BOJITJ=6ITJOJ Forschung und Praxis Band 119

Berichte aus dem Fraunhofer-Institut fOr Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Stuttgart, Fraunhofer-Institut fOr Arbeitswirtschaft und Organisation (lAO), Stuttgart, und Institut fOr Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der Universitat Stuttgart

Herausgeber: H. J. Warnecke und H.-J. Bullinger

Albrecht Kohler

Beitrag zur Verbesserung der Fertigungskostentransparenz bei GroBserienfertigung mit Produktvielfalt

Mit 72 Abbildungen

Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York London Paris Tokyo 1988

Dipl.-Ing. Albrecht KOhler

Fraunhofer-lnstltut fOr Produktlonstechnik und Automatlsierung (IPA), Stuttgart

Dr.-Ing. H.J. warnecke

o. Professor an dar Unlversitat Stuttgart

Fraunhofer-Instltut fOr Produktlonstechnlk und Automatlslerung (IPA), Stuttgart

Dr.-Ing. habil. H.-J. Bullinger

o. Professor an der UniversitAt Stuttgart

Fraunhofer-Institut fOr Arbeltswirtschaft und Organisation (lAO), Stuttgart

093

ISBN-13:978-3-540-19393-7 e-ISBN-13:978-3-642-83506-3

001: 10.1007/978-3-642-83506-3

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Geleitwort der Herausgeber

Futuristische Bilder werden heute entworfen:

o Roboter bauen Roboter,

o Breitbandinformationssysteme transferieren riesige Datenmengen in Sek1.ll1den urn die ganze_.Welt.

Von der "rrenschenleeren Fabrik" wird da gesprochen 1.ll1d vom "papierlo­sen BUre". WOrtlich genorrrnen IlUlB man beides als utopie bezeiclmen, aber der Entwickl1.ll1gstrend geht sicher zur "autonatischen Fertig1.ll1g" 1.ll1d zmn "reclmer1.ll1terstiitzten Biiro". Forsch1.ll1g bedarf der Perspekti ve , FOrsch1.ll1g ben6tigt aber auch die Rilckkoppl1.ll1g zur Praxis - insbeson­dere lin Bereich der Produktionsteclmik 1.ll1d der Arbeitswissenschaft.

FUr eine Industriegesellschaft hat die Produktionsteclmik eine Schliis­selstell1.ll1g. Mechanisier1.ll1g 1.ll1d Autanatisier1.ll1g haben es 1.ll1S in den letzten Jahren erlaubt, die Produktivitat 1.ll1serer Wirtschaft stfu1dig zu verbessern. In der Vergangenheit stand dabei die Leist1.ll1gssteiger1.ll1g einzelner Maschinen 1.ll1d Verfahren lin Vordergr1.ll1d. Heute wissen wir, daB wir das Zusarrnenspiel der verschiedenen Unternehrrensbereiche starker beachten miissen. In der Fertig1.ll1g selbst konzipieren wir flexible Fer­tig1.ll1gssysteme, die viele verkettete Einzelmaschinen beinhalten. Dort, wo es Produkt 1.ll1d Produktiansprogramn zulassen, denken wir intensiv tiber die Verkniipf1.ll1g von Konstruktion, Arbeitsvorbereit1.ll1g, Fertig1.ll1g 1.ll1d Qualitatskontrolle nacho Reclmer1.ll1terstiitzte Informationssysteme helfen dabei 1.ll1d sellen zurn CIM (carputer Integrated Manufacturing) fiihren 1.ll1d CAD (Carputer Aided Design) und CAM (Computer Aided Manu­facturing) vereinen. Auch die BUroarbeit wird neu durchdacht 1.ll1d mit Hilfe vernetzter Computersysteme teilweise autamatisiert 1.ll1d mit den anderen Unternehmensfunktianen verbunden. Information ist zu einem Produktionsfaktor geworden, 1.ll1d die Art 1.ll1d Weise, wie man damit um;reht, wird mit tiber den Unternehrrenserfolg entscheiden.

