Methodische Unterstützung zur kostenbasierten Auswahl modularer Produktstrukturen

181 Pages·2019·4.15 MB·German

by  Sebastian Ripperda

15
Produktentwicklung und Konstruktionstechnik
Sebastian Ripperda
Methodische
Unterstützung zur
kostenbasierten
Auswahl modularer
Produktstrukturen
Produktentwicklung und Konstruktionstechnik
Band 15
Reihe herausgegeben vom
Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik (IPK) der Technischen Universität
Hamburg (TUHH), Hamburg, Deutschland
In der Buchreihe erscheinen die am Institut erfolgreich abgeschlossenen Dissertati-
onsschriften. Die Themen umfassen vorwiegend Arbeiten aus den beiden Forschungs-
schwerpunkten des Institutes, die methodische Produktentwicklung, insbesondere
Themen zum Varianten- und Komplexitätsmangement sowie Methodenforschung für
die Produktentwicklung im allgemeinen und dem zweiten Forschungsthema, der Struk-
turanalyse und Versuchstechnik mit Themen aus dem Bereich der Auslegung von
Hochleistungswerkstoffen, wie CFK, Sandwich oder auch Keramik, sowie der Weiter-
entwicklung von Simulationsmethoden und Versuchstechnik für Spezialanwendungen.
Bücher zu weiteren interessanten Themen oder Tagungsbände mit wissenschaftlichem
oder mehr anwendungsorientiertem Charakter ergänzen die Buchreihe.
Weitere Bände in der Reihe http://www.springer.com/series/16305
Sebastian Ripperda
Methodische
Unterstützung zur
kostenbasierten
Auswahl modularer
Produktstrukturen
Sebastian Ripperda
Technische Universität Hamburg
Hamburg, Deutschland
Produktentwicklung und Konstruktionstechnik
ISBN 978-3-662-59005-8 ISBN 978-3-662-59006-5 (eBook)
https://doi.org/10.1007/978-3-662-59006-5
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Methodische Unterstützung zur
kostenbasierten Auswahl modularer
Produktstrukturen

Vom Promotionsausschuss der
Technischen Universität Hamburg
zur Erlangung des akademischen Grades
Doktor-Ingenieur (Dr.-Ing.)
genehmigte Dissertation

von
Sebastian Ripperda

aus Elmshorn

2019
1. Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Dieter Krause
2. Gutachterin: Prof. Dr.-Ing. Beate Bender
Tag der mündlichen Prüfung: 05.12.18
Vorwort

