Einsatzpotentiale eines Produktkonfigurators zur Optimierung des Angebotsprozesses. Verfahren zur Auswahl einer geeigneten Software

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Motivation und Problemstellung
1.2 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit

2 Entwicklung eines theoretischen Grundverständnisses
2.1 Begriffliche Annäherung an den Produktbegriff
2.1.1 Definitorische Abgrenzungen
2.1.2 Produktkomplexität und Variantenvielfalt
2.1.3 Produktarchitektur
2.1.3.1 Integrale Produktarchitektur
2.1.3.2 Modulare Produktarchitektur
2.2 Auftragsabwicklungsarten in Bezug auf den Kundeneindringungspunkt
2.2.1 Definitorische Abgrenzungen
2.2.2 Arten der Auftragsabwicklung
2.3 Produktkonfiguratoren zur individuellen Spezifikation von Produkten
2.3.1 Definitorische Abgrenzungen
2.3.2 Einsatzgebiete und Anwendungsbereiche von Produktkonfiguratoren
2.3.3 Voraussetzungen für den Einsatz von Produktkonfiguratoren
2.3.4 Anforderungen an Produktkonfiguratoren
2.3.4.1 Anforderungen aus Nutzersicht
2.3.4.2 Anforderungen aus Anbietersicht
2.3.5 Prinzipielle Architektur von Produktkonfiguratoren

3 Entwicklung eines Auswahlverfahren für die optimale Softwarelösung im Kontext von Produktkonfiguratoren
3.1 Beschreibung des Auswahlverfahrensprozesses
3.2 Ableitung eins Bewertungskonzeptes

5 Literaturverzeichnis

Anhang A - Bewertungskatalog

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Komplexe Systeme

Abbildung 2: Produktarchitektur

Abbildung 3: METUS-Raute

Abbildung 4: Verschiedene Arten von Modularisierung

Abbildung 5: Anwendungsfälle in Bezug auf den OPP

Abbildung 6: Beispiel einschränkungsbasierende Systeme

Abbildung 7: Länderfokus und Anwendungsfälle der Befragung

Abbildung 8: Einsatzbereich eines Konfigurators nach Anwendungsbereich

Abbildung 9: Branchenfokus der Befragung

Abbildung 10: Grundlegende Architektur eines Expertensystems

Abbildung 11: Modellierung eines Produktkonfigurators

Abbildung 13: Auswahlprozess für eine Softwarelösung

Abbildung 14: Bewertungskatalog Kategorie "Verwendungszweck / Funktionalität"

Abbildung 15: Bewertungskatalog Kategorie "Anwendungskomfort"

Abbildung 16: Bewertungskatalog Kategorie "Entwicklungsumgebung / Verwaltung"

Abbildung 17: Bewertungskatalog Kategorie "Sonstige Kriterien"

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Positive Effekte der Modularisierung

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

Dieses Kapitel dient der Motivation dieser Masterarbeit und gibt im ersten Abschnitt zudem einen Überblick über die zu behandelnde Problemstellung. Im Abschnitt 1.2 wird die Zielsetzung dieser Arbeit definiert und der Aufbau beschrieben.

1.1 Motivation und Problemstellung

„Das Durchschnittliche gibt der Welt ihren Bestand, das Außergewöhnliche ihren Wert.“

Oscar Wilde (1854-1900)

