Datenhaltung und Prozesse in Produktkonfiguratoren

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1 Friedrich-Schiller-Universität Fakultät für Mathematik und Informatik Lehrstuhl für Datenbanken und Informationssysteme Ernst-Abbe-Platz Jena Datenhaltung und Prozesse in Produktkonfiguratoren Wintersemester 2009 Thema : Einführung Bearbeiter : Dietrich Hecker Betreuer : Matthias Liebisch Ausarbeitung zum Vortrag am

2 1. Einleitung 1.1. Historische Entwicklung 1.2. Die Entwicklung der Märkte 2. Betriebswirtschaftliche Grundlagen 2.1. Formen des Marketing 2.2. Wettbewerbsstrategien 2.3. Herausforderungen an die Unternehmen 2.4. Der Produktlebenszyklus 2.5. Abhängigkeiten zwischen Stückzahl und Stückkosten 2.6. Variantenmanagement 3. Der Produktkonfigurator 3.1. Begriffsdefinition/en 3.2. Anwendungsgebiete 3.3. Rollenverteilung 3.4. Workflow und Integration 4. Zusammenfassung 5. Literatur / Quellen/ Abbildungen 2

3 1. Einleitung In dieser Arbeit sollen die historischen und wirtschaftlichen Gründe vorgestellt werden, welche zur Entwicklung der heutigen Produktkonfiguratoren geführt haben Historische Entwicklung Als Beispiel soll die Entwicklung der Produktion und der Märkte für den Automobilbereich beschrieben werden. Mit der Einführung des Fließbandes durch Henry Ford gelang es, Güter zu einem relativ niedrigen Preis bereitzustellen. Die Abb. 1 zeigt ein Fließband bei Ford um Das Fließband erlaubte es den Mitarbeitern, in relativ kurzer Zeit die nötigen Handgriffe zu erlernen, die dann unzählige Male wiederholt zu perfektionieren. Das Fließband brachte es auch mit sich, dass die gesamte Arbeit sequenziell in zeitlich gleich große Arbeitpakete aufgeteilt werden musste. Eine individuelle Anpassung des Produktes an besondere Kundenwünsche wurde dadurch erschwert. So wird Henry Ford oft der folgende Satz in den Mund gelegt: [WIKI 5] Sie können ihr Auto in jeder Farbe haben die Sie wollen, vorausgesetzt sie ist schwarz. Abbildung 1: Ein Fließband bei Ford um 1910 Mit dem Einzug der Informationstechnik in die Automatisierung, wurde es zunehmend möglich, Kundenwünsche bei der Produktion mit zu berücksichtigen. Die 3

4 Abb. 2 zeigt dass der Karosseriebau inzwischen weitgehend automatisiert ist, während die Anpassungen und die Kontrolle am Ende noch immer vom Menschen ausgeführt werden. Die Unternehmen haben in den vergangenen Jahren immer größere Anteile weite Anteile der Fertigung auf ihre Zulieferer verlagert, so dass heute nicht mehr die einzelnen Teile ins Fahrzeug montiert, sondern ganze Module fertig angeliefert und eingebaut werden. Abbildung 2: Automatisierung in der Automobilfertigung Dies senkt die Durchlaufzeiten bei der Produktion und verringert somit die Kapitalbindungskosten. Ein hoher Anteil der Wertschöpfung und des Risikos wird so auf die Zulieferer übertragen. Die Abb. 3 gibt einen Ausblick über die aktuellen Möglichkeiten des Kunden, sich seinen Porsche mit Hilfe eines Produktkonfigurators individuell zu gestalten und später fertigen zu lassen. Abbildung 3: Porsche Produktkonfigurator 4