Die vorliegende Dissertation ist im Rahmen meiner wissenschaftlichen Tätigkeit am
Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik an der Technischen Universi-
tät Hamburg-Harburg entstanden. In dieser Zeit habe ich sehr viel über mein Studium
hinaus gelernt und Erfahrungen gemacht, die ich heute nicht missen möchte. Dies habe
ich vor allem einer Reihe von Menschen zu verdanken, die mich begleitet haben.
Mein erster Dank geht an meinen Doktorvater Herrn Professor Dr.-Ing. Dieter Krause,
der großes Vertrauen in meine Arbeit gesetzt hat. Dabei hat er mir viele Möglichkeiten
eröffnet und stets seine eigenen Werte vermittelt.
Ebenfalls bedanke ich mich bei meiner Zweitprüferin Frau Professor Dr.-Ing. Beate
Bender sowie bei Herrn Prof. Dr.-Ing. Otto von Estorff für den Prüfungsvorsitz.
Meine Promotionszeit war durch Industrieprojekte mit einem Luftfahrtzulieferer ge-
prägt. Daher möchte ich mich insbesondere für die langjährige Zusammenarbeit bei
Herrn Nils Bornhöft bedanken.
Ohne die Unterstützung von Studenten als Hiwis und mit wissenschaftlichen Arbeiten
wäre unsere Arbeit nicht möglich. Daher möchte ich mich insbesondere bei Taro Fuku-
da, Julius Körber, Joshua Graf, Leif Eric Leiser und Michael Hanna bedanken.
Besonderer Dank gilt all meinen ehemaligen Kollegen, von denen ich einige direkt
nennen möchte. Ohne Dr. Henry Jonas hätte ich die Promotion im Jahr 2011 nicht am
Institut begonnen. In den ersten Jahren hatte ich einen gelungenen Start am Institut
mit meinen drei Bürokollegen Dr. Conny Schillo, Dr. Steffen Elstner und Nico Gebhardt.
Für die erfolgreiche Zusammenarbeit in den zahlreichen Luftfahrtprojekten möchte ich
mich bei Dr. Benedikt Plaumann, Ralf Seemann, Jan Oltmann und Olaf Rasmussen
bedanken. Besonders hervorzuheben ist hierbei die intensive Zusammenarbeit mit
Tammo Bahns.
Sebastian Ripperda
Summary
Nowadays companies often use manufacturing cost for choosing alternative product
structures. These manufacturing cost include material and direct labor cost. The use of
modular product structures leads to standardized and oversized components, resulting
in increasing manufacturing costs. At the same time it reduces indirect costs, such as
development, administrative or logistics costs, which are not the focus of traditional
cost accounting. Due to this incomplete consideration of cost during concept evaluati-
on, companies often decide against modular concepts and for individual solutions per
product variant, which leads to unwanted and undetected cost disadvantages.
Existing modularization approaches offer little or no support in the cost-based selection
of modular structures. In the development of modular product structures, costs for the
design and selection of the concepts have so far not been taken into account at all or
only insufficiently.
In this thesis, the state of science will be discussed after analyzing the root problem
and defining the requirements for selecting modular product structures. In addition to
the detailed description of cost effect of variety and modularization, selected methods
of modular product development, cost accounting and approaches to cost-based pro-
duct structuring are presented. Following this, the existing research needs and requi-
rements for a new method are defined. Next, the new developed method to support a
cost-based selection of modular product structures is introduced. After defining the
objectives of the method, the individual phases for the cost prognosis, the semi-
quantitative evaluation and definition of additional measures for further cost reduction
are presented. Based on the results a cost-supported product structure concept decisi-
on can be made by the companies. In addition, the interfaces for application within the
Integrated PKT approach are shown. The validation of the presented method is based
on a case study of aircraft galleys. After planning the case study, its implementation
and evaluation are described.
In summary, the developed method allows the selection of suitable product structures
in the context of the modularization of product families. It is particularly suitable for
companies that offer a wide range of variants with low-volume on the market. Thanks
to the new method, the Integrated PKT approach is enabled to identify not only the
alternative product structure concepts but also the complexity costs of the existing
product family at the same time. Companies are supported in estimating the benefits
of modularization under the given risks.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung ............................................................................................................ 1
1.1 Ausgangssituation ............................................................................................ 1
1.2 Aufgabenstellung .............................................................................................. 2
2 Problemstellung .................................................................................................. 5
2.1 Grundlegende Begriffe ..................................................................................... 5
2.2 Kontext und Relevanz ....................................................................................... 7
2.2.1 Fallbeispiel anhand eines produzierenden Unternehmens ................... 7
2.2.2 Expertenbefragung unter produzierenden Unternehmen .................. 10
2.2.3 Erkenntnisse aus Projekten ................................................................. 14
2.3 Problemanalyse .............................................................................................. 15
2.4 Anforderungen zur Auswahl modularer Produktstrukturen .......................... 16
3 Stand der Wissenschaft ..................................................................................... 19
3.1 Kostenwirkung der Vielfalt und Modularisierung ........................................... 20
3.2 Methoden der modularen Produktstrukturierung ......................................... 30
3.2.1 Grundlagen der modularen Produktstrukturierung ............................ 30
3.2.2 Vorstellung einzelner Methoden zur modularen
Produktstrukturierung ......................................................................... 34
3.2.3 Bewertung der Methoden ................................................................... 43
3.3 Vorgehensweisen der Kostenrechnung .......................................................... 44
3.3.1 Einführung einzelner Vorgehensweisen zur Kostenrechnung ............. 45
3.3.2 Bewertung der Vorgehensweisen ....................................................... 51
3.4 Ansätze zur kostenbasierten Produktstrukturierung ...................................... 52
3.4.1 Kozitationsanalyse ............................................................................... 53
3.4.2 Vorstellung einzelner Ansätze zur Kostenberücksichtigung von
Produktstrukturierungsmaßnahmen ................................................... 60