Das Zitat von Oscar Wilde, einem irischen Lyriker aus dem 19. Jahrhundert, lässt sich auf den heutigen Wunsch nach Individualität übertragen. Die heutige Gesellschaft ist geprägt durch einen wachsenden Anspruch auf Selbstbestimmung und Entfaltung jedes Einzelnen. Dies spiegelt sich auch in einem veränderten Konsumverhalten wieder. Die Individualität drückt sich durch den Erwerb individueller und maßgeschneiderter Produkte zur Abgrenzung gegenüber dem sozialen Umfeld aus. Die Globalisierung der Märkte und differenzierten Kundenanforderungen einerseits sowie historisch gewachsene Produktprogramme andrerseits führen dazu, dass heutige Industrieprodukte eine hohe Variantenvielfalt aufweisen. Dies hat zur Folge, dass die Komplexität der Produkte und der Geschäftsprozesse in den Unternehmen anstieg und diese oft unbeherrschbar geworden sind.¹ Diese Art der Nachfrage stellt Unternehmen vor ganz neue Herausforderungen. Zum einen erwarten die Kunden die Möglichkeit zunehmend mehr charakteristische Eigenschaften des zu erwerbenden Produktes selber zu gestalten und zu beeinflussen.² Zum Andern wird allerdings ein Anstieg des Kaufpreises nicht akzeptiert. Die Kompetenz, kundenindividuelle Lösungen zu marktfähigen Preisen anzubieten, wird somit zu einem entscheidenden Erfolgsfaktor für Unternehmen. Es stehen die Interessen des Unternehmens, welches als Anbieter seiner Produkte bestrebt ist deren Absatz zu steigern, die Kosten zu senken und sie gewinnmaximierend zu verkaufen, gegenüber denen des Konsumentens, welcher ein zu seinen Vorstellungen und Wünschen bestmöglich passendendes Produkt auf dem Markt finden möchte. Zusammengefasst geht es darum, dass Unternehmen den Spagat zwischen kundenspezifischen Produktausführungen auf der Marktseite und einer unternehmensinternen ausreichenden Wiederholhäufigkeit der Produktkomponenten zur Reduzierung der Varianz beherrschen muss. Aus diesem Grund versuchen Unternehmen ihre Produktpalette zu standardisieren und zu modularisieren. Einen weiteren Wettbewerbsvorteil und zusätzliches Einsparpotential stellt die schnelle Generierung von Produkten und Angeboten dar. Dies kann auf manueller Weise oder in automatisierter Form durch den Einsatz entsprechender Techniken erfolgen. Ein zentrales Instrument das diese Technik bietet ist ein Produktkonfigurator, der das zentrale Objekt dieser Arbeit ist. Bereit in den achtziger Jahren wurde die Thematik der Produktzusammenstellung in der Industrie vordergründig behandelt. Ab Mitte der neunziger Jahre ist dann eine intensivere wissenschaftliche Forschung über Produktkonfiguratoren zu verzeichnen.³ Ein Produktkonfigurator gewährleistet die Zusammenstellung eines Produktes gemäß den kundenindividuellen Anforderungen auf Basis zuvor definierter Komponenten und Regeln.⁴ Aufgrund einer Modularisierung aller relevanten Produkte, kann durch die standardisierte Konstruktion und Fertigung ein kostengünstiges Endprodukt angeboten werden. Dies vermittelt dem Kunden zugleich den Eindruck, dass das Produkt individuell gemäß seinen Anforderungen gefertigt wurde.

Diese vermeintlich nur auf den Konsumentenmarkt bezogene Herausforderung trifft auch auf den Sondermaschinenbau zu. So sind die Erwartungen nach kundenspezifischen Lösungen und Produkten, mit einer kurzen Lieferzeit und zu einem günstigen Preis, dieselben. Auch das Bestreben nach einer Modularisierung der Produkte ist im Maschinenbau nicht fremd. Für die in dieser Arbeit thematisierte Aufzugsbranche, wurde bereits im Jahr 2007 folgender Trend festgestellt:

„Gerade für die größeren Aufzugsbau-Unternehmen wird die Fähigkeit, standardisierte Produkte mit einem modularen Aufbau am Markt zu platzieren, immer wettbewerbsentscheidender. Mit Standardisierung und Modulbauweise beschäftigt sich die Branche zwar schon seit längerem, trotzdem gelten die Innovationspotenziale in diesen Bereichen noch nicht als ausgeschöpft. Es wird von zahlreichen Unternehmen weiterhin an der Optimierung gearbeitet.⁵ "

Neben der Realisierung einer modularen Produktarchitektur, als Grundvorrausetzung für den Einsatz eines Produktkonfigurators, stellt die Unternehmen die Auswahl einer für ihren individuellen Anwendungsfall geeigneten Software, vor eine große Herausforderung.

1.2 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit

Die zwei elementaren Ziele dieser Masterarbeit lassen sich wie folgt zusammenfassen:

1. Grundlagenwissen: Die Arbeit soll für die Themengebiete Produkte, Produktkomplexität und deren Architektur sowie zum Thema Auftragsabwicklung in Bezug auf den Kundeneindringungspunkt Grundlagenwissen vermitteln. Zudem wird das Themengebiet des Produktkonfigurators, nach der definitorischen Einordnung, mit dem Fokus auf die Anforderungen und Voraussetzungen genauer erörtert. Dieses Grundlagenwissen ist das inhaltliche Fundament für die weiteren Ausführungen.
2. Erstellung eines Bewertungskatalogs: Das Ergebnis dieser Masterarbeit soll ein Bewertungskatalog für die Auswahl einer geeigneten Konfigurationssoftware sein. Dieser Bewertungskatalog ist ein Lösungsansatz für das zuvor in der Einleitung beschriebene Problemstellung. Der Bewertungskatalog soll generalisiert verwendbar sein.

Der Aufbau dieser Masterarbeit gliedert sich in 4 Abschnitte.