5 1.2. Die Entwicklung der Märkte Nach dem Zweiten Weltkrieg herrschte weltweit ein Mangel an Gütern. Die Massenproduktion von Kriegsgütern wurde nun in die Produktion von zivilen Gütern umgewandelt. Der allgemeine Mangel an zivilen Gütern führte zu einer Nachfrage, die größer war als das Angebot. Der Verkäufer konnte somit die Spielregeln bestimmen, weswegen man auch von einem Verkäufermarkt spricht. Kennzeichen eines solchen Marktes sind relativ hohe Preise, geringe Differenzierung der Güter und kaum Möglichkeiten für den Kunden, individuelle Wünsche durchzusetzen. Abbildung 4: Die Entwicklung der Märkte Mit zunehmender Produktionsmenge und Absatz fand auch eine Marktsättigung statt. Die Gewichte hatten sich verschoben, so dass zunehmend der Kunde die Spielregeln diktierte. Der Verkäufer ist gezwungen sich den Kundenbedürfnissen anzupassen. Ein hoher Marktsättigungsgrad auf allen Teilmärkten, eine starke Differenzierung und hohe Marktsegmentierung sind Kennzeichen des Käufermarktes. Mit der globalen Öffnung hat sich die Wettbewerbssituation für die Unternehmen weiter verschärft. Man spricht auch von einem Wettbewerbsmarkt. Diese Entwicklung wird zusammenfassend in Abb. 4 dargestellt. Die inzwischen flächendeckende Verbreitung des Internet eröffnet neue Möglichkeiten des Vertriebs und der direkten Beziehung der Hersteller zu den Kunden. In diesem Zusammenhang werden Produktkonfiguratoren eine zunehmende Bedeutung erfahren. 5

6 2. Betriebswirtschaftliche Grundlagen 2.1. Formen des Marketing In Abhängigkeit des Grades der Differenzierung, kann man das Marketing in drei Hauptgruppen einteilen. Undifferenziertes Massenmarketing Ziel ist es dabei, eine möglichst große Zahl von Menschen mit gleichem Produkt anzusprechen. Eine Anpassung an bzw. Abgrenzung von bestimmten Zielgruppen findet nicht statt. Das Produkt ( die Produkteigenschaften) und der Preis werden hervorgehoben. Differenziertes Marketing Der Markt wird in einzelne Segmente aufgeteilt. Es werden verschiedene Käufergruppen definiert und gezielt durch die Werbung angesprochen, indem z.b. das Lebensgefühl einer Generation in den Vordergrund gestellt wird und eine bewusste Abgrenzung zu anderen Personengruppen hervorgehoben wird. Individuelles Marketing (Costumer Relationship Marketing oder one-to-one- Marketing) Die individuellen Bedürfnisse einzelner Kunden stehen im Mittelpunkt. Durch Beobachtung oder direktes Befragen werden die Kundenwünsche ermittelt, um dem Kunden ein individuell auf seine Bedürfnisse zugeschnittenes Produkt anzubieten Wettbewerbsstrategien In Analogie zum Marketing leiten sich folgende Wettbewerbsstrategien ab. Strategie der Kostenführerschaft Hier wird angestrebt, der kostengünstigste Anbieter auf dem Markt zu werden (sein), indem man z.b. versucht, durch sogenannte Skaleneffekte (Größeneffekte) die Kosten zu senken. Der günstige Preis gilt als Verkaufsargument. 6

7 Strategie der Differenzierung Die Einzigartigkeit des Produktes und der Produkteigenschaften steht im Vordergrund. Es wird bewusst versucht, sich durch Qualität und Service vom Wettbewerber abzugrenzen. Dadurch entzieht sich das Produkt einem Preisvergleich mit dem Wettbewerber. In der Vergangenheit wurde angenommen, dass sich die beiden Strategien gegenseitig ausschließen (Alternativhypothese) [WLEX 1]. Inzwischen versuchen einige Hersteller jedoch beide Strategien gleichzeitig zu verfolgen (Simultanstrategie), wie in den Abbildungen 5 und 6 gezeigt wird. Abbildung 5: Wettbewerbsstrategien Abbildung 6: Wettbewerbsstrategien am Beispiel Automobilbau 7

