten abschätzen – Prozess 5. Kosten beeinflussen – Produkt 6. Kosten beeinflussen – Projekt 7. Weitere Methoden und Modelle 8. Life Cycle Cost Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 18 Kosteneinflüsse Marketing Vertrieb Lebensdauer ? ? Stückzahl Entsorgbarkeit Laufzeiten Umweltverträglichkeit ? Montage Fertigungsverfahren Gewicht Produktionsart MKS ? Werkstoff Konkurrenz Fertigungsschritte Oberflächengüte Größe Kompatibilität ? Prototypen Erprobung Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen ? ? FEM Genauigkeit Baureihenverträglichkeit 19 Kosteneinflussgrößen bei der Konstruktion Konstruktionsphase Konstruktive Kosteneinflüsse Planen Produktfunktionen Funktionsstruktur Lösungsprinzip Baustruktur Entwerfen Baugröße Werkstoff Ausarbeiten Standardisierung Konzipieren Oberflächenqualität Toleranzen nach Jan O. Fischer Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 20 Rolle der Funktionsstruktur bzgl. Kosten Konstruktionsphase Planen Konstruktive Kosteneinflüsse Produktfunktionen Funktionsstruktur Lösungsprinzip Baustruktur Entwerfen Baugröße Werkstoff Ausarbeiten Standardisierung Konzipieren Oberflächenqualität Toleranzen • Durch Aufgliedern einer Gesamtfunktion in Teilfunktionen wird die Funktionsstruktur gebildet. • Die Umsetzung der Teilfunktionen durch die Bauteile und Baugruppen eines technischen Systems erzeugt Funktionskosten. Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 21 Funktionskosten Häufig wird mit der nach Funktionen gegliederten Produktstruktur gearbeitet, um zu erkennen, was die Erfüllung einer geforderten Funktion kostet. Funktionskosten : gesamte Herstellkosten des betrachteten Systems zur Erfüllung der betrachteten Bauteil-; Baugruppen-; Produktfunktion. Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 22 Funktionsbegriff und Gestaltungsfreiraum Gestaltungsfreiraum Bsp. Konstruktionslösung Abstraktionsgrad hoch niedrig „Kräfte weiterleiten“ „Teile verbinden“ „Bleche verschrauben“ nach Kaniowsky Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 23 Funktionskosten: Beispiel Kappe Miene Komponenten Funktionen Schaft Mine 22 GE Schaft 58 GE Kappe 12GE Funktionskosten Striche ziehen Farbpaste speichern 40% Farbpaste ausbringen 40% Minenbefestigung ermöglichen 20% Strichziehen erleichtern 40% 30% Hersteller kennzeichnen 15% 15% Status des Besitzers verbessern 15% 15% Befestigung ermöglichen 20% Verschmutzung des Besitzers verhindern 50% Summen: Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 100% 100% 100% 24 Funktionskosten: Beispiel Kappe Miene Komponenten Schaft Mine 22 GE Schaft 58 GE Farbpaste speichern 8,8 GE 40% x 22 GE = 8,8 GE Farbpaste ausbringen 8,8 GE Minenbefestigung ermöglichen 4,4 GE Funktionen Striche ziehen Strichziehen erleichtern Kappe 12GE Funktionskosten 8,8 GE 8,8 GE 23,2 GE 27,6 GE 17,4 GE 17,4 GE Hersteller kennzeichnen 8,7 GE 1,8 GE 10,5 GE Status des Besitzers verbessern 8,7 GE 1,8 GE 10,5 GE Befestigung ermöglichen 2,4 GE 2,4 GE Verschmutzung des Besitzers verhindern 6,0 GE 6,0 GE 12 GE 92 GE Summen: Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 22 GE 58 GE 25 Produktarchitektur Nach Baumgart Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 26 Kostenmanagement: Kostenstruktur Konstruktionsphase Planen Konstruktive Kosteneinflüsse Produktfunktionen Funktionsstruktur Lösungsprinzip Baustruktur Entwerfen Baugröße Werkstoff Ausarbeiten Standardisierung Konzipieren Oberflächenqualität Toleranzen • Beim Ermitteln der Soll–Kosten spielt die Produktstruktur eine bedeutende Rolle. • Zur Kostenanalyse kann es sinnvoll sein, das Produkt unterschiedlich zu gliedern, um die Abhängigkeit der Kosten von verschiedenen Faktoren zu erkennen. Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 27 Rolle des Lösungsprinzips bzgl. Kosten Konstruktionsphase Planen Konstruktive Kosteneinflüsse Produktfunktionen Funktionsstruktur Lösungsprinzip Baustruktur Entwerfen Baugröße Werkstoff Ausarbeiten Standardisierung Konzipieren Oberflächenqualität Toleranzen Eine technische Lösung kann durch 3 Hauptgrößen beschrieben werden: • zugrunde liegende physikalische Effekte • eingesetzte Werkstoffe • geometrische Angaben Insbesondere die gewählten Werkstoffe und die Geometrie bestimmen die Produktkosten Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 28 Kostenverantwortung des Ingenieurs Der Ingenieur muss die Fragen beantworten: Herstellkosten • Wie kann das eingesetzte Material in Menge und Qualität reduziert werden? • Wie kann die Fertigungszeit reduziert werden? • Wie kann die Montage vereinfacht und die Montagezeit reduziert werden? Projektkosten Herstellkosten • Wie kann die Projektlaufzeit reduziert werden? • Wie kann die Anzahl der erforderlichen Projektmitarbeiter reduziert werden? Projektkosten Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 29 KL II Vorlesung 9 – Inhalt 1. Einleitung und Definitionen 2. Kosten erkennen 3. Kosten abschätzen - Produkt 1. ABC-Analyse 2. Relativkostenkataloge 4. Kosten abschätzen – Prozess 5. Kosten beeinflussen – Produkt 6. Kosten beeinflussen – Projekt 7. Weitere Methoden und Modelle 8. Life Cycle Cost Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 30 Methoden zur Kostenabschätzung • Konkurrenzanalyse Produktplanung • Marktanalyse • Wirtschaftlichkeitsrechnungen Bestimmung von Kostenschwerpunkten durch Konzepterarbeitung • Kostenstrukturanalysen • ABC-Analysen • Relativkostenkataloge • Kurzkalkulationsverfahren Berechnungen: Entwurf und • Gewichtskostenkalkulation Ausarbeitung • Materialkostenkalkulation Kostenprognosen: • Ähnlichkeitsgesetze nach Spur • Kostenwachstumsgesetze Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 31 Abschätzen von Kosten € 80.000,- € ?,Was könnten Ansatzpunkte sein? Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 32 Abschätzen von Kosten Straßenbahn S-Klasse Stückzahl: Gewicht: Länge: ~ 100.000 2t 5m Stückzahl: Gewicht: Länge: ~ 50 30 t 27 m Preis: 80.000 € Preis: ?€ 1m 1t > > 16.000 € 40.000 € > > 27 m 30 t > > 432.000 € 1.200.000 € weitere überschlägige Berechnungen, wie Anzahl Sitzplätze denkbar Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 33 KL II Vorlesung 9 – Inhalt 1. Einleitung und Definitionen 2. Kosten erkennen 3. Kosten abschätzen - Produkt 1. ABC-Analyse 2. Relativkostenkataloge 4. Kosten abschätzen – Prozess 5. Kosten beeinflussen – Produkt 6. Kosten beeinflussen – Projekt 7. Weitere Methoden und Modelle 8. Life Cycle Cost Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 34 ABC-Analyse • Erweiterung der ursprünglichen Pareto-Regel auf insgesamt drei Kategorien • Mit Hilfe der ABC-Analyse wird versucht mit möglichst wenig Aufwand einen möglichst großen Effekt zu erreichen. • Dazu werden die Hauptkostenverursacher ermittelt und betrachtet. Regel zur Klassenbildung: A: 5% der Teile machen 75% der Kosten aus B: 20% der Teile machen 20% der Kosten aus C: 75% der Teile machen 5% der Kosten