Der Erfolg in 1.ll1seren Unternehmen hangt auch in der zuk1.ll1ft entschei­dend val den dort arbeitenden Menschen abo Rationalisierung 1.ll1d Auto­matisier1.ll1g miissen deshalb lin Zusarrnenhang mit Fragen der Arbeitsgestal­t1.ll1g betrieben werden, 1.ll1ter Beriicksichtig1.ll1g der Bediirfnisse der Mit­arbeiter 1.ll1d 1.ll1ter Beachtung der erforderlichen Qualifikationen. Inve­stitianen in Maschinen 1.ll1d Anlagen miissen deshalb in der Produkticn wie lin BUro durch Investitionen in die Qualifikation der Mitarbeiter be­gleitet ...erden. Bereits lin Plan1.ll1gsstadium miissen Technik, Organisation 1.ll1d Soziales integrativ betrachtet 1.ll1d mit gleichrangigen Gestalt1.ll1gs­zielen belegt werden.

Von wissenschaftlicher Seite IlUlB dieses Bemi.ihen durch die Entwickl1.ll1g vcn M:thoden und Vorgehensweisen zur systematischen Analyse 1.ll1d Ver­besse=g des Systems Produktionsbetrieb einschlieBlich der erforder­lichen Dienstleist1.ll1gsfunktionen 1.ll1terstiitzt werden. Die Ingenieure sind hier gefordert, in enger Zusamrenarbeit mit anderen Disziplinen, z. B. der Informatik, der Wirtschaftswissenschaften 1.ll1d der Arbeitswis­senschaft, LOS1.ll1gen zu erarbeiten, die den veranderten Randbeding1.ll1gen Reclm1.ll1g tragen.

Beispielhaft sei hier an den graBen Bereich der Infarmationsverarbei­t1.ll1g lin Betrieb erinnert, der van der Angebotserstellung tiber Konstruk­tion 1.ll1d Arbeitsvorbereit1.ll1g, bis hin zur Fertig1.ll1gssteuer1.ll1g und Quali­tatskcntralle reicht. Belin MaterialfluB geht es urn die richtige Aus-

wahl und den Einsatz von F6rdennitteln sowie Anordnung und Ausstattung von Lagem. GroBe Aufmerksarnkeit wird in nachster Zukunft au:::h der ~iteren Autanatisierung der Handhabung von Werksti.k:ken und Werkzeu­gen sowie der M:lrJ.tage van Produkten geschenkt 'Nerden.

Von der Forschung muB in diesem ZusaImenhang ein Beitrag ZUlU Einsatz fortschrittlicbar intelligenter Cooputersystema erfolgen. Planungs­prozesse miissen durch Softwaresystema unterstiitzt und Arbeitsbedingun­gen wissenschaftlich analysi.ert und neu gestaltet ~rden.

Die von den Herausgebem geleiteten Institute, das

- Institut fUr Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der Universitat Stuttgart (IFF),

- Fraunhofer-Institut fUr Produkticnstechnik und Autanatisi.erung (IPA),

- Fraunhofer-Institut fUr Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO)

arbeiten in grundlegender und angewandter Forschung intensiv an den eben aufgezeigten Ehtwicklungen mit. Die Ausstattung der Labors und die Qualifikation der Mitarbeiter haben bereits in der Vergangenheit zu Forschungsergebnissen gefUhrt, die fUr die Praxis von groBem Wert waren. Zur Umsetzung gew::l!lI1ener Erkenntnisse wird die Schriften­reihe "IPA-IAO - Forschung und Praxis" herausgegeben. Der vorliegende Band setzt diese Reihe fort. Eine Ubersicht iiber bisher erschienene Titel wird am SchluB dieses Bucl1eS gegeben.

