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2 Schriftenreihe Strategisches Management Band 57 ISSN Verlag Dr. Kova

3 Markus Bundschuh Modellgestützte strategische Planung von Produktionssystemen in der Automobilindustrie Ein flexibler Planungsansatz für die Fahrzeughauptmodule Motor, Fahrwerk und Antriebsstrang Verlag Dr. Kova Hamburg 2008

4 VERLAG DR. KOVA F ACHVERLAG FÜR WISSENSCHAFTLICHE L ITERATUR Leverkusenstr Hamburg Tel Fax info@verlagdrkovac.de Internet Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. ISSN: ISBN: Zugl.: Dissertation, Universität Augsburg, 2007 VERLAG DR. KOVA in Hamburg 2008 Umschlagillustration: BMW Group. Abdruck mit freundlicher Genehmigung. Printed in Germany Alle Rechte vorbehalten. Nachdruck, fotomechanische Wiedergabe, Aufnahme in Online-Dienste und Internet sowie Vervielfältigung auf Datenträgern wie CD-ROM etc. nur nach schriftlicher Zustimmung des Verlages. Gedruckt auf holz-, chlor- und säurefreiem Papier Alster Digital. Alster Digital ist alterungsbeständig und erfüllt die Normen für Archivbeständigkeit ANSI 3948 und ISO 9706.

5 Meinen Eltern

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7 Geleitwort Die Installation von Produktionskapazitäten für künftige Produkte ist im Automobilbau mit sehr hohen Investitionen verbunden und hat eine sehr langfristige Wirkung auf die Wettbewerbsposition des Herstellers. Die strategische Planung für diese kritischen Entscheidungen ist in den letzten Jahren erheblich schwieriger geworden, zum einen durch die stark gewachsene Produkt-Vielfalt, zum anderen durch die Globalisierung der Produktionsstandorte und der Märkte. Bei vielen Automobilherstellern sind daher Planungssysteme für diese Aufgabe in der Entwicklung. Die vorliegende Arbeit ist die dritte Dissertation von BMW-Mitarbeitern zu diesem Thema: HENRICH (2002) hat den grundlegenden Prozess der strategischen Planung und die Rolle von quantitativen Planungsmodellen darin analysiert, FERBER (2005) hat ein Modell für die Kapazitäts- und Investitionsplanung der Fahrzeugwerke in einem globalen Produktionsnetz entwickelt. Diese Arbeit befasst sich nun mit dem Bereich der Produktion von Motoren, Fahrwerksund Antriebsstrangmodulen, der in der Literatur und in der öffentlichen Wahrnehmung bisher vernachlässigt wurde, obwohl er 50 % zur Wertschöpfung eines Fahrzeugs beiträgt. Sie baut auf den vorgenannten Arbeiten auf, konzentriert sich aber auf die besonderen Schwierigkeiten des Untersuchungsbereichs: (1) Die Module Motor, Fahrwerk und Antriebsstrang sowie die zugehörigen Komponenten können alle an unterschiedlichen Standorten gefertigt werden, was einen stark vernetzten internen Materialfluss verursacht und die Standort-Entscheidungen komplexer macht. (2) Eine Produktionsanlage besteht aus einer Vielzahl unterschiedlicher Arbeitssysteme, die die Kapazität und den Personalbedarf beeinflussen. (3) Die Konfiguration einer Produktionslage aus geeigneten Arbeitssystemen bestimmt die Flexibilität und den Automatisierungsgrad der Anlage. Markus Bundschuh hat nicht nur ein neuartiges flexibles Optimierungsmodell entwickelt, das sich hinsichtlich der zu bearbeitenden Entscheidungsfelder und des Detaillierungsgrades an die jeweilige strategische Fragestellung anpassen lässt. Er hat es auch in Form eines Anwender-orientierten IT-Tools implementiert, das eine Menü-geführte Benutzeroberfläche mit einer Access-Datenbank und dem CPLEX-Solver verbindet. Dieses Tool unterstützt sowohl die Planung des globalen Produktionsnetzes als auch die Konfiguration einer komplexen Produktionsanlage, die eine Vielzahl von Prozess-

8 Schritten ausführt, und findet bereits häufige Anwendung in der Praxis. Die Funktionsweise des Modells wird an zwei realistischen Fallstudien eindrucksvoll demonstriert. Die Arbeit ist ein wesentlicher Beitrag zur Forschung im Bereich der strategischen Planung von Produktionssystemen und ein Vorbild für den Einsatz quantitativer Planungsmodelle in der Praxis. Ich wünsche ihr eine weite Verbreitung in Wissenschaft und Praxis. Prof. Dr. Bernhard Fleischmann Augsburg, den 8. März 2008

