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Modularisieren reduziert Produktkomplexität

Modularisieren reduziert Produktkomplexität

FÜR VIELE UNTERNEHMEN DES MASCHINENBAUS WIRD ES HÖCHSTE ZEIT, MAßNAHMEN GEGEN EIN WEITERES ANSTEIGEN DER PRODUKTKOMPLEXITÄT ZU ERGREIFEN von Wilhelm Hahn, TMG CONSULTANTS

Die Komplexität im Maschinenbau nimmt schon seit Jahren unvermindert zu. Den meisten komplexitätstreibenden Entwicklungen können sich die Unternehmen nicht entziehen. Vieles ist jedoch hausgemacht. Jedes Unternehmen ist daher gut beraten, in Sachen Komplexitätsreduzierung aktiv zu werden und ein passendes Maßnahmenpaket mit individuell zu erarbeitenden Schwerpunkten zu schnüren. Im Vergleich zu anderen Branchen muss der Maschinenbau aufholen. Besonders groß sind nach TMG-Erfahrungen die Nutzen- und Verbesserungspotenziale, die sich durch Maßnahmen zur Reduzierung der Produktkomplexität erzielen lassen. Die große Herausforderung besteht hier darin, Lösungen zu konzipieren, mit denen es gelingt, Komplexität aus den Produkten herauszunehmen und intern Skaleneffekte zu erzielen, ohne dass dies zu Lasten der extern gewünschten bzw. angebotenen Variantenvielfalt führt.

Auslöser und maßgebliche Treiber der zunehmenden Komplexität im Maschinenbau sind Veränderungen bei wichtigen Markt- und Technologieanforderungen: Die Kundenwünsche sind in jüngster Zeit noch spezieller geworden, Produkt- und Lösungsvielfalt nehmen immer weiter zu. Hinzu kommt, dass im Zuge der fortschreitenden Globalisierung und Vernetzung immer neue Partner in den Wertschöpfungsprozess eingebunden werden müssen. Und last but not least treibt auch die ungebremste Innovationsdynamik und die immer kürzer werdenden Produkt- und Neuentwicklungszyklen die Produktkomplexität im Maschinenbau weiter in die Höhe. Das Generieren individueller bzw. sehr eng mit den Kunden abgestimmter Produkte erzeugt in der Entwicklung sehr schnell hohen Aufwand. So manche Entwicklungsabteilung arbeitet bereits „im roten Bereich“ und kann ihre ureigenen Aufgaben nur noch unzureichend wahrnehmen.

Besonders tückisch ist zudem, dass es sich bei der Komplexitätszunahme um einen schleichenden Prozess handelt. Bei ungebremstem Fortschreiten dieser Entwicklung und einem Übermaß an Komplexität entstehen Kosten, die signifikant die Marge reduzieren und die Wettbewerbsfähigkeit beeinträchtigen. Unternehmen im Maschinenbau sind daher gut beraten, sich des Themas „Komplexitätsbeherrschung“ professionell anzunehmen und Lösungen zu erarbeiten, mit denen es gelingt, einen weiteren Komplexitätsanstieg weitestgehend zu verhindern. Ein Werkzeugmaschinenhersteller wird in Sachen Komplexitätsbeherrschung bzw. Komplexitätsreduzierung natürlich anders denken und andere Lösungen finden müssen als ein Komponentenhersteller. Das aber bedeutet: Jedes Unternehmen ist gefordert, für sich selbst genau zu analysieren, von welchen Komplexitätstreibern es besonders betroffen ist und auf welchen Feldern daher die Schwerpunkte der komplexitätsreduzierenden Maßnahmen liegen sollten. In vielen Fällen wird dies die Produktkomplexität sein.

Maßnahmen zur Reduzierung der Produktkomplexität

Um Produktkomplexität zu reduzieren, stehen produzierenden Unternehmen prinzipiell mehrere generische Möglichkeiten offen: Streichen, Zusammenfassen, Vereinheitlichen und Modularisieren (Abbildung 1):

 

Abbildung 1:
Basisstrategien zur kurz- und mittelfristigen Bereinigung und Reduzierung von Produktkomplexität

Die erste Möglichkeit zur Komplexitätsreduktion besteht darin, Produkte oder Komponenten aus der Produktion herauszunehmen, die innerhalb eines bestimmten Betrachtungszeitraums kaum für Umsatz gesorgt haben und/oder kaum noch Relevanz besitzen. Diese Maßnahme muss übergreifend diskutiert werden, die Entscheidung darf nicht der Entwicklung bzw. Produktion überlassen bleiben. Produktplanung und Vertrieb müssen involviert sein. Sichergestellt sein muss zudem, dass das betreffende Produkt/die Komponente keine besondere strategische Bedeutung besitzt.