Im Anschluss an diese Einleitung widmet sich der Abschnitt 2 der Entwicklung eines theoretischen Grundverständnisses. Dieser Abschnitt teilt sich in zwei Themengebiete auf. Zunächst erfolgt eine begriffliche Annäherung an den Produktbegriff. Nach der definitorischen Abgrenzung werden die Grundzüge der Produktkomplexität und Variantenvielfalt und dessen Treiber erläutert. Abschließend wird bei der Erläuterung der Produktarchitektur der Fokus auf die Modularisierung eines Produktes gesetzt. Der zweite Teil dieses Abschnittes umfasst die Erörterung der verschiedenen Auftragsabwicklungsarten in Bezug auf den Kundeneindringungspunkt. Diese beiden zuvor behandelten Themenfelder bilden die Grundlage für das Verständnis des dritten Themenschwerpunktes, dem Produktkonfigurator als solches. Nachdem die definitorische Abgrenzung vorgenommen wurde, stehen die Einsatzgebiete eines Produktkonfigura- tors im Fokus. Darauf aufbauend werden die Voraussetzungen für den Einsatz eines Produktkonfigurators sowie die Anforderungen an diesen herausgearbeitet. Am Ende des zweiten Abschnittes wird die prinzipielle Architektur beschrieben und die wichtigsten Erkenntnisse zusammengefasst.

Im Abschnitt 4 wird nun das zweite Ziel dieser Masterarbeit, die Erstellung eines Be- wertungskataloges zur Auswahl einer geeigneten Konfigurationssoftware, erarbeitet. Als Erstes wird der generelle Prozess eines Auswahlverfahrens beschrieben. Anschließend folgt als Kern dieses Abschnittes, die Ableitung eines Bewertungskatalo- ges. Als Basis hierzu diene die im Abschnitt 3 beschriebenen Anforderungen an ein Konfigurationssystem. Die beiden aufgeführten Sichten, die des Nutzers und die des Anbieters, sind bei der Erstellung des Bewertungskataloges zu berücksichtigen. Der Bewertungskatalog soll in einer generalisierten Form aufgebaut werden, sodass er auch für andere Unternehmen und Ausgangssituationen nutzbar ist.

Den Abschluss dieser Meisterarbeit bildet der Abschnitt 5, in welchem ein Fazit gezogen und die Generalisierbarkeit des Bewertungskataloges beurteilt wird.

2 Entwicklung eines theoretischen Grundverständnisses

Die bereits einleitend beschriebene Entwicklung von der Massenproduktion hin zur kundenindividualisierten Massenproduktion bedingt einen Anstieg der Komplexität eines Produktes und dessen Varianten. Zur Bewältigung dieses Komplexitätsanstieges erfreuen sich Produktkonfiguratoren einer wachsenden Beliebtheit. In diesem Abschnitt der Arbeit soll dem Leser ein theoretisches Grundverständnis vermittelt werden. Zunächst werden im Abschnitt 2.1 und Abschnitt 2.2 die relevanten Grundlagen und Merkmale des Produktbegriffes und der Auftragsabwicklung erläutert. Darauf aufbauend befasst sich der Abschnitt 2.3 dieser Arbeit mit der Definition des Produktkonfigu- rators.

2.1 Begriffliche Annäherung an den Produktbegriff

Dieser Abschnitt widmet sich zunächst dem Produkt-Terminus. Abschließend erfolgt eine Erörterung der Produktkomplexität und Produktmodularisierung als Grundvoraussetzung eines Produktkonfigurators.

2.1.1 Definitorische Abgrenzungen

Der Begriff Produkt wird nicht nur in der deutschen Sprache homonym gebraucht. Der Ursprung liegt in dem lateinischen Wort producere, welches sinngemäß „hervorbringen“ bedeutet. Verwendung findet der Begriff Produkt sowohl in der Mathematik, als Ergebnis einer mathematischen Rechenoperation, wie auch in der Chemie als Ergebnis einer Reaktion. Die wirtschaftliche Bedeutung eines Produktes als „industrielles Erzeugnis“ findet im 19. Jahrhundert erstmals in der deutschen Sprache Verwendung.⁶

Innerhalb des Wirtschafts- und Wissenschaftsgebiets gibt es bezüglich des Produktbegriffes sehr unterschiedliche Sichtweisen. Allgemein bezeichnet man die von einem Unternehmen produzierten Güter als Produkte.⁷ Je nach Definition wird hierbei der technische Aufbau eines Produktes oder die wirtschaftliche Verwendung fokussiert. Einen ersten allgemeinen Definitionsansatz bietet Piekenbrock, welcher ein Produkt als „Ergebnis der Produktion, das ein Unternehmen als Endprodukt auf dem Markt anbietet oder als Vor- oder Zwischenprodukt selbst verwendet"⁸ beschreibt. Gemäß Bieniek ist ein Produkt ein gebrauchs- bzw. verkaufsfähiges Erzeugnis. Diese Erzeugnis kann materieller oder immaterieller Natur sein und wird aus Produktionsfaktoren hergestellt.⁹ Ein Erzeugnis definiert sich wiederum nach DIN 6789 als ein in sich geschlossener und funktionsfähiger Gegenstand, der aus einer Anzahl von Gruppen und/oder Teilen besteht.