9 Vorwort Die vorliegende Dissertation entstand im Rahmen meiner dreijährigen Doktorandentätigkeit bei der BMW Group in München in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Produktion und Logistik der Universität Augsburg. An dieser Stelle möchte ich gerne meinen Dank an alle aussprechen, die mich in dieser Zeit begleitet und meinem Promotionsvorhaben zum Erfolg verholfen haben. Allen voran möchte ich mich ganz herzlich bei meinem Dokotorvater, Herrn Prof. Dr. Bernhard Fleischmann, für die intensive und hervorragende Betreuung bedanken. Mit seinen vielfältigen Anregungen und wertvollen Ratschlägen stand er mir bei der Anfertigung der Arbeit stets zur Seite. Für das Zweitgutachten möchte mich gerne bei Herrn Prof. Dr. Axel Tuma und für den Prüfungskommissionsvorsitz bei Herrn Prof. Dr. Robert Klein bedanken. Mein weiter Dank gilt meinen Vorgesetzten bei der BMW Group, Herrn Dr. Udo Bahrke und Herrn Bernd Rudzinski, die das Forschungsprojekt initiiert, begleitet und mir die erforderlichen Freiräume für die Anfertigung der Dissertation gewährt haben. Auch meinen Kollegen der Gruppe Strategie und Strukturplanung (Technologie Antriebs- und Fahrwerkssysteme) bin ich für ihre Unterstützung und das freundschaftlich kollegiale Klima sehr verbunden. Dabei möchte ich insbesondere meine Mentoren, Herrn Martin Tremmel und Herrn Dr. Sven Schumann, hervorheben. In unzähligen Gesprächen haben sie mit ihrem Fachwissen, ihrer Praxiserfahrung und ihrer konstruktiven Kritik diese Arbeit geprägt und wesentlich zu ihrem Gelingen beigetragen. Bedanken möchte ich mich des Weiteren bei Herrn Alexander Hütter und Herrn Christoph Heindel, die mich als Werkstudenten bei der Implementierung des IT- Planungswerkzeugs unterstützt haben. Ein herzliches Dankeschön gilt auch Herrn Dietmar Scheipl für die Rechtschreibkorrektur der Arbeit. Meinen Kollegen des Lehrstuhls Produktion und Logistik der Universität Augsburg bin ich ebenfalls für die freundliche Aufnahme und die vielen kleinen Gefallen sehr verbunden und natürlich für die gute Zeit auf den Seminaren und Workshops! Von ganzem Herzen bedanken möchte ich bei meiner Familie, die mich immer und in allem nach Kräften unterstützt und auf die ich immer zählen darf. Dies gilt ganz besonders meinen Eltern, denen ich unglaublich viel verdanke und die mir auch meinen

10 beruflichen Werdegang überhaupt erst ermöglicht haben. Ohne ihre Liebe, ihre Ermutigung und nicht zuletzt auch ihre finanzielle Unterstützung wäre dieser Weg sehr viel steiniger gewesen. Mein letztes Dankeswort gilt Frau Sina Beck, die die Höhen und Tiefen des vergangenen Jahres gemeinsam mit mir durchlebte, die Umschlagsgrafik erstellte, mich beim Korrekturlesen und Formatieren unterstützte und das Jahr 2007 für mich unvergesslich werden ließ. Markus Bundschuh München, den 5. März 2008

11 Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis XV XIX XXI 1 Einleitung Motor-, Fahrwerks- und Antriebsstrangmodule: Bedeutung und aktuelle Trends Problemstellung Aufgabenstellung und Zielsetzung Vorgehensweise und Aufbau der Arbeit Grundlagen der modellgestützten strategischen Produktionssystemplanung Begriffliche Grundlagen System und Produktion Produktionssystem Begriff in der Literatur Verwendung des Begriffs in dieser Arbeit Abgrenzung vom Begriff der Supply Chain Strategische Planung Strategische Planung von Produktionssystemen Einordnung und Prozess der strategischen Produktionssystemplanung Determinanten von Produktionssystemen XI

12 Kapazität Flexibilität Zielsystem Zielgrößen Zielrelationen Entscheidungsfelder Standorte Belegung Materialflüsse Werksstrukturen Technologie/Anlagen Personal Unsicherheiten in der strategischen Produktionssystemplanung Modellgestützte Planung mittels gemischt-ganzzahliger Optimierungsmodelle Begriffliche Grundlagen Qualitative und quantitative Planung Prozess der modellgestützten Planung Berücksichtigung von Unsicherheiten Lineare gemischt-ganzzahlige Optimierungsmodelle Verfahren zur Modellauswertung Analytische Optimierungsverfahren Post-optimale Analyseverfahren Simulation Produktionssysteme für Motor-, Fahrwerks- und Antriebsstrangmodule Beschreibung des Untersuchungsbereichs Allgemeine Branchenmerkmale Funktionale Merkmale Strukturelle Merkmale Spezifische Merkmale von Premiumherstellern XII