8 Zunehmend verfolgen die Unternehmen eine Differenzierung des Produktes durch Anpassung an die individuellen Kundenwünsche. Gleichzeitig wird jedoch wegen der hohen Ausgaben für Forschung und Entwicklung versucht, diese über große Stückzahlen zu finanzieren Herausforderungen an die Unternehmen Die Unternehmen stehen unter einem zunehmenden Wettbewerbsdruck. Einerseits soll man sich vom Wettbewerber abgrenzen, andererseits schränken unterschiedliche Rahmenbedingungen den Handlungsspielraum ein. Die verstärkte Konkurrenz führt zu sinkenden Preisen und höheren Anforderungen an die Produktmerkmale. Der Kunde steht heute im Mittelpunkt der Betrachtung durch die Unternehmen. Über das Internet und andere Medien ist der Kunde heute besser denn je informiert. Um am Markt bestehen zu können, müssen die Unternehmen die Kundenerwartungen erfüllen. Die Menschen sind nicht gleich, sie haben individuelle Bedürfnisse. Um diese Bedürfnisse zu erfüllen, müssen die Produkte den Kundenbedürfnissen angepasst werden. Die Wünsche des Kunden nach hoher Qualität, der individuellen Anpassung des Produktes an seine Bedürfnisse, ein guter Service und Beratung sollen erfüllt werden. Zusätzlich wird vom Kunden ein niedriger Preis erwartet. Das Problem besteht jedoch darin, dass Individualisierung in der Regel auch zu höheren Kosten führt gegenüber einem standardisierten Produkt. Eine wichtige Herausforderung der Unternehmen ist also, den Wunsch nach Individualisierung zu erfüllen und gleichzeitig die Kosten zu reduzieren. 8

9 2.4. Der Produktlebenszyklus Der technische Fortschritt und der zunehmende globale Wettbewerb haben dazu geführt, dass die Lebensspanne eines Produktes von der Entwicklung bis zur Einstellung der Produktion immer kürzer geworden ist. Abbildung 7: Der Produktlebenszyklus Typischerweise durchläuft ein Produkt folgende Stationen wie in Abb. 7 zu sehen ist: Vor der Markteinführung steht die technische Entwicklung des Produktes. In dieser Phase fallen die Entwicklungskosten an. Auch die Markteinführung ist gekennzeichnet durch hohe Ausgaben, um das Produkt bekannt zu machen. Anfangs wird das Produkt noch relativ teuer angeboten und von der wohlhabenden Käuferschicht nachgefragt. Mit zunehmender Stückzahl sinken auch die Produktionskosten und durch einen niedrigeren Preis wird versucht eine größere Kundengruppe anzusprechen. Diese Phase ist die Wachstumsphase, die dann allmählich in die Reifephase übergeht. In dieser Phase ist der anfallende Gewinn des Unternehmens am größten. Gefolgt wird diese von der Sättigungsphase. Sinkende Preise und zunehmender Wettbewerb lassen die Gewinne sinken. Die Nachfrage wächst nicht mehr, sie stagniert oder geht sogar zurück (vgl. [Wiki 1]). Eine tendenzielle Verkürzung des Produktlebenszyklus erfordert zunehmend, dass in kürzerer Zeit sehr hohe Stückzahlen produziert oder die Entwicklungskosten reduziert werden müssen. Der Einfluss der produzierten Stückzahl auf die Herstellkosten je Stück wird im folgenden Abschnitt beschrieben. 9

10 2.5. Abhängigkeiten zwischen Stückzahl und Stückkosten Abbildung 8: Stückkostendegression (economies of scale) Da die Kosten für Forschung und Entwicklung von der Stückzahl relativ unabhängig sind, können durch eine hohe Ausbringungsmenge die Kosten pro Stück gesenkt werden. Ein hoher Kapitaleinsatz für Produktionsanlagen führt in der Regel ebenfalls dazu, dass die variablen Stückkosten k v sinken, wenn dadurch mehr Produktionskapazität geschaffen wird. Dieser Zusammenhang geht aus Abb. 8 hervor, indem drei unterschiedliche Anlagen bezüglich der Anschaffungs- und Herstellkosten je Stück betrachtet werden. Hinzu kommt, dass durch die kontinuierliche Verbesserung der Produktionsabläufe mit zunehmender Ausbringungsmenge ebenfalls die Produktionskosten pro Stück sinken. Abbildung 9: Erfahrungskurve 10

