Diplomarbeit. Lebenszyklusorientierte Nachserienversorgung mit dynamischer Optimierung am Beispiel der Automobilzulieferindustrie

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1 & Diplomarbeit Lebenszyklusorientierte Nachserienversorgung mit dynamischer Optimierung am Beispiel der Automobilzulieferindustrie Institut: Institut für Entscheidungstheorie & Unternehmensforschung Prof. Dr. Wolfgang Gaul vorgelegt von: Heiko Peters geb. am 06. Mai 1980 Matrikelnummer: Studiengang: Fachrichtung: Wirtschaftsingenieurwesen Unternehmensplanung Betreuer: Dipl.-Wi.-Ing. Dominic Gastes Universität Karlsruhe (TH) Dr. Thomas Stern Robert Bosch GmbH Abgabetermin: 31. August 2006

2 1 Abstract Automobile sind langlebige komplexe Produkte, die über einen langen Zeitraum hinweg Ersatzteile benötigen. Im der vorliegenden Arbeit wird die Frage erörtert, wie diese Ersatzteile wirtschaftlich bereitgestellt werden können und es wird ein Lösungsvorschlag mittels dynamischer Optimierung gegeben. Basis hierfür ist die Betrachtung der Mengenentwicklung des Ersatzteilbedarfs. Darauf aufbauend können Prognosen der Herstellkosten pro Stück erstellt und somit verschiedene so genannte Nachserienversorgungsalternativen wie z.b. Kleinmengenfertigung oder Serieninstandsetzung quantitativ bewertet werden. Kennt man die Einmalkosten, die aufgewendet werden müssen, um zwischen Nachserienversorgungsalternativen zu wechseln, kann mittels dynamischer Optimierung die optimale Nachserienversorgungsstrategie bestimmt werden. Dies bedeutet die optimale zeitliche Abfolge der kostengünstigsten oder deckungsbeitragsmaximierenden Nachserienversorgungsalternativen. Das theoretische Modell wurde in Microsoft Excel implementiert und testweise erfolgreich eingesetzt.

3 ii Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Problemstellung der Diplomarbeit Zielsetzung der Diplomarbeit Gang der Argumentation Theoretische Grundlagen Product Lifecycle Management Historie des PLM Methoden und Werkzeuge des PLM Der Produktlebenszyklus als konzeptionelle Basis des Product Lifecycle Managements Bedeutung des PLM für das Rechenmodell Ersatzteilmanagement Definitionen Einteilung der Ersatzteile in Ausfall- und Verschleißteile Ersatzteilversorgung und -logistik Lebenszyklusorientiertes Ersatzteilmanagement Zusammenfassung des Ersatzteilmanagements Kostenmanagement Lebenszyklusrechnung als Instrument des strategischen Kostenmanagements Lebenszyklusorientiertes Kosten- und Erlösmanagement Kundenanforderungen als grundlegender Bestandteil des Erlösmanagements Zusammenfassung des Kostenmanagements Lebenszyklusorientiertes Ersatzteilkostenmanagement Einbeziehung des lebenszyklusorientierten Ersatzteilmanagements für die Prognose der Bedarfsmengen Berücksichtigung der Methoden der Lebenszyklusrechnung für die Prognose dynamischer Kostenverläufe Zusammenfassung der theoretischen Grundlagen Möglichkeiten der Nachserienversorgung Bisherige Veröffentlichungen über Nachserienversorgung Vorgehensweise bei der Beschreibung der Nachserienversorgungsalternativen 35

4 iii Operationalisierung der Kostenfaktoren der Nachserienversorgungsalternativen Strukturierung der Nachserienversorgungsalternativen Programmbereinigung Ziel und Vorgehensweise der Programmbereinigung Bewertung der Programmbereinigung Fertigungskonzept Weiterfertigung unter Serienbedingungen Kleinmengenfertigung Externe Nachfertigung Weitere Fertigungsorganisationskonzepte Standortkonzept Standortverlagerung Verlängerte Werkbank Entwicklungskonzept Entwicklung eines rückwärtskompatiblen Nachfolgers Nachentwicklung/Re-Design Reparaturkonzept Feldinstandsetzung Serieninstandsetzung Lagerkonzept Zwischenbevorratung Endbevorratung Zusammenfassung der Möglichkeiten der Nachserienversorgung Herleitung des Rechenmodells Grundstruktur des Rechenmodells Inputfaktoren des Rechenmodells Mengenprognose des Nachserienbedarfs Preisentwicklungen Prognose der Einmalkosten Prognose der Herstellkosten Extrapolationsmethoden Extrapolation vorhandener Mengen-Kostenverläufe Extrapolation historischer Mengen-Kostenverläufe ähnlicher Produkte Detaillierte Berechnung der Herstellkosten auf Basis des Kalkulationsschemas Berechnung der optimalen Nachserienversorgungsstrategie

5 iv Bestimmung der Deckungsbeiträge für alle Nachserienversorgungsalternativen Aufstellen der Einmal(Wechsel-)kostenmatrix Wahl der optimalen Nachserienversorgungsstrategie durch dynamische Optimierung Besonderheiten des Algorithmus bei der Betrachtung der Instandsetzung Zusammenfassung des Rechenmodells Zusammenfassung und Ausblick 76 Literaturverzeichnis 78 A Anhang 86