13 3.2 Anforderungen an die modellgestützte Planung im Untersuchungsbereich Einordnung des Planungsproblems Ableitung von Anforderungen Modelle für die strategische Produktionssystemplanung in der Literatur Literaturüberblick Fokussierte Modelle Integrierte Entscheidungsmodelle ohne Anlagenplanung Integrierte Entscheidungsmodelle mit Anlagenplanung Analyse der integrierten Modelle mit Anlagenplanung Handlungsfelder und Eingrenzung der Aufgabenstellung Entwicklung eines modellgestützten Planungsansatzes Einordnung des Basismodells und Beschreibung des flexiblen Aufbaus Mathematische Modellformulierung Modellierung der funktionalen Nebenbedingungen des Basismodells Modellierung der Stücklisten-, Produkt- und Prozessstrukturen Modellierung der Anlagen Standortwahl und Anlagenbetrieb Belegungs- und Flexibilitätsplanung von Anlagen Planung der Anlagenkapazitäten Werksstrukturplanung Materialflussplanung Personalplanung Modellierung der Zielfunktion des Basismodells Auszahlungen für Einmalaufwendungen Auszahlungen für fixe und variable Produktionssystemkosten sowie für Personalkosten Restwerte von Anlagen- und Strukturinvestitionen Erzeugung problemspezifischer Modellvarianten XIII

14 5.3 Modellimplementierung, Lösungsverfahren und IT-Planungswerkzeug Fallstudien Optimierung eines Produktionsnetzwerks für Motoren Beschreibung der Ausgangssituation Verwendete Modellvariante und Lösung Ergebnisse der Optimierung Post-optimale Analysen Optimierung einer Motormontagelinie Beschreibung der Ausgangssituation Verwendete Modellvariante und Lösung Ergebnisse der Optimierung Post-optimale Analysen Validierung anhand eines Beispiels der BMW Group Zusammenfassung und Ausblick 301 Literaturverzeichnis 305 XIV

15 Abbildungsverzeichnis 1.1 Modulstruktur eines Automobils Wertschöpfungsverschiebung zwischen OEMs und Zulieferern Die zehn größten Automobilherstellerländer 2005/ Auslandsproduktion von deutschen PKW Aufbau der Forschungsarbeit Sichtweisen des Begriffs Produktionssystem Infrastrukturebenen eines Produktionssystems Abgrenzung der Begriffe Produktionssystem und Supply Chain Produktionssystemplanung im Kontext des Supply Chain Management Zusammenwirken strategischer und operativer Entscheidungen Prozess der strategischen Planung Determinanten der quantitativen Kapazität Anlagenflexibilität Entscheidungsfelder der Produktionssystemplanung Relevanz von Standortfaktoren Grundtypen globaler Produktionsstrukturen Arbeitskosten im internationalen Vergleich Flächensystematik nach VDI-Richtlinie Verlustzeiten des Anlagenbetriebs Personalbedarfsermittlung Arbeitszeiten im internationalen Vergleich Herausforderungen der Globalisierung Modellierung XV

16 2.19 Prozess der modellgestützten Planung Einordnung des Untersuchungsbereichs Markenprägende Fahrzeugmodule am Beispiel BMW Einordnung des Planungsproblems Anforderungen an den zu entwickelnden Planungsansatz Struktur des Literaturüberblicks Einordnung des Modells Erzeugung problemspezifischer Modellvarianten Relationen und Kardinalitäten innerhalb einer Produktgruppe Installierte Kapazität Relationen und Strukturvariablen der Standort- und Anlagenplanung Modellierung der Normalkapazität Flächenbedarfe neuer Anlagen Primärpersonalbedarf (volumenabhängig) Primärpersonalbedarf (laufzeitabhängig) In der Zielfunktion berücksichtigte Auszahlungsarten Zielgrößen und Entscheidungsbausteine des Basismodells Aggregationsstufen der Anlagenmodellierung Primärpersonalbedarf (aggregierte Schichtmodellplanung) Hauptmenü des Planungswerkzeugs Masken des Planungswerkzeugs Eingabeformular für Arbeitssystemtypdaten Zuordnungsformular Anlage-Standort Technisches Layout des Planungswerkzeugs Untersuchungsbereich Motorenproduktionsnetzwerk Produktionsnetzwerk für Motoren Modellvariante für die Optimierung eines Motorenproduktionsnetzes Produktionsstückzahlverteilung des R4BNF-Motors XVI

