WO2013143818A1 - Verfahren zur entwicklung oder modifikation eines technischen produkts - Google Patents

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WO2013143818A1 PCT/EP2013/054550 EP2013054550W WO2013143818A1 WO 2013143818 A1 WO2013143818 A1 WO 2013143818A1 EP 2013054550 W EP2013054550 W EP 2013054550W WO 2013143818 A1 WO2013143818 A1 WO 2013143818A1
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Joachim SCHÖFFER
Herbert SPIX
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4Cost GmbH
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06313—Resource planning in a project environment
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    • G06Q10/00—Administration; Management
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing or modifying a technical product, in particular vehicles, machines, technical instruments, apparatuses and devices, with the following steps:
  • a cost estimate of manufacturing costs is made prior to manufacturing a technical product. This cost estimate is used, for example, to determine the price at which the product is offered on the market can be. If it turns out that the manufacturing costs are so high that a marketable price can not be achieved, the company has the possibility to influence the product itself or its production steps before the product is manufactured in such a way that the economic efficiency is ensured. Alternatively, the early identification of costs can also lead to a decision against development. In this way, bad investments are avoided. Also, the question of whether a product is offered at a reasonable price, can be better answered by estimating the cost of production. The more complex a product is, the more difficult it is to determine the manufacturing costs.
  • Technologically complex products require not only material selection for individual components, but also a large number of manual processing steps or automated machine process steps.
  • the development of technical products such as automobiles, aircraft, machinery, apparatus, technical instruments and equipment also includes the search for cost-effective machining and process steps, minimizing the number of such steps and optimizing functionalities. It is possible to determine the cost of a technical product by comparing it with the cost of manufacturing a similar product. Often, however, no reliable value is available, the comparison product is too different or the manufacturing costs have changed over time. More accurate cost estimates are based on a thorough analysis of the manufacturing process. All steps - be it from machines, be it manually by manpower - are determined in detail and their costs are estimated. For this purpose, an hourly rate for the worker is assumed.
  • US 6,073,107 discloses software for estimating man-hours for the development and manufacture of a product.
  • US 5,793,632 discloses a cost estimation model in which hourly labor rates can be entered directly. The model requires the decomposition of the manufacturing process in steps before the costs can be estimated.
  • the applicant offers on the website www.4cost.de a cost estimation program, with which the costs for the production of a technical product can be reliably estimated independent of the hourly rate of a worker and before the dismantling of the manufacturing process in single steps.
  • the known finding is that the costs follow a declining, so-called "learning curve.”
  • learning curve the manufacturing costs are plotted over the number of pieces, resulting in a decreasing trend that tends to a fixed value This is because the workers involved in the production work faster, easier and with higher precision when repeating activities, and the cost of setting up machinery is also lower distributed to a higher number of pieces.
  • the course of the learning curve depends on the technical complexity of the technical product.
  • a technically simple product has a flat learning curve. This means that the workers can work on the product in the initial phase with little time and with high precision, ie with minimal costs.
  • a technically complicated product has a steep learning curve. It takes some time for the workers to do the work with minimal costs. This behavior is also reflected in the use of automated productions.
  • Full automation has a flat learning curve, ie the cost reduction is not subject to learning, rather the reduction is determined by excess or shortage of material. Manual work such as assembling, integrating complex products is also subject to a strong learning effect. The cost reduction from piece to piece can be significant.
  • the learning curve index is indicated by the learning curve index.
  • the course of a typical learning curve for manual work assumes an index of 0.8. This means that the cost of the 2nd piece is 80% of the cost of the first piece, the cost of the 4th piece 80% of the cost of the 2nd piece, the cost of the 8th piece 80%> the cost of the 4th piece, etc. be.
  • the predetermined production costs for the manual or manually supported processing steps and the manufacturing costs for the mechanical process steps are determined separately and separately from the material costs;
  • these separately determined production costs are used for the planning and / or optimization of all individual manual processing and automated process steps.