Bei den Produktionsfaktoren kann es sich um Arbeitsmittel, mit deren Hilfe Verrichtungen vorgenommen werden oder Werkstücke, an denen Verrichtungen vorgenommen werden, handeln. Es wird i.d.R. zwischen den Produktionsfaktoren Arbeit, Betriebsmittel und Werkstoffe unterschieden. Die menschliche Arbeitskraft lässt sich nach Art der Verrichtung in ausführende und dispositive Arbeit unterteilen. Zu der ausführenden Arbeit zählen objektbezogene Dienstleistungen, wie z.B. die Herstellung von Möbeln in einer Fertigung. Die Leitung, Planung und Kontrolle innerhalb einer Organisation, z.B. von Büroangestellten, wird als dispositive Arbeit bezeichnet. Betriebsmittel, auch Potentialfaktoren genannt, sind zum Vollzug der Produktion eingesetzte Arbeitsmittel. Hierzu zählen maschinelle Anlagen, Grundstücke und Gebäude sowie Werkzeuge. Sie werden zur Herstellung eines Produktes in Form der Leistungserbringung benötigt, gehen allerdings nicht direkt in dieses mit ein. Im Gegensatz dazu werden alle direkt in das Produkt eingehenden Stoffe als Werkstoffe bezeichnet. Diese werden zur Herstellung eines Produktes verbraucht und aus diesem Grund auch Repetierfaktoren genannt. Werkstoffe werden in Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffe sowie Vorprodukte unterteilt. Rohstoffe und Vorprodukte sind wesentliche Bestandteile des herzustellenden Produktes, während Hilfsstoffe nur eine untergeordnete Rolle einnehmen. Betriebsstoffe hingegen werden zur Erhaltung der Leistungsfähigkeit von Betriebsmitteln, wie z.B. Maschinen, verbraucht. Hierzu zählen u.a. Diesel, Strom und Schmiermittel.¹⁰

Die in der DIN erwähnten Gruppen und Teile werden auch als (Produkt-) Komponenten bezeichnet. Eine Komponente ist somit als Bestandteil eines Produktes zu sehen. Sie beruht auf einer rekursiven Struktur und kann ihrerseits somit selbst wieder aus anderen Komponenten zusammengesetzt sein. Dieser theoretisch unendlich fortzusetzende Prozess, ist in der Praxis durch die Teilbarkeit einer Komponente begrenzt. Diese kleinste Einheit wird als atomare Komponente bezeichnet. Zudem lässt sich zwischen drei Arten von Komponenten unterscheiden. Die Basiskomponenten entsprechen der Grunddefinition eines Produktes und stellen somit die grundsätzlich benötigten Bestandteile dar. Bestandteile eines Produktes, die wahlweise hinzugefügt oder weggelassen werden können, werden als Optionalkomponenten bezeichnet. Als dritte und letzte Art sind die Implikativkomponenten zu nennen. Diese werden erst bei bestimmten Kombinationen anderer Komponenten zwingend notwendig.¹¹

Die unterschiedlichen Arten von Komponenten und deren Eigenschaften lassen die Definition von Produktvarianten oder Varianten zu. Unter Varianten versteht man Produkte, „die sich zwar in untergeordneten Merkmalen, aber nicht oder nur wenig in der Grundstruktur unterscheiden".¹² Die daraus resultierende Variantenvielfalt unterteilt sich einerseits in die innere bei der Produktion auftretende und andrerseits der äußeren für den Kunden erkennbare Vielfalt.

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass ein Produkt im Rahmen dieser Arbeit wie folgt definiert wird:

Ein Produkt ist das Ergebnis eines Produktionsprozesses unter Einsatz von Arbeit, Betriebsmittel und Rohstoffen. Es kann materieller oder immaterieller Natur sein und besteht aus verschiedenen Komponenten. Aus der unterschiedlichen Kombination dieser Komponenten resultieren Produktvarianten und die dazugehörige Produktvielfalt.