11 Diese sogenannte Erfahrungskurve in Abb. 9 zeigt einen Verlauf, in dem bei einer Verdoppelung der Ausbringungsmenge die produktionsbedingten Kosten pro Stück um 10-30% sinken [WIKI 4]. Je höher also die produzierten Stückzahlen sind, desto geringer sind auch die Kosten je Stück. Zusammenfassend werden unterschiedliche Produktionstypen bezüglich Produktionsmenge und Stückkosten in Abb. 10 dargestellt. Die Modul- und Baukastenfertigung ist dabei zwischen der Massenfertigung und der Serienfertigung einzuordnen. Abbildung 10: Stückkosten in Abhängigkeit der Fertigungsart 2.6. Variantenmanagement Ein Kompromiss aus dem Wunsch nach individueller Anpassung und hohen Stückzahlen in der Massenproduktion kann durch die Modul- und/oder Baukastenfertigung erfüllt werden. Sie erlaubt einerseits eine hohe Flexibilität des Produktes, andererseits bleibt das Produkt in einem angemessenen Kostenrahmen und somit finanzierbar. Die Abb. 11 zeigt die Gründe, die zu einer die Verwendung von Normteilen, Gleichteilen (Standardisierung) führen. Standardisierung bedeutet dabei, dass weitestgehend Normteile eingesetzt werden, die man in gleicher Qualität von anderen Herstellern beziehen kann. Das entlastet 11

12 die Unternehmen, da Entwicklungskosten, Kapitalbindungskosten bzw. die Lagerhaltungskosten dadurch reduziert werden können. Abbildung 11: Gründe für den Standardisierungsdruck [Wild 01] Unternehmen sind z.b. im Automobilbereich gesetzlich dazu verpflichtet, selbst Jahre nach der Beendigung der Produktion die Ersatzteile für die Fahrzeuge bereitzuhalten. Der Einsatz von Gleichteilen und die Modulbauweise können dabei helfen, diese Anforderungen kostengünstig zu erfüllen. Der Grundsatz lautet, dass eine individuelle Anpassung an den Kunden dort stattfindet, wo es der Kunde sie wahrnimmt, während an anderen Stellen überwiegend Gleichteile zum Einsatz kommen [Dmtm]. Der Wunsch des Kunden nach individueller Anpassung steht scheinbar im Widerspruch zum Ziel der Unternehmen, die Komplexität und damit die Kosten zu reduzieren sowie den Fertigungsprozess beherrschbar zu machen. Abbildung 12: Ausgestaltung von Produktordnungssystemen [Wild 01] 12

13 Die in Abbildungen 12 und 13 gezeigten Strategien des Variantenmanagements sollen dem Unternehmen helfen, die Komplexität zu reduzieren und trotzdem flexibel auf die Kundenwünsche zu in einem angemessenen Kostenrahmen einzugehen. Dieses Konzept sollte in der gesamten Produktionskette, von der Entwicklung über den Vertrieb bis zur Nachsorge im Unternehmen integriert sein. Abbildung 13: Strategien der Produktordnungssysteme [Wild 01] Ein wichtiger Teil in diesem Prozess ist natürlich die Schnittstelle zwischen dem Kundenwunsch und dem Produktionsmanagementsystem, das die Entwicklung, den Vertrieb und die Fertigung umfasst. Diese Schnittstelle erlaubt es, dass der Kundenwunsch konkrete Gestalt annimmt und in einen Fertigungsauftrag führt. Dabei kommen verstärkt Softwarelösungen zum Einsatz, die auch als Produktkonfiguratoren bezeichnet werden. In den folgenden Kapiteln sollen diese Produktkonfiguratoren genauer betrachtet werden. Das Ziel der Produktkonfiguratoren ist die Unterstützung individualisierter Massenfertigung ( vgl. [Göb 09] S.6). 13

