Welche Kosten pro Bauteil gehören in eine belastbare Kalkulation?

Eine Stückkostenrechnung zwingt dazu, sämtliche relevanten Prozessschritte auf eine produzierte beziehungsweise bearbeitete Menge umzulegen. Dadurch werden Nebenzeiten sichtbar, die in einfachen Vergleichen leicht verschwinden: Rüsten, Positionieren, Prüfen, Filterwechsel, Nacharbeit oder innerbetrieblicher Transport.

Die technische Produktivität eines Prozesses ist im Beitrag Wie funktioniert Laserablation beim Reinigen von Metall? bereits beschrieben. Hier geht es ausschließlich darum, daraus eine betriebswirtschaftlich brauchbare Stückzahlrechnung zu entwickeln.

Warum Stückkosten besser vergleichbar sind

Stundensätze sind für viele Kalkulationen nützlich.

Sie können aber in die Irre führen, wenn zwei Verfahren unterschiedliche Nebenzeiten oder Stückleistungen besitzen.

Ein Beispiel:

Maschine A kostet im Betrieb 100 Euro pro Stunde und bearbeitet zehn Bauteile.

Maschine B kostet 150 Euro pro Stunde und bearbeitet zwanzig Bauteile.

Die reine Stundenbetrachtung würde Maschine A günstiger erscheinen lassen.

Pro Bauteil ergibt sich jedoch:

A: 10 Euro Maschinenkosten.

B: 7,50 Euro Maschinenkosten.

Noch fehlen Rüstzeit, Personal und Nacharbeit – aber bereits dieses einfache Beispiel zeigt, warum die Einheit „Kosten pro freigegebenem Bauteil“ häufig die bessere Entscheidungsgrundlage liefert.

Bei unterschiedlichen Bauteilgrößen kann entsprechend mit Kosten pro Quadratmeter, Meter Bearbeitungslänge oder Charge gearbeitet werden.

Wichtig ist nur, dass dieselbe funktionale Einheit verglichen wird.

Fixkosten und variable Kosten trennen

Eine belastbare Kalkulation beginnt mit einer einfachen Trennung.

Fixkosten

Sie entstehen unabhängig davon, wie viele Bauteile tatsächlich bearbeitet werden.

Dazu können gehören:

• Abschreibung beziehungsweise Finanzierung
• bestimmte Versicherungen
• Grundkosten der Fläche
• Teile der Wartung
• Schulungskosten

Variable Kosten

Sie steigen mit der Nutzung beziehungsweise Stückzahl.

Dazu können gehören:

• Energie
• Filter
• Verschleißteile
• Verbrauchsmedien
• aktive Personalzeit
• Entsorgung

Diese Trennung ist wichtig, weil sich Fixkosten mit zunehmender Auslastung auf mehr Stück verteilen.

Ein Betrieb mit 20 produktiven Stunden pro Jahr hat damit andere Stückkosten als derselbe Betrieb mit 1.000 produktiven Stunden.

Deshalb darf die Maschineninvestition nicht losgelöst von der geplanten Nutzung beurteilt werden.

Maschinenkosten je produktiver Stunde

Für eine einfache interne Rechnung kann die jährliche Maschinenkostenbelastung durch die erwarteten produktiven Stunden geteilt werden.

Zur jährlichen Belastung können gehören:

• Abschreibung oder Finanzierung
• regelmäßige Wartung
• kalkulatorische Zinsen
• feste Servicekosten

Das Ergebnis ist ein interner Maschinenkostensatz.

Wichtig ist das Wort produktiv.

Wenn eine Anlage theoretisch 2.000 Stunden verfügbar wäre, tatsächlich aber nur 400 Stunden Aufträge besitzt, sollten die Fixkosten nicht künstlich auf 2.000 Stunden verteilt werden.

Das würde die Stückkosten zu niedrig darstellen.

Gerade bei einer neuen Technologie sollte konservativ kalkuliert werden.

Die Frage lautet:

Wie viele produktiv fakturierbare beziehungsweise intern wertschöpfende Stunden sind realistisch?

Personal je Bauteil

Der nächste Block ist die Bedienzeit.

Hier sollte unterschieden werden zwischen:

• Rüsten
• aktive Bearbeitung
• Bauteilwechsel
• Prüfung
• Reinigung

Nicht jeder Prozess bindet den Mitarbeiter während der gesamten Maschinenlaufzeit.

Ein automatisierter Prozess kann beispielsweise zehn Minuten laufen, während der Bediener parallel eine andere Aufgabe übernimmt.

Bei einer manuellen handgeführten Bearbeitung ist der Mitarbeiter dagegen typischerweise direkt gebunden.

Für Stückkosten bedeutet das:

Nicht automatisch Maschinenzeit = Personalzeit.

Beide Größen sollten separat erfasst werden.

Dadurch wird auch sichtbar, ob sich eine Automatisierung wirtschaftlich lohnen könnte.

Rüstzeit auf die Losgröße verteilen

Rüstzeit besitzt einen besonders großen Einfluss bei kleinen Losgrößen.

Angenommen, eine Anlage benötigt 30 Minuten zum Einrichten.