  • the invention makes use of the insight that the material costs for the production of a piece are generally independent of the number of pieces. These material costs can be calculated accordingly from the learning curve typically. Also, the manufacturing costs, which were caused by mechanical process steps, are virtually independent of the number of pieces. A machine once set up will make the first piece with the same precision and speed as the last piece. The learning curves are very well known from experience. The separation of the three cost areas of material, manual processing and machine processing thus allows a very accurate determination of the proportion for manual processing, ie the labor input by human labor. According to the invention, the cost estimate thus determined is used as the basis for the optimization of the manufacturing process. Namely, unlike known methods, in the present invention, the costs for the manual processing steps and the machine process steps are separately known and thus can be used for the optimization.
  • a component index is determined for individual components of the technical product, and the technology index for the entire technical product is determined from the component indices.
  • the technical product is broken down into individual components.
  • the technology index for these components here called Component Index - can then be more accurately determined.
  • the complexity of the product is represented by an index. It has been found that most technical products consist of components that have already been widely used and whose technology index is thus very well known. For example, the technology index for these components can be stored in tabular form. In this way, the technology index can also be determined very accurately by new developments, even if these developments have never been evaluated before.
  • the decomposition of the technical product into its components also provides information about the technical product that can be reused in a later bottom-up estimation. For example, if the required precision of a manufacturing step has been determined and taken into account when determining the technology index of a component, this precision can also be used in the later bottom-up estimation. Such parameters can then be used to optimize the manufacturing process.
  • the technology index and each component index for mechanical, electronic and data processing components of the technical product are determined separately from each other separately. As the decomposition of the technical product into its components, this allows an optimization of the manufacturing process. The planning of the processing and process steps can take place taking into account the division of the mechanical, electronic and data processing components.
  • the material costs are determined from the gross weight of the end product. This is a very simple calculation that leads to very good results.
  • the machine costs can be determined from the type and number of machine process steps. Since the machine costs are constant and do not change, they can be determined comparatively easily by conventional methods.
  • the cost of labor regardless of the hourly rate of a worker from the difference in manufacturing costs to the sum of material and machine costs are determined. Only this part of the cost is not constant and decreases per piece with the number of pieces produced. Unlike in known arrangements here no hourly rate flows into the bill.
  • Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims. An embodiment is explained below with reference to the accompanying drawings.
  • Fig. 1 is a block diagram illustrating the cost-optimized manufacturing process of a technical product.
  • Fig. 2 shows a learning curve
  • a typical technical product is a motor vehicle. On the basis of this motor vehicle will be illustrated how the manufacturing process can be realized cost-optimized. It is understood that instead of a motor vehicle, any other technical product may be in this place, i. E. Machines, aircraft, measuring instruments, consumer goods, scientific apparatuses and the like, in which a material is developed and produced using a worker and machines to produce a product.
  • the motor vehicle is a very complex product, which consists of a variety of components. Examples of such components are the body, the on-board computer, the engine and the transmission.
  • the unit price the number of pieces to be produced, the expected weight, the quality requirement and the technology index are determined.
  • the quality requirement is a quantity that reflects the environmental conditions. So it is a difference in the present example, whether the motor vehicle, for example, for the carriage of dangerous goods should be provided or whether it is a standard car. Specific quality requirements will have to be taken into account, especially for products in the areas of military use, medical use, aviation, calibration, semiconductor industry and motor vehicles. It is understood that this list is merely exemplary and in no way exhaustive. Each quality requirement leads to an increase in production costs and is included in a corresponding quality index in the cost estimate.
  • the technology index (also called product index) describes the technological complexity of a product.
  • Engine control is generally technologically more complex than a simple iron.
  • the technology index is thus greater for the engine control than for the iron.
  • Typical values for the technology index range from 0.001 for very simple products to 22 for very complex products.
  • each component can be split to such an extent that ultimately only individual parts are available for which a technology index can be determined. It is important that the splitting takes into account whether it is a software, an electronic, a mechanical or a combined component.
  • the steps required for the production of the item are subdivided into manual processing steps and machine process steps.