17 6.5 Ergebnis-Matrix der Zuordnung von Anlagen zu Standorten Untersuchungsbereich Motormontagelinie Produktionsstückzahlen der Motormontagelinie Modellvariante für die Optimierung einer Motormontagelinie Kumulierte Kapitalwerte Gewähltes Schichtmodell der Montagelinie Anzahl der Arbeitssysteme in der Montagelinie Primärpersonalbedarf der Montagelinie Skaleneffekte bei der Anlagenauslegung XVII

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19 Tabellenverzeichnis 2.1 Bedeutende quantitative und qualitative Standortfaktoren Flächenzuschlagsfaktoren auf die Arbeitssystemfläche Strategische Planungsansätze mit Anlagenplanung Analyse relevanter Modelle Teil Analyse relevanter Modelle Teil Beispiel zur Anlagenmodellierung Bezugsgrößen für Sekundär- und Overheadpersonalarten Kalendarisierung von Investitionen (Zinssatz 10 Prozent) Rechte Seiten der Ungleichungen Konfigurationsmöglichkeiten für Motoren und Kurbelgehäuse Konfigurationsmöglichkeiten für Kurbelwellen und Zylinderköpfe Ergebnisse der Netzwerkfallstudie Zinseinfluss auf die Produktion des kr4b-kurbelgehäuses Vergleich eines manuellen Arbeitssystems mit einer Automatikstation Schichtmodelle für den Betrieb der Montagelinie Arbeitssystemtypen für Prozessschritt Bedplate lösen Optimierungsergebnisse (Motormontagelinie) Ergebnisse der Auslegung auf den Drei-Schicht-Betrieb Ergebnisse der Produktionsstückzahlanalyse Kapitalwerte der Skaleneffektanalyse Standortspezifische Schichtmodelldaten XIX

20 6.13 Ergebnisse der Standortanalyse Prozessschrittbezogener Personalbedarf XX

21 Abkürzungsverzeichnis autas BAZ CKD CNC E EDV es2 EU FA GATT GE GEMA GM GOR IT JiS JiT LP MA manas MIP MML MTM NAFTA NEE ODBC OEE OEM OPL OR automatisches Arbeitssystem Bearbeitungszentrum Completely Knocked Down Computerized Numerical Control (produzierte) Einheit(en) Elektronische Datenverarbeitung erweiterter Zwei-Schicht-Betrieb Europäische Union Fertigungsanlage General Agreement on Tariffs and Trade Geldeinheiten Global Engine Manufacturing Alliance General Motors Corporation Gesellschaft für Operations Research e.v. Informationstechnologie Just-in-Sequence Just-in-Time Linear Program(ming) Mitarbeiter manuelles Arbeitssystem Mixed Integer Program(ming) Motormontagelinie Methods-Time-Measurement North American Free Trade Agreement Net Equipment Effectiveness Open Database Connectivity Overall Equipment Effectiveness Original Equipment Manufacturer Optimization Programming Language Operations Research XXI

22 PSA R4B R4D R6B R6D S2 S3 T e TE TEEP TPM TPS TQM V8B V8D V10B V12B VBA VDA VW WTO Peugeot Citroen S.A. Reihen-4-Zylinder-Benzin (Motor) Reihen-4-Zylinder-Diesel (Motor) Reihen-6-Zylinder-Benzin (Motor) Reihen-6-Zylinder-Diesel (Motor) Zwei-Schicht-Betrieb Drei-Schicht-Betrieb Tausend Euro Tausend (produzierte) Einheiten Total Effective Equipment Productivity Total Productive Maintenance Toyota Produktionssystem Total Quality Management V-8-Zylinder-Benzin (Motor) V-8-Zylinder-Diesel (Motor) V-10-Zylinder-Benzin (Motor) V-12-Zylinder-Benzin (Motor) Visual Basic for Applications Verband der Automobilindustrie e.v. Volkswagen AG World Trade Organization XXII