2.1.2 Produktkomplexität und Variantenvielfalt

Wie bereits einleitend beschrieben hat aufgrund der Globalisierung und Individualisierung der Nachfrage die Komplexität der Produkte und Vielfalt der Varianten in vielen Branchen zugenommen.¹³ Die meisten Menschen assoziieren mit dem Begriff der Komplexität etwas Schwieriges, Unverständliches oder Undurchschaubares. In der Literatur gibt es mehrere Definitionen für den Begriff Komplexität. Oftmals wird darunter eine Systemeigenschaft verstanden, deren Grad von der Anzahl an Systemelementen, der Vielzahl an Beziehungen zwischen diesen Elementen sowie der Anzahl der möglichen Systemzustände abhängt.¹⁴

Die Komplexität in einem System wird bestimmt durch die Anzahl und Verschiedenheit der Elemente und Beziehungen, die innerhalb des Systems vorkommen. Dazu hängt die Komplexität von der Veränderlichkeit im Zeitverlauf ab. Die Veränderlichkeit im Zeitverlauf drückt sich durch die Vielfalt der Verhaltensmöglichkeiten und die Veränderlichkeit der Wirkungsverläufe der Elemente aus. Grundsätzlich kann zwischen vier Systemtypen unterschieden werden. Diese lassen sich in einer Matrix, mit den Dimensionen Vielzahl/Vielfalt und Veränderlichkeit/Dynamik, unterscheiden (s. Abbildung 1).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Komplexe Systeme (in Anlehnung an Schuh & Riesener, 2018, S. 11)

- Einfache Sys.: Wenige Elemente, Beziehungen und Verhaltensmöglichkeiten
- Komplizierte Sys.: Viele Elemente und Beziehungen, festgelegtes Verhalten
- Relativ komplexe Sys.: Wenige Elemente und Beziehungen, hohe Vielfalt an Verhaltensmöglichkeiten
- Äußerst komplexe Sys.: Vielzahl von Elementen mit vielfältigen Beziehungen, große Vielfalt an Verhaltensmöglichkeiten mit veränderlichen Wirkungsverläufen zwischen Elementen¹⁵

Zum einen wird in der Literatur mit Komplexität ein System bezeichnet, in dem nicht mehr alle Elemente miteinander verknüpf werden können. Zum anderen wird damit eine gewisse Unbestimmtheit oder Unvorhersehbarkeit gemeint. Es ist nicht bekannt was passieren wird, da es zu viele Möglichkeiten gibt. Die Komplexität produzierender Unternehmen wird durch die Wettbewerbsbedingungen beeinflusst. Diese werden geprägt durch die zunehmende Dynamik des Markes, demgegenüber die Starrheit oder Kontinuität des Systems Produktion steht. Immer schneller müssen die am Markt angebotenen Produkte angepasst und verändert werden, was der Starrheit der Produktion wiederspricht. Kern einer gesunden Unternehmensentwicklung ist somit die Beherrschung der Umgebungskomplexität sowie die daraus resultierende interne Komplexität. Es ist ein strategischer Erfolgsfaktor in der Industrie die Komplexität von Produkten und Prozessen zu beherrschen. Dazu ist es notwendig, dass die verschiedene Perspektiven und Aspekte näher betrachtet und die wesentlichen Komplexitätstreiber identifiziert werden. Zu den Komplexitätstreibern zählen u.a.:

- die Unternehmensgröße (Beschäftigungszahl, Sortimentbreite, Fertigungstiefe, Standort) und Diversifikation in den Geschäftsbereichen
- die Anzahl interner (Organisationseinheiten) und externer Schnittstellen
- die Sortimentbreite und Erzeugniskomplexität (Komponentenvielzahl, Produktstrukturtiefe sowie Dynamik und Kurzlebigkeit der Produkte)¹⁶

Die Aufgabe des Komplexitätsmanagements ist es, die Komplexität innerhalb einer Organisation zu optimieren und wird nach Schuh wie folgt definiert:

„Komplexitätsmanagement umfasst die Gestaltung, Steuerung und Entwicklung der Vielfalt des Leistungsspektrums (Produkte, Prozesse und Ressourcen) im Unternehmen. Durch die Verstärkung und Dämpfung der Komplexität wird die Fähigkeit angestrebt, die Vielfalt in allen Wertschöpfungsstufen so zu beherrschen, dass ein maximaler Beitrag zum Kundennutzen bei gleichzeitig hoher Wirtschaftlichkeit des Leistungs- erstellers erzielt werden kann.¹⁷ “