  • a shaft of predetermined weight and given length is turned, ground, polished, hardened, and mounted from the raw material of known weight and dimensions.
  • a technology index is calculated or adapted from experience. This may result in a weight change, which is also considered at the end.
  • the shaft is partially machined and partially manually.
  • the technology index is determined for this wave and every other item.
  • the technology index reflects the added value of man and machine to the raw material.
  • a database or an index generator can be used which links and evaluates the individual empirical values. The level of detail in determining the technology index depends firstly on the level of knowledge of the engineers or technicians involved in the cost estimation. On the other hand, a high level of detail is only required if high quality of the cost estimate is required. This may not be necessary for a very early value.
  • a mean technology index is determined. From this technology index, the unit costs are finally determined. In addition to the quality requirements, the number of units and the technology index, the material costs must also be taken into account. The material costs of different materials are composed of the individual weights for each material in the final product.
  • the value determined by the method described above is a value determined parametrically from a learning curve that does not take into account hourly rates.
  • An example of a learning curve is shown in FIG.

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines technischen Produkts, insbesondere Fahrzeuge, Maschinen, technische Instrumente, Apparaturen und Geräte, mit den Schritten: Planung von Materialbedarf und Beschaffung von Material; Planung und Durchführung der Bearbeitung des beschafften Materials mittels Arbeitskraft in einer Vielzahl von manuellen oder manuell unterstützten Bearbeitungsschritten; Planung und Durchführung der maschinellen Bearbeitung in einer Vielzahl von maschinellen Prozessschritten; und parametrisches Bestimmen von Herstellungskostendes einzelnen technischen Produkts vor der Planung der Bearbeitungs- und Prozessschritte unabhängig von deren Dauer und Anzahl unter der Verwendung der Parameter: Stückzahl aller hergestellten Produkte dieser Serie, Produktgewicht des einzelnen technischen Produkts, Qualitätsanforderung, und Technologieindex zur Beschreibung der technologischen Komplexität des Produkts; ist dadurch gekennzeichnet, dass die vorab bestimmten Herstellungskosten für die manuellen oder manuell unterstützten Bearbeitungsschritte und die Herstellungskosten für die maschinellen Prozessschritte getrennt und getrennt von den Materialkosten ermittelt werden; und diese getrennt ermittelten Herstellungskosten für die Planung und/oder Optimierung aller einzelnen manuellen Bearbeitungs- und automatisierten Prozessschritte verwendet werden.

Description

Verfahren zur Entwicklung oder Modifikation eines technischen Produkts
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung oder Modifikation eines technischen Produkts, insbesondere Fahrzeuge, Maschinen, technische Instrumente, Apparaturen und Geräte, mit den Schritten:
(a) Planung von Materialbedarf und Beschaffung von Material;
(b) Planung und Durchführung der Bearbeitung des beschafften Materials mittels Arbeitskraft in einer Vielzahl von manuellen oder manuell unterstützten Bearbeitungsschritten;
(c) Planung und Durchführung der maschinellen Bearbeitung in einer Vielzahl von maschinellen Prozessschritten; und
(d) parametrisches Bestimmen von Herstellungskosten des einzelnen technischen Produkts vor der Planung der Bearbeitungs- und Prozessschritte unabhängig von deren Dauer und Anzahl unter der Verwendung der Parameter
(i) Stückzahl aller hergestellten Produkte dieser Serie,
(ii) Produktgewicht des einzelnen technischen Produkts,
(iii) Qualitätsanforderung, und
(iv) Technologieindex zur Beschreibung der technologischen Komplexität des Produkts.