23 Kapitel 1 Einleitung Powertrain operations play a critical role in an automakers overall manufacturing performance. Engines and transmissions are not only critical components in automotive production, they also serve as key product differentiators with customers (Harbour Consulting, 2005, S. 98). 1.1 Motor-, Fahrwerks- und Antriebsstrangmodule: Bedeutung und aktuelle Trends Die Automobilindustrie ist zweifelsohne eine Schlüsselbranche der Weltwirtschaft. Im Jahr 2006 wurden weltweit ca. 70 Mio. Fahrzeuge, davon ungefähr 50 Mio. PKW hergestellt 1. Auch für Deutschland ist und bleibt die Automobilindustrie der bedeutendste Industriezweig. Im Jahr 2006 produzierte die deutsche Automobilindustrie fast elf Millionen PKW und mehr als eine Million Nutzfahrzeuge (vgl. Verband der Automobilindustrie e.v., 2007, S. 52 f.). Sie beschäftigte im selben Jahr mehr als eine Dreiviertelmillion Menschen und erzielte einen Umsatz von 254 Mrd. e (PKW- und Nutzfahrzeugherstellung: 171 Mrd. e, Zulieferindustrie: 72 Mrd. e, Herstellung von Anhängern und Aufbauten: 11 Mrd. e). In den letzten zehn Jahren hat sich der Umsatz dieser Branche mehr als verdoppelt und ihr Anteil am Gesamtumsatz der deutschen Industrie ist von 13 Prozent auf knapp 19 Prozent gestiegen (vgl. Verband der Automobilindustrie e.v., 2007, S. 224 f.). Motor-, Fahrwerks- und Antriebsstrangmodule zählen neben Karosseriestruktur, Body (Exterior), Interior und Elektrik/Elektronik zu den sieben Hauptmodulen eines Automobils (siehe Abbildung 1.1). 1 Quelle: Statistiken der European Automobile Manufacturers Association (ACEA), verfügbar unter URL: (abgerufen am ).

24 2 1 Einleitung Automobil: Hauptmodul- und Modulstruktur 7 Hauptmodule, 42 Module 1.Fahrwerk 2. Motor und Aggregate 3. Antriebsstrang 4. Karosseriestruktur 5. Body (Exterior) 6. Interior 1.1 Räder 1.2 Radaufhängung 1.3 Stoßdämpfer & Federung 1.4 Lenkung 1.5 Tragende Elemente 1.6 Bremssystem 2.1 Grundmotor 2.2 Motornebenaggregate 2.3 Kühlung 2.4 Abgasanlage 2.5 Beatmung/ Gemischversorgung 2.6 Kraftstoffversorgung 3.1 Getriebe 3.2 Antriebswellen und Achsgetriebe 4.1 Fahrgastzelle 4.2 Vorderwagen 4.3 Hinterwagen 5.1 Dach 5.2 Kotflügel 5.3 Front- und Heckklappe 5.4 Frontend/ Rearend 5.5 Türen 5.6 Fenster/ Glas 5.7 Beleuchtung 5.8 Schließanlage 5.9 Wischanlage 5.10 Anbauteile 6.1 Sitze 6.2 Dach 6.3 Cockpit 6.4 Insassenschutz 6.5 Tür 6.6 Pedalanlage 6.7 Verkleidung/ Akustik 6.8 Innenraumbelüftung 7. Elektrik/Elektronik 7.1 Stromversorgung 7.2 Kommunikation/Entertainment 7.3 Motormanagement 7.4 Fahrwerks-/Antriebselektronik 7.5 Komfortelektronik 7.6 Sicherheitselektronik 7.7 Bordnetz-/Bussystem Quelle: Mercer Studie Automobiltechnologie 2010, Mercer Wertschöpfungsmodell 2015, zitiert nach Verband der Automobilindustrie e.v., 2004, S.43 Abbildung 1.1: Modulstruktur eines Automobils Im Branchendurchschnitt entfallen fast 50 Prozent der gesamten Wertschöpfung eines Fahrzeugs 2 auf die Hauptmodule Motor, Fahrwerk und Antriebsstrang (vgl. Verband der Automobilindustrie e.v., 2004, S. 44). Darüber hinaus wird das Markenprofil vieler Premiumhersteller, ob es nun schwerpunktmäßig durch Dynamik und Sportlichkeit oder eher durch Komfort und Sicherheit gekennzeichnet ist, in großem Maße durch diese Hauptmodule geprägt. Durch gezielte Eigenleistung in Entwicklung und Produktion können die Automobilhersteller hier Alleinstellungsmerkmale und entscheidende Wettbewerbsvorteile realisieren (vgl. Verband der Automobilindustrie e.v., 2004, S. 30). Die Automobilindustrie ist vielfältigen Trends unterworfen, die große Implikationen für die Produktion von Motor-, Fahrwerks- und Antriebsstrangmodulen besitzen 3 : 2 Light Vehicles, d.h. PKW und leichte Nutzfahrzeuge. 3 Mit den verschiedenen Trends und der Zukunft der Automobilindustrie befasst sich eine Vielzahl aktueller Studien, wie z.b. THE BOSTON CONSULTING GROUP (2001), MERCER MANAGEMENT CONSULTING (2001), VERBAND DER AUTOMOBILINDUSTRIE E.V. (2003) oder MCKINSEY&COMPANY (2006B). Die Studien VERBAND DER AUTOMOBILINDUSTRIE E.V. (2004), MCKINSEY&COMPANY (2006A) und RO- LAND BERGER STRATEGY CONSULTANTS (2007) betrachten speziell auch Trends und Entwicklungen der Hauptmodule Motor, Fahrwerk und Antriebsstrang.

