Wann amortisiert sich ein Lasersystem im laufenden Betrieb?

Gerade bei industrieller Oberflächenbearbeitung können Nebenzeiten, Verbrauchsmaterial, externe Bearbeitung, Transport, Nacharbeit und Produktionsunterbrechungen einen erheblichen Anteil der Gesamtkosten ausmachen. Ein wirtschaftlicher Vergleich muss deshalb den kompletten Prozess betrachten – nicht nur die Minuten, in denen eine Maschine aktiv arbeitet.

Fraunhofer weist bei modernen Laserprozessen ebenfalls darauf hin, dass Produktivität nicht auf Leistung und Vorschub reduziert werden kann. Kurze Zykluszeiten, geringe Nebenzeiten, wenig Nacharbeit und stabile Qualität gehören gemeinsam in die Bewertung.

Warum der Kaufpreis keine Amortisationsrechnung ist

Eine Investition von beispielsweise mehreren zehntausend Euro wirkt zunächst groß. Ob sie wirtschaftlich ist, lässt sich aus dieser Zahl allein jedoch nicht ableiten.

Eine Maschine für 30.000 Euro kann wirtschaftlich hervorragend sein, wenn sie jedes Jahr hohe Fremd- und Prozesskosten ersetzt.

Eine Maschine für 15.000 Euro kann dagegen eine schlechte Investition sein, wenn sie nur wenige Stunden im Jahr eingesetzt wird.

Die relevante Frage lautet deshalb nicht:

Wie teuer ist die Maschine?

Sondern:

Welchen wirtschaftlichen Effekt erzeugt sie über den geplanten Nutzungszeitraum?

Das klingt selbstverständlich, wird in Investitionsentscheidungen aber häufig verkürzt.

Besonders problematisch sind Vergleiche wie:

„Externe Bearbeitung kostet 150 Euro pro Stunde, also hat sich die Maschine nach 200 Stunden bezahlt gemacht.“

Diese Rechnung ignoriert, dass bei der Eigenbearbeitung ebenfalls Kosten entstehen.

Dazu gehören Personal, Energie, Absaugung, Filter, Wartung, Einrichtung, Schulung und Kapitalbindung.

Umgekehrt werden häufig Kosten des alten Verfahrens übersehen, die durch den neuen Prozess entfallen könnten.

Eine realistische Amortisation entsteht erst, wenn beide Seiten vollständig betrachtet werden.

Den bisherigen Prozess vollständig erfassen

Bevor über eine neue Technik gerechnet wird, sollte der bestehende Ablauf dokumentiert werden.

Ein Beispiel:

Ein Maschinenbauer lässt regelmäßig Bauteile extern entrosten oder entschichten.

Dann bestehen die heutigen Kosten möglicherweise nicht nur aus der Rechnung des Dienstleisters.

Zusätzlich können entstehen:

• Verpacken der Bauteile
• interner Transport
• externer Transport
• Wareneingang und -ausgang
• Terminabstimmung
• Wartezeit
• Qualitätskontrolle
• Zwischenlagerung
• Nacharbeit

Wenn Bauteile dafür mehrere Tage den Betrieb verlassen, kann zusätzlich ein logistischer Puffer notwendig sein.

In einem anderen Unternehmen erfolgt die Bearbeitung intern durch Schleifen.

Dann könnten Kosten entstehen für:

• Schleifscheiben
• Arbeitszeit
• Werkzeugwechsel
• Absaugung
• Reinigung
• Nacharbeit
• persönliche Schutzausrüstung

Erst wenn der heutige Prozess vollständig bekannt ist, lässt sich beurteilen, welche Kosten tatsächlich ersetzt werden.

Welche Kosten beim neuen Prozess entstehen

Ein eigener laserbasierter Prozess besitzt ebenfalls laufende Kosten.

Typische Positionen sind:

• Anschaffung beziehungsweise Finanzierung
• Strom
• Prozessabsaugung
• Filter
• Schutzkomponenten
• Wartung
• Personalkosten
• Einweisung und Schulung
• Arbeitsplatzorganisation

Bei offenen leistungsstarken Systemen kommen außerdem die Anforderungen des Laserschutzes hinzu.

Diese Positionen sollten nicht kleingerechnet werden.