aus Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 35 ABC-Analyse: Beispiel (1) Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 36 ABC-Analyse: Beispiel (2) Ermittelte Einzelteile des Getriebes, nach Kosten sortiert und in Klassen kategorisiert. Pos. Benennung (Teileart) Kosten der Teile pro Getriebe Anteil an gesamten TeileHerstellkosten einzeln Klasse kumuliert 1 Gehäuse 13420,- 28 % 28 % 3 Rad 12600,- 26 % 54 % 6 Ritzelwelle 10000,- 20,5% 4 Radwelle 6680,- 5 Radlager 7 Ritzellager 2 Teilezahl absol. kumulierte Teilezahl % 1 2 % 2 4 % 74,5% 3 6 % 14 % 88,5% 4 8 % 2400,- 5 % 93,5% 6 12 % 2000,- 4 % 97,5% 8 15 % Deckel 500,- 1 % 98,5% 10 19 % 8 Dichtungen 500,- 1 % 99,5% 12 23 % 9-15 Rohrleitungen 300,- 0,5% 100 % 52 100 % Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen A B C 37 KL II Vorlesung 9 – Inhalt 1. Einleitung und Definitionen 2. Kosten erkennen 3. Kosten abschätzen - Produkt 1. ABC-Analyse 2. Relativkostenkataloge 4. Kosten abschätzen – Prozess 5. Kosten beeinflussen – Produkt 6. Kosten beeinflussen – Projekt 7. Weitere Methoden und Modelle 8. Life Cycle Cost Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 38 Relativkosten Bei der Verwendung von Relativkostenkatalogen muss die Vergleichbarkeit mit den Rahmenbedingungen im eigenen Unternehmen sichergestellt sein. Deshalb sind Relativkostenkataloge meistens firmenspezifisch! Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 39 Relativkosten: Welle-Nabe-Verbindungen nach Kittsteiner Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 40 Relativkosten: Verschraubung Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 41 Kostenaspekt bei der Auswahl von Stählen (1) Preis Zugfestigkeit Streckgrenze Dichte [€/kg] [N/mm²] [N/mm²] [kg/dm³] C45 0,73 700 490 7,85 42 Cr Mo 4 1,03 1100 900 7,85 16 Mn Cr 5 0,92 900 630 7,85 20 Mn Cr 5 0,92 1100 730 7,85 Preise und Eigenschaften ausgewählter Stahlsorten Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 42 Kostenaspekt bei der Auswahl von Stählen (2) 7 RK bezogen auf 6 RK bezogen auf 5 RK bezogen auf auf Streckgrenze 4 Kosten bezogen auf Zugfestigkeit Kosten bezogen 3 5,73 0,00819 0,01169 1,00 1,24 1,31 42 Cr Mo 4 1,025 8,04 0,00731 0,00894 1,40 1,11 1,00 16 Mn Cr 5 0,919 7,21 0,00802 0,01145 1,26 1,22 1,28 20 Mn Cr 5 0,924 7,25 0,00659 0,00994 1,27 1,00 1,11 Berechnung der Relativkosten (RK), Bezugswerte hervorgehoben Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 43 Streckgrenze 0,730 Zugfestigkeit C 45 Gewicht Kosten [€/m³] 2 Kosten [€/kg] 1 KL II Vorlesung 9 – Inhalt 1. Einleitung und Definitionen 2. Kosten erkennen 3. Kosten abschätzen - Produkt 1. ABC-Analyse 2. Relativkostenkataloge 4. Kosten abschätzen – Prozess 5. Kosten beeinflussen – Produkt 6. Kosten beeinflussen – Projekt 7. Weitere Methoden und Modelle 8. Life Cycle Cost Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 44 Kostenplanung und -controlling Projekt-, Produktstrukturplanung Entwicklungsprozessplan Kalkulationsrelevante Teileinheiten Phasen, Tätigkeitsarten pro Teileinheit Projektplanung Projektdurchführung • Ist-Stunden pro Teileinheit, • Aufwandsschätzung • Planmengen für Phase und Tätigkeitsart Rechnerleistungen leistungen Meilenstein pro Meilenstein Nachkalkulation Mitkalkulation • Planung in Stunden, • Planmengen pro P • Gegenüberstellung • Plan/Ist-Vergleich M pro Phase • Voraussichtliches zur ersten und letzten Vorkalkulation Leistungsmengen • Erfahrungsdaten vergleichbarer • Einflussgrößen Erfahrungsdatenbasis Kostenbetrachtung • Einbeziehung der Ist • Mess- u. Kennzahlenermittlung Projektphasen • Restaufwand Vorkalkulation litätskosten • Komplette Ist-Werte • Abgelieferte Mengen • Ist-Kosten für Käufe, Käufe und Rechner- Kosten; darin Qua- Projektabschluss Projektabschlussanalyse des Projektablaufes • Zukunftsweisende sonstige unterstützende Maßnahmen Erfahrungen Projekte Verfahren zur Projektsteuerung, -kalkulation, -analyse und Erfahrungsdatensammlung P Planwerte M letzte Mitkalkulation Nach Riedl Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 45 Rechnerunterstütztes Monitoring Projektkosten VergangenheitsBetrachtung Ursachen für die Abweichungen von der Planung? ZukunftsBetrachtung Notwendige personelle Kapazität vorhanden? Budget einzuhalten? Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 46 KL II Vorlesung 9 – Inhalt 1. Einleitung und Definitionen 2. Kosten erkennen 3. Kosten abschätzen - Produkt 1. ABC-Analyse 2. Relativkostenkataloge 4. Kosten abschätzen – Prozess 5. Kosten beeinflussen – Produkt 6. Kosten beeinflussen – Projekt 7. Weitere Methoden und Modelle 8. Life Cycle Cost Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 47 Ermittlung beeinflussbarer Kosten Materialeinzelkosten Materialkosten Materialgemeinkosten Herstell- Fertigungseinzelkosten Fertigungsgemeinkosten kosten Fertigungskosten Selbstkosten Sondereinzelkosten der Fertigung Verwaltungsgemeinkosten VerwaltungsVertriebsgemeinkosten und Vertriebskosten Sondereinzelkosten des Vertriebs Life Cycle Cost LCC nach Schweitzer u. Küpper Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 48 Reduktion der Herstellkosten Herstellkosten reduzieren Materialkosten • weniger Material • möglichst gleiches Material • kostengünstigeres Material Teilefertigungskosten • weniger Fertigungsoperationen • kostengünstigere Fertigungsverfahren Montagekosten • weniger Montageoperationen • kostengünstigere Montage • Werkzeuge und Werkzeugmaschinen Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 49 Kosteneinflüsse der Gestaltung Die Gestalt eines Bauteils wird u. a. beeinflusst durch: • geforderte Festigkeit • gefordertes Gewicht • Stückzahl • eingesetztes Fertigungsverfahren •… Durch die Gestalt werden die Werkstoffe und notwendigen Fertigungsverfahren und damit auch die Produktkosten wesentlich festgelegt. Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 50 Kosteneinflüsse der Gestaltung Durch qualitatives Gestalten werden die Gestaltelemente und die Struktur ihrer Anordnung festgelegt. Kostengesichtspunkte: Nutzbare Halbzeuge, notwendige Schnittstellen, Baugrößen… Durch quantitatives Gestalten werden die Abmessungen der Gestaltelemente selber und ihrer Winkel zueinander sowie ihrer Abstände untereinander festgelegt. Kostengesichtspunkte: Nutzbare Werkzeuge, einsetzbare Fertigungsverfahren… Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 51 Gestaltungsregeln Gestaltungsregel schlechter besser Komplexitätsreduzierung durch Verwendung einheitlicher Teile Mehrere hintereinander angeordnete Bearbeitungsflächen auf gleiche Höhe bringen (Durchfräsen, Durchbohren, gleiche Werkzeuge) Reduzierung von Fertigungskosten durch Vermeiden von Sacklöchern nach Reischl Beispielhafte Gestaltungsregel mit Gut/Schlecht-Beispielen Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 52 Einfluss der Stückzahl auf die Kosten Allgemeine „Faustregel“: doppelte Stückzahl senkt die Kosten um 10% nach Ehrlenspiel Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 53 Einfluss der Baugröße auf die Kosten nach Niemann Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 54 Kostenreduktion: Material Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 55 Kosteneinfluss der Montage Montagegerechte Konstruktion spart Kosten! Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 56 KL II Vorlesung 9 – Inhalt 1. Einleitung und Definitionen 2. Kosten erkennen 3. Kosten abschätzen - Produkt 1. ABC-Analyse 2. Relativkostenkataloge 4. Kosten abschätzen – Prozess 5. Kosten beeinflussen – Produkt 6. Kosten beeinflussen – Projekt 7. Weitere Methoden und Modelle 8. Life Cycle Cost Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 57 Projektkostencontrolling Projektkosten aus dem Ruder laufen? Kosten Was tun, wenn die 140 120 100 80 60 40 20 0 ist soll 0. 1. Lösungen: 2. 3. 4. 5. Woche • wirklich länger brauchen? • mehr Kapazität/Mitarbeiter • Strafzahlungen in Kauf nehmen Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 58 6. 7. Projektfortschrittsbericht nach Schmelzer Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 59 KL II Vorlesung 9 – Inhalt 1. Einleitung und Definitionen 2. Kosten erkennen 3. Kosten abschätzen - Produkt 1. ABC-Analyse 2. Relativkostenkataloge 4. Kosten abschätzen – Prozess 5. Kosten beeinflussen – Produkt 6. Kosten beeinflussen – Projekt 7. Weitere Methoden und Modelle 8. Life Cycle Cost Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 60 Methoden zur Kostensenkung (Auswahl) Target Costing Betrachtet Gesamtsystem: Markt, Kunde, Produkt, Wettbewerber Design to Betrachtet schwerpunktmäßig einen Aspekt des Systems • Cost • Assembly • Manufacturing Qualitätsmanagement Betrachtet im Wesentlichen Qualitäts- und Kundennutzenaspekte • TQM: Total Quality Management • KAIZEN/KVP • QFD: Quality Function Deployment • FMEA Engineering-Techniken • Reengineering (Nutzen des Verbesserungspotenzials vorhandener Produkte) • Reverse-Engineering (Analyse von Konkurrenzprodukten mit der Frage: „Was würde dieses Produkt in unserem Hause kosten?“) Wertanalyse Neben Aspekten der Kostenreduktion wird besonders eine mögliche Wert-/Nutzensteigerung des Produkts betrachtet. Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 61 Beziehungen: Markttyp - Kosten Beim Verkäufermarkt kann der Lieferant seine Vorstellungen vom Preis durchsetzen: • wenig Konkurrenz • große Nachfrage Kosten nach Anfall, Preis nach angestrebtem Gewinn Beim Käufermarkt muss der Lieferant den Preis den Vorstellungen des Marktes anpassen: • viel Konkurrenz • wenig Nachfrage Preis nach Möglichkeiten des Marktes, Kosten nach angestrebtem Gewinn Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 62 Target Costing • Ist nicht das Ergebnis einer Kostenrechnung, sondern eine Managementfunktion. • Hintergrund: der Preis - insbesondere für neue Produkte - muss sich am Marktpreisniveau orientieren. • nicht „Was kostet das?“, sondern „Was darf das kosten?“. Dies kann zur Reduktion der ursprünglich geplanten Funktionalität führen. • Auf der Basis einer Marktanalyse wird ein Zielpreis ermittelt und durch eine Rückwärtskalkulation die Werte für die einzelnen Kostenarten. Zielpreis ./. Zielgewinn = Zielkosten Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen Vergleich Kalkulierte Kosten 63 Design for X sorgt für günstige Produkte Zur Reduktion der Teilefertigungskosten sind die Hinweise zum „Gestalten unter Restriktionen“ zu beachten: „Design for X“ z. B.: Design for Assembly Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 64 Design to Cost Design to Cost: Im wesentlichen bei bereits vorhandenen Produkten. Die Funktionalität bleibt konstant, die Kosten werden so weit wie möglich reduziert, durch Anwendung der Methoden zur Senkung der Herstellkosten. Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 65 Generelles Vorgehen zur Kostenreduktion I Schritt Ergebnis 1 Zieldefinition 1.1 Festlegung der geforderten Produktfähigkeiten Anforderungsliste 1.2 Festlegung der Zielkosten Funktionskosten 1.3 Festlegung von Terminen und Meilensteinen Arbeitsplan 2 Ist-Analyse 2.1 Analyse der Kostenstruktur „Würfel“ = Selbstkosten des Unternehmens Erkennen von Einsparpotentialen und deren mögliche „Sicht“ Reaktion auf Auslastungsoder Mengenänderungen Materialkosten Größenordnung „Sicht“ Zurechenbarkeit Personalkosten „Sicht“ Kostenarten Kapitalkosten sonstige 2.2 Leistungs- und Eigenschafts-Cluster Ermitteln möglicher Bausteine eines Baukastens, bzw. Größenstufungen einer Baureihe. 2.3 Bauraum- und Schnittstellenanalyse Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen Ermitteln möglicher Gleichteile, Teilefamilien 66 Generelles Vorgehen zur Kostenreduktion II Schritt Ergebnis Vorgehen bei vorhandenen Produkten 3 Redesign 3.1 Design to Cost Konstruktive Überarbeitung der Baugruppen zur 3.2 Reengineering Zielkostenerreichung 3.4 Reverse-Engineering Erhöhung des Nutzerwertes, Senkung der Kosten 3.5 Wertanalyse Vorgehen bei neuen Produkten 3 Methoden zum Konstruieren und zur Kostensenkung 3.1 Methoden zum Konzipieren 3.2 Methoden zum Gestalten Ausgehend von Markt- und Marketinggesichtsspunkten 3.3 Methoden zur Ausarbeitung werden die Baugruppen und das gesamte Produkt nach den 3.4 Target Costing Regeln der Konstruktionsmethodik konzipiert und gestaltet. 3.5 TQM 3.6 … Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 67 Maßnahmen zur Kostenreduktion I Maßnahme Standardisierung Normung Definition Einmalige Festlegung der Funktionalität für Prozesse und/oder Baukastensysteme • Reduktion des Einmalaufwands durch: technischer Systeme (Maschinen, Baugruppen oder Einzelteile) mit • Nutzung vorhandener Lösungen deren diskreten, inhaltlichen, bzw. gestalterischen/geometrischen • Standardprozessabläufe Ausprägungen • Wiederholteile • Teilefamilien Technische Gebilde (Maschinen, Baugruppen oder Einzelteile), Baureihen Wirkung • Stückzahlerhöhung • Qualitätserhöhung durch Lernkurve • Reduktion des Einmalaufwands durch: die dieselbe Funktion • Nutzung vorhandener Lösungen • mit der gleichen Lösung • Standardprozessabläufe • in mehreren Größenstufen • Wiederholteile • bei möglichst gleicher Fertigung erfüllen • Teilefamilien Technische Gebilde (Maschinen, Baugruppen oder Einzelteile), • Stückzahlerhöhung • Qualitätserhöhung durch Lernkurve • Reduktion des Einmalaufwands durch: die • Nutzung vorhandener Lösungen • als Bausteine mit oft unterschiedlichen Lösungen • Standardprozessabläufe • durch Kombination verschiedene Gesamtfunktionen • Wiederholteile erfüllen • Teilefamilien Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen • Stückzahlerhöhung • Qualitätserhöhung durch Lernkurve 68 Maßnahmen zur Kostenreduktion II Maßnahme Module Definition Subsystem, dessen Grenzen nach funktionalen und Wirkung • fertigungstechnischen Gesichtspunkten festgelegt sind, mit • Konstruktion dem Ziel, es unabhängig vom Gesamtsystem