Eine verbreitete Fehlinterpretation ist die Gleichsetzung der Begriffe Komplexitätsmanagement und Variantenmanagement. Das Variantenmanagement beschäftigt sich primär mit der Variantenvielfalt. Diese stellt jedoch nur einen Aspekt der Produktkomplexität in einem Unternehmen dar.¹⁸ Unter dem Begriff der Variantenvielfalt wird die Anzahl und die Verschiedenheit der Varianten eines Bauteils, einer Baugruppe oder eines Produktes verstanden. Bei der Variantenvielfalt kann zwischen der externen und internen Vielfalt differenziert werden. Die externe Vielfalt entspricht der Zahl der möglichen Varianten, die vom Nachfrager wahrgenommen wird. Die interne Vielfalt hingegen entspricht den tatsächlichen Variantenzahlen, mit der die Produktentwicklung, die Fertigung und andere Unternehmensbereiche konfrontiert werden. Sie beeinflusst die Verschiedenheit der Aufgaben eines Unternehmens. Dies wirkt sich wiederum auf die Komplexität aus, welche sich in steigenden Kosten niederschlägt. Das generelle Ziel des Variantenmanagements zur Bewältigung der Variantenvielfalt und der daraus resultierenden Produktkomplexität ist die Minimierung der internen Vielfalt bei gleichzeitiger Bereitstellung der vom Markt bzw. vom Kunden geforderten externen Vielfalt.¹⁹ Zwei gängige Ansätze des Managements der Produktkomplexität und der Variantenvielfalt sind zum einen die Entwicklung einer modularen Produktarchitektur zur Optimierung der internen Produktvielfalt (s. Abschnitt 2.1.3) sowie die vertriebsseitige Beherrschung der Variantenvielfalt durch den Einsatz eines Produktkonfigurators (s. Abschnitt 2.3).²⁰

2.1.3 Produktarchitektur

Am Anfang einer Produktentwicklung steht der Kunde, der die Anforderungen an das spätere Produkt definiert. Die Aufgabe des Produktentwicklungsprozesses besteht darin, diese Kundenanforderungen in Produktfunktionen zu übersetzen. Funktionen, die den Zweck des Produktes beschreiben, können in Haupt- und Nebenfunktionen unterteilt werden. Die mögliche Anzahl an Lösungen zur Realisierung der Produktfunktionen wird von Bedingungen limitiert. Bedingungen können als Vorgabe in Bezug auf Kosten oder Sicherheit gestellt werden. Bestimmte Funktionen oder Teilfunktionen werden von den Komponenten des Produktes erfüllt. Wie bereits im Abschnitt 2.1.1 erläutert, sind Komponenten technische Einheiten, welche sich zu einer Baugruppe zusammensetzen können. In der Produktentwicklung wird ein Produkt aus mindestens zwei Perspektiven betrachtet. Mit Hilfe der Funktionsstruktur wird das Produkt funktional beschrieben, wobei die übergeordnete Gesamtfunktion immer detaillierter in Teilfunktionen zerlegt wird. Die Produktstruktur hingegen ist eine physische Beschreibung des Produktes und liefert die Zusammensetzung der Komponenten zu Baugruppen, die ihrerseits zum Gesamtprodukt kombiniert werden. Somit ist die Produktstruktur eine Ableitung der Funktionsstruktur und stellt einen möglichen Lösungsansatz zur Erfüllung der Produktfunktionen dar. Im Rahmen des Entwicklungsprozesses ist nun die optimale Lösung der Produktstruktur zu identifizieren.21 Die Funktions- und Produktstruktur lassen sich, ausgehend von der Gesamtfunktion oder des Produktes, hierarchisch darstellen (s. Abbildung 2).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Produktarchitektur (in Anlehnung an Feldhusen & Grote, 2013, S. 256)

Wie in der Abbildung 2 zu erkennen ist, werden Funktionsstruktur und Produktstruktur in der Produktarchitektur miteinander verknüpft. Die Produktarchitektur besteht somit aus den folgenden drei Bestandteilen:

1. Die Funktionsstruktur des Produktes, d.h. die Aufgliederung der geforderten Funktion in Teilfunktionen und deren Beziehung
2. De Produktstruktur des Produktes, d.h. die physische Zusammensetzung in Baugruppen und Komponenten
3. Die Transformation zwischen Funktions- und Produktstruktur, d.h. der Zusammenhang zwischen funktionaler und physischer Beschreibung des Produktes

Die Zusammenführung der beiden Strukturen zur Produktarchitektur lässt sich in der in Abbildung 3 dargestellten METUS-Raute verdeutlichen. METUS ist die Abkürzung für Management Engineering Tool for Unified Systems und hat das Ziel die Überlagerung von technischer und organisatorischer Struktur transparent darzustellen.22

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: METUS-Raute (in Anlehnung an Feldhusen & Grote, 2013, S. 257)