Eine Investitionsentscheidung wird nicht dadurch besser, dass Kosten des gewünschten Systems ignoriert werden.

Gleichzeitig sollte sauber zwischen fixen und variablen Kosten unterschieden werden.

Die Investition fällt unabhängig davon an, ob das System in einem Monat zehn oder hundert Stunden arbeitet.

Filter, Energie und bestimmte Wartungspositionen hängen dagegen stärker von der Nutzung ab.

Genau diese Unterscheidung führt zur wichtigsten Variable der Rechnung: Auslastung.

Auslastung als entscheidende Variable

Die Wirtschaftlichkeit einer eigenen Anlage hängt wesentlich davon ab, wie häufig sie tatsächlich produktiv eingesetzt wird.

Eine Maschine, die täglich mehrere Stunden arbeitet, verteilt ihre Fixkosten auf deutlich mehr produktive Einheiten als ein System, das nur zweimal im Monat benötigt wird.

Deshalb sollte die erwartete Auslastung nicht optimistisch geschätzt werden.

Besser ist eine Auswertung vorhandener Daten.

Zum Beispiel:

Wie viele Bauteile wurden in den vergangenen zwölf Monaten extern bearbeitet?

Wie viele Stunden hat das bisherige interne Verfahren benötigt?

Wie viele konkrete Kundenanfragen mussten abgelehnt werden?

Wie viele zukünftige Projekte sind bereits absehbar?

Aus solchen Daten lässt sich eine realistischere Nutzungsprognose erstellen.

Ein häufiger Fehler besteht darin, zukünftige Zusatzumsätze vollständig in die Wirtschaftlichkeitsrechnung einzubauen, obwohl sie noch nicht gesichert sind.

Solche Chancen dürfen betrachtet werden – sollten aber als separates Wachstumsszenario geführt werden.

Vermiedene Fremdkosten berücksichtigen

Wenn Arbeiten heute extern vergeben werden, ist die Dienstleisterrechnung ein gut sichtbarer Kostenblock.

Doch auch hier sollte genau gerechnet werden.

Relevant ist beispielsweise:

Jährliche externe Bearbeitungskosten

plus

Transport und Handling

plus

interne Organisation

plus gegebenenfalls

durch externe Bearbeitung verursachte Wartezeiten.

Werden diese Arbeiten zukünftig intern durchgeführt, fallen nicht sämtliche Kosten vollständig weg.

Das Personal arbeitet schließlich nicht kostenlos.

Aber die Differenz zwischen altem und neuem Prozess kann die Grundlage für eine Amortisationsrechnung bilden.

Besonders interessant ist die Betrachtung bei regelmäßig wiederkehrenden Arbeiten.

Ein einzelner großer Auftrag rechtfertigt selten eine langfristige Investition.

Hundert ähnliche Aufträge pro Jahr können die Rechnung grundlegend verändern.

Personalzeit richtig kalkulieren

Personalkosten werden häufig zu grob angesetzt.

Der Stundenlohn eines Mitarbeiters ist nicht identisch mit den tatsächlichen betrieblichen Kosten einer Arbeitsstunde.

Für eine interne Kalkulation verwendet ein Unternehmen normalerweise einen entsprechenden Personal- oder Maschinenstundensatz.

Noch wichtiger ist die Frage, wie viel aktive Bedienzeit tatsächlich benötigt wird.

Ein Prozess kann beispielsweise 30 Minuten dauern, aber nur 15 Minuten aktive Bedienung erfordern.

Ein anderer Prozess kann vollständig manuell sein und während der gesamten Bearbeitung einen Mitarbeiter binden.

Bei automatisierten Abläufen verschiebt sich die Rechnung erneut.

Fraunhofer hebt bei industriellen Laserprozessen gerade die Bedeutung von Automatisierung und Integration in Fertigungsketten hervor.

Für die Amortisation sollte deshalb unterschieden werden zwischen:

• Maschinenzeit
• aktiver Bedienzeit
• Rüstzeit
• Prüfzeit

Das liefert eine wesentlich realistischere Kostenstruktur.

Verbrauchsmaterial und Entsorgung

Ein Vorteil laserbasierter Prozesse kann der Verzicht auf klassische Strahl- oder Schleifmedien sein.

Das bedeutet aber nicht, dass überhaupt keine Verbrauchskosten entstehen.

