Technische Universität Chemnitz. Professur Konstruktionslehre. Professur Konstruktionslehre. Professur Konstruktionslehre

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1 Technische Universität Chemnitz Fakultät für Maschinenbau KT2010 Kolloquium Konstruktionstechnik Professur Unternehmensrechnung und Controlling Fakultät für Maschinenbau Konstruktionslehre Institut für Professur Konstruktions - und Antriebstechnik Fakultät Wirtschaftswissenschaften Professur Konstruktionslehre Entwicklung und Umsetzung eines flexiblen, IT-gestützten und technologieübergreifenden Kalkulationsmodells für die Angebotskalkulation im Werkzeug- und Formenbau Kooperationsprojekt zwischen der TU Chemnitz und der Siebenwurst Werkzeugbau GmbH Magdeburg, Referent: Dipl-Wirt-Ing Michael Konarsky Prof Dr-Ing Erhard Leidich Professur Konstruktionslehre Tel: Mail: michaelkonarsky@mbtu-chemnitzde Professur Konstruktionslehre Tel: Mail: eleidich@mbtu-chemnitzde Prof Dr Uwe Götze Professur Unternehmensrechnung und Controlling Tel: Mail: uwegoetze@wirtschafttu-chemnitzde

2 Gliederung 1 Problemstellung und Ziele 2 Lösungskonzept 3 4 Zusammenfassung Folie 2

3 Problemstellung Hochkomplexe, kundenindividuelle und kapitalintensive Produkte im Werkzeug- und Formenbau Rückgang der Umwandlungsquote bis unter 5% Zunahme der Kundenanfragen bei steigenden Anforderungen an die Angebotsqualität und Bearbeitungsgeschwindigkeit Hoher Anteil Kostenschätzung und hoher Rechercheaufwand in der Angebotskalkulation technische und betriebswirtschaftliche Informationen liegen überwiegend in impliziter Form vor Notwendigkeit einer ressourceneffizienten, IT-gestützten Softwarelösung für die Angebotskalkulation Folie 3 Problemstellung und Ziele

4 Ziele Zielstellung verursachungsgerechte und ressourceneffiziente Produktkostenprognose in der Angebotskalkulation Qualitativ hochwertige und transparente Angebote Flexibilität hinsichtlich Schnell- und Detailkalkulationen IT-Integration in eine ERP-PDM-Systemumgebung Technologieübergreifendes Kalkulationsmodell für Spritzguss, Druckguss und Blechumformung im Großwerkzeugbau Kunden- Artikel OP10 OP20 OP30 Folie 4 Problemstellung und Ziele

5 Drei-Ebenenkonzept des Kalkulationsmodells Konzeptionelle Kombination der Grundlage für die Programmfunktionen nach Nutzeranforderungen Case Based Reasoning Teilmodellebene Bindeglied zw Teilmodell- und Funktionsebene Verarbeitung von Kosteninformationen zu einem Kalkulationsergebnis Kalkulationsmodell Geom Fertigungsprozesskostenkalkulator Prozessmodell Geometriemodell Ressourcenmodell Datenmodell Kostenmodell Featurekalkulation Prozesskostenrechnung Regressionsrechnung Teilmodelle Programmfunktionen repräsentieren sind Kurz- zu die n Sichten auf das Kalkulationsmodell aggregiert kalkulation Ähnlichkeitskalkulation Anwendersicht Folie 5 Lösungskonzept

6 des Kalkulationsmodells Angebotspreisberechnung Projektkalkulation Werkzeugkalkulation Datenbank (Stammdaten) Ähnlichkeits- Kalkulation (CBR) Nulladaption Materialkostenberechnung Geometrische Kaufteilekataloge Nachkalkulationen (Fallbasis) Adaption (Material- und Fertigungskosten) Fertigungsprozesskostenkalkulator Referenzzeiten Arbeitspakete Standardarbeitspläne Schnellkalkulation Folie 6 Lösungskonzept Detailkalkulation

7 Vorgehen beim Fallbasierten Schließen Lösung Kalkulationslösung durch Nulladaption bei hoher Ähnlichkeit Lösung Kalkulationslösung durch Adaption Kosten- Kalkulation Problem Kalkulation eines Neuwerkzeugs Case based Reasoning (kognitiver Prozess) Ähnlichste Fälle der Fallbasis Datenbank nach ähnlichen Kalkulationen durchsuchen und auswählen Abstraktion durch Klassifizieren Problembeschreibung klassifizierte Werkzeugkalkulationsanfrage erzeugen system Ähnlichkeitssuche Nachkalkulationen (Fallbasis) Klassifizierungsstufe III Kundenartikel IV Komplexität Klassifizierungsmerkmale Meta-Ebene Technologieebene I Auftragsumfang Auftragsart Werkzeugart Klassifizierungs- II Funktion Werkzeugtyp Produktgruppe Produktkomplexität (externe und interne Vielfalt) Bodengruppe geometrische Komplexität fertigungstechnische Komplexität produktklassenspezifische Komplexität fallbeschreibende Merkmale fallneutrale Daten Datenbank (Stammdaten) Quelle: in Anlehnung an: Richter, Michael M, Fallbasiertes Schließen, in: Görtz, Günther / Rollinger, Klaus-Rainer / Schneeberger, Josef (Hrsg), Handbuch der Künstlichen Intelligenz und Meyer, S: Verarbeitung unscharfer Informationen für die falllbasierte Kostenschätzung im Angebotsengieenring, 2001 Folie 7