Die Definition der Produktarchitektur ist Kern der Entwicklungsphase und hat einen maßgeblichen Einfluss auf die Kosten und den damit zusammenhängenden wirtschaftlichen Erfolg des Produktes. So belegen Studien, dass 70-80% der Produktkosten in dieser Phase festgelegt werden. Zudem werden Produkteigenschaften und Funktionen sowie die Modulstruktur und künftige Varianz definiert. Die richtigen Entscheidungen bei der Ausarbeitung der Produktarchitektur ermöglichen die Wiederverwendung von Komponenten, reduziert die Variantenvielfalt, senkt die Montagekosten und führt zu effizienten Lieferstrukturen. Sie beeinflussen somit die komplette Wertschöpfungskette und erhöhen im besten Fall die Profitabilität, bringt Wettbewerbsvorteile und reduziert die Time-to-Market-Zeitspanne, welche den Zeitraum zwischen Beginn der Entwicklung und Markteinführung umfasst.²¹

Aus der Abbildung 3 wird deutlich, dass eine Komponente mehrere Funktionen erfüllen sowie eine Funktion von mehreren Komponenten erfüllt werden kann. Aus diesen Zuordnungen ergeben sich funktionale Beziehungen zwischen den Komponenten. Eine solche Art von Beziehung zwischen mehreren Komponenten besteht dann, wenn sie gemeinsam der Erfüllung einer Funktion dienen. Innerhalb der Produktstruktur existiert eine Mehrfachzuordnung nicht, so wird eine Komponente eindeutig einer Baugruppe zugeordnet. Die physische Beziehung innerhalb der Produktstruktur wird als Schnittstelle bezeichnet. Über Schnittstellen werden in der Regel Energie, Informationen oder Materie übertragen. In manchen Fällen ist an dieser Übertragung ein Medium, wie z.B. ein physikalischer Kontakt, ein elektrisches Kabel, eine Schraube oder Flüssigkeitsleitungen beteiligt, welche je nach Detailierungsgrad in der Produktstruktur als eigenständige Komponente aufgeführt sind. Eine weitere abstrakte Beziehung ergibt sich aus der physischen Präsenz der Komponenten im Raum. Die räumliche Nähe zweier Komponenten kann dann eine wichtige Beziehung darstellen, wenn diese im gleichen Raum zusammentreffen und konkurrieren oder aufgrund des geringen Abstandes z.B. eine Wärmeübertragung stattfindet.²²

Anhand der Ausprägung der beiden Dimensionen „physische Unabhängigkeit" und „funktionelle Unabhängigkeit" lässt sich zwischen vier Arten der Produktarchitektur differenzieren. Neben den beiden Extremen „integrale Produktarchitektur" und „modulare Produktarchitektur", existieren noch die beiden Mischformen „funktional-modulare Produktarchitektur" und „physisch-modulare Produktarchitektur". Im Folgenden werden nun die beiden erstgenannten Arten genauer beschrieben.

2.1.3.1 Integrale Produktarchitektur

Die integrale Produktarchitektur ist dadurch gekennzeichnet, dass ihre Komponenten eine hohe funktionale und physische Abhängigkeit aufweisen. Diese ergibt sich daraus, dass Komponenten zugleich mehrere Funktionen oder Teilfunktionen erfüllen, wie auch eine Funktion von mehreren Komponenten erfüllt wird. Diese mehrdeutige Zuordnung zwischen physischen Komponenten und Funktionen wird als „function sharing" bezeichnet und basiert auf der Ausnutzung sekundärer Eigenschaften von Komponenten. Die Folge einer derartigen funktionalen Mehrfachnutzung von Komponenten ist die Reduzierung dieser und die sich daraus resultierende möglicherweise vereinfachte Fertigung und Montage. Dazu können aufwändige Schnittstellen zwischen physischen separierten Komponenten vermieden werden, was wiederum die Montage weiter vereinfacht und auf das Gesamtprodukt bezogen eine höhere Zuverlässigkeit gewährleistet. Ein Nachteil der funktionalen Mehrfachnutzung von Komponenten ist die schwer zu durchschauende und komplexe Produktarchitektur. Aufgrund derer lassen sich einzelne Komponenten nur schwer kontrollieren und austauschen, weshalb bei einer fehlerhaften oder defekten Komponente meist das ganze Produkt ersetzt werden muss. Dies hat i.d.R. ökonomische Gründe, da der Austausch sehr kompliziert und zeitaufwändig wäre. In einer integralen Produktarchitektur besteht keine Möglichkeit, die Komponenten individuell zu kombinieren und an spezielle Kundenbedürfnisse anzupassen. Aus diesen Gründen sind integrale Produktarchitekturen insbesondere für Einzelproduktentwicklungen geeignet, bei denen die Leistungsoptimierung oder die Minimierung von Materialkosten im Vordergrund stehen.25 Sie werden dann bevorzugt, wenn die Nachfrager sehr hohe Ansprüche an Leistung, Qualität und Zuverlässigkeit haben und diese als die zentralen Differenzierungsmerkmale am Markt herausgestellt werden.