In vielen Unternehmen wird vor der Herstellung eines technischen Produkts eine Kostenschätzung der Herstellungskosten durchgeführt. Diese Kostenschätzung dient beispielsweise zur Ermittlung des Preises zu dem das Produkt am Markt angeboten werden kann. Wenn sich herausstellt, dass die Herstellungskosten so hoch sind, dass ein am Markt erzielbarer Preis nicht erreicht werden kann, hat das Unternehmen noch vor der Herstellung des Produkts die Möglichkeit das Produkt selber oder dessen Herstellungsschritte so zu beeinflussen, dass die Wirtschaftlichkeit sichergestellt wird. Alternativ kann die frühe Ermittlung der Kosten auch eine Entscheidung gegen eine Entwicklung herbeiführen. Auf diese Weise werden Fehlinvestitionen vermieden. Auch die Frage, ob ein Produkt zu einem angemessenen Preis angeboten wird, kann über die Schätzung der Herstellungskosten besser beantwortet werden. Je komplexer ein Produkt ist, umso schwieriger sind die Herstellungskosten zu ermitteln. Technologisch komplexe Produkte erfordern neben der Materialauswahl für einzelne Komponenten eine Vielzahl von manuellen Bearbeitungsschritten oder automatisierten maschinellen Prozessschritten. Die Entwicklung von technischen Produkten, wie Kraftfahrzeugen, Flugzeugen, Maschinen, Apparaten, technischen Instrumenten und Geräten umfasst auch die Suche nach kostengünstigen Bearbeitungs- und Prozessschritten, die Minimierung der Anzahl solcher Schritte und die Optimierung der Funktionalitäten. Es besteht die Möglichkeit, die Kosten eines technischen Produkts durch Vergleich mit den Herstellungskosten eines ähnlichen Produkts zu ermitteln. Häufig steht aber kein verlässlicher Wert zur Verfügung, das Vergleichsprodukt ist zu verschieden oder die Herstellungskosten haben sich im Laufe der Zeit verändert. Genauere Kostenschätzungen basieren auf einer genauen Analyse des Herstellungsprozesses. Alle Schritte - sei es von Maschinen, sei es manuell durch Arbeitskraft - werden detailiert ermittelt und deren Kosten geschätzt. Hierzu wird ein Stundensatz für die Arbeitskraft angenommen. Die Dauer jedes Bearbeitungsschrittes wird geschätzt. Die Erstellung einer solchen „Bottom-up"-Kostenschätzung ist zeitaufwändig und kann mehrere Jahre dauern. Dadurch fallen Entscheidungen spät oder vor Vorliegen der Kostenschätzung. Der Herstellungsprozess kann dann möglicherweise nicht mehr optimiert werden. Je nach eingesetztem Stundensatz variieren die Kostenschätzungen sehr stark. Es hat sich aber herausgestellt, dass ein niedriger Stundensatz durch Verlagerung der Produktion in ein sogenanntes Billiglohnland Kosten verursacht, die den niedrigen Stundensatz zumindest teilweise wieder kompensieren.
Es ist daher wünschenswert, ein Verfahren zu schaffen, welches schnell und zuverlässig eine Kostenschätzung liefert, die unabhängig vom Stundensatz die Gesamtkosten für die Herstellung eines technischen Produkts angibt. Stand der Technik
US 6,073,107 (Minkiewicz) offenbart eine Software zur Schätzung von Arbeitsstunden für die Entwicklung und Herstellung eines Produkts. US 5,793,632 (Fad) offenbart ein Kostenschätzungsmodel, in welches Stundensätze für Arbeitskräfte direkt eingegeben werden können. Das Model erfordert die Zerlegung des Herstellungsprozesses in Einzelschritte bevor die Kosten geschätzt werden können.
Die Anmelderin bietet auf der Webseite www.4cost.de ein Kostenschätzungsprogramm an, mit dem die Kosten für die Herstellung eines technischen Produkts unabhängig vom Stundensatz einer Arbeitskraft und vor der Zerlegung des Herstellungsprozesses in Einzelschritte zuverlässig geschätzt werden können.
Dabei wird die bekannte Erkenntnis verwendet, dass die Kosten einer abfallenden, sogenannten„Lernkurve" folgen. Bei der Lernkurve werden die Herstellungskosten über die Stückzahl aufgetragen. Es ergibt sich ein abnehmender Verlauf, der gegen einen festen Wert tendiert. Die Kosten für die Herstellung einer geringen Stückzahl sind demnach höher, als die Kosten für die Herstellung einer sehr großen Stückzahl. Dies liegt daran, dass die an der Herstellung beteiligten Arbeitskräfte bei Wiederholung von Tätigkeiten schneller, leichter und mit höherer Präzision arbeiten. Auch werden die Kosten für die Einrichtung von Maschinen auf eine höhere Stückzahl verteilt. Der Verlauf der Lernkurve hängt von der technischen Komplexität des technischen Produkts ab. Ein technisch einfach aufgebautes Produkt hat eine flache Lernkurve. Das bedeutet, dass die Arbeitskräfte das Produkt bereits in der Anfangsphase mit geringem Zeitaufwand und hoher Präzision, d.h. mit minimalen Kosten bearbeiten können. Ein technisch kompliziertes Produkt hat demgegenüber eine steile Lernkurve. Es dauert eine gewisse Zeit, bis die Arbeitskräfte die Arbeiten mit minimalen Kosten durchführen können. Dieses Verhalten spiegelt sich auch bei der Verwendung von automatisierten Produktionen wider. Volle Automatisierung hat eine flache Lernkurve, d.h. die Kostenreduktion unterliegt keinem Lernen, vielmehr wird die Reduktion durch Mehr- oder Mindermengen des Materials bestimmt. Manuelle Arbeiten so z.B. das Zusammenbauen, integrieren von komplexem Produkten unterliegt auch einem starken Lerneffekt. Die Kostenreduktion von Stück zu Stück kann signifikant sein.
Dies wird durch den Lernkurvenindex angegeben. Der Verlauf einer typischen Lernkurve bei manueller Arbeit nimmt einen Index von 0,8 an. Das bedeutet, dass die Kosten des 2. Stücks 80% der Kosten des ersten Stücks, die Kosten des 4. Stücks 80% der Kosten des 2. Stücks, die Kosten des 8. Stücks 80%> der Kosten des 4. Stücks usw. betragen.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches die Verlässlichkeit der frühen Kostenschätzung ohne genaue Kenntnis der Einzelschritte des Herstellungsprozesses verbessert und eine Optimierung der Planung der Bearbeitungs- und Prozessschritte zu einem frühen Zeitpunkt ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass
(e) die vorab bestimmten Herstellungskosten für die manuellen oder manuell unterstützten Bearbeitungsschritte und die Herstellungskosten für die maschinellen Prozessschritte getrennt und getrennt von den Materialkosten ermittelt werden; und
(f) diese getrennt ermittelten Herstellungskosten für die Planung und/oder Optimierung aller einzelnen manuellen Bearbeitungs- und automatisierten Prozessschritte verwendet werden. Die Erfindung nutzt die Erkenntnis, dass die Materialkosten für die Herstellung eines Stücks im Allgemeinen unabhängig von der Stückzahl sind. Diese Materialkosten können entsprechend aus der Lernkurve typischer Weise heraus gerechnet werden. Auch die Herstellungskosten, die durch maschinelle Prozessschritte verursacht wurden, sind so gut wie unabhängig von der Stückzahl. Eine einmal eingerichtete Maschine wird das erste Stück mit der gleichen Präzision und der gleichen Geschwindigkeit herstellen, wie das letzte Stück. Die Lernkurven sind aus Erfahrungswerten sehr gut bekannt. Die Trennung der drei Kostenbereiche Material, manuelle Bearbeitung und maschinelle Verarbeitung ermöglicht somit eine sehr genaue Bestimmung des Anteils für die manuelle Bearbeitung, d.h. des Arbeitsaufwandes durch menschliche Arbeitskräfte. Erfindungsgemäß wird die so ermittelte Kostenschätzung als Basis für die Optimierung des Herstellungsprozesses verwendet. Anders als bei bekannten Verfahren sind nämlich bei der vorliegenden Erfindung die Kosten für die manuellen Bearbeitungsschritte und die maschinellen Prozessschritte separat bekannt und können so für die Optimierung verwendet werden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Komponentenindex für einzelne