8 Angebotspreisberechnung Projektkalkulation Werkzeugkalkulation Datenbank (Stammdaten) Ähnlichkeits- Kalkulation (CBR) Nulladaption Materialkostenberechnung Geometrische Kaufteilekataloge Nachkalkulationen (Fallbasis) Adaption (Material- und Fertigungskosten) Fertigungsprozesskostenkalkulator Referenzzeiten Arbeitspakete Standardarbeitspläne Schnellkalkulation Folie 8 Detailkalkulation

9 Kalkulationsmodus Struktur_ Struktur- Code Adaption: Integration von Produktbeziehungswissens in werkzeugtypenabhängige (zb Ziehwerkzeuge) Kalkulationsmodi zur Bestimmung der Materialkosten (~40% HK): Statistik: Fallbasiertes Schließen auf Bauteilebene Berechnung: Kostenfunktionen und Katalogsysteme Schätzung: Selbstständige Expertenschätzung Hauptgruppe Komponente Typ e aus einer Kostendatenbank Expertenschätzung Verbauungsanzahanzahl Verbauungs- statistisch statistisch Verbauungsanzahanzahl Verbauungs- statistisch statistisch Berechnung Berechnung geschätzt geschätzt Kalkulationsmodus Kalkulationsmodus Komponentengr Verbauungsanzahl statistisch Verbauungsanzahl statistisch Berechnung geschätzt Verbauungsanzahl statistisch Verbauungsanzahl statistisch Berechnung geschätzt Kalkulationsmodus 0004 BG_Unterteil Hauptelemente Unterteil G Statistik BG_Ziehstempel Hauptelemente Ziehstempel G Berechnung Statistik BG_Teileheber Hauptelemente Teileheber A Schätzung Statistik BG_Schieber Hauptelemente Schieber K Berechnung Statistik BG_Führungselemente Führungselemente Führungssäulen K Statistik Materialkosten Materialkosten [ ] [ ] Materialkosten [ ] Materialkosten [ ] Ergebnis Klassifizierung Verbauungsanzahl Materialkostenberechnung Guss/Stahl Kaufteilkatalog Folie 9

10 des Kalkulationsmodells Angebotspreisberechnung Projektkalkulation Werkzeugkalkulation Datenbank (Stammdaten) Ähnlichkeits- Kalkulation (CBR) Nulladaption Materialkostenberechnung Geometrische Kaufteilekataloge Nachkalkulationen (Fallbasis) Adaption (Material- und Fertigungskosten) Fertigungsprozesskostenkalkulator Referenzzeiten Arbeitspakete Standardarbeitspläne Schnellkalkulation Folie 10 Detailkalkulation

11 Fertigungsprozesskostenkalkulator Bauteile 1:n 1:3 Komplexität (A, B, C) AP2 AP3 Regelgeometrie/ 3-D BearbNiederhalter Regelgeometrie Ziehstempel Regelgeometrie Schnittmesser OT/UT Regelgeometrie Blechhalter Regelgeometrie (AP) Matrizenaufsatz Regelgeometrie Gegenhalter Arbeitspakete Bankfertigung nach Regelgeometrie SM/OT Bankfertigung nach Regelgeometrie FB Bankfertigung nach Regelgeometrie OT Bankfertigung nach Regelgeometrie SM/UT Bankfertigung nach Regelgeometrie ZS Bankfertigung FA Bankfertigung nach Regelgeometrie SA Bankfertigung nach Regelgeometrie BH Bankfertigung nach Regelgeometrie MA Bankfertigung nach Regelgeometrie NH 2-D-bzw 3-D-Beabeitung Oberteil/Schnittmesser 2-D-bzw 3-D-Beabeitung FB 2-D-bzw 3-D-Beabeitung Unterteil/Schnittmesser 2-D-bzw 3-D-Beabeitung Oberteil mit NH 2-D-bzw 3-D-Beabeitung FA 1:n Standardarbeitspläne Was? AG10 Werkzeug aufspannen AG20 AG30 AG40 AG50 AG60 Werkzeug ausrichten Vorschruppen Form Vorschruppen Umriss Schlichten Form Schlichten Umriss 1:1 Referenzzeiten AG10 AG20 AG30 A B C 3h 4h 5h 6h 8h 10h 12h 16h 20h BF nach 2-D bzw 3-D Bearbeitung SM/OT BF nach 2-D bzw 3-D Bearbeitung Hebering BF nach 2-D bzw 3-D Bearbeitung ZS - Ziehwzg BF nach 2-D bzw 3-D Bearbeitung SM/UT BF nach 2-D bzw 3-D Bearbeitung FA Beispiel Unterteil AG70 Löcher für Versäulung vorfertigen AG80 Werkzeug abspannen Datenbank Fertigungsprozesszeiten Fertigungsprozesskostensätze X Fertigungsprozesskosten Folie 11