entwickeln, • Fertigung konstruieren, fertigen und prüfen zu können. Durch • Größenstufung von Modulen und deren Kombination können Features Parallelisierung von Prozessen: Reduktion des Prüfaufwands für Gesamtsystem unterschiedliche Gesamtfunktionen und Größenstufung des • Standardisierung, Bauteilfamilien... Gesamtprodukts realisiert werden. • Qualitätserhöhung durch • Aggregation von Produktdaten, Relationen und • • gleiche konstruktive Lösungen • gleiche Fertigungsverfahren • gleiche Montageverfahren Aufwandsreduktion durch Nutzung vorhandener Constraints über einen Produktbereich in Abhängigkeit von der Produktentstehungsphase • Abbildung von Konstruktionslogiken • Aufbau von Konfigurationsmanagementsystemen • Abbildung von integriertem Produktwissen: • Konstruktionswissen • Einkaufswissen • Fertigungswissen Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen • konstruktiver Lösungen/Lösungsprinzipien • • Fertigungsprozesse/-verfahren • Montageprozesse/-verfahren Qualitätserhöhung durch • gleiche konstruktive Lösungen/Lösungsprinzipien • gleiche Fertigungsprozesse/-verfahren • gleiche Montageprozesse/-verfahren 69 KL II Vorlesung 9 – Inhalt 1. Einleitung und Definitionen 2. Kosten erkennen 3. Kosten abschätzen - Produkt 1. ABC-Analyse 2. Relativkostenkataloge 4. Kosten abschätzen – Prozess 5. Kosten beeinflussen – Produkt 6. Kosten beeinflussen – Projekt 7. Weitere Methoden und Modelle 8. Life Cycle Cost Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 70 Lebenszykluskosten / Life Cycle Cost (LCC) Kosten, die bei der Produktnutzung als Summe aller Kosten aufgrund des Kaufs, und während der Nutzungszeit eines Produkts anfallen: • Einstandskosten • Einmalkosten • Betriebskosten • Instandhaltungskosten • sonstige Kosten Life Cycle Cost Selbstkosten Herstellkosten Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 71 LCC (Kundensicht) Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 72 Lebenslaufkosten der Produktlebensdauer nach Ehrlenspiel, Kiewert, Lindemann: Kostengünstig Entwickeln und Konstruieren Zeichnung Maschine Hersteller Einsatz Nutzer Entsorgungskosten Einflussmöglichkeiten auf Herstellkosten einmalige Kosten Einstandskosten Einflussmöglichkeiten auf Betriebskosten (Nutzer) Planung Entwicklung Fertigung Nutzung Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen Investitionskosten (ohne Verzinsung) kumulierte Kosten Instandhaltungskosten Lebenslaufkosten (Life-Cycle-Costs) Betriebskosten Zeit Entsorgung 73 LCC-Strukturen 100 % …? Lebensdauer 11 Jahre Lebensdauer 20 Jahre Lebensdauer Betriebskosten Instandhaltungskosten Lebenslaufkosten Entsorgungskosten Investitionskosten 0% Gabel- Pkw Wasserwerk- schlüssel (geschäftlich pumpe nach Ehrlenspiel genutzt) Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 74 Literatur Literatur zum Thema Kosten in Entwicklung und Konstruktion: 1. Ehrlenspiel, K.; Kiewert, A.; Lindemann, U.: Kostengünstig Entwickeln und Konstruieren. 6., überarb. u. korr. Aufl., Berlin: Springer 2007 2. Fischer, J. O.: Kostenbewusstes Konstruieren. Berlin: Springer 2008 3. Schweitzer, M.; Küppert, H.-U.: Systeme der Kosten- und Erlösrechnung, 8. Auflage, München 2003 4. Coenenberg, A. G.: Kostenrechnung und Kostenanalyse, 5. Auflage, Stuttgart 2003 Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen 75 Ende der Bildschirmpräsentation Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen – Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen
