Maximaler Wirkungsgrad von Produktkomplexität

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1 Maximaler Wirkungsgrad von Produktkomplexität Kosten und Nutzen integriert bewerten Günther Schuh, Michael Lenders, Christopher Nussbaum, Aachen Die Festlegung von Produktkomplexität erfolgt vielfach ohne genaue Kenntnis der ganzheitlichen Ursache-Wirkungsbeziehungen hinsichtlich induziertem Nutzen und Aufwand in den Unternehmen. Es erfolgt keine systematische Differenzierung und Gegenüberstellung zwischen dem Kundennutzen, der mit Hilfe der Produktkomplexität erzielt wird, und dem Aufwand in den Wertschöpfungsprozessen, die eine erhöhte Produktkomplexität mit sich bringt. Dieses Defizit ist u.a. auf das Fehlen einer integrierten Bewertungsmethode zurückzuführen, die eine unternehmensfunktionsübergreifende und somit transparente Bewertung von Produktkomplexität ermöglichen würde. In diesem Artikel wird ein Ansatz zur Bewertung von Produktkomplexität in Analogie zur Wirkungsgradbewertung technischer Systeme vorgestellt. Dafür wurde ein Ordnungsrahmen erarbeitet, der die wichtigsten Betrachtungsdimensionen für eine Bewertung von Produktkomplexität mit Hilfe von Wirkungsgraden aufzeigt. Hierbei finden die Einflüsse beginnend vom Vertriebskanal eines Unternehmens, über die Sortimentspolitik, der Produktarchitektur und der Gestaltung der Wertschöpfungskette Berücksichtigung. Der Ansatz zur Bewertung von Produktkomplexität fließt direkt in die Entwicklung des RWTH-Elektrofahrzeugs StreetScooter ein. In diesem Großprojekt entwickeln derzeit 25 Unternehmen und 16 Institute der RWTH Aachen in einer Forschungs- und Entwicklungsallianz eine Elektrofahrzeugbaureihe für den urbanen Kurzstreckenbetrieb.* Herausforderungen bei der Bewertung von Produktkomplexität Bei der Beurteilung von Produktkomplexität wird häufig keine systematische Differenzierung zwischen Wertschaffung und Wertvernichtung vollzogen. Der wohl wesentlichste Grund zur Bildung zusätzlicher Produktvarianten ist die Erschließung neuer Kundengruppen, um damit zusätzliche Erlöse auf Grund einer *) Danksagung Die vorgestellte Arbeit wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG im Rahmen des Exzellenzclusters Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer gefördert. Volumenausweitung zu realisieren. Der Hauptzweck der Variantenbildung besteht hier darin, eine dem Wettbewerb überlegene Kundennutzenposition zu schaffen. Demgegenüber steht der in der Wertschöpfungskette induzierte zusätzliche Aufwand, der zur Leistungserstellung der gestiegenen Vielfalt notwendig ist. Dieser Aufwand wirkt während des gesamten Produktlebenszyklus in mehr oder minder großem Umfang auf nahezu alle Unternehmensfunktionen. Diese Zersplitterung einer in ihrer Gesamtheit erheblichen Wirkung erschwert erheblich die Bewertung von Nutzen und Aufwand, die auf Produktkomplexität zurückzuführen ist. Auf Grund des stark funktionsübergreifenden Charakters der Komplexitätskostenwirkungen bei gleichzeitig starker Funktionsfokussierung der Organisationsmitglieder sind eine Vernachlässigung vielfältiger Wirkungen und damit tendenziell eine Unterschätzung der Kostenkonsequenzen wahrscheinlich. Eigenständige Zielfunktionen der Beteiligten erschweren die objektive Bewertung von Produktkomplexität, denn das Funktionsinteresse einer Unternehmensfunktion ist im Normalfall nicht deckungsgleich mit den Interessen der anderen Funktionen und notwendigerweise auch nicht mit der Gesamtergebnismaximierung für das Unternehmen [1]. Des Weiteren besteht in diesem Zusammenhang auf Grund der Interessenskonflikte und der unterschiedlichen Perspektiven ein Verständigungsproblem wegen der fehlen- Carl Hanser Verlag, München 473

2 den gemeinsamen Bewertungssprache. Diese fehlende Bewertungssprache hinsichtlich Produktkomplexität ist ein wesentlicher Aspekt der nach wie vor bestehenden Integrativitätsproblematik bei der Bewertung von Produktkomplexität. Ein weiterer wichtiger Grund für die fehlende integrative Bewertung liegt darin begründet, dass bislang funktionsspezifische Teilbewertungssysteme herangezogen werden, aber keine ganzheitliche Bewertung im Sinne einer unternehmensfunktions- bzw. produktprogrammübergreifenden Bewertung von Produktkomplexität stattfindet. Man hat das methodische Problem, dass sowohl die Kosten- als auch die Nutzenwirkungen eines Produkts keineswegs unabhängig von den Kosten und Nutzen der übrigen Produkte sind, was die Bewertung von Produktkomplexität zusätzlich erschwert. Diese starke Vernetztheit von Kostenund Nutzenwirkungen innerhalb eines Produktprogramms erschweren zusätzlich die Entscheidungsfindung bei der Planung und Entwicklung von Neuprodukten. Weitreichende Entwicklungsentscheidungen hinsichtlich der Produktkomplexität werden auf unsicherer Datenbasis und mangelndem Verständnis für Ursache und Wirkung der Komplexität hinsichtlich Kosten und Nutzen getroffen. Das starke Ungleichgewicht bezüglich Verursachung und Wirkung von Produktkomplexität unterstützt zusätzlich diesen Effekt. Es fehlt nach wie vor an einer integrativen Methodik, um die genannten Schwierigkeiten bei der systematischen Bewertung von Produktkomplexität beherrschen zu können. Nachfolgend wird ein neuartiger Ansatz vorgestellt, der dies ermöglichen soll. Lösungsansatz zur Bewertung von Produktkomplexität Wirkungsgradbetrachtungen zeigen auf, welche Parameter Einfluss auf Verbesserungen eines technischen Systems haben. Erst mit der Kenntnis dieser Zusammenhänge ist richtiges Denken und wirksames Handeln zur Verbesserung eines Systems möglich. Wirkungsgrade beziffern ganz allgemein das Verhältnis von Nutzen zu Aufwand. So lassen sich technische Systeme mit Hilfe von Wirkungsgraden disziplinpinübergreifend bewerten, indem die disziplinspezifischen Teilwirkungsgrade ausmultipliziert werden. Die Auswirkungen von Bild 1. Spannungsfelder von Produktkomplexität Parametervariationen an technischen Systemen können fachübergreifend anhand der allgemein verständlichen Größe Wirkungsgrad nachvollzogen und diskutiert werden, da eine Aussage, die aus einem Gesamtwirkungsgrad resultiert, auch ohne ein detailliertes Verständnis der einzelnen Disziplinen erfasst werden kann. Die physikalischen Abhängigkeiten, die jeweils zu den spezifischen Wirkungsgraden führen, müssen daher im Detail nur von den jeweiligen Experten begriffen werden. Des Weiteren kann durch die geschickte Definition von Systemgrenzen die leichtere Bewertung mittels Wirkungsgraden beeinflusst werden. Häufig unterscheidet man zwischen einer systeminternen und systemexternen Betrachtung von Verlusten und spricht daher auch von einem internen und externen Wirkungsgrad eines Systems. Dabei führen irreversible Verluste, die verallgemeinernd auf eine Reibung innerhalb und außerhalb des Systems zurückzuführen sind, zu einer Verminderung des Gesamtwirkungsgrades. Die zuvor genannten Vorteile der Bewertung technischer Systeme mit Wirkungsgraden sollen auf Basis von Analogien für die Bewertung von Produktkomplexität herangezogen werden. Für die Bewertung von Produktkomplexität mit Hilfe von Wirkungsgraden ist es entscheidend, wie man die Systemgrenzen definiert, da dies bei der klassischen Bewertung von technischen Systemen mittels Wirkungsgraden immer eine sehr entscheidende Fragestellung ist. Für den Ansatz wird einerseits zwischen einer externen und internen Sichtweise, anderseits zwischen einer Sichtweise auf das Produkt und die Prozesse des Produktionssystems unterschieden (Bild 1). Mit dem Produktprogramm wird das Leistungsangebot definiert, das dem adressierten Markt angeboten werden soll. Hier wird ein möglichst guter Fit zwischen Angebot und Nachfrage angestrebt. Das angebotene Produktprogramm wird intern in Form der Produktarchitektur abgebildet und bestimmt maßgeblich die induzierte Komplexität in der Wertschöpfungskette eines Unternehmens. Die Gestaltung der internen Wertschöpfungskette eines Unternehmens sollte auf die Produktarchitektur abgestimmt erfolgen und vice versa, um die Komplexität in Form der Teilevielfalt und der entsprechend notwendigen Prozessvielfalt bestmöglich bewältigen zu können. Mit dem Vertriebskanal wird die Schnittstelle zum adressierten Kunden gestaltet. An dieser Stelle entscheidet sich nicht unmaßgeblich, wie gut das definierte Leistungsangebot in Form des Produktprogramms wirklich am Markt vermittelt werden kann und dementsprechend ankommt. Für eine integrierte Bewertung von Produktkomplexität ist es erforderlich, alle diese Spannungsfelder in die Betrachtung mit einzubeziehen. Daher ist ein Ansatz erforderlich, mit dessen Hilfe die Abstimmung aus externer und interner Positionierung im Zusammenspiel zwischen der Produkt- und Produktionssystemsicht unter Beachtung der Interdependenz der Systemelemente erreicht 474

3 Bild 2. Spannungsfelder mit Dimensionen zur Bewertung von Produktkomplexität Bild 3. Integrative Entwicklung des RWTH StreetScooter werden kann. Diese Argumentation führt zu einem Ansatz des Fits (der Stimmigkeit), der von führenden Vertretern des Strategischen Managements als einer der wichtigsten Ansätze bei der Gestaltung strategischer Initiativen angesehen wird [2]. Im Speziellen wird der Ansatz der Fit as Profile Deviation für den Bewertungsansatz gewählt. Der Fit ergibt sich aus dem Grad der Übereinstimmung eines tatsächlichen Profils mit einem extern vorgegebenen Soll-Profil. Dieser Ansatz ermöglicht eine ganzheitliche Berücksichtung der Systembeziehungen sowohl aus einer externen und internen Sichtweise als auch der Produkt- und Produktionssystemsicht. Die Beschreibung des Soll-Profils erfolgt in vier Spannungsfeldern, die durch zwei miteinander in Beziehung stehenden Dimensionen aufgespannt werden. Der Begriff Spannungsfeld kennzeichnet dabei die gegensätzliche Ausprägung der Variablen in den Dimensionen. In Bild 2 sind die vier Spannungsfelder mit entsprechenden Dimensionen für eine integrierte Bewertung von Produktkomplexität abgebildet. Das Produktprogramm ist gekennzeichnet durch die angebotene Produktvarianz und dem Grad der Individualität der angebotenen Problemlösungen und bewegt sich zwischen den Extrema individuelles Nischenprogramm und standardisiertes Massenprogramm. Die Produktarchitektur wird einerseits durch den Grad der Modularität der Struktur und andererseits durch die Nachhaltigkeit der Produktarchitektur (= Zeitspanne, in der die definierte Produktarchitektur ohne Veränderungen Bestand hat) gekennzeichnet. Die Produktarchitektur bewegt sich somit zwischen den Extrema Unikat bzw. modularer Baukasten. Die Gestaltung der Wertschöpfungskette wird in ihrer Auslegung durch die mögliche Prozessvarianz und die Volumenflexibilität gekennzeichnet. Das heißt, wie viele unterschiedliche Produktvarianten können mittels der Wertschöpfungskette bewältigt werden und welche Stückzahlschwankungen in den einzelnen Varianten können durch die Wertschöpfungskette beherrscht werden? In ihren beiden Extremausprägungen sind es einerseits die Massenproduktion und anderseits die individualisierte Produktion. Der Vertriebskanal wird maßgeblich bestimmt durch die Preispolitik beim Vertrieb der angebotenen Produkte und der Erklärungsfähigkeit der angebotenen Varianz (= Konfigurationsraum des Angebots) am Point of Sale. Der Vertriebskanal ist in seinen extremen Ausprägungen entweder produktspezifisch oder anonym gestaltet. In den einzelnen Spannungsfeldern können theoretisch sämtliche Positionen zwischen den genannten Extrema eingenommen bzw. definiert werden. Die Kunst besteht darin, die Positionen so zu wählen, dass die vier Spannungsfelder aufeinander abgestimmt sind. Dabei ist es per se unerheblich, auf welchem Radius diese Positionierung erfolgt, solange ein symmetrisches Kreisprofil erzielt wird. Der maximale Wirkungsgrad der Produktkomplexität wird für ein symmetrisch konfiguriertes Gesamtsystem erzielt. Abweichungen der Positionierung vom Soll-Profil bewirken eine Verschlechterung des Wirkungsgrades im gesamten System. Mit Hilfe der Spannungsfelder und ihren Dimensionen können Abweichungen vom Soll-Profil für ein bestehendes Gesamtsystem identifiziert und darauf basierend Handlungsfelder für eine Optimierung herausgestellt werden. Nachfolgend wird dieser Bewertungsansatz anhand des RWTH-Elektrofahrzeugs StreetScooter näher erläutert. Anwendung des Lösungsansatzes auf das RWTH- Elektrofahrzeug StreetScooter Der entwickelte Ansatz zur Bewertung von Produktkomplexität mit Hilfe eines Wirkungsgrades fließt direkt in die Entwicklung des RWTH-Elektrofahrzeugs StreetScooter ein und wird anhand dessen Entwicklung validiert. In diesem Großprojekt entwickeln derzeit 25 Unternehmen und 16 Institute der RWTH Aachen in einer Forschungs- und Entwicklungsallianz eine Elektrofahrzeugbaureihe für den urbanen Kurzstreckenbetrieb. Geplant sind zunächst 475

4 Bild 4. Konfiguration des Produktprogramms des RWTH StreetScooters sechs unterschiedliche Derivate des StreetScooters in zwei unterschiedlichen Längen als Zwei- und Viersitzer. Ein wesentliches Entwicklungsziel ist dabei ein Verkaufspreis von Euro (exkl. Batterie und Mehrwertsteuer) für die Basisversion. Zur Erreichung dieser ambitionierten Zielsetzung wird daher eine integrierte Entwicklung von Produktprogramm, Produktarchitektur, Wertschöpfungskette und Vertriebskanal verfolgt (Bild 3). An dieser Stelle soll beispielhaft auf die Gestaltung des Produktprogramms eingegangen werden. Hierbei ist eine der Kernfragestellungen, welche Variantenvielfalt in Form von unterschiedlichsten Ausstattungsoptionen angeboten werden soll und wie stark dabei auf individuelle Kundenanforderungen eingegangen werden kann. Dabei steht immer das anvisierte Kostenziel als unveränderbare Größe im Lastenheft. Für die Basisversion der Fahrzeugreihe sollen daher Standardlösungen mit geringer Varianz angeboten werden, die die grundlegenden Basisanforderungen an ein urbanes Kurzstreckenfahrzeug erfüllen. Dabei erfolgt eine strikte Anwendung von Design-to-Cost-Prinzipien, um bereits im Zuge der Produktprogrammdefinition eine strikte Komplexitätsreduktion sicherzustellen. Innovative Merkmale mit hoher Preisqualität werden nur als Upgrades angeboten, wobei Zusatzfunktionen als Ergänzung der Basisversion, jedoch nicht als Ersatz bereitgestellt werden. Als Beispiel sei hier die Leistungsskalierung des Antriebs genannt, der sukzessive nach Bedarf ausgebaut werden kann. Auf diese Weise werden eine entsprechende Varianz und Individualität im Produktprogramm gewährleistet. In