In eine ähnliche Richtung gehen die Überlegungen bei der zweiten infrage kommenden Option: dem Zusammenfassen. Hier geht es darum, Produkte mit funktionaler Redundanz zu identifizieren und bei gleichem Funktionsumfang durch Lead-Produkte/Lead-Komponenten zu substituieren.

„Streichen“ und „Zusammenfassen“ gehören zu den Maßnahmen, die kurzfristig wirksam sind. Eher mittelfristig wirkt die dritte Maßnahme: das Vereinheitlichen. Ziel ist hier, in den Produkten verstärkt Vorzugs- und Gleichteile zum Einsatz zu bringen. Die baureihenübergreifende Zerlegung in Bauteile und deren Vergleich auf Funktionen- und Komponentenebene stellen eine wichtige Vorarbeit für die vierte Alternative zur Reduzierung von Produktkomplexität dar: das Modularisieren. Letztlich geht es bei dieser – ebenfalls mittelfristig wirkenden – Maßnahme darum, für die zu erstellenden Produkte eine Baukasten- und Modulstruktur mit Standardmodulen aufzubauen. Kunden erhalten nach wie vor ein individuelles Produkt. Dieses wird intern jedoch aus Standardmodulen zusammengesetzt.

Die Vorteile dieses Vorgehens liegen auf der Hand: Standardmodule kommen in unterschiedlichen kundenindividuellen Produkten zum Einsatz. Die Mehrfachnutzung macht sich in Kosteneinsparungen bemerkbar. Module lassen sich weitgehend getrennt voneinander entwickeln und auch getrennt fertigen. Durch die Möglichkeit, verschiedene Module zeitlich parallel zu entwickeln und auch zu fertigen, lassen sich deutliche Zeiteinsparungen erzielen. Abbildung 2 zeigt anhand von ausgewerteten Fallbeispielen aus der betrieblichen Praxis, welche Nutzenpotenziale sich über modularisierte Produktarchitekturen erzielen lassen: Die Kosten können durchschnittlich um ein Viertel gesenkt werden, intern kommt man mit einem Drittel der bisher verwendeten Komponenten aus und trotzdem gelingt es, extern am Markt deutlich mehr Varianten anzubieten.

 

Abbildung 2:
Modularisierte Produkt-
architekturen liefern vielfältigen strukturellen Nutzen

Letzteres hängt maßgeblich davon ab, wie gut das ausgearbeitete Modulkonzept und damit die Grundarchitektur ist, von der aus die kundenspezifischen Applikationen konzipiert werden. Mit dem passenden Modulkonzept kann ein Unternehmen nicht nur schneller und kostengünstiger entwickeln und fertigen. Das Vordenken verschafft in vielen Fällen auch Raum für mehr Möglichkeiten im Produktaufbau.

Mit Modularisieren zum richtigen Zeitpunkt beginnen

„Modularisieren“ liefert also nachweisbar einen nachhaltig wirkenden strukturellen Nutzen. Da es zudem von allen möglichen Stellhebeln zur Reduzierung der Produktkomplexität derjenige ist, der gemeinhin am meisten bringt, darf es im Prinzip keine Frage mehr sein, ob man sich als Maschinenbauunternehmen angesichts der skizzierten Entwicklungen bei einigen komplexitätstreibenden Faktoren mit diesem Thema auseinandersetzen soll. Die Antwort kann nur „Ja“ heißen.

Hat sich ein Unternehmen grundsätzlich zur Durchführung eines Modularisierungs-Projektes entschlossen, müssen die Verantwortlichen zwei Punkte besonders sorgfältig bedenken:

  • Wie soll das Vorhaben aufgesetzt und angegangen werden?
  • Wann ist der richtige Zeitpunkt, um mit dem Projekt zu starten?