Danach dauert die Bearbeitung pro Bauteil fünf Minuten.

Bei einem Einzelteil beträgt die gesamte Zeit 35 Minuten.

Bei 100 gleichen Teilen verteilt sich die halbe Stunde Rüstzeit dagegen auf lediglich 18 Sekunden pro Bauteil.

Damit verändert die Losgröße die Stückkosten drastisch.

Für Betriebe mit vielen Einzelaufträgen ist deshalb eine kurze und flexible Einrichtung besonders wertvoll.

Bei Serienfertigung kann dagegen ein aufwendigerer initialer Rüstprozess wirtschaftlich akzeptabel sein.

Diese Logik gilt unabhängig vom verwendeten Verfahren.

Energie und Medienverbrauch

Energie ist eine klassische variable Kostenposition.

Der tatsächliche Verbrauch sollte möglichst gemessen und nicht aus der nominellen Laserleistung abgeleitet werden.

Die Wattzahl der Laserquelle ist nicht identisch mit dem gesamten elektrischen Energieverbrauch der Anlage.

Zusätzliche Verbraucher können sein:

• Kühlung
• Absaugung
• Steuerung
• Peripherie

Auf der Gegenseite besitzen andere Prozesse ebenfalls Energie- und Medienverbräuche.

Druckluft kann beispielsweise einen erheblichen Energiebedarf verursachen.

Nasschemische Prozesse können zusätzlich Trocknung oder Temperierung benötigen.

Fraunhofer untersucht industrielle Reinigungstechnologien deshalb ausdrücklich unter ökologischen und wirtschaftlichen Ressourcengesichtspunkten.

Für die Stückrechnung lautet die relevante Größe:

Gesamter Energie- und Medienverbrauch geteilt durch bearbeitete Einheiten.

Filter, Verschleiß und Wartung

Laserbasierter Abtrag benötigt kein klassisches Schleif- oder Strahlmedium.

Trotzdem entstehen Betriebsmittel.

Eine Prozessabsaugung benötigt beispielsweise Filter.

Optische Schutzkomponenten müssen kontrolliert und gegebenenfalls ersetzt werden.

Zusätzlich können Wartungskosten entstehen.

Für eine Stückrechnung gibt es zwei Möglichkeiten.

Regelmäßige Kosten können jährlich auf die erwartete Stückzahl verteilt werden.

Verbrauchsabhängige Komponenten können anhand realer Wechselintervalle kalkuliert werden.

Beispiel:

Ein Filter kostet 200 Euro und hält unter den konkreten Bedingungen 2.000 Bauteile.

Dann beträgt die vereinfachte Filterposition 0,10 Euro je Bauteil.

Bei anderen Beschichtungen kann derselbe Filter möglicherweise deutlich früher gesättigt sein.

Deshalb sind praktische Betriebsdaten wertvoller als pauschale Annahmen.

Prüfung und Qualitätssicherung

Ein Bauteil ist wirtschaftlich nicht fertig, wenn die Maschine stoppt.

Es ist fertig, wenn es den geforderten Zustand erreicht hat und freigegeben werden kann.

Dazu kann eine Prüfung gehören.

Je nach Anwendung kann sie sein:

• rein visuell
• Maßkontrolle
• Rauheitsmessung
• Prüfung auf Restbeschichtung
• dokumentierte Prozesskontrolle

Auch diese Zeit gehört in die Stückkosten.

Bei einer Serienanwendung kann die Prüfung automatisiert beziehungsweise stichprobenartig erfolgen.

Bei Einzelteilen kann jedes Bauteil separat kontrolliert werden.

Wird dieser Aufwand nicht berücksichtigt, erscheinen Prozesse mit höherem Prüfbedarf künstlich günstig.

Nacharbeit als versteckte Kostenposition

Nacharbeit ist besonders kritisch, weil sie häufig nicht dem ursprünglichen Prozess zugerechnet wird.

Beispielsweise wird ein Bauteil zunächst bearbeitet.

Danach stellt ein Mitarbeiter fest, dass an einigen Stellen noch Beschichtung vorhanden ist.

Er setzt das Bauteil erneut ein und korrigiert die Oberfläche.

In der Produktionsstatistik könnte die Hauptbearbeitungszeit trotzdem als ursprüngliche Maschinenzeit erscheinen.

Wirtschaftlich ist die Nacharbeit jedoch Teil desselben Auftrags.

Fraunhofer ILT betont bei Produktivität ausdrücklich, dass ein Prozess nicht allein über maximale Leistung bewertet werden sollte. Geringe Nacharbeit und stabile Qualität sind ebenso entscheidend.

Für die Stückkostenrechnung bedeutet das:

Durchschnittliche Nacharbeitszeit je Bauteil erfassen.

Nicht nur Idealteile messen.

Ausschuss richtig einordnen

Noch teurer als Nacharbeit kann Ausschuss sein.

Wenn ein hochwertiges Bauteil durch einen ungeeigneten Prozess nicht mehr verwendet werden kann, entstehen nicht nur Bearbeitungskosten.

Auch der Wert des Bauteils selbst kann verloren gehen.