Dem Verfasser sei fUr die geleistete Arbeit gedankt, dem Springer­Verlag fUr die AufnahJrE dieser Schriftenreihe in seine Angebotspa­lette und der Druckerei fUr saubere und ziigige AusfUhrung. MOge das Buch van der Fachwelt gut aufgenCXl1ltel1. ~den.

H. J. Warnecke • H. -J. Bullinger

vorwort

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als

wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut filr

Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart.

Herrn Prof. Dr.-Ing. H.-J. Warnecke, dem Leiter des Institutes,

bin ich filr die wohlwollende Unterstiltzung und groBzugige

Forderung der Arbeit zu besonderem Dank verpflichtet.

Herrn Prof. Dr.-Ing. K. Langenbeck danke ich vielmals filr die

eingehende Durchsicht der Arbeit und die sich daraus ergebenden

Hinweise.

Allen Mitarbeitern des Instituts, die mir bei der Anfertigung dieser Arbeit behilflich waren, danke ich ebenfalls. Dieser Dank

gilt insbesondere den Herren Dr.-Ing. habil. Wilhelm Dangelmaier und Dipl.-Kfm. Norbert Leopold die mich nicht nur fachlich

unterstiltzten.

Ferner bin ich auch Herrn cando info Georg Schmid, Herrn Dipl.­

Betriebswirt Rolf GroBmann sowie Frau Evelyn Bahrle zu groBem

Dank verpflichtet.

Darliber hinaus mochte ich Herrn Dr. Eduard Kohler sowie Frau

Ulrike Kohler flir Ihre Anregungen und groBe Unterstiltzung

bei der Erstellung dieser Arbeit sowie Frau Sabine ElsaBer filr

Ihre unerschopfliche Geduld und Ihre Opferbereitschaft sehr

herzlich danken.

Stuttgart, Februar 1988 A. Kohler

INHALTSVERZEICHNIS

Seite

1

2

2.1

verzeichnis der AbkUrzungen, Formelzeichen

und Einheiten

Ein.lei t:l.1n.g

Problernst.ellun.g Kostentransparenz bei GroBserienfertigung

mit Produktvielfalt 2.2 Schwachstellen konventioneller Vor-

2.2.1

2.2.2

kalkulationssysteme

Das Problem der Kostendifferenzierung

und -verteilung Das Problem der Kostenprognose

3 Vornan.den.e Arbeit.en. zurn Problernkreis

4 Zielset.zun.g

5 Verursaenun.g un.d Verlauf der duren die Produkt.­~ielfalt. beein.fluBt.en. Kost.en.

5.1

5.1.1

5.1. 2

5.1.3

5.2

5.2.1

5.2.2 5.2.3

5.2.4

5.3

Sortenwechselkosten RUstkosten

Losanlaufkosten

Modell-Mix-Kosten

Sortenwechselfolgekosten

Instandhaltungskosten fUr Spezialbetriebs­

mittel

Kosten durch Nacharbeit und AusschuB

Bestandskosten Transportkosten

Zusammenfassung

15

19

19

21

22 27

31

35

37

43

43

46

48

54

54

56

57

60

62

6

6.1

6.2

- 10 -

Syste~atik zur Er~itt­

lung von Sttickkosten­funktionen

Ermittlung von FertigungsprozeBdaten

Auswahl des Berechnungsverfahrens

6.3 Festlegung des Gtiltigkeitsbereichs von

Sttickkostenfunktionen, aufgezeigt am

Beispiel der Sortenwechselkosten

6.3.1

6.3.2

6.3.3

6.4

6.4.1

6.4.2

6.5

7

7.1

7.2

Dispositionsbedingte Merkmale

Produktbedingte Merkma1e

Fertigungsbedingte Merkmale

Ermittlung von BezugsgroBenfunktionen

Ermittlung von BezugsgroBenfunktionen

nach der analytischen Methode

Ermittlung von BezugsgroBenfunktionen

nach der synthetischen Methode Erprobung der entwickelten Systematik

Syste~ zur rechner­

untersttitzten Vor­kalkulation Verwendete Kalkulationsmethodik

Aufbau des rechneruntersttitzten

Vorkalkulationssystems

7.3 Erprobung des Vorkalkulationssystems

7.3.1

7.3.2

B

9

in einem ausgewahlten Automobilunter­

nehmen

Darstellung der Situation

Erprobung des Vorkalkulationssystems

anhand von Kalkulationsbeispielen und

der Teilstatistik

zusa~enfassung

Schrifttu~

Seite

65

66

68

69

72

75

81

83

85

87

93

101

101

103.