Komponenten des technischen Produkts bestimmt, und der Technologieindex für das gesamte technische Produkt aus den Komponentenindizes bestimmt. Dabei wird das technische Produkt in einzelne Komponenten zerlegt. Der Technologieindex für diese Komponenten - hier mit Komponentenindex bezeichnet - kann dann genauer bestimmt werden. Auch hier wird wieder die Komplexität des Produkts durch einen Index wiedergegeben. Es hat sich herausgestellt, dass die meisten technischen Produkte aus Komponenten bestehen, die bereits vielfach verwendet wurden und deren Technologieindex somit sehr gut bekannt ist. Für diese Komponenten kann der Technologieindex beispielsweise tabelliert abgelegt werden. Auf diese Weise kann der Technologieindex auch von neuen Entwicklungen sehr genau bestimmt werden, selbst wenn diese Entwicklungen vorher noch nie bewertet wurden. Die Zerlegung des technischen Produkts in seine Komponenten liefert darüber hinaus Informationen über das technische Produkt, die bei einer späteren Bottom-up-Schätzung wieder verwendet werden können. Wenn beispielsweise die erforderliche Präzision eines Fertigungsschrittes ermittelt und bei der Bestimmung des Technologieindexes einer Komponente berücksichtigt wurde, kann diese Präzision auch bei der späteren Bottom- up-Schätzung verwendet werden. Derartige Parameter können dann zur Optimierung des Herstellungsprozesses verwendet werden.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Technologieindex und jeder Komponentenindex für mechanische -, elektronische - und Datenverarbeitungskomponenten des technischen Produkts unabhängig voneinander getrennt bestimmt wird. Wie die Zerlegung des technischen Produkts in seine Komponenten wird dadurch eine Optimierung des Herstellungsprozesses ermöglicht. Dabei kann die Planung der Bearbeitungs- und Prozessschritte unter Berücksichtigung der Aufteilung der mechanischen-, elektronischen und Datenverarbeitungskomponenten erfolgen.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Materialkosten aus dem Bruttogewicht des Endprodukts ermittelt werden. Das ist eine sehr einfache Rechnung, die zu sehr guten Ergebnissen führt.
Weiterhin können die Maschinenkosten aus Art und Anzahl der maschinellen Prozessschritte ermittelt werden. Da die Maschinenkosten konstant sind und sich nicht verändern, können diese vergleichsweise einfach nach herkömmlichen Methoden bestimmt werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Kosten für Arbeitskräfte unabhängig vom Stundensatz einer Arbeitskraft aus der Differenz der Herstellungskosten zu der Summe aus Material- und Maschinenkosten ermittelt werden. Nur dieser Teil der Kosten ist nicht konstant und nimmt pro Stück mit der Anzahl der hergestellten Stücke ab. Anders als bei bekannten Anordnungen fließt hier kein Stundensatz in die Rechnung ein. Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig.1 ist ein Blockschaubild, das den kostenoptimierten Herstellungsprozess eines technischen Produkts illustriert.
Fig.2 zeigt eine Lernkurve.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Ein typisches technisches Produkt ist ein Kraftfahrzeug. Anhand dieses Kraftfahrzeugs soll illustriert werden, wie der Herstellungsprozess kostenoptimiert verwirklicht werden kann. Es versteht sich, dass statt eines Kraftfahrzeugs auch jedes andere technische Produkt an dieser Stelle stehen kann, d.h. Maschinen, Flugzeuge, Messinstrumente, Konsumgüter, wissenschaftliche Apparate und dergleichen mehr, bei dem ein Material unter Einsatz von Arbeitskraft und Maschinen zu einem Produkt entwickelt und produziert wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel stellt das Kraftfahrzeug ein sehr komplexes Produkt dar, welches aus einer Vielzahl von Komponenten besteht. Beispiele für solche Komponenten sind die Karosserie, der Bordcomputer, der Motor und das Getriebe.
Zur Bestimmung des Stückpreises wird die herzustellende Stückzahl, das voraussichtliche Gewicht, die Qualitätsanforderung und der Technologieindex ermittelt.
