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Mass Customization durch konfigurierbare, modulare Produkte implementieren

Mit Mass Customization, zu deutsch kundenindividuelle Massenproduktion, können Sie Ihren Kunden gleichzeitig individuelle Produkte anbieten und trotzdem Skaleneffekte sowie einen hohen Automatisierungsgrad realisieren. Der Schlüssel hierzu ist die Entwicklung in Form eines modularen Baukastens.

In diesem Artikel zeigen wir Ihnen, wie Sie Mass Customization durch Variantenkonfiguration und die Entwicklung von konfigurierbaren Produkten implementieren können und welche Fragen dafür beantwortet werden müssen.

Wir zeigen Ihnen im Detail

  • Warum eine modulare Produktarchitektur sich hierfür als sehr hilfreich erwiesen hat
  • Welche Voraussetzungen Sie innerhalb der Stücklisten (BoM) für eine durchgängige Variantenkonfiguration in Ihren IT-Systemen wie CAD, PDM, PLM, ERP und CPQ schaffen müssen
  • Wie und warum Sie Ihre Supply Chain und Lieferkette einbinden sollten

Darüber hinaus erfahren Sie, wie Sie hierfür Ihre Baukasten- bzw. Variantenstückliste aufbauen sollten und wann eine Maximalstückliste sinnvoll ist bzw. wann und warum Sie sich besser für eine modulare Stückliste zur Umsetzung Ihrer Mass Customization und Postponement Strategie entscheiden sollten.

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Konfiguration & Konfigurierbarkeit sind die Voraussetzung

Bevor wir uns mit den wesentlichen Fragen und Schritten auf dem Weg zur maßgeschneiderten Massenproduktion machen, wollen wir die Begriffe der Konfiguration und Konfigurierbarkeit weiter erläutern.

Definition Konfiguration: Konfiguration bezeichnet hierbei die Anordnung von Teilen oder Elementen in einer bestimmten Form, Abfolge oder Kombination, in erster Linie in Verbindung mit Prozessen und Werkzeugen, sodass individuelle Kundenwünsche auch in der Praxis effizient in ein lieferbares Produkt umgesetzt werden können. Die Begriffe der Produktkonfiguration und der Variantenkonfiguration werden im Kontext der Konfiguration häufig als Synonym verwendet, wenn wir über Konfiguration im Sinne von Produkten sprechen.

Definition Konfigurierbarkeit: Konfigurierbarkeit beschreibt, wie gut sich ein Produkt entsprechend kundenindividuellen Wünschen und Anforderungen konfigurieren und somit mit wenig Aufwand effizient anpassen lässt.

Im Kontext betrachtet, ermöglichen Konfiguration und Konfigurierbarkeit die massenhafte Individualisierung von Produkten, d.h. Unternehmen können auf diese Art und Weise spezifische und individuelle Kundenanforderungen auf effiziente und effektive Weise umsetzen.

Für eine erfolgreiche Variantenkonfiguration müssen Sie sich innerhalb Ihrer Organisation mit den folgende 3 Fragen beschäftigen:

  1. Produktarchitektur: Wie sind Ihre Produkte gestaltet und strukturiert?
  2. Wie bilden Sie Ihre Produktarchitektur in den IT-Systemen (CAD/PDM/PLM/ERP/CPQ) ab und wie wird eine Synchronisation sichergestellt?
  3. Auswirkungen der Produktarchitektur auf das Supply-Chain-Management und die Lieferketten.

1. Produktarchitektur: Wie sind Ihre Produkte gestaltet und strukturiert?

Damit Produktarchitekturen konfigurierbar sind, muss das Hinzufügen, Entfernen oder Ersetzen von Elementen der Produkte ohne Auswirkungen auf das gesamte Produkt möglich sein. Konkret bedeutet das, dass Änderungen isoliert an den anzupassenden Komponenten vorgenommen werden können, ohne Änderungen an umgebenden Komponenten zu verursachen. Wir sprechen in diesem Fall davon, dass die Komponenten durch standardisierte Schnittstellen voneinander entkoppelt sind.