14 3. Der Produktkonfigurator 3.1. Begriffsdefinition/en Eine einheitliche Definition für den Produktkonfigurator gibt es nicht [WIKI 2]. Je nach Anwendungsbereich ergeben sich unterschiedliche Sichtweisen und Definitionen, aus denen folgende charakteristische Merkmale für Produktkonfiguratoren extrahiert werden können. Produktkonfiguratoren sind multifunktionale, rechnergestützte Systeme, die ein integrales Bindeglied zwischen Produktentwicklung, Fertigung und Kundenwunsch sind. Produktkonfiguratoren werden mit dem Ziel eingesetzt die Verkaufs- und Auftragsabwicklungsprozesse effektiv und effizient zu unterstützen. Das Zusammensetzen des Produktes aus vorgegebenen Produktkomponenten erfolgt dabei nach bestimmten Regeln. Der Produktkonfigurator enthält natürlich auch eine Benutzerschnittstelle zur Erhebung der Bedürfnisinformationen des Kunden. In der Praxis versteht man unter einem Produktkonfigurator ein Software-Werkzeug, mit dem man ein Produkt so parametrieren, auslegen und zusammensetzen kann, dass es vorgegebenen Anforderungen genügt. Dabei werden die Themen Produktfindung, vertriebliche und produktionsorientierte Produktkonfiguration bearbeitet. Ergebnisse sind technische und kaufmännische Spezifikationen mit den entsprechenden Schwerpunkten Anwendungsgebiete für Produktkonfiguratoren Abbildung 14: Anwendungsbereiche 14

15 Produktkonfiguratoren werden heute in vielen Branchen eingesetzt (vgl. Abb. 14). Der Trend zeigt dahin, dass die Zahl der Einsatzgebiete weiter zunehmen wird. Von einfachen Konfiguratoren, mit denen man die Farbe und den Aufdruck von T- Shirts bestimmen kann, bis hin zur Zusammensetzung und der Aufstellung hoch komplexer Fertigungssysteme in Unternehmen. Produktkonfiguratoren können auch bei der Gestaltung von Fertigteilhäusern und deren Einrichtung, bei der Zusammenstellung eines Computers oder der Erstellung des persönlichen Traumautos eingesetzt werden Rollenverteilung Die Abb. 15 zeigt, wer den Produktkonfigurator nutzt und wer für die Erstellung und die Datenpflege verantwortlich ist. Die Anwender können Endkonsumenten oder Unternehmen aber auch die Vertriebspartner und Vertriebsmitarbeiter sein. Je nach Benutzergruppe ändern sich auch die Anforderungen an die Gestaltung der Oberfläche. Abbildung 15: Rollenverteilung beim Produktkonfigurator Der Kunde benötigt eine ansprechende und selbsterklärende Oberfläche, während der Innendienstmitarbeiter Wert auf effiziente Bedienbarkeit legt. Der Vertriebsmitarbeiter benötigt zusätzliche kaufmännische Informationen, wie z.b. die Herstellungskosten, während der Vertriebspartner lediglich Listenpreise zu sehen bekommt. Weitere Unterschiede können in der Funktionalität liegen, so kann der Innendienstmitarbeiter gegenüber dem Vertriebsmitarbeiter eine erweiterte Menge von Komponenten bzw. Baukastenteilen zur Auswahl haben [Wiki 2]. Als Ergebnis aus der Zusammenstellung des Produktes mit Hilfe des Produktkonfigurators erhält der Kunden ein Angebotsdokument und das 15

16 Unternehmen einen Fertigungsauftrag sofern diese Funktion integriert ist. Das setzt voraus, dass folgende Gesichtspunkte durch den Produktkonfigurator berücksichtigt werden bzw. in ihm enthalten sind. Eine technisch korrekte und vollständige Produktspezifikation, die kaufmännische Angebotskalkulation, die Angebotsdokumenterstellung, die technische Dokumentation und die Produktvisualisierung sowie die Integration in die einzelnen Unternehmensbereiche. Für die Erstellung und die Pflege des Konfigurators mit diesen Daten sind das technische Produktmanagement und das kaufmännische Produktmanagement zuständig. Der Aufwand der Pflege des Produktkonfigurators hängt dabei von der Häufigkeit und der Menge der vorzunehmenden Änderungen ab. Bei der Erstellung ist zu berücksichtigen, dass die Komponenten oft nicht unabhängig voneinander existieren können, weil sie in gegenseitigen Abhängigkeitsbeziehungen stehen. Die unterschiedlichen Strategien, wie diese Abhängigkeiten im Produktkonfigurator dargestellt werden können, wird in den folgenden Vorträgen ausführlich behandelt werden Workflow und Integration Abbildung 16: Informationsfluss beim Produktkonfigurator Abb. 16 zeigt die gegenseitigen Abhängigkeiten und den Informationsfluss zwischen Konstruktion, Vertrieb und Fertigung beim Einsatz von Produktkonfiguratoren. Die 16