Bei der Qualitätsanforderung handelt es sich um eine Größe, die die Umgebungsbedingungen wiederspiegelt. So ist es im vorliegenden Beispiel ein Unterschied, ob das Kraftfahrzeug beispielsweise zur Beförderung von Gefahrengütern vorgesehen sein soll oder ob es sich um einen Serien-PKW handelt. Besondere Qualitätsanforderungen werden insbesondere bei Produkten zu berücksichtigen sein in den Bereichen militärische Verwendung, medizinische Verwendung, Luftverkehr, Eichung, Halbleiterindustrie und Kraftfahrzeuge. Es versteht sich, dass diese Aufstellung lediglich beispielhaft und keinesfalls vollständig ist. Jede Qualitätsanforderung führt zu einer Erhöhung der Herstellungskosten und wird in einem entsprechenden Qualitätsindex bei der Kostenschätzung berücksichtigt.
Der Technologieindex (auch Produktindex genannt) beschreibt die technologische Komplexität eines Produkts. Eine Triebwerkssteuerung ist im Allgemeinen technologisch komplexer als ein einfaches Bügeleisen. Der Technologieindex ist also für die Triebwerkssteuerung größer als für das Bügeleisen. Typische Werte für den Technologieindex liegen zwischen 0,001 bei sehr einfachen Produkten bis 22 bei sehr komplexen Produkten.
Es gibt Komponenten, für die ein zuverlässiger Technologieindex bereits vorliegt und beispielsweise tabelliert ist. Dann kann dieser Technologieindex verwendet werden. Wenn die Komponenten jedoch gegenüber den bekannten Komponenten verändert sind, ist dieser Technologieindex nicht mehr ohne Einbußen bei der Qualität der Kostenschätzung zu verwenden.
Bei vollständigen Neuentwicklungen liegen keine Technologieindizes vor. Dann wird die Komponente in weitere Einzelteile oder Baugruppen zerlegt. Beispiele für Einzelteile oder Baugruppen einer Komponente Motor sind etwa Motorhalterung, Zylinder, Zylinderkopf, Zylinderkopfdichtung, Kurbelwelle, Einspritzdüse, Zündkerze und so weiter. Für einige dieser Einzelteile oder Baugruppen liegt wiederum kein Technologieindex vor. Diese werden dann ggf. weiter aufgespalten in Einzelteile oder Baugruppen. In jedem Fall kann jede Komponente so weit aufgespalten werden, dass am Ende ausschließlich Einzelteile vorliegen, für welche ein Technologieindex bestimmbar ist. Wichtig ist es dabei, dass die Aufspaltung berücksichtigt, ob es sich um eine Software, eine elektronische , eine mechanische oder eine kombinierte Komponente handelt. Die für die Herstellung des Einzelteils erforderlichen Schritte werden unterteilt in manuelle Bearbeitungsschritte und maschinelle Prozessschritte. Eine Welle vorgegebenen Gewichts und vorgegebener Länge beispielsweise wird aus dem Rohmaterial mit bekanntem Gewicht und bekannten Abmessungen in Form gedreht, geschliffen, poliert, gehärtet und montiert. Für jeden dieser an der Welle auszuführenden Arbeitsschritte wird ein Technologieindex berechnet oder aus Erfahrungswerten entsprechend angepasst. Dabei tritt möglicherweise eine Gewichtsänderung ein, die am Ende ebenfalls berücksichtigt wird. Im Ausführungsbeispiel wird die Welle teilweise maschinell bearbeitet und teilweise manuell. Auf diese Weise wird der Technologieindex für diese Welle und jedes andere Einzelteil bestimmt. Mit anderen Worten: der Technologieindex spiegelt die Wertschöpfung durch Mensch und Maschine am Rohmaterial wider. Zur Bestimmung des Technologieindexes kann eine Datenbank bzw. wird ein Index-Generator dienen, welche die einzelnen Erfahrungswerte miteinander verknüpft und auswertet. Die Detailierungstiefe bei der Bestimmung des Technologieindex hängt zum einen vom Wissensstand der mit der Kostenschätzung befassten Ingenieure oder Techniker ab. Zum anderen ist eine hohe Detailierungstiefe nur erforderlich, wenn hohe Qualität der Kostenschätzung erforderlich ist. Für einen allerersten frühen Wert ist dies möglicherweise nicht nötig.