Der ideale Zeitpunkt einzusteigen, ist im Prinzip immer dann gegeben, wenn über eine neue Produktgeneration bzw. eine neue Produktfamilie nachgedacht wird. In der Praxis zeigt sich allerdings, dass diese isolierte Betrachtung – die durchaus sinnvoll ist, um sich in der Aufgabenstellung nicht zu verlieren – an Grenzen stößt, weil in vielen Fällen Querverbindungen zu anderen Teilen des Produktportfolios offenkundig werden. Viel spricht deshalb dafür, das Thema „Modularisierung“ in einen größeren Kontext zur Produktstandardisierung und -komplexitätsreduzierung zu stellen.

Bei einem einzelnen Produkt hat es sich zum Beispiel bewährt, die verschiedenen Möglichkeiten zur Reduzierung der Produktkomplexität über den gesamten Produktlebenszyklus zu betrachten. Der TMG-Ansatz zum Komplexitätsmanagement durch Produktstandardisierung unterscheidet dabei zwischen den Phasen „Komplexitätsplanung“, „Komplexitätsvermeidung“ und „Komplexitätsreduzierung“ (Abbildung 3).

 

Abbildung 3:
Anwendungszeitpunkt und Wirkung der Produktstandardisierung im Product Life Cycle

Die erwähnten Optionen „Streichen von Produkten mit geringem Umsatz“ und „Zusammenfassen von Produkten mit funktionaler Redundanz“ sind im Maschinenbau mit seiner hohen Diversität der Kundenlösungen zwar schwieriger zu realisieren als in anderen Bereichen der produzierenden Indus­trie, dennoch macht es auch hier Sinn, über diese Form des „Aufräumens“ bei bereits „laufenden“ Produkten Komplexität herauszunehmen („Komplexitätsreduzierung“). Der Stellhebel „Vereinheitlichen“ mit dem Ziel, Vorzugs- und Gleichteile verstärkt zum Einsatz zu bringen, ist demgegenüber eher dem Themenfeld „Komplexitätsvermeidung“ zuzuordnen. Durch Carry-Over- und Carry-Across-Ansätze lassen sich hier nachhaltige Einsparungen bei Entwicklungs-, Test- und Qualifizierungsaufwänden erzielen. Die Maßnahmen tragen nachweislich dazu bei, dass unnötige Komplexität erst gar nicht entsteht.

Die Alternative „Modularisierung“ kann ihre Stärken vor allem in der Planungsphase zur Geltung bringen – also wenn es darum geht, neue Produkte ins Portfolio aufzunehmen und dieses zu optimieren („Komplexitätsplanung“). Module sind im Idealfall so beschaffen, dass sie nicht nur in einer Produktfamilie Verwendung finden, sondern im Laufe der Zeit möglichst auch in weitere Familien einlaufen können. Eine gewisse Weitsicht ist beim Thema „Modularisierung“ unerlässlich: Weitsicht im Hinblick auf zukünftige Technologien und Innovationen, die bevorstehen oder sich rasend schnell ausbreiten – wie dies etwa bei der Digitalisierung oder auf dem Feld der Mechatronik der Fall ist. Unabdingbar ist zudem, über ein tragfähiges Zukunftsbild vom künftigen Markt und den Wettbewerbern zu verfügen: Welche Anforderungen werden die Kunden zukünftig haben und wie werden Wettbewerber diese Anforderungen wohl bedienen? Diese und ähnliche Fragen sind bei der Ausarbeitung von Modullösungen grundsätzlich mit zu berücksichtigen.

Erschwerend kommt hinzu, dass Modularisierungen auf der Entwicklungsebene zunächst einen nicht unbeträchtlichen finanziellen, kapazitativen und zeitlichen Aufwand verursachen – für ein „Produkt“, welches zudem noch ein Stück weit kundenauftragsneutral zu durchdenken und zu konzipieren ist. Viele Unternehmen scheuen daher das Investment in diesen mutigen, zukunftsweisenden Schritt – und berauben sich damit der Chance, die erwähnten strukturellen Nutzenpotenziale zu erschließen.