17 Entwicklung kann sehr schnell auf sich ändernde Kundenwünsche reagieren. Neue Produktkomponenten können schnell eingeführt werden und die Reaktion des Kunden sofort gemessen werden. In den Produktkonfigurator fließen die Baukastendaten, die von der Entwicklung und der Konstruktion vorgegeben werden. Diese Vorgaben wiederum resultieren aus einer engen Abstimmung zur Fertigung und dem Bereich Marketing und Vertrieb. Der Bereich Marketing und Vertrieb ist zu einem großen Teil für in die Datenpflege (z.b. die Preise und Auswahloptionen für die Baukastenkomponenten) verantwortlich und wertet die Daten aus, die der Kunde über den Produktkonfigurator generiert. Der Kunde kann mit Hilfe des Produktkonfigurators einen Auftrag erzeugen, der an das Bestellwesen bzw. Auftragsmanagement übertragen und von dort an die Fertigung und Produktion weitergeleitet wird. Allgemein bilden die Prozesse der Datenpflege und Datenbereitstellung einen iterativen Zyklus, der einerseits durch interne Anforderungen aus den Bereichen Produktion, Entwicklung und Marketing getrieben wird, andererseits aber die Kundenwünsche mit einfließen [Lieb 08]. 17

18 4. Zusammenfassung Im Zuge der Globalisierung, des gestiegenen globalen Wettbewerbs, ergeben sich neue Herausforderungen für die Unternehmen. Kürzere Produktlebenszyklen und eine gestiegene Komplexität der Produkte erfordern neue Strategien. Die Macht der Verbraucher ist gestiegen. Der Wunsch nach individuell angepassten Produkten an den Kunden und die fehlende Bereitschaft mehr Geld dafür zu bezahlen, stellen für die Unternehmen einen Zielkonflikt da. Die Lösung dieses Konfliktes liegt im Einsatz von modular strukturierten Produkten, die eine individualisierte Massenfertigung ermöglichen. Der Produktkonfigurator ist dabei im Organisationsprozess die Schnittstelle zwischen Kunden, Entwicklung, Vertrieb und Fertigung. Der Produktkonfigurator wird in immer mehr Bereichen eingesetzt und so unterschiedlich die Einsatzgebiete und Anwender sind, so unterschiedlich sind auch die Sichtweisen und Definitionen für den Produktkonfigurator. 18

19 5. Literatur / Quellen/ Abbildungen [Wild 01] [Göb 09] [Lieb 08] [Wiki 1] [Wiki 2] [Wiki 3] [Wiki 4] [Wiki 5] [Dmtm] [WLex 1] Produktordnungssysteme: Univ.-Prof.Dr. Dr. h. c. mult. Horst Wildemann publikationen/probeseiten/133.pdf Andreas Göbel: Internationalisierung in Produktkonfiguratoren -Anforderungen und Konzepte für die Datenhaltung, Diplomarbeit, FSU Jena, Matthias Liebisch: Datenhaltung in Konfiguratoren, Technischer Bericht, FSU Jena, wettbewerbsstrategien.htm Abbildungen: [Abb. 1] [Abb. 2a] [Abb. 2b] [Abb. 3] [Abb. 4-6] [Abb. 7] [Abb. 9] [Abb.11-13] publikationen/probeseiten/133.pdf (S.6,14,15) [Abb. 14] [Abb. 15] [Abb. 16] 19