Nach der Ermittlung der Komponentenindizes für alle Komponenten des Fahrzeugs, wird ein mittlerer Technologieindex bestimmt. Aus diesem Technologieindex werden schließlich die Stückkosten ermittelt. Dabei sind neben den Qualitätsanforderungen, der Stückzahl und dem Technologieindex auch die Materialkosten zu berücksichtigen. Die Materialkosten verschiedener Materialien setzen sich aus den einzelnen Gewichten für jedes Material im Endprodukt zusammen.
Der nach dem oben beschriebenen Verfahren bestimmte Wert ist ein parametrisch aus einer Lernkurve bestimmter Wert, der keine Stundensätze berücksichtigt. Ein Beispiel für eine Lernkurve ist in Figur 2 dargestellt.
Nach diesem frühen ersten Wert wird häufig zusätzlich eine Bottom-up-Schätzung erstellt, bei der jeder einzelne Arbeitsschritt, die zugehörigen Stundensätze und die Maschinenkosten etc. berücksichtigt werden. Bei der vorliegenden Erfindung dient die für die parametrische Schätzung erfolgte Detaillierung als Input für die Bottom-up- Schätzung. Die Trennung der Kosten für Material, Arbeit und Maschinen dient zur Optimierung der einzelnen Prozess- und Bearbeitungsschritte.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines technischen Produkts, insbesondere Fahrzeuge, Maschinen, technische Instrumente, Apparaturen und Geräte, mit den Schritten:
(a) Planung von Materialbedarf und Beschaffung von Material;
(b) Planung und Durchführung der Bearbeitung des beschafften Materials mittels Arbeitskraft in einer Vielzahl von manuellen oder manuell unterstützten Bearbeitungsschritten;
(c) Planung und Durchführung der maschinellen Bearbeitung in einer Vielzahl von maschinellen Prozessschritten; und
(d) parametrisches Bestimmen von Herstellungskosten des einzelnen technischen Produkts vor der Planung der Bearbeitungs- und Prozessschritte unabhängig von deren Dauer und Anzahl unter der Verwendung der Parameter
(i) Stückzahl aller hergestellten Produkte dieser Serie,
(ii) Produktgewicht des einzelnen technischen Produkts,
(iii) Qualitätsanforderung, und
(iv) Technologieindex zur Beschreibung der technologischen Komplexität des Produkts;
dadurch gekennzeichnet, dass
(e) die vorab bestimmten Herstellungskosten für die manuellen oder manuell unterstützten Bearbeitungsschritte und die Herstellungskosten für die maschinellen Prozessschritte getrennt und getrennt von den Materialkosten ermittelt werden; und
(f) diese getrennt ermittelten Herstellungskosten für die Planung und/oder Optimierung aller einzelnen manuellen Bearbeitungs- und automatisierten Prozessschritte verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Komponentenindex für einzelne Komponenten des technischen Produkts bestimmt wird, und der Technologieindex für das gesamte technische Produkt aus den Komponentenindizes bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Technologieindex und jeder Komponentenindex für mechanische -, elektronische - und Datenverarbeitungskomponenten des technischen Produkts unabhängig voneinander getrennt bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Planung der Bearbeitungs- und Prozessschritte unter Berücksichtigung der Aufteilung der mechanischen-, elektronischen und Datenverarbeitungskomponenten erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialkosten aus dem Bruttogewicht des Endprodukts ermittelt werden.
6. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenkosten aus Art und Anzahl der maschinellen Prozessschritte ermittelt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kosten für Arbeitskräfte unabhängig vom Stundensatz einer Arbeitskraft aus der Differenz der Herstellungskosten zu der Summe aus Material- und Maschinenkosten ermittelt werden.
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