Modulare Produktentwicklung und modulare Baukästen ermöglichen genau das. Warum? Weil Funktionen, Merkmale und Leistungen in einzelnen Modulen (Bausteinen) gekapselt sind und die Module selbst durch Schnittstellen voreinander geschützt sind. Dies ermöglicht es, ein Modul oder Varianten eines Moduls zu ändern, ohne ein anderes Modul zu beeinträchtigen.

Solange die Definition des Moduls sich nicht ändert, das heißt die Bauraumbeschränkungen (bzw. Sprünge in Bauraumbegrenzungen und deren Auswirkung auf andere mögliche benachbarte Modulvarianten entsprechend im Regelwerk berücksichtigt wird), die Schnittstellen und die Funktionen die gleichen bleiben, können Änderungen ohne Einfluss auf weitere Module realisiert werden.

Eine modulare Produktarchitektur unterstützt die Konfigurierbarkeit, indem es das Hinzufügen, Entfernen oder Ersetzen von Elementen der Produkte auf eine effiziente Art und Weise erlaubt.

Leseempfehlung: Wollen Sie mehr darüber erfahren, was eine modulare Produktarchitektur von einer herkömmlichen, integralen Produktarchitektur unterscheidet? Lesen Sie hierzu mehr in unserem Artikel "Klassische Produktentwicklung VS Modulare Produktentwicklung".

2. Wie bilden Sie Ihre Produktarchitektur in den IT-Systemen (CAD/PDM/PLM/ERP/CPQ) ab und wie wird eine Synchronisation sichergestellt?

Ein konfigurierbares Produkt muss in den relevanten IT-Systemen so dargestellt werden, dass Elemente einfach hinzugefügt, entfernt oder ersetzt werden können. Über entsprechende Schnittstellen muss darüber hinaus sichergestellt werden, dass die Anpassung auch über Systemgrenzen in den entsprechenden CAD, PDM, PLM, ERP & CPQ Systemen synchronisiert werden kann.

Hierbei spielen die richtige Moduldefinition und die generische Produktstruktur  eine wichtige Rolle, denn im CPQ interessiert der Verkaufsblick auf das Produkt (Preise, Leitungsgrade, Optionen). In CAD, PDM oder PLM steht der funktionale Blick möglichst teilbar nach Disziplinen (z.B. Sicherheit, Elektrik, Mechanik) im Vordergrund. Und im ERP liegt der Blick auf Beschaffung, Produktion bzw. Fertigung. Werden Module aus rein funktionaler Sicht definiert, gelingt diese digitale Durchgängigkeit oder „one-touch“ Konfiguration nicht. 

Die Produktstruktur erlaubt es hierbei, alle produktbezogenen Daten strukturiert zu verwalten. Wie in dem Bild schematisch dargestellt, liefert die Produktstruktur die Dekomposition des Produktes. Die Elemente der Produktstruktur verwalten Daten wie Zeichnungen, Stücklisten, Reports, etc..

Mass-Customization-Produktstruktur

Um die Konfigurierbarkeit des Produktes zu unterstützen, müssen Produktstruktur und Stücklisten entsprechend definiert sein. Im Folgenden greifen wir einige Aspekte heraus, die bei deren Definition beachtet werden sollten.

Die Granularität der Stückliste richtig wählen:

Ein wichtiger Aspekt der Konfigurierbarkeit ist die Granularität, also das Level, auf dem Komponenten in der Stückliste des Produktes in den IT Systemen dokumentiert werden. Häufig werden Stücklisten vereinfacht und auf einem zu hohem Niveau aggregiert.  Dies führt dazu, dass  Komponenten auf einem Level dokumentiert werden, das oberhalb der Ebene liegt, auf der Elemente für Kundenindividualisierung angepasst werden müssen.

Das bedeutet in der Umsetzung, dass nur vordefinierte Kombinationen von Komponenten für eine begrenzte Anzahl fertiger Stücklisten existieren. In diesem Fall wird die Konfigurierbarkeit deutlich eingeschränkt, und es wird schwieriger individuellen Kundenwünschen gerecht zu werden.