Bild 4 ist eine entsprechende Positionierung im Spannungsfeld Produktprogramm dargestellt. Basierend auf dem definierten Produktprogramm werden Produktarchitektur, Wertschöpfungskette und Vertriebskanal abgestimmt, entwickelt und definiert. Die Produktarchitektur wird als skalierbarer, modularer Industriebaukasten ausgelegt. Das bedeutet, dass offene Schnittstellen definiert werden, um hohe Skaleneffekte realisieren zu können. Dabei werden die Schnittstellen nach der Release-Frequenz der Module bewertet, um eine Absicherung der Nachhaltigkeit der Produktarchitektur sicherzustellen. Bei der Gestaltung der Wertschöpfungskette wird u.a. ein auf die Produktarchitektur abgestimmtes Fertigungs- und Montagelayout entwickelt. Hochautomatisierte Großserienprozesse finden für die Produktion der Basismodule und innovative Fertigungstechnologien für Upgrade-Module (z.b. kalte Fügetechniken, generative Technologien und modulare Werkzeuge) Verwendung. Bei der Gestaltung des Vertriebskanals wird ebenfalls der Unterscheidung zwischen Basisversion und Upgrademöglichkeiten Rechnung getragen. Der Vertrieb der Basisversion kann mittels kundenanonymer Distribution erfolgen, d.h. mit stabilem Preispunkt und einfacher Erklärbarkeit am Point of Sale. Die integrierte Entwicklung des RWTH- StreetScooters wird projektbegleitend bezüglich eines maximalen Wirkungsgrads der Produktkomplexität bewertet, um unterschiedliche Lösungsansätze hinsichtlich des Produktprogramms, der Produktarchitektur, der Wertschöpfungskette und des Vertriebskanals auf den Prüfstand zu stellen. Ziel ist es, in allen vier Spannungsfeldern ein ausgeglichenes Profil zu erzielen, um das ambitionierte Kostenziel bei entsprechender Kundenakzeptanz sicherzustellen. Zusammenfassung Ausgehend von der Herausforderung, Produktkomplexität ganzheitlich bewerten zu können, wurde in diesem Artikel ein Ansatz vorgestellt, mit dessen Hilfe die Spannungsfelder Produktprogramm, Produktarchitektur, Wertschöpfungskette und Vertriebskanal unter dem Aspekt der Produktkomplexität integrativ be- 476

5 wertet werden können. Mit dem Lösungsansatz wird dabei der Fit zwischen einem Ist- und dem Soll-Profil in den vier Spannungsfeldern mit den jeweiligen Dimensionen verglichen. Die Stimmigkeit zwischen den Dimensionen bestimmt dabei den Wirkungsgrad der Produktkomplexität. Abweichungen vom Soll-Profil bewirken eine Verschlechterung des Wirkungsgrads, und die Identifikation der Abweichungen in den Spannungsfeldern gibt dabei Aufschluss über mögliche Handlungsfelder. Der vorgestellte Ansatz wird bei der Entwicklung einer Elektrofahrzeugbaureihe für den urbanen Kurzstreckenbetrieb (RWTH- StreetScooter) herangezogen, um eine komplexitätsoptimale Gestaltung von Produkt- und Produktionssystem für eine Elektrofahrzeugbaureihe zu unterstützen. Literatur 1 Rathnow, P. J.: Integriertes Variantenmanagement Bestimmung, Realisierung und Sicherung der optimalen Produktvielfalt. In: Pfeiffer, W. (Hrsg.): Innovative Unternehmensführung, Band 20. Vandenhoeck & Ruprecht, Göötimgem Christensen, C. R. et al.: Business Policy: Text and Cases. 5. Aufl., Homewood 1982 Summary Die Autoren dieses Beitrags Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. Günther Schuh ist Direktoriumsmitglied des Werkzeugmaschinenlabors WZL an der RWTH Aachen und des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie. Darüber hinaus ist er Direktor des Forschungsinstituts für Rationalisierung der RWTH Aachen und Hauptgesellschafter und Gründer der Schuh & Co Komplexitätsmanagement Gruppe. Dr.