simus: In Konstruktion Kosten erkennen

Beim Konstruieren vorab Kosten kalkulieren

| Redakteur: Konrad Mücke

Bei sämtlichen Bearbeitungsverfahren lassen sich zuverlässig Prozesse erkennen, deren Kosten zu hoch sind (sogenannte Kostentreiber) und verringert werden können.
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Bei sämtlichen Bearbeitungsverfahren lassen sich zuverlässig Prozesse erkennen, deren Kosten zu hoch sind (sogenannte Kostentreiber) und verringert werden können. (Bild: Hauni Maschinenbau AG)

Für Maschinen zum Herstellen von Zigaretten und Filtern konstruiert der Hamburger Sondermaschinenhersteller Hauni jährlich etwa 30 000 Bauteile. Dabei kalkuliert er die Kosten pro Bauteil bereits in der CAD-Konstruktion mit der integrierten Software-Suite classmate von simus.

Als Teil der Körber AG entwickelt und fertigt die im Jahr 1946 gegründete Hauni Maschinenbau GmbH Anlagen für die Tabak­industrie in aller Welt. Neben sogenannten Primary-Anlagen zur Tabakbehandlung entstehen in Deutschland und Ungarn Secondary-­Maschinen zum Herstellen von Filtern und Zigaretten. Für sämtliche Kernprozesse, unter anderem für die Produktion von Filtern, Multifiltern und Zigaret­ten, sowie für die Logistik werden techni-
sche Lösungen kundenspezifisch entwickelt. Rund 250 Konstrukteure entwickeln dafür zusätzlich zum bestehenden Spektrum pro Jahr etwa 30 000 spezifische Bauteile. Das entspricht etwa 18 Prozent des aktiv genutzten Bauteilspektrums. Für jede Produktentwicklung müssen die Spezialisten mehrere Tausend zu fertigende Werkstücke anpassen und in mehreren Schritten ändern. Dafür arbeiten sie mit der 3D-CAD/CAM-Software NX von Siemens, die in das PDM-System Teamcenter des gleichen Herstellers integriert ist.

In Entwicklungsphase vorkalkulieren und Fertigungskosten minimieren

Die Kosten des umfangreichen und vielfältigen Fertigungsspektrums kalkuliert und optimiert ein fünfköpfiges Mitarbeiterteam um Tobias Müller. Ein Technology Cluster Meeting der Körber AG veranlasste Müller, seine Konstrukteure mit einer die Entwicklung begleitenden Software zur Vorkalkulation arbeiten zu lassen. «Bei unseren Losgrössen können wir die Kosten in der Serienfertigung kaum noch senken», erklärt Tobias Müller und fährt fort: «Deswegen wollten wir bereits in der Entwicklung kalkulieren und optimieren. Dort werden die Kosten festgelegt.» Nach einer Recherche fand er die Software-Suite simus classmate von simus systems. Ein Modul dieser Software-Suite, classmate CAD, analysiert 3D-Modelle beliebiger Formate. Das Modul classmate PLAN ordnet den Geometrie-Elementen anschliessend Herstellverfahren zu – Drehen, Fräsen oder Blechbearbeitung. Das Programm bestimmt die Arbeitsfolgen, wie Sägen, Drehen, Fräsen, Bohren, Entgraten oder Schleifen, und
verknüpft sie mit Informationen über Werkstoffe, Maschinen mit Stundensätzen, Werkzeuge und Fertigungsparameter aus Technologie-Datenbanken. Dies gelingt direkt aus der Benutzerführung eines 3D-CAD-Systems heraus. Die Konstrukteure können so die voraussichtlichen Herstellkosten der konstruierten Bauteile und Baugruppen automatisch berechnen. Die Kalkulationsergebnisse werden – sogar mit Änderungshistorie – integriert in der CAD-Software NX angezeigt. Ohne Änderungen am CAD-Modell lassen sich Kosten beim Variieren von Toleranzen, Werkstoffen und Oberflächen­behandlungen berechnen. «Mit diesen Funktionen können Konstrukteure selbständig Bauteile kalkulieren und die Einhaltung der vereinbarten Zielkosten prüfen, ohne ihre Arbeit zu unterbrechen», sagt Tobias Müller.

Softwareeinsatz sorgfältig analysiert und geplant

Im Januar 2017 begann eine Projektgruppe um Tobias Müller, zusammen mit zwei Mitarbeitern des Softwareherstellers die Installation und den Gebrauch der Software simus classmate vorzubereiten. In Workshops und Meetings analysierte man das Bauteilspektrum, definierte die Kalkulationsmethoden und -grundlagen und beschrieb die Fertigungsmöglichkeiten bis hin zum Einsatz einzelner Werkzeuge. Deshalb gehörten zehn Mitarbeiter bei Hauni aus unterschiedlichen Bereichen zum Arbeitsteam, unter anderem aus dem Einkauf und aus der Fertigung. Sie speicherten zunächst die Kal­kulationsgrundlagen in drei Technologie-Daten­banken. Das soll zum einen eine werksneutrale Kalkulation für Konstrukteure sowie zum anderen standortbezogene Kostenberechnungen für die Produktion in Hamburg und für den Standort in Ungarn ermöglichen. Wichtige Grundlage für die Kalkulation bildet Product Manufacturing Information (PMI). Das sind mit dem 3D-Modell assoziativ verknüpfte Fertigungsinformationen, zum Beispiel Fertigungstoleranzen oder Werkstoffbeschreibungen. «Diese Informationen haben wir bisher auf Fertigungszeichnungen an unsere Lieferanten weitergegeben», berichtet Tobias Müller und ergänzt: «Ab dem Jahr 2020 wollen wir unsere neu konstruierten 3D-CAD-Modelle mit diesen Informationen (PMI) versehen. Mittelfristig wollen wir auf Zeichnungen verzichten.» Neben der Software simus classmate nutzen auch CNC-Steuerungen von Messmaschinen und Bearbeitungszentren die PMI. Kaufmännische Informationen, wie Kosten für Werkstoffe, Rohlinge, Halbzeuge und Werkzeuge sowie deren Gemein­kostenanteile, stellt das ERP-System SAP zur Verfü­gung. «Wir wollen keine Beschaffungspreise berechnen, sondern messbare, technologisch darstellbare Herstellungskosten», sagt Tobias Müller. «Deshalb beschränken wir uns auf wenige realistische Zuschläge, die ohne Diskussion plausibel sind.» Mit Anwenderschulungen im September 2017 endete das Projekt zum Start der Software erfolgreich innerhalb des vorgegebenen Zeit- und Kostenrahmens. Wie Tobias Müller bestätigt, war es eine tolle Zusammenarbeit mit technologischen Experten, die das Fertigungsumfeld verste­hen.