In der Praxis werden kundenindividuelle Anpassungen allerdings trotzdem durchgeführt, was dann zu einer Vielzahl von Komponentenvarianten führt, die nur mit viel manuellem Aufwand verwaltet werden können. Das Ergebnis dieser Vorgehensweise ist eine ausufernde Komplexität mit hohen, damit einhergehenden Komplexitätskosten.

Maximalstücklisten (Super BoM, 150 % Stückliste) vs. Modulare Stücklisten

Eine zentrale Hauptherausforderung im Rahmen der durchgängigen Konfiguration zur Implementierung einer Mass Customization und Postponement Strategie ist die zuvor schon genannte Verknüpfung von verschiedenen Sichtweisen wie Entwicklung, Fertigung und Vertrieb auf Stücklistenebene.

Es geht darum, verschiedene Organisationsbereiche über eine Stückliste zu verbinden, die unterschiedliche Anforderungen an die Produktstruktur und deren Detaillierungsgrad haben. Auf der einen Seite der Vertrieb mit seiner typischerweise flachen hierarchischen Struktur und die das Engineering (funktionsorientiert) und die Produktion (fertigungsorientiert) mit ihrer hierarchischen Struktur und ihrem vollen Detaillierungsgrad.

Zwei unterschiedliche Ansätze zur Verwaltung von Variantenstücklisten sind (a) Maximalstücklisten (auch Super BoM oder 150 % Stückliste genannt) oder (b) konfigurierbare, modulare Stücklisten. Bei beiden muss eine nahtlose Verknüpfung zwischen verschiedenen Sichtweisen gewährleistet werden.

Maximalstücklisten

Eine Maximalstückliste, auch als Super BoM oder 150 %-Stückliste bezeichnet, verwaltet gleichzeitig alle zur Verfügung stehenden Varianten der Bauteile innerhalb einer vorher fest definierten Hierarchie.

In der Praxis ist es im Rahmen von komplexen Produkten daher häufig nicht möglich, mit einer Maximalstückliste für alle Produkte auszukommen. Deshalb decken Maximalstücklisten in der Regel eine bestimmte Größe und einen bestimmten Produkttyps ab. Für ein breites Sortiment mit unterschiedlichen Produktgrößen und -typen sind daher mehrere Maximalstücklisten erforderlich. Mit der Anzahl mehrerer Maximalstücklisten steigt aber auch der Änderungs- und Verwaltungsaufwand mit der Zeit proportional an.

Dies führt zu steigender Komplexität und damit verbundenen Komplexitätskosten.

Konfigurierbare, modulare Stücklisten (modular BoM)

Im Gegensatz zu einer Maximalstückliste trennt die modulare Stückliste die Hierarchie des Produkts, die Produktstruktur, von den Komponentenvarianten.

In den unterschiedlichen Disziplinen können Komponenten auf Modulebene frei wiederverwendet werden. Grundlage für eine nahtlose Verknüpfung und Wiederverwendung der Komponenten auf Modulebene ist jedoch die Berücksichtigung von allen Sichtweisen aller beteiligten Disziplinen.

Sowohl die Moduldefinition als auch die verschiedenen Hierarchien und das entsprechende Regelwerk müssen hier über eine zentrale Konfigurationslogik, die in einem Produktdatenmodell aufgebaut wird, zentral als Single Source of Truth verwaltet werden.

Ein Produktdatenmodell ermöglicht so auch, dass bei Änderungswünschen eines Kunden die Änderungen auch spät noch eingepflegt werden können. Die folgende Grafik stellt die Sichtweisen und Informationsbedürfnisse der verschiedenen Abteilungen dar.

Mass-Customization-Modularisierung-Datenmodell

Eine modulare Stückliste gewährleistet auf diese Art und Weise Konsistenz und Synchronisation der Kundenanforderungen mit Vertrieb, Forschung & Entwicklung (F&E), Technik und Produktion. Sie ist flexibel, kundenorientiert und vernetzt das Unternehmen abteilungsübergreifend.