Filter, Schutzgläser und andere Komponenten müssen abhängig von Anwendung und Nutzung berücksichtigt werden.

Auf der Gegenseite können beim bisherigen Prozess beispielsweise Kosten entstehen für:

• Strahlmittel
• Schleifmittel
• chemische Medien
• Reinigungsmittel
• Entsorgung belasteter Stoffe

Fraunhofer beschreibt als einen wirtschaftlichen Treiber laserbasierter Reinigungsprozesse unter anderem die Reduzierung von Reinigungsmedien und zu entsorgenden Abfallmengen.

Der Vergleich sollte deshalb jährlich erfolgen.

Kleine Einzelbeträge können sich bei hoher Nutzung zu einem erheblichen Kostenblock summieren.

Nacharbeit und Qualitätskosten

Einer der am häufigsten unterschätzten Faktoren ist Nacharbeit.

Angenommen, Verfahren A bearbeitet ein Bauteil in 15 Minuten.

Anschließend sind zehn Minuten Korrektur notwendig.

Verfahren B benötigt 20 Minuten, liefert danach aber unmittelbar den freigegebenen Zustand.

Dann ist B trotz langsamerer Hauptbearbeitung im Gesamtprozess schneller.

Gleichzeitig können Qualitätsprobleme weitere Kosten verursachen:

• Ausschuss
• Nacharbeit
• erneute Bearbeitung
• Produktionsverzögerung
• Reklamationen

Für präzise Bauteile sollte deshalb nicht nur die Geschwindigkeit des Abtrags verglichen werden.

Die tatsächliche Produktivität ist die Zeit bis zum stabilen Endzustand.

Genau darauf weist auch Fraunhofer ILT bei der Betrachtung moderner Laserproduktivität hin: geringe Nebenzeiten, wenig Nacharbeit und stabile Qualität gehören zur Produktivität genauso wie hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit.

Stillstand und Transport

In der Instandhaltung kann ein weiterer Kostenfaktor wesentlich wichtiger als der Maschinenpreis sein: Stillstand.

Wenn eine Produktionsanlage nicht laufen kann, entstehen möglicherweise entgangene Deckungsbeiträge, Personalstillstand oder Lieferverzögerungen.

Muss ein Bauteil für die Bearbeitung ausgebaut und extern transportiert werden, kann sich diese Stillstandszeit verlängern.

Ein mobiles internes Verfahren kann unter bestimmten Bedingungen solche Zeiten reduzieren.

Das darf allerdings nicht pauschal behauptet werden.

Auch ein interner Laserprozess benötigt Einrichtung, Sicherheitsbereich und Bearbeitungszeit.

Die wirtschaftliche Frage lautet deshalb:

Wie lange steht die Anlage mit Verfahren A und wie lange mit Verfahren B tatsächlich still?

Der eigentliche Abtrag kann dabei nur einen kleinen Teil der Gesamtdauer ausmachen.

Wie eine einfache Amortisationsrechnung aufgebaut wird

Eine vereinfachte Rechnung kann mit folgender Logik beginnen:

Jährliche Kosten des heutigen Prozesses

• Fremdleistungen
• Personal
• Verbrauchsmaterial
• Transport
• Nacharbeit
• sonstige relevante Prozesskosten

Jährliche Kosten des neuen Prozesses

• Personal
• Energie
• Filter und Verschleiß
• Wartung
• sonstige variable Kosten

Die Differenz ergibt die potenzielle jährliche Einsparung.

Anschließend:

Investitionssumme / jährliche Nettoeinsparung = vereinfachte Amortisationsdauer

Diese Rechnung ist bewusst einfach.

Finanzierungskosten, Abschreibung, Steuern und Kapitalkosten können für eine professionelle Investitionsrechnung zusätzlich relevant werden.

Für die erste technische Entscheidung liefert die vereinfachte Methode jedoch eine verständliche Orientierung.

Drei Auslastungsszenarien statt einer Prognose

Niemand kennt die zukünftige Auslastung exakt.

Deshalb ist es sinnvoller, drei Szenarien zu rechnen.

Konservativ

Nur bereits heute sicher vorhandene Arbeiten werden berücksichtigt.

Realistisch

Zusätzlich werden sehr wahrscheinlich wiederkehrende Aufgaben aufgenommen.

