Kostenbetrachtung in der Simulation

Von der technischen Simulationsauswertung zur ganzheitlichen Betrachtung 

Montagesysteme werden immer stärker von der Globalisierung und vom Wettbewerb beeinflusst. Dabei hat sich die Anzahl der einflussnehmenden Faktoren in den letzten Jahren stetig erhöht. Besonders die kürzeren Produktlebenszyklen und die steigende Nachfrage an individuellen Produkten verstärken diesen Effekt. Zusätzlich ist das Produktionsumfeld derzeit von zahlreichen Krisensituationen betroffen. Die Corona-Pandemie oder der Halbleiter-Engpass verdeutlichen die Gefahr von unvorhersehbaren Schocks. All diese Faktoren erhöhen die Anforderungen an eine Fabrik. Während der Planungsphase einer Fabrik werden zahlreiche Entscheidungen beispielsweise über Gestaltungsvarianten, Szenarien, Investitionen oder die Automatisierungsstufe getroffen.  Besonders die Abwägung des Automationsgrades zwischen manuell, hybrid, automatisiert sowie unterschiedlichen Mischformen stellt eine komplexe Entscheidungssituation unter zahlreichen Einflussparametern dar. Zur Entscheidungsunterstützung solcher Fragestellungen und zur Planung komplexer Systeme kann auch die Simulation Anwendung finden. Mit Hilfe dieser werden seit vielen Jahren Prozesse bzw. die gesamte Produktion vor der Realisierung überprüft und optimiert sowie bereits bestehende Strukturen und Abläufe analysiert. Bei diesen Betrachtungen steht das technisch-effiziente Auslegen der Systeme im Vordergrund. Produktionskonzepte werden anhand technischer Kennzahlen untersucht und verglichen.  

Das Erreichen von Kennzahlen wie Auslastung, Durchlaufzeiten, etc. steht bei der Durchführung einer Simulation häufig im Vordergrund. Betriebswirtschaftliche bzw. monetäre Aspekte, welche letztendlich eine dominante Rolle einnehmen, bleiben aktuell in dieser Phase häufig unbeachtet. Um das Produktionsgeschehen wirtschaftlich gesamtheitlich abzubilden benötigen Simulationswerkzeuge Kostendaten. Das Verknüpfen klassischer Simulationsmethoden mit Systemen der Kostenrechnung oder auch der Investitionsrechnung könnte eine allumfassende Betrachtung und Auslegung von Systemen ermöglichen. Beachtet werden darf hierbei jedoch nicht nur die Zunahme der Anforderungen an die Simulation, sondern auch der Komplexitätsanstieg in der Kostenrechnung und dem Kostenmanagement. Die Kostenbetrachtung in einer Simulation kann durch ein Kostenmodul, welches auf Basis der Vollkostenrechnung des internen Rechnungswesens aufbaut, umgesetzt werden. In der Vollkostenrechnung findet die Verrechnung aller Einzel- und Gemeinkosten statt. Die verursachungsgerechte Verteilung der Gemeinkosten wird in Verbindung mit der Simulation über die Maschinenstundensatzrechnung vorgenommen. Im konkreten Anwendungsfall kann die Kostenbetrachtung in einer Simulation über ein integriertes oder über ein nachgeschaltetes Kostenmodul erfolgen. Bei der integrierten Kostensimulation wird ein Modul in die Simulation integriert, welches parallel während des Ablaufes Kostendaten ermittelt, verrechnet und auswertet. Dies ermöglicht eine permanente Kostentransparenz (Monitoring) und es können Entscheidungen bezüglich des Produktionsprogrammes, Materialflusses, etc. getroffen werden.  

Was sind Voraussetzungen zur Erweiterung der Simulation um Kostenaspekte? 

Als Vorbereitung sind die Elemente im Simulationsmodell, um kostenspezifische Parameter zu erweitern.  Die Umsetzung beginnt dabei meist mit dem Sammeln von Kostendaten auf sogenannten Leistungskonten während der Simulation. Die Leistungskonten besitzen Listensätze, in denen die entsprechenden Kostenarten mitgeführt werden. Diese Listensätze können nach Art der Verrechnung, Abhängigkeit von der Auftragslage, Aktivität, Art der verbrauchten Produktionsfaktoren oder betrieblicher Funktion aufgebaut werden. Durchläuft nun ein Kostenträger die Kostenstelle wird das Leistungskonto um den entstandenen Ressourcenverbrauch angereichert, dies folgt demenentsprechend dem sogenannten Rucksackprinzip. Als Grundlage der Berechnung wird die Austrittszeit eines beweglichen Elements aus einer Station von der Eintrittszeit in die Station subtrahiert. Durch Multiplikation der Verweilzeit mit dem Stundensatz ergeben sich die dem Kostenattribut zuordnungsbaren Kosten. Die aufsummierten Kosten werden in der übergeordneten Kostentabelle erfasst. Die nachgeschaltete Kostensimulation dagegen trennt die Simulation von der wirtschaftlichen Betrachtung. Zuerst wird während der Simulation eine Datei erzeugt und anschließend die Kostenrechnung durchgeführt. Die sogenannte Trace-Datei nimmt dabei die Aktivitäten der beweglichen oder unbeweglichen Bausteine auf. Die aufgenommenen Zeiten und Zustände werden nachgelagert mit entsprechenden Kostensätzen und -parametern verrechnet. Somit wird ein Überblick über die angefallenen Kosten gegeben.  

Vorteile und Herausforderungen der Kostensimulation  

Die Vorteile der Kostensimulation sind umfangreich. Als Beispiel kann das Erschließen von Potentialen in direkten und indirekten Bereichen, die Bereitstellung von Kosteninformationen für die mittel- und langfristige Unternehmensplanung und deren Umsetzung sowie die Absicherung und Kontrolle der Wirtschaftlichkeit des Unternehmens angeführt werden. Dies bewirkt zusätzlich eine sensibilisierte Sichtweise für Kosten im Unternehmen und sichert Investitionsentscheidungen in den unterschiedlichsten Planungsphasen ab. Das Erstellen eines solchen Kostenmoduls ist jedoch mit viel Aufwand verbunden. Folglich ist die Kostensimulation vorrangig für große Unternehmen geeignet. Das Betrachten der Kosten für eine Fertigung von Unikaten oder sehr geringen Stückzahlen ist durch fehlende Erfahrungswerte und individuelle Prozesse und Prozesszeiten als nicht sinnvoll zu erachten. 

Auf Grundlage eines Industrieprojektes erstelle ich im Zuge meiner Masterarbeit ein Konzept zur Integration eines Kostenmoduls in die Simulationssoftware Plant Simulation. Dabei sollen alle beschriebenen Anforderungen umgesetzt werden. Mittels dieses Kostenmoduls und Plant Simulation wird anschließend für eine manuelle Montage der technisch sowie monetär sinnvolle Automatisierungsgrad ermittelt und in ein ganzheitliches Montagekonzept eingeordnet.  

Bei weiterem Interesse an diesem Thema kontatieren Sie uns gerne unter blog_zukunftsfabrik@iwu.fraunhofer.de!