Konstruktions- und Gestaltungsregeln

Erklärung

Durch die sich rasant verschärfenden Wettbewerbsbedingungen mit immer kürzeren Innovationszyklen müssen Gestalter und Konstrukteure besonders darauf achten, kostenoptimale Bauteile, Dienstleistungen und Produkte zu entwickeln.

Mit Blick auf den gesamten Produktlebenszyklus kann eine Vielzahl von Kostenfaktoren beeinflusst und die Rentabilität von Produkten entscheidend mitbestimmt und verbessert werden.
Zu den veränderbaren Parametern zählen insbesondere die Fertigungs-, Montage-, Material-, Lager-, Transport- sowie Recycling- und Entsorgungskosten. Grundlage für kostenreduziertes Gestalten und Konstruieren ist eine Kostenanalyse, um feststellen zu können, wo in Prozess die meisten Kosten anfallen, welche Prozessabläufe überflüssig oder sogar redundant sind und wo Einsparungen getroffen werden können.

Nach Prof. Ehrlenspiel werden etwa 70% der anfallenden Kosten durch die Konstruktion festgelegt, die jedoch nur 2-10% der Produktkosten ausmachen dürfen.

Ziel

Ziel des kostenreduzierten Gestaltens ist Konzepte zu generieren, die möglichst günstig zu entwickeln und fertigen sind, ohne jedoch die Qualität negativ zu beeinflussen. Stattdessen werden zur Kostensenkung Maßnahmen wie Wertanalysen oder Benchmarking eingesetzt.
Beim kostenreduzierten Gestalten werden überflüssige, unnötige oder veraltete Verfahren eliminiert, um Produkte nach modernen Standards so produzieren zu können, dass die eingefahrene Gewinnspanne möglichst hoch ist.

Übergeordnetes Ziel ist daher möglichst gute Produkte oder Dienstleistung mit möglichst geringen Konstruktions-, Entwurfs- und Fertigungskosten zu entwickeln.

Vorgehen

Zunächst muss klar sein, was Kosten sind:

Kosten stellen sämtliche, für eine Leistungserbringung benötigten Güter dar. Güter sind Werkstoffe, Energie, menschliche Arbeit, die Betriebseinrichtung, aber auch Information oder Lizenzen, die man für die Nutzung von Rechten anderer kaufen muss. In der Betriebswirtschaft werden anfallende Kosten nach Kostenarten sortiert. Diese sind: Materialkosten, Personal- und Kapitalkosten, Einzel- oder Gemeinkosten, fixe und variable Kosten.

Angestrebt wird meist Gewinn, also die Differenz zwischen Erlös und Kosten, der langfristig gesichert und dabei möglichst maximiert werden sollte.

Um den Gewinn zu erhöhen, kann daher so gestaltet werden, dass Fertigung und Konstruktion kostentechnisch möglichst effizient sind, weshalb es eine Reihe von Maßnahmen gibt, um z.B. Produktionskosten zu senken. Produktions- oder Herstellkosten setzen sich zusammen aus den Material- und den Fertigungskosten. Diese ergeben in Addition mit indirekten Kosten, wie Verwaltungskosten, die Selbstkosten.

Um Herstellkosten zu reduzieren, können z.B. Skaleneffekte genutzt werden, also die Senkung der einzelnen Stückkosten bei steigender Stückzahl durch das Wegfallen von häufigen Rüstzeiten, den Einsatz kostengünstiger Herstellungstechnologien, Senkung von Materialkosten durch große Liefermengen oder die Umlage von Fixkosten auf eine höhere Anzahl von Einzelstücken.

Konstruktive Hauptkosteneinflüsse sind die Erstellung eines guten Konzepts, das Funktionsprinzip (Benzinmotor/Elektromotor?), die geforderte Baugröße (Abmessungen, Werkstoffmenge), die Stückzahl, die mögliche/gewünschte Fertigungs- und Montage-Technologie und die Werkstoffart.

Tipp

Kostenbestimmend ist meist das Funktionsprinzip. Beispiele für die Verdrängung alter Funktions-Prinzipien durch kostengünstige neue sind u.a. Verbrennungsmotor verdrängt Dampfmaschine oder die Verdrängung der mechanischen Rechenmaschine durch den Computer.

Quellen

Script Entwurfsmethodik 1 & 2; Prof. Wolfgang Schabbach
Kostengünstig Entwickeln und Konstruieren; Klaus Ehrlenspiel · Alfons Kiewert · Udo Lindemann
Pahl/Beitz Konstruktionslehre: Methoden und Anwendung erfolgreicher Produktentwicklung
Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik des Maschinenbaus RWTH Aachen/Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen
Script Methodik 1 und 2 / Prof. Wolfgang Schabbach
Grundlagen der Konstruktionslehre / Klaus-Jörg Conrad

Studienarbeiten:

Outdoormöbel – Sowa – Kim – WS 11/12

Dreirad – Korte – Kotulla – Thomé – WS 13/14
ELEKTRISCHER mixer – Greiner – Blum – SS18