Wachstum

Neue Aufträge beziehungsweise zusätzliche interne Anwendungen werden berücksichtigt.

Die Investition sollte idealerweise nicht ausschließlich im Wachstumsszenario funktionieren.

Wenn die Amortisation bereits unter realistischen Annahmen überzeugend ist, sinkt das wirtschaftliche Risiko.

Ein Spreadsheet mit drei Szenarien ist häufig aussagekräftiger als eine einzelne vermeintlich präzise ROI-Zahl.

Warum ein Materialtest vor der Kalkulation wichtig ist

Die größte Unsicherheit in vielen Rechnungen ist die angenommene Bearbeitungsgeschwindigkeit.

Wenn diese Zahl falsch ist, kann die gesamte Amortisationsrechnung falsch werden.

Deshalb sollte vor einer größeren Investition eine repräsentative Probe bearbeitet werden.

Dabei werden gemessen:

• bearbeitete Fläche
• Prozesszeit
• Zahl der Durchgänge
• Qualität des Endzustands
• notwendige Nacharbeit

Die technischen Unterschiede verschiedener Systeme sind bereits im Beitrag Pulslaser oder CW: Welcher Energieeintrag passt zum Bauteil? behandelt.

Für die Wirtschaftlichkeit ist daraus vor allem eines relevant:

Nicht die theoretische Geräteleistung, sondern die reale Produktivität auf dem eigenen Werkstück gehört in die Rechnung.

Investition und Prozessrisiko getrennt betrachten

Eine kurze Amortisationsdauer bedeutet nicht automatisch, dass eine Investition risikolos ist.

Zusätzlich sollten Fragen beantwortet werden wie:

• Wie abhängig ist der Prozess von einem einzelnen Mitarbeiter?
• Gibt es ausreichend wiederkehrende Anwendungen?
• Wie schnell können Ersatzteile geliefert werden?
• Welche Schulungen sind erforderlich?
• Gibt es einen alternativen Prozess bei einem Ausfall?
• Ist die vorgesehene Qualität reproduzierbar?

Diese Punkte lassen sich teilweise nicht direkt in Euro ausdrücken.

Sie sind trotzdem relevant.

Ein wirtschaftlich überzeugender Prozess sollte nicht nur günstig sein, sondern im täglichen Betrieb zuverlässig funktionieren.

Fazit: Amortisation beginnt mit dem bestehenden Prozess

Wann amortisiert sich ein Lasersystem im laufenden Betrieb?

Nicht nach einer allgemeinen Anzahl von Monaten oder Betriebsstunden.

Die tatsächliche Amortisation entsteht aus der Differenz zwischen dem bisherigen und dem zukünftigen Gesamtprozess.

Relevant sind insbesondere:

1. heutige Fremd- oder Eigenkosten
2. tatsächliche Auslastung
3. Bedien- und Rüstzeit
4. Verbrauchsmaterial
5. Nacharbeit
6. Transport
7. Stillstand
8. reale Bearbeitungsgeschwindigkeit

Erst wenn diese Werte bekannt sind, ergibt eine ROI-Berechnung Sinn.

Für Unternehmen empfiehlt sich deshalb eine einfache Reihenfolge:

Zunächst den heutigen Prozess messen.

Danach einen Materialtest durchführen.

Anschließend die tatsächliche Prozesszeit des neuen Verfahrens ermitteln.

Erst dann Investition und jährliche Einsparung gegenüberstellen.

Damit wird aus einer Verkaufsrechnung eine betriebliche Investitionsentscheidung.

Quellen

• Fraunhofer ILT – „More productive with light“ — Produktivität wird als Zusammenspiel aus Zykluszeit, Nebenzeiten, Nacharbeit, Qualität und Systemintegration betrachtet.
• Fraunhofer-Geschäftsbereich Reinigung – „20 Jahre Laserreinigen“ — Praxisbeispiele zu Prozessintegration, Medienverzicht und wirtschaftlicher Nutzung laserbasierter Reinigung.
• Fraunhofer IGCV / Fraunhofer IVV – ökologische und ökonomische Bewertung industrieller Reinigungstechnologien — Betrachtung von Ressourcen-, Energie- und Kostenfaktoren entlang industrieller Reinigungsprozesse.

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