TMG-Vorgehen zur ganzheitlichen Produktstandardisierung

In unseren Projekten zur Reduzierung der Produktkomplexität hat sich mehrfach gezeigt, wie wertvoll für ein Unternehmen das Hinzuziehen eines externen Spezialisten ist, der sich mit der Vorgehensmethodik bestens auskennt und der auch über die erforderliche Weitsicht im Hinblick auf Markt- und Technologieentwicklungen verfügt. Bei der Vorgehensweise, die wir speziell für die Aufgabenstellung „Produktstandardisierung“ konzipiert haben, unterscheiden wir eine Vorprojektphase vom Hauptprojekt und der anschließenden Implementierung.

 

Abbildung 4:
TMG-Vorgehen zur ganzheitlichen Produktstandardisierung – Vor- und Hauptprojekt mit Piloten

In der Vorprojektphase geht es darum, die grundsätzlichen Realisierungschancen zu ermitteln. In einem ersten Schritt verschaffen wir uns dazu einen genauen Überblick über den Ist-Zustand und die vorhandenen Strukturen. Detailliert werden hier Produktprogramm und Produktstrukturen, Kernmodule, Variantentreiber, Prozesse und Organisation analysiert bzw. gescannt. Darauf basierend lassen sich bereits erste Potenzialschätzungen ableiten – und zwar nicht nur auf das einzelne Produkt und die Produktionsstrukturen bezogen, sondern weit darüber hinaus auf die gesamten Wertschöpfungsstrukturen. Aufbauend auf den Ergebnissen der Ist-Analyse ist es zudem möglich, eine erste Einschätzung zu Kosteneffekten vorzunehmen bzw. zu Maßnahmen, durch die die Kosten am stärksten beeinflusst werden können. Ein Quervergleich der Ist-Analyse mit TMG-Erkenntnissen zu Best Practices auf diesem Feld erlaubt eine Aussage, wo das Unternehmen wirklich steht und was dies für das anschließend zu erarbeitende Soll-Konzept bedeutet.

Um ein zukunftsweisendes, zielführendes Modul-Soll-Konzept zu erarbeiten und aufzusetzen, steht uns ein umfangreiches Set an Methoden zur Verfügung. Welche Methoden konkret zum Einsatz kommen, entscheidet sich im jeweiligen Projekt. Ausgewählt wird jeweils, womit die spezifischen Anforderungen des betreffenden Unternehmens bestmöglich erreicht werden können.

Da jedes Unternehmen mit seinen Strukturen und Rahmenbedingungen individuell ist, macht es wenig Sinn, die einzelnen Methoden an dieser Stelle detailliert zu beschreiben. Genügen mag hier der Hinweis, dass allein schon das systematische Durchdenken und Zerlegen der Produkte in Funktionen alles andere als trivial ist und einen entsprechend hohen Aufwand verursacht – ganz abgesehen davon, dass man die Anwendung der relevanten Methoden beherrschen muss und über ein gewisses Maß an Standardisierungserfahrung verfügen sollte. Ist dies nur unzureichend vorhanden, läuft man als Unternehmen großes Risiko, sich in der Aufgabenstellung zu verlieren. Wie so oft steckt auch bei diesem Thema der „Teufel im Detail“.

Im Hauptprojekt wird zunächst ein speziell auf das betreffende Unternehmen zugeschnittenes Vorgehen erarbeitet. Wesentliche Kernaufgabe sind Analysen, die mit dem Ziel durchgeführt werden, je Modul die konstituierenden Merkmale zu definieren (Verblockungsanalyse, technische Analyse, Lebenszyklusanalyse, Lieferantenanalyse). Darauf basierend lassen sich Strategien und Konzepte zur Konfiguration der Module ableiten. Die Aktivitäten dieser Phase münden schließlich in der Erstellung eines Modulheftes – eine Art Pflichtenheft für jedes Modul. Hier wird genau beschrieben, was das Modul kann, welche Spielräume es gibt, aber auch, wo die technische Anwendung an Grenzen stößt. Letztlich gibt das Modulheft den Rahmen für die Anwendung vor. Für ausgewählte Pilotmodule werden anschließend das Konzept und eine Implementierungsplanung erstellt.