Die kommerzielle Struktur beispielsweise ermöglicht es dem Vertrieb, auf hoher Ebene zu arbeiten, um seine flache Liste von Spezifikations- und Preisobjekten zu erstellen. Die Produkteigenschaften mit Zielwerten dienen mehreren Zwecken, einschließlich der Kontrolle über die Bestückung der kommerziellen Struktur, den Benutzereingaben in den Variantenkonfigurator und der Kontrolle über die Bestückung der modularen Stückliste.

Weiter kann eine modulare und damit konfigurierbare Stückliste im Gegensatz zu einer Maximalstückliste die gesamte Produktpalette abbilden.

Leseempfehlung: Sie interessieren sich dafür, wie eine solche Konfigurationslogik für für modulare Stücklisten aufgebaut und durch eine Software unterstützt werden kann? Lesen Sie in diesem Artikel wie Sie "Mit dem richtigen Software-Tool schneller und besser zur modularen Produktarchitektur kommen".

Wann verwenden Sie eine Maximalstückliste, wann eignet sich eine modulare Stückliste

Der Maximalstücklisten-Ansatz funktioniert gut für Produkte mit eher geringer Varianz und Komplexität. Wenn jedoch Varianz und Produktkomplexität zunehmen, nehmen die Wartungskosten für mehrere Maximalstücklisten signifikant zu, und die Kommunikation/Verbindung von Vertriebs-, F&E-, Konstruktions- und Produktionssystemen wird schwierig, teuer und instabil oder geht vollkommen verloren.

3. Welche Auswirkungen haben Lieferketten auf die Konfigurierbarkeit des Produkts?

Eine falsch aufgestellte Lieferkette kann die Vorteile eines konfigurierbaren Produktes zunichte machen, selbst wenn das Produktdesign und die IT-Architektur optimal durchgeführt wurden.

Der häufigste Grund dafür ist, dass bereits die Herstellung oder der Kauf von Baugruppen auf einem zu hohen Niveau erfolgen, um diese effizient vorzuhalten und einzulagern.

Durch kunden- bzw. konfigurationsspezifische Elemente in den Baugruppen, muss eine zu große Varianz vorgehalten werden, um wettbewerbsfähige Lieferzeiten zu garantieren.  Dieses Problem ähnelt dem der Dokumentation von Komponenten auf einem zu hoch aggregierten Niveau.

Wenn vordefinierte Baugruppen auf einem zu hohen Niveau gekauft oder vormontiert werden, sind Lieferanten und die Vormontage nicht in der Lage, neue, ungeplante Kombinationen mit einer akzeptablen Lieferzeit auszuführen.

Dies wird in der folgenden Abbildung deutlicher. Auf der Ebene der Hauptbaugruppen sind bereits mehrere Funktionen und Komponenten miteinander verknüpft. Die Ebenen der Unterbaugruppen und Einzelteile ist für den Kunden zu detailreich. Auf dem Niveau von Modulen kann der Kunde sich entlang seiner für seinen Anwendungsfall relevanten Funktionen orientieren, welche ein Modul definieren.

Mass-Customization-Modulare-Architektur

Um dieses Problem zu lösen, muss im Rahmen einer sogenannten Postponement Strategie der sogenannte Entkopplungspunkt (auch Variantenbestimmungspunkt genannt) möglichst spät in der Produktion erfolgen.

Dies ist der Punkt im Produktionsprozess, an dem Teile und Baugruppen zu einer kundenspezifischen Auftragskombination zusammengeführt werden.

Vor der Individualisierung der Konfiguration ist das Produkt generisch, das heißt es kann zu jeder beliebigen Konfiguration verarbeitet werden. Durch die Verzögerung des Variantenbestimmungspunkts werden alle Montagevorgänge, die die Auftragskombination einzigartig machen, erst bei Auftragseingang ausgeführt. Zu diesem Zeitpunkt ist die angeforderte Kombination bekannt und wird auftragsgemäß montiert.