Die klassische Suchkamera ist ein Produktbeispiel, bei dem eine solche integrale Produktarchitektur vorliegt. Da die Komponenten funktional stark voneinander abhängig sind, findet keine Modularisierung statt. Zudem sind die Komponenten physisch untrennbar innerhalb des Produktes verbaut.

Das Gegenteil zur in diesem Abschnitt beschriebene Produktarchitektur ist die modulare Produktarchitektur, dessen Eigenschaften sowie Nach- und Vorteile im weiteren Verlauf erläutert werden.

2.1.3.2 Modulare Produktarchitektur

Eine Produktarchitektur wird dann als modular bezeichnet, wenn ihre Komponenten funktional und physisch relativ unabhängig voneinander sind. Diese unabhängigen Einheiten werden Module genannt. Eine funktionale Unabhängigkeit liegt dann vor, wenn eine Komponente eine bestimmte Funktion oder mehrere Funktionen losgelöst von anderen Komponenten erfüllt. Wenn die Komponente sich durch eine entsprechende Schnittstellengestaltung von anderen Komponenten physisch trennen lässt, spricht man von physischer Unabhängigkeit. Die Ausprägung dieser beiden Dimensionen bestimmt letztendlich das Maß der Modularität. In der Praxis liegt eine vollständige funktionale wie auch physische Unabhängigkeit nur selten vor, daher gibt es innerhalb der Produktarchitektur mehr oder weniger modulare Einheiten. In solchen Fällen sinkt lediglich der Grad der Modularität.²³ Je nachdem wie groß der Freiheitsgrad zur Kombination verschiedener Module ist, kann zwischen vier unterschiedlichen Formen der Modularisierung unterschieden werden.

Bei der generischen Modularisierung wird das Produkt, basierend auf einem Basismodul, aus stets der gleichen Anzahl standardisierter Module zusammengesetzt. Dadurch, dass an einer Stelle jeweils unterschiedliche Module eingesetzt werden können, entstehen unterschiedliche Varianten. Eine Erweiterung der generischen Modularisierung stellt die quantitative Modularisierung dar. Bei dieser kann die Zahl der eingebauten Module variiert werden. Bei der individuellen Modularisierung werden die Standardmodule durch kundenindividuell gefertigte Module ergänzt. Eine freie Modularisierung hingegen benötigt keine einheitliche Basis als Träger der Module. Sie erlaubt die freie Kombination standardisierter und kundenindividueller Module.²⁴ Eine Übersicht der aufgeführten Arten der Modularisierung ist in Abbildung 4 dargestellt.

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¹ Vgl. Schuh & Riesener, 2018, S. 12, Vgl. Blecker, Abdelkafi, Kaluza, & Friedrich, 2003, S. 2

² Vgl. Gronau & Schmid, 2005, S. 55

³ Vgl. Scheer, 2006, S. 39

⁴ Vgl. Gronau & Schmid, 2005, S. 55

⁵ Dispan, 2007, S. 39

⁶ Vgl. Pfeifer, 1993, S. 1

⁷ Vgl. Wöhe & Döring, 2008, S. 284

⁸ Vgl. Piekenbrock & Hasenbalg, 2014, S. 445

⁹ Vgl. Bieniek, 2001, S. 8

¹⁰ Vgl. Domschke & Scholl, 2008, S. 2, Vgl. Kahle, 1996, S. 13ff, Vgl. Wöhe & Döring, 2008, S. 28

¹¹ Vgl. Drews, 2008, S. 369

¹² Piekenbrock & Hasenbalg, 2014, S. 569

¹³ Vgl. Blecker, Abdelkafi, Kaluza, & Friedrich, 2003, S. 2

¹⁴ Vgl. Schuh & Riesener, 2018, S. 10

¹⁵ Vgl. Schuh & Riesener, 2018, S. 10

¹⁶ Vgl. Schuh & Riesener, 2018, S. 18f

¹⁷ Schuh & Riesener, 2018, S. 15

¹⁸ Vgl. Schuh & Riesener, 2018, S. 16

¹⁹ Vgl. Piller F. , 2006, S. 193

²⁰ Vgl. Schuh & Riesener, 2018, S. 62

²¹ Vgl. Feldhusen & Grote, 2013, S. 252f

²² Vgl. Feldhusen & Grote, 2013, S. 257f

²³ Vgl. Feldhusen & Grote, 2013, S. 258

²⁴ Vgl. Piller F. , 2006, S. 230