Am Ende des Tages erhält ein Unternehmen bei diesem Vorgehen in aller Regel ein ganzes Portfolio an Modularisierungschancen. Diese Optionen gilt es, im Hinblick auf die jeweiligen Nutzenaspekte für die Umsetzung zu priorisieren. In den meisten Fällen werden die geschätzten Kosteneinsparungseffekte das maßgebliche Auswahlkriterium für die Umsetzung sein. Möglich ist aber genauso, andere Kriterien zu priorisieren, zum Beispiel das Ziel, sich aus der Abhängigkeit eines bestimmten Lieferanten zu lösen, oder aber einem Lieferanten erweiterte und zugleich gut abgrenzbare Systemumfänge zu geben.

Bewährt hat sich, für die operative Umsetzung eine Roadmap auszuarbeiten. Daraus wird dann zum Beispiel klar ersichtlich, nach welchen Kriterien die Umsetzung erfolgt, welche Module in welcher Abhängigkeit zueinanderstehen, in welchem Zeitraum die Umsetzung erfolgt, welche Kosteneinsparungen bzw. Nutzenpotenziale erwartet werden und welche Richtlinien und Standards bei der Modulgestaltung in Zukunft anzuwenden sind etc.

Modularisierung organisatorisch und prozessual im Unternehmen verankern

Die Durchführung des Modularisierungsprojektes darf kein einmaliges Vorhaben bleiben. Vielmehr sollte die Vorgehensweise fest im Unternehmen verankert werden – mit allen erforderlichen prozessualen und organisatorischen Konsequenzen. In der Entwicklung, aber auch im gesamten Produktentstehungsprozess, wird es zu anderen Aufstellungen und Aufgabenverteilungen kommen (müssen). Mit Modulen kann und muss man anders planen als mit einzelnen Produkten. Der Einsatz eines Moduls soll ja möglichst nicht auf die Lebensdauer eines Produktes begrenzt sein, sondern auch in anderen Produktfamilien und in nachfolgenden Produkten Nutzen stiften. Der Übergang zu Modul­strategien wird daher auch Änderungen in der Entwicklungsorganisation und bei den -prozessen nach sich ziehen müssen.

Ein Projekt zur Modularisierung lässt sich in gewisser Weise also auch dazu nutzen, sich generell einmal grundlegende Gedanken über die bestehende Ausrichtung in Entwicklung und im PEP sowie hinsichtlich ihrer Zusammenarbeit mit anderen Bereichen wie Produktplanung, Einkauf, Produktion etc. zu machen. Wir können Verantwortlichen im Maschinenbau nur dringend anraten, sich die für diese strategischen Überlegungen notwendige Auszeit zu nehmen. Denn sicher ist: Die von außen induzierte Komplexität wird weiter zunehmen. Umso wichtiger wird es da, einem weiteren Anwachsen der Komplexität intern entgegenzuwirken. Mit der Modularisierung steht Unternehmen des Maschinenbaus ein wirksamer Stellhebel zur Verfügung, um trotz zunehmender Diversität der Produkte in Richtung Kunde die interne Produktkomplexität gering zu halten.

Zugegeben: Baukästen und Baureihen sind auch früher schon definiert worden. Allerdings müssen Relevanz und Nutzen der Modularisierung vor dem Hintergrund der aktuellen Entwicklungen und Trends neu bewertet werden: Um Kostenvorteile und kürzere Lieferzeiten trotz immer individueller gestalteter Lösungen zu erreichen, ist es fast schon unerlässlich, wichtige Module auftragsneutral zu konzipieren und von konkreten Kundenaufträgen zu entkoppeln. Alles individuell zu entwickeln, würde viel zu teuer. Im Zuge der fortschreitenden Globalisierung müssen Maschinenbauunternehmen zudem in der Lage sein, ihre Produkte auf die unterschiedlichen Anforderungen in den jeweiligen Märkten zuzuschneiden. Mit Modulkonzepten ist dies leichter möglich. Und – last but not least – spricht auch die immer wichtiger werdende Anforderung, dass Maschinen bzw. einzelne Module sogar an sehr fertigungsfernen Standorten schnell und übersichtlich individuell konfigurierbar sein müssen, für die konsequente Anwendung von Modulen.

Eine Maschine „von der Stange“ will heutzutage niemand mehr. Zu wettbewerbsfähigen Kosten hoch individualisierte Qualitätsprodukte anzubieten, wird in Zukunft wohl nur noch über passende Modulstrategien und -konzepte möglich sein.

TMG INSIGHTS-Ausgabe 17 erschienen: : "Brennpunkt Maschinenbau"

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