25 1.1 Motor-, Fahrwerks- und Antriebsstrangmodule: Bedeutung und aktuelle Trends 3 Verbrauchs- und Emissionsreduzierung Die gegenwärtig geführten Diskussionen um den Umwelt- und Klimaschutz sowie um die Verknappung der Ölreserven, die sich in neuen Gesetzen (z.b. Mineralölbesteuerung, Zero Emission Vehicle (ZEV)-Gesetzgebung in Kalifornien 4,CO 2 - Grenzwerte) niederschlägt und das Umweltbewusstsein der Kunden erhöht hat, betrifft die Fahrzeughauptmodule Motor, Fahrwerk und Antriebsstrang in besonderem Maße und verlangt nach neuen Ideen. Durch die Entwicklung innovativer Antriebskonzepte können sich die Automobilhersteller einen großen Wettbewerbsvorsprung verschaffen. Dies betrifft sowohl die Entwicklung alternativer Antriebe, wie z.b. Hybrid- Antriebe 5, Wasserstoff-Verbrennungsmotoren oder elektrische Antriebe mit Brennstoffzellen, als auch die Optimierung konventioneller Antriebsformen. Aktuelle Beispiele zur Verbrauchs- und Emissionsreduzierung bei konventionellen Antrieben sind Direkteinspritzverfahren für Ottomotoren, Hubraumreduktion (Downsizing) bei gleichzeitiger Turbo- und/oder Kompressor-Aufladung, wirkungsgradoptimierte Getrieberadsätze, Gewichtsreduzierung bei Motoren und Achsen (Leichtbauweise, Einsatz von Aluminium und Magnesium etc.), Motor-Start-Stopp-Automatik oder die Rückgewinnung und Speicherung von Bremsenergie für elektrische Motornebenaggregate (z.b. Klimakompressor, Wasserpumpe). Der gestiegene Ölpreis, hohe Mineralölsteuern in vielen Ländern und ein höheres Umweltbewusstsein führen dazu, dass die Kunden immer stärker nach verbrauchs- und schadstoffarmen Motoren verlangen, was vor allem in Westeuropa zu einer drastischen Verschiebung des Diesel-Benzin-Verhältnisses beitrug: Im Jahr 2006 betrug der Dieselanteil der deutschen Automobilproduktion 33% dreimal mehr als vor zehn Jahren. Der Anteil der Dieselfahrzeuge an allen PKW-Neuzulassungen in Deutschland ist 2006 auf ca. 45 Prozent gestiegen 6. In Westeuropa wurden im Jahr 2006 mit einem Anteil von gut 51 Prozent sogar erstmals mehr Diesel- als Benzinfahrzeuge verkauft (vgl. Verband der Automobilindustrie e.v., 2007, S ). 4 In Kalifornien wurde 1990 mit dem Zero Emission Vehicle (ZEV) Program ein Gesetz auf den Weg gebracht, das die Automobilhersteller verpflichtet, eine vorgeschriebene Quote von emissionsfreien Fahrzeugen (z.b. batterie- oder brennstoffzellenbetriebene Elektrofahrzeuge) zu verkaufen. Die ZEV- Gesetzgebung wurde von einigen weiteren US-amerikanischen Staaten übernommen und besitzt aufgrund der Größe und Bedeutung des US-Marktes enorme Implikationen für die Automobilhersteller. Für weitere Informationen siehe bspw. die California Air Resources Board Website unter URL: 5 Hybrid-Antriebe kombinieren Verbrennungs- und Elektromotoren. Die Energie aus Bremsvorgängen und den Schubphasen des Motors wird teilweise zurückgewonnen und zum Betrieb des Elektromotors eingesetzt, wodurch der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden kann. 6 Quelle: Jahresbilanz 2006 des Kraftfahrt-Bundesamtes, verfügbar unter URL: de/abt3_neu/fz/neuzulassungen/themen_jaehrlich_pdf/jahresbilanz_2006.pdf (abgerufen am ).