Mehrere Bereiche übergreifend einbeziehen

Seitdem können zunächst rund 50 Anwender in der Produktentwicklung aus der Benutzerführung der CAD-Software NX heraus das Softwaremodul classmate Finder aufrufen, um die voraussichtlichen Herstellungskosten ihrer Bauteile und Baugruppen zu überprüfen. Dieser einfache Zugang und die auto­matische Berechnung schaffen Kalkulationswissen und stärken das Kostenbewusstsein der Konstrukteure. Sogar alternative Bearbeitungen mit unterschiedlicher Genauigkeit, unterschiedlichen Toleranzen oder Oberflächengüten lassen sich simulieren und in einer Änderungshistorie eigenständig bewerten. «Für etwa 80 Prozent unserer Bauteile berechnet simus classmate die Herstellkosten im Voraus mit einer Trefferquote von 95 Prozent», sagt Tobias Müller. Das sogenannte Costing-Team spart dadurch erheblich Routine-Arbeit: «Die Konstrukteure bauen eigenes Wissen auf und erreichen ihre Kostenziele ohne unsere Unterstützung immer besser. Dadurch haben wir mehr Zeit für besondere Fälle, notwendige Grundsatzarbeit oder Wert­analysen.»

Kosten externer Lohnfertiger prüfen und bewerten

Auch im Einkauf greifen inzwischen zwölf Mit­arbeiter auf die Kalkulationsmöglichkeiten der Software classmate zu. Unabhängig vom CAD-System nutzen sie das Modul classmate Finder, um Bauteile zu betrachten und deren Kosten zu berechnen. Damit können sie Angebote von Lieferanten auf Plausibilität prüfen. Weichen die dort angegebenen Kosten deutlich von den intern kalkulierten ab, gewinnt man in Gesprächen Wissen und gegenseitiges Verständnis. Eine weitere Möglichkeit kann sein, Lieferanten Zielkosten für die angefragten Kom­ponenten vorzugeben. So lassen sich anstehende Entscheidungen, ein Bauteil extern zu beschaffen oder intern zu fertigen, auf einer soliden Basis treffen und der bestens geeignete Produktionsstandort wählen. Dazu sind sämtliche sachlich prüfbaren und relevanten Informationen vorhanden. Im internen Beschaffungsprozess der rechtlich voneinander unabhängigen Produktionsstandorte innerhalb des Unternehmens Hauni bietet die Software simus classmate die Möglichkeit, kurzfristig Angebote zu erstellen und zu prüfen, um Bestellungen auf einer realistischen Basis effizient abzuwickeln. Das betrifft beispielsweise das kurzfristige Zukaufen von Bauteilen. Kann ein Lieferant die benötigten Angebote nicht innerhalb der geforderten kurzen Zeit erstellen, können die Einkäufer vom Hersteller
Hauni die Daten vorab berechnen. Dazu erläutert Tobias Mülller: «Auf der Basis unserer Vorkalkulationen muss der Lohnfertiger nur noch die Plausibilität prüfen. Er kann einen vereinbarten Zuschlag berech­nen. Alle diese Funktionen der exakten Berech­nung von Herstellkosten bilden insgesamt
einen hohen Mehrwert für uns.» Auch in der Produktions­planung arbeiten vier Mitarbeiter mit der Software simus classmate. Sie können so
Angebote schneller erstellen. Auf Basis der Informationen können sie zudem zuverlässig die Kapazität planen.

Fortlaufend optimieren

Aufgrund der guten Erfahrungen werden die Konstrukteure bei Hauni den Einsatz der Software simus classmate erweitern. Das beschreibt Tobias Müller: «Aus unserer Sicht sollte jeder Konstrukteur die Möglichkeit haben, die Kostenberechnung anzuwenden.» Ebenso sieht er es als vorteilhaft, wenn Mitarbeiter in Niederlassungen und sogar A-Lieferanten das System einsetzen. Auch sie könnten durch frühzeitige Vergleiche und Analysen Kosten visualisieren und vermeiden. Das Wissen über die Kostentreiber von Herstellkosten wächst im Unternehmen ständig. Die Trefferquote und die Genauigkeit des sogenannten Costings können noch gesteigert werden.

Mit einem Dienstleistungskontingent zusätzlich zu den Wartungskosten wird die Installation an ständige Veränderungen angepasst. «Wir entwickeln neue Maschinen, wenden neue Verfahren an und produzieren heute auf einer vorhandenen Maschine anders als noch vor fünf Jahren», erläutert Tobias Müller und fügt hinzu: «Diese Veränderungen
müssen wir im System abbilden, ohne ständig Angebo­te anzufordern. Deshalb profitieren wir von der fortlaufenden Dienstleistung.» - kmu - SMM

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