-Ing. Michael Lenders studierte Maschinenbau an der RWTH Aachen. Er ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Werkzeugmaschinenlabor WZL und beschäftigt sich im Schwerpunkt mit den Themen Lean Innovation und Komplexitätsmanagement. Seit 2007 leitet er die Abteilung Innovationsmanagement am Lehrstuhl für Produktionssystematik. Dipl.-Ing. Christopher Nussbaum absolvierte ein Maschinenbaustudium an der TU Darmstadt. Er ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Innovationsmanagement des Lehrstuhls für Produktionssystematik am Werkzeugmaschinenlabor WZL und leitet seit 2009 die Gruppe Komplexitätsmanagement des Lehrstuhls. Den Beitrag als PDF finden Sie unter: Dokumentennummer: ZW Maximum Degree of Efficiency of Product Complexity Integrated assessment of costs and benefits. Product complexity if often defined without the knowledge of interdependencies between the induced benefits and costs in companies. There is a lack of a systematic differentiation between the enhancement in customer value and creation of costs in the value added chain. This deficit requires an integrated method for a transparent and cross-functional assessment of product complexity. Aspects of the assessment of technical systems with degrees of efficiency provide a basis for a novel approach introduced in this article. The main dimensions for the assessment of product complexity by a degree of efficiency are considered in form of the sales channel, the product program, the product architecture und the value added chain. This approach is currently used to support the RWTH Aachen project Street- Scooter. In this large-scale project 25 companies and 16 departments of the RWTH Aachen University are developing together an electric vehicle series for the urban short distance use. Neue Studie zur Wettbewerbssteigerung Seit März 2008 untersucht das Forschungsinstitut für Rationalisierung (FIR) e. V. an der RWTH Aachen im Forschungsprojekt SupplyTex Faktoren für die erfolgreiche Umsetzung von logistischen Kooperationskonzepten in der Textil- und Bekleidungsindustrie. Das Projektziel bestand darin, Unternehmen dieser Branche bei der Auswahl und Anwendung geeigneter Logistikkonzepte zu unterstützen. Die Ergebnisse des Forschungsprojekts wurden jetzt in der Studie SupplyTex Erfolgreiches Supply- Management in klein- und mittelständischen Unternehmen der Textil- und Bekleidungsindustrie veröffentlicht. Die Studie aus der Veröffentlichungsreihe FIR-Edition Forschung beleuchtet anwendungsorientiert unterschiedliche Herausforderungen der Unternehmen, wie zum Beispiel kurze Produktlebenszyklen bei modischen Artikeln. Für die Textil- und Bekleidungsindustrie geeignete Logistikkonzepte werden strukturiert dargestellt und es wird eine Übersicht über deren Zielsetzungen und Anwendungsvoraussetzungen geschaffen. Mithilfe der erarbeiteten Konzepte kann eine deutliche Verbesserung der unternehmensübergreifenden Kooperation mit Handelsunternehmen und Zulieferern erreicht werden, verspricht Jerome Quick, Mitautor der Studie und wissenschaftlicher Mitarbeiter am FIR. Die Ergebnisse des Projekts beruhen maßgeblich auf dem Austausch zwischen den beteiligten Industrieunternehmen und dem FIR. Die Projektergebnisse konnten bereits von zwei Unternehmen der Textil- und Bekleidungsindustrie erfolgreich genutzt werden, so Quick. Die Studie SupplyTex Erfolgreiches Supply-Management in klein- und mittelständischen Unternehmen der Textilund Bekleidungsindustrie kann für 25, Euro beim FIR erworben werden. Kontakt: FIR e.v. an der RWTH Aachen Caroline Crott, BSc Bereich Kommunikationsmanagement Pontdriesch Aachen Tel.: (02 41) Fax: (02 41) Caroline.Crott@fir.rwth-aachen.de 477