Nur generische Teile bis zur Modulebene werden vor dem Auftrag gekauft oder auf Lager produziert und sind dann bereit, in der richtigen Kombination montiert zu werden.

Definition, Umfang und Beginn des Konfigurationsprozesses  

CPQ-Systeme (Configure Price Quote) sehen das Angebot oder den Kundenauftrag oft als das Ende des Konfigurationsprozesses an. Wenn die Effekte im Rahmen einer Mass Customization Strategie besonders groß sein sollen, empfiehlt es sich aber, den Umfang des Konfigurationsprozesses auszudehnen und den Start des Produktionsauftrages direkt im Konfigurationsprozess zu integrieren.

Ganz konkret heißt das, dass der interne Produktionsauftrag vom CPQ gestartet wird. Das CPQ System würde somit am Anfang des Konfigurationsprozesses stehen.  

So wird sichergestellt, dass der Konfigurationsprozess nicht nur ein korrektes, kundenindividuelles Angebot, sondern auch eine eindeutige, produzierbare Stückliste einschließlich aller technischen und Fertigungsunterlagen liefern sollte: Zeichnungen, Diagramme, Materialspezifikationen und Montageanweisungen.

Konfiguration mit einem Tastendruck – One-Touch-Konfiguration 

One-Touch-Konfiguration bedeutet, dass jede Kundenbestellung nur einmal bearbeitet wird. 

Der Konfigurator muss sicherstellen, dass die Eingabe korrekt, vollständig und konsistent ist. Wenn dies der Fall ist, können die miteinander verbundenen Systeme alle Angebote, internen und externen Spezifikationen, Stücklisten, Dokumentationen, Produktions- und Materialpläne und Aufträge erzeugen.

Die One-Touch-Konfiguration oder die direkte Verarbeitung, ist für Standard-Katalogprodukte relativ einfach zu erreichen. Diese werden oft nicht tatsächlich konfiguriert, sondern durch eine Suchfunktion gefiltert, die die Anfrage mit einem vordefinierten Produkt abgleicht, das bereits dokumentiert und produzierbar ist.

Komplexe Produkte gibt es in zu vielen Kombinationen für ein vordefiniertes Katalogsortiment. Nicht-katalogisierte komplexe Produkte beinhalten in der Regel eine einzigartige Kombination, die noch nie zuvor verkauft, entwickelt oder produziert wurde.

Mass Customization und Postponement-Strategie erfolgreich implementieren

Es gibt mehrere technische, IT-, Organisations- und Prozessherausforderungen zu überwinden, wenn eine Mass Customization und Postponement Strategie durch konfigurierbare modulare Produkte implementiert werden soll. Das ist insbesondere der Fall, wenn es sich um komplexe Produkte aus dem B2B Segment handelt.

Die größte Herausforderung besteht oft darin, wie der Vertrieb mit F&E, Engineering und Produktion verbunden werden kann.

Eine modulare und konfigurierbare Produktarchitektur ist die effektivste und nachhaltigste Grundlage für die Implementierung einer Mass Customization Strategie. Sie ermöglicht eine  kundenspezifische Anpassung der Produkte, unabhängig davon, ob eine CPQ-Verkaufskonfiguration, eine produzierbare Stücklistenkonfiguration oder eine Straight-Through-Verarbeitung in einem One-Touch-Flow angestrebt wird.

Weiter stellen richtig gewählte Module und eine entsprechende Flughöhe im Rahmen der modularen, konfigurierbaren Stückliste ein geeignetes Instrument dar, um auch in komplexer Umgebung eine durchgängige Konfiguration mit einer entsprechenden Postponement Strategie zu verknüpfen.

Insbesondere die Definition der Produktstruktur und der Stückliste sind entscheidend für den Erfolg Ihrer Mass Customization Strategie. Lesen Sie hier unsere 6 goldenen Regeln für eine modulare Produktstruktur:

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