26 4 1 Einleitung Leistungswettbewerb Gegenläufig zum gestiegenen Umweltbewusstsein ist der Trend zu immer leistungsfähigeren Motoren. Bei vielen Automobilherstellern, die in den weiteren Ausführungen der vorliegenden Forschungsarbeit auch als OEM (Original Equipment Manufacturer) bezeichnet werden, ist die durchschnittliche Motorleistung in den letzten zehn Jahren um mehr als 30 Prozent gestiegen. Der Zielkonflikt zwischen Verbrauchsund CO 2 -Reduzierung auf der einen und Erhöhung der Leistungsfähigkeit auf der anderen Seite wirkt sich insbesondere auf Premiumhersteller aus, deren zentrale Markenwerte häufig durch Dynamik und Sportlichkeit geprägt sind. Ausweitung der Modellpaletten und der Variantenvielfalt Die Kunden wünschen zunehmend maßgeschneiderte Produkte, um ihrer Individualität und ihrer Vorstellung von Lifestyle Ausdruck zu verleihen, was in einer steigenden Produktdifferenzierung in vielen Branchen, v.a. in der Konsumgüterindustrie, resultiert. Auch in der Automobilindustrie führt dies zu immer breiteren Fahrzeugmodellpaletten, einer stark ansteigenden Variantenvielfalt sowie kürzeren Lebenszyklen und Entwicklungszeiten. Während bspw. die Marke BMW 1990 vier Baureihen 7 besaß, waren es 2007 bereits acht Baureihen mit bis zu vier Karosserieformen und einer theoretischen Anzahl von bis zu Varianten je Baureihe. Die breitere und tiefere Modellpalette auf der Fahrzeugebene wirkt sich unmittelbar auf die Vielfalt der Fahrwerksmodule aus. Auch die Anzahl der Motorbaureihen und -varianten nimmt dadurch drastisch zu. Weiter abnehmende Wertschöpfungstiefe Nach wie vor ist die Automobilindustrie von einem hohen Wettbewerbs- und Kostendruck geprägt, was einerseits in einer weiteren Reduzierung der Wertschöpfungstiefe, andererseits in der verstärkten Ausschöpfung von Einsparpotenzialen im Produktionssystem resultiert. Die Wertschöpfungstiefe in der Automobilindustrie sinkt bereits seit Ende der 60er Jahre. In den neunziger Jahren kulminierte diese Entwicklung: Binnen fünf Jahren (1995 bis 2000) sank die Wertschöpfungstiefe in der Automobilindustrie von 33,4 auf 23,1 Prozent, im Segment des Kraftwagenbaus von 27,5 auf 16,5 Prozent. Obwohl die Wertschöpfung in der Automobilindustrie bis heute stark zurückgegangen ist, war dies keine einseitige Entwicklung. In den Jahren 2000 bis 2003 erhöhte sich die Eigenleistungstiefe wieder geringfügig, wodurch eine Verbesserung der Kapazitätsauslastung bei den Automobilherstellern erreicht werden sollte (vgl. Hild, 2005, S. 45). 7 Ohne den Z1, der nur in einer sehr geringen Auflage hergestellt wurde.

27 1.1 Motor-, Fahrwerks- und Antriebsstrangmodule: Bedeutung und aktuelle Trends 5 Wertschöpfungsverschiebung zwischen OEMs und Zulieferern OEMs 2002 Zulieferer OEMs 2015 Zulieferer OEM [%-Punkte] Fahrwerk 23% 77% 15% 85% -8 Antriebsstrang 37% 63% 20% 80% -17 Motor 50% 50% 36% 64% -14 Karosseriestruktur 96% 59% 41% -37 Body (Exterior) 55% 45% 29% 71% -26 Interior 16% 84% 14% 86% -2 Elektrik/ Elektronik 16% 84% 16% 84% 0 Quelle: In Anlehnung an Mercer Wertschöpfungsmodell 2015, zitiert in Verband der Automobilindustrie e.v., 2004, S.21 Abbildung 1.2: Wertschöpfungsverschiebung zwischen OEMs und Zulieferern Zukünftig werden die Wertschöpfungsanteile der OEMs zugunsten der Zulieferer weiter abnehmen bei Volumenherstellern stärker als bei Premiumherstellern. Premiumhersteller benötigen besonders hinsichtlich markenprägender Module Alleinstellungsmerkmale, was eine höhere Eigenleistung in Entwicklung und Produktion bedingt (vgl. Verband der Automobilindustrie e.v., 2004, S. 19 ff.). Im weltweiten Branchendurchschnitt wird die in Abbildung 1.2 dargestellte Verschiebung der Wertschöpfungsanteile zwischen OEMs und Zulieferern erwartet. Die weiter sinkende Wertschöpfungstiefe trägt zur Verschärfung struktureller Beschäftigungsprobleme bei vielen Automobilherstellern bei. Auf bestehende Überkapazitäten (vgl. Becker, 2005, S ) und stagnierende oder leicht rückläufige Absatzzahlen in den Hauptmärkten USA, Westeuropa und Japan (vgl. Verband der Automobilindustrie e.v., 2007, S. 42) sowie auf eine wachsende Beschäftigtenproduktivität in der Automobilindustrie (vgl. Hild, 2005, S. 46) haben viele Hersteller in den vergangenen Jahren mit einem massiven Personalabbau reagiert. Eine andere Möglichkeit, die zumindest teilweise zur Lösung des Beschäftigungsproblems beitragen könnte, ist eine veränderte Eigenleistungsstrategie. Wie schon in den Jahren 2000 bis 2003

28 6 1 Einleitung geschehen, könnten durch eine gezielte Erhöhung der Wertschöpfungstiefe bei den OEMs neue Beschäftigungsmöglichkeiten geschaffen werden. Für viele Komponenten ist aber die Rückverlagerung von Produktionsumfängen, die im Zuge der Konzentration auf Kernkompetenzen von den OEMs an die Lieferanten abgegeben wurden, nicht sinnvoll. Potenziale für die Erhöhung der Wertschöpfungstiefe bieten dagegen die vielfältigen Innovationen in den Bereichen Motor, Fahrwerk und Antriebsstrang. Globalisierung der Produktion Hoher Wettbewerbs- und Kostendruck zwingen OEMs und Zulieferer, verstärkt Einsparpotenziale im Produktionssystem auszuschöpfen und resultiert in einer zunehmenden Globalisierung der Produktion. Drastisch geringere Lohnkosten und gleichzeitig längere Arbeitszeiten in vielen Ländern führen dazu, dass die Produktion im Ausland, vor allem in Asien oder Osteuropa, sehr lohnend erscheint. Der Marktanteil der importierten Fahrzeuge deutscher Marken hat sich daher in den letzten 15 Jahren mehr als verdoppelt und beträgt heute 23 Prozent. Weniger als die Hälfte der in Deutschland zugelassenen Fahrzeuge deutscher Marken stammt noch aus inländischer Produktion (vgl. Hild, 2005, S. 44 und Verband der Automobilindustrie e.v., 2007, S. 57). Die Globalisierung der Automobilproduktion ist jedoch nicht nur kosten-, sondern auch in großem Maße marktgetrieben. Die klassischen Automobilmärkte USA, Westeuropa und Japan stagnieren weitestgehend oder waren leicht rückläufig. Dagegen boomen die sog. BRIC -Staaten Brasilien, Russland, Indien und China (vgl. Verband der Automobilindustrie e.v., 2007, S. 42). Insbesondere China legt ein bemerkenswertes Wachstum an den Tag. In diesem Land wurde innerhalb eines Jahres die Automobilproduktion um mehr als 25 Prozent gesteigert, was dazu führte, dass im Jahr 2006 China Deutschland von seiner langjährigen Position als drittgrößtes Automobilherstellerland (nach Japan und den USA) verdrängte, wie Abbildung 1.3 zeigt. Mit einer Ausweitung der Produktion in China um 44 Prozent im gleichen Zeitraum (siehe Abbildung 1.4) hat die deutsche Automobilindustrie dieser Entwicklung wesentlich Vorschub geleistet (vgl. Verband der Automobilindustrie e.v., 2006, S. 187 und Verband der Automobilindustrie e.v., 2007, S. 230). Allgemein wuchs die Auslandsproduktion der deutschen Hersteller im Zeitraum von 1995 bis 2004 um 93 Prozent die Produktion in Deutschland dagegen nur um ca. 19 Prozent (vgl. Hild, 2005, S. 43). Fast die Hälfte aller (weltweit verkauften) Fahrzeuge deutscher Automobilhersteller wird im Ausland hergestellt Tendenz weiter steigend (vgl. Verband der Automobilindustrie e.v., 2007, S. 53). In der Vergangenheit betraf die Auslandsproduktion schwerpunktmäßig die Herstellung von Fahrzeugen. Durch die hohen Wachstumsraten erreichen aber viele Auslandsstandorte mittlerweile eine Größe, ab welcher auch die Ansiedlung der Komponentenproduktion sinnvoll sein kann.