Für etablierte stabile Prozesse ist die Ausschussquote möglicherweise sehr gering.

Während einer Einführung oder bei stark wechselnden Anwendungen sollte das Risiko trotzdem betrachtet werden.

Besonders bei hochwertigen Komponenten kann eine langsamere, aber robustere Bearbeitung wirtschaftlich sinnvoller sein.

Eine reine Sekundenoptimierung pro Teil greift dann zu kurz.

Losgröße verändert die Kalkulation

Die Stückkosten eines Prozesses sind nicht konstant.

Sie verändern sich mit der Losgröße.

Große Serien profitieren von:

• verteilter Rüstzeit
• stabilen Parametern
• automatisierbarer Zuführung
• wiederholbaren Bewegungen

Einzel- und Kleinserien profitieren dagegen stärker von:

• flexibler Einrichtung
• einfacher Programmierung
• schneller Anpassung
• geringer Vorrichtungskomplexität

Deshalb sollte ein Unternehmen nicht nur einen theoretischen Stückpreis berechnen.

Sinnvoll sind beispielsweise:

• Kosten bei Losgröße 1
• Kosten bei Losgröße 10
• Kosten bei Losgröße 100
• Kosten bei typischer Jahresmenge

Damit wird sichtbar, ab welchem Volumen ein Verfahren seine wirtschaftlichen Stärken entwickelt.

Auslastung und Leerlauf

Auch eine perfekte Stückkostenrechnung kann irreführend werden, wenn die Anlage kaum ausgelastet ist.

Fixkosten laufen weiter.

Deshalb sollten Maschinenkosten niemals ausschließlich anhand maximal möglicher Stückzahlen berechnet werden.

Die reale Nachfrage ist entscheidend.

Wer ein System auch für externe Kundenaufträge nutzen möchte, sollte interne und externe Auslastung getrennt planen.

Mögliche Zusatzumsätze sind attraktiv, aber noch keine garantierte Kapazitätsauslastung.

Für eine konservative Investitionsrechnung sollten zunächst die sicher vorhandenen Anwendungen tragen.

Ein Rechenmodell für die Praxis

Eine einfache Stückkostenformel kann so aufgebaut werden:

Maschinenkosten je Teil

plus

Personalkosten je Teil

plus

Energie je Teil

plus

Verbrauch und Filter je Teil

plus

Qualitätsprüfung je Teil

plus

durchschnittliche Nacharbeit

plus

sonstige relevante Kosten

=

Gesamtkosten pro freigegebenem Bauteil

Anschließend wird derselbe Zielzustand mit dem bisherigen beziehungsweise alternativen Verfahren berechnet.

Erst diese beiden Werte sollten gegenübergestellt werden.

Für einen fairen Vergleich muss die Qualität identisch definiert sein.

Welche Daten ein Materialtest liefern sollte

Ein Materialtest sollte für eine Stückkostenrechnung nicht nur ein schönes Vorher-Nachher-Ergebnis erzeugen.

Er sollte messbare Daten liefern:

• Größe der Testfläche
• Bearbeitungszeit
• Rüstaufwand
• Zahl der Durchgänge
• benötigte Parameter
• notwendige Nacharbeit
• erreichter Zielzustand

Die Unterschiede zwischen Pulslaser und CW-Laser sind bereits im entsprechenden Technikvergleich behandelt.

Für die Stückkosten ist nur entscheidend, welches System die Aufgabe innerhalb der geforderten Qualität zu welchen realen Prozesszeiten erledigt.

Fazit: Das fertige Bauteil ist die richtige Recheneinheit

Welche Kosten pro Bauteil gehören in eine belastbare Kalkulation?

Mehr als die reine Maschinenminute.

Eine vollständige Stückkostenrechnung berücksichtigt:

1. Fixkosten der Anlage
2. reale Auslastung
3. Rüstzeit
4. Maschinenzeit
5. Personal
6. Energie
7. Filter und Verschleiß
8. Prüfung
9. Nacharbeit
10. mögliche Ausschusskosten

Gerade bei unterschiedlichen Verfahren kann die Stückkostenrechnung überraschende Ergebnisse liefern.

Ein teurerer Maschinenstundensatz kann durch höhere Stückleistung wirtschaftlicher sein.

Ein langsamerer Hauptprozess kann durch weniger Nacharbeit günstiger werden.

Eine hohe Investition kann bei ausreichender Auslastung sehr niedrige Stückkosten erzeugen.

Deshalb ist nicht die billigste Maschine entscheidend.

Entscheidend sind die Kosten des freigegebenen Bauteils.

Quellen

• Fraunhofer ILT – „More productive with light“ — Betrachtung von Produktivität über Zykluszeiten, Nebenzeiten, Nacharbeit und stabile Prozessqualität.
• Fraunhofer IGCV / Fraunhofer IVV – Bewertung industrieller Reinigungstechnologien — Ökonomische und ökologische Analyse von Ressourcen und Prozessparametern.
• Fraunhofer-Geschäftsbereich Reinigung – Reinigungstechnologien — Einordnung unterschiedlicher Verfahren entlang industrieller Reinigungsaufgaben.

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