105

105

107

115

119

- E -

Seite

10 An.h. a. n.g 125 10.1 Systemspezifikationsmodu1 126 10.2 Stammdatenmodul 128 10.3 Ka1kulationsmodu1 130 10.3.1 Musterteile- und Sitzungskatalog 130 10.3.2 Kostenste1len- und Maschinenkatalog 132 10.3.3 Programmstruktur 134 10.3.4 Programm-Listing des Kalkulationsmoduls 145

Verzeichnis der Abkurzungen, Formelzeichen und Einheiten

Zeichen Einheit

OM

OM

OM

OM

OM

OM

OM/Stuck

OM/Stuck

OM/Stuck

OM/Stuck

OM/Sti.ick

DM/Stuck

OM/Sti.ick

OM/Sti.ick

OM/Sti.ick

Bedeutung

Bestandskosten

Instandhaltungskosten

Modell-Mix-Kosten

Kosten durch Nacharbeit

Rustkosten

Transportkosten

ortlich klassifizierende

Merkmale

klassifizierende Merkmale

der PF-Struktur

klassifizierende Varianten­

merkmale

Index der Modelle

Losanlaufkosten pro Sti.ick

AusschuBkosten pro Sti.ick

Bestandskosten pro Sti.ick

Instandhaltungskosten

pro Stuck

Modell-Mix-Kosten pro Sti.ick

Kosten durch Nacharbeit

pro Sti.ick

Rustkosten pro Stuck

Sti.ickkosten (allgemein)

Transportkosten pro Sti.ick

Montageort nach Montage

des Modells k

Zeichen

MASCH

MAT

MGK

MOD

P

PF-Struktur

PFD-Struktur

p.a.

REFA

Ri

ROPT

STk

T

TI

TS

TT

TV

TZ

Einheit

DM

DM

ZE

ZE

ZE

ZE

ZE

ZE

%

ZE

ZE

ZE

- }.:J -

Bedeutung

Maschine

Materialwert

Materialgemeinkosten

Modellreihen

Produkt

Produkt- und Fertigungs­

struktur

Produkt-, Fertigungs- und

Dispositionsstruktur

per anne

Verband flir Arbeitsstudien

und Betriebsorganisation

Umrlistreihenfolgen

optimale Umrlistfolge

Stationszeit Modell k

Fertigungszeit (allgemein)

Instandhaltungsauftragszeit

Sortensequenzverlustzeit

Taktzeit

Vorgabezeit

Sortensequenzverlustzeit­

zuschlag

Ausflihrungszeit (allgemein)

Rlistzeit (allgemein)

Rlist-Auftragszeit (Ein­

satzzeit des Personals

beim Rlisten)

zeichen

uG

Einheit

ZE

OM

OM

Stuck

Stuck

Stuck

Stuck

ZE

ZE

- 14 -

Bedeutung

Rust-Belegungszeit (Still­

standszeit der Maschine

beim Rusten)

linke Stationsgrenze

variable Produktionskosten

variable Sortenwechselkosten

Werker

Bedarf

LosgroBe

Transportmenge

Verbauungshaufigkeit

ProdukHonsstUckzahl

ZielgroBe

mehrere voneinander unab­

hangige ZielgroBenwerte

wahrscheinlichster Ziel-

groBenwert fUr eine Ein-

fluBgroBe Ei

Kapazitatsbestand

Kapazitatsbedarf

zeiteinheit