12 des Kalkulationsmodells Angebotspreisberechnung Projektkalkulation Werkzeugkalkulation Datenbank (Stammdaten) Ähnlichkeits- Kalkulation (CBR) Nulladaption Materialkostenberechnung Geometrische Kaufteilekataloge Nachkalkulationen (Fallbasis) Adaption (Material- und Fertigungskosten) Fertigungsprozesskostenkalkulator Referenzzeiten Arbeitspakete Standardarbeitspläne Schnellkalkulation Folie 12 Detailkalkulation

13 00_010 Guss-Modell Gussmodell ,00 1 Statistik 2500,00 Link 10_010 BG_Unterteil Oberteil ,00 1 Statistik 2819,00 Link 10_020 BG_Ziehstempel Ziehstempel ,00 1 Statistik 1997,00 Link 10_040 BG_Matrizeneinsatz Matrizeneinsätze ,00 1 Statistik 1882,00 Link 10_050 BG_Gegenhalter Federboden 0-0 Statistik - Link 20_010 BG_Oberteil Oberteil ,00 1 Statistik 2560,00 Link 20_030 BG_Niederhalter Niederhalter ,00 1 Statistik 1200,00 Link 20_030 BG_Formaufsatz Formaufsatz 0-0 Statistik - Link 20_030 BG_Formeinsätze Formeinsätze 0-0 Statistik - Link Schieber 0-1,00 0 Statistik - 20_030 BG_Schieber Schieber 0-0 Statistik - 40_010 BG_ZSB Link 30_0100 BG_Führungselemente Führungssäulen 4 150,00 4 Statistik 600,00 Gleitbuchsen 4 85,00 4 Statistik 340,00 Gleitplatten ,00 10 Statistik 1030,00 Führungselemente 1 200,00 1 Statistik 200,00 30_0200 BG_Sicherungselemente Sicherunsgelemente 1 580,00 1 Statistik 580,00 30_0300 BG_Distanzelemente Werkzeugdistanzen 4 440,00 4 Statistik 1760,00 Niederhalterdistanzen ,00 1 Statistik 1760,00 Distanzelemente 1 305,00 1 Statistik 305,00 30_0400 BG_Positionierelemente Werkzeugzentrierung 2 145,00 2 Statistik 290,00 Einweiser Statistik Geometrische Ablauf der geometriebasierten Kostenschätzung Template parametrisches, assoziatives 3D- Modell eines Werkzeugs Stücklisten- Export Konfigurator Hauptgruppe Komponente Materialkosten Geometriemodell Verbauungsanzahl statistisch Verbauungsanzahl statistisch Berechnung geschätzt Kalkulationsmodus Sachnummer / Werkstoff Link Fertigungsprozesskostenkalkulator Spezifikation Zusatzinformationen Eingabe von: Werkstoff, Kaufteile und WBH-Verfahren α Materialkosten [ ] Kostenstruktur Typenvertreter Kosten- DB MK Skalierung über den Materialkostenanteil FK=MK(1/α -1) Materialkosten (MK) Fertigungs- und Montagekosten (FK) Herstellkosten (HK=MK+FK) Folie 13

14 Fertigungsprozesskostenkalkulator Geom Geometriemodelmodell Ressourcen- Prozessmodelmodelmodell Daten- Kosten- Geometriemodelmodell Kurz- Regressions- Ressourcen- Prozesskalkulation Datenrechnung Kostenmodell Prozesskosten- Case Based Kurz- Feature- Regressionsrechnung Reasoning kalkulation kalkulation rechnung Prozesskosten- Case Ähnlichkeits- Based Fertigungsprozess- Featurerechnung Reasoning kalkulation kalkulation modell modell kalkulator Ähnlichkeitskalkulatiokalkulator Geom Fertigungsprozess- Geom Zusammenfassung Datenbankbasierter Ansatz zur IT-Integration Geometriebasierte Produktkostenkalkulation auf Grundlage der Templatetechnik Einsatz der in einem phasenübergreifenden Produktkostenmanagementkonzept Flexibilisierung durch Modularisierung der zur Erfüllung der Forderungen nach Schnell- und Detailkalkulationen Teilmodellebene Teilmodellebene Kalkulationsmodell Kalkulationsmodell Ähnlichkeitskalkulation Folie 14 Zusammenfassung

15 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Folie 15