Datenbasierte Werkzeuglebenszykluskostenanalyse

Haase, Bernd; Boos, Wolfgang; Schuh, Günther

doi:HT030937313

Datenbasierte Werkzeuglebenszykluskostenanalyse = Data-based tool life cycle cost analysis

Haase, Bernd^RWTH*

2025

VerantwortlichkeitsangabeBernd Haase

Ausgabe1. Auflage

ImpressumAachen : Apprimus Verlag 2025

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

ISBN978-3-98555-255-9

ReiheErgebnisse aus der Produktionstechnik ; 2025,3

Dissertation, RWTH Aachen University, 2024

Druckausgabe: 2025. - Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University. - Weitere Reihe: Edition Wissenschaft Apprimus. - Weitere Reihe: Produktionssystematik

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Schuh, Günther (Thesis advisor)^RWTH* ; Boos, Wolfgang (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2024-12-17

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2025-00598
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/1002634/files/1002634.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Produktionssystematik (frei) ; Werkzeugbau (frei) ; Werkzeuglebenszykluskosten (frei) ; total cost of ownership (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
In der Vergangenheit konnten sich deutsche Unternehmen insbesondere im Bereich der Premium und Hochtechnologie erfolgreich im internationalen Wettbewerb differenzieren. In den vergangenen Jahren hat sich das Wettbewerbsumfeld für deutsche Unternehmen jedoch zunehmend verschärft. Als Bindeglied zwischen Produktentwicklung und Serienfertigung ist der Werkzeugbau ein zentraler Befähiger einer leistungsfähigen produzierenden Industrie. Insbesondere Marktbegleiter aus Niedriglohnländern sowie deren signifikant günstigeren Faktorkosten stellen jedoch eine Herausforderung für den Werkzeugbau dar. Dem zunehmenden Kostendruck für qualitativ hochwertige Werkzeuge können Werkzeugbaubetriebe in Hochlohnländern nicht durch eine Reduzierung der Einstandspreise begegnen. Dahingegen birgt die Analyse und Auswertung der Lebenszykluskosten eines Werkzeugs die Möglichkeit, die Werkzeugkosten je produziertem Teil zu senken. Dazu ist es jedoch zunächst notwendig, Transparenz über die Werkzeugkosten sowie die beeinflussenden Faktoren entlang des gesamten Werkzeuglebenszyklus zu erhalten. Voraussetzungen sind eine Integration des Werkzeugbaus in die Wertschöpfungsprozesse des Kunden sowie eine ganzheitliche digitale Vernetzung. Auf dieser Basis kann in Kooperation mit dem Kunden spezifisches Werkzeug- und Produktionswissen aufgebaut und für eine systematische Analyse der Werkzeuglebenszykluskosten eingesetzt werden. Hierdurch kann die Entwicklung und Umsetzung eines dringend benötigten Differenzierungsmerkmals für Werkzeugbaubetriebe in Hochlohnländern unterstützt und die Wettbewerbsfähigkeit der Branche Werkzeugbau nachhaltig verbessert werden. Im Rahmen dieser Dissertation wurde ein Gestaltungsmodell zur strukturierten und systematischen Gestaltung der datenbasierten Werkzeuglebenszykluskostenanalyse entwickelt. Dieses umfasst fünf Gestaltungselemente und soll dem Anwendenden als Zielbild und Handlungsleitfaden dienen. Den Kern des Modells bilden drei Aktivitätselemente, die die optimale Konfiguration der entscheidenden Elemente in Bezug auf die Erfassung, Auswertung und Nutzbarmachung der Werkzeuglebenszykluskosten beschreiben. Umrahmt werden die drei Aktivitätselemente von dem Verhaltenselement Übergreifendes Wissensmanagement, das die Wissensdokumentation sowie den Wissensabruf über den Werkzeuglebenszyklus darstellt. Die notwendige Struktur bildet das Strukturelement Digitale Werkzeugakte, in dem die notwendige Datenstruktur in Bezug auf die Werkzeugdaten und -kosten beschrieben ist. Die Verifizierung des Gestaltungsmodells erfolgte anhand von zwei Fallbeispielen bei den Firmen Hilti AG und PWO AG. Der wissenschaftliche Beitrag der vorliegenden Arbeit liegt in der Entwicklung eines ganzheitlichen Lösungsansatzes zur Gestaltung der datenbasierten Werkzeuglebenszykluskostenanalyse unter Berücksichtigung der sich aus dem Anwendungsfall ergebenden spezifischen Anforderungen. Unternehmen der Branche Werkzeugbau sind nun gefordert, das Gestaltungsmodell betriebsspezifisch unter Berücksichtigung der individuellen Rahmenbedingungen umzusetzen.

In the past, German companies were able to successfully differentiate themselves from the international competition, particularly in the premium and high-tech sectors. In recent years, however, the competitive environment for German companies has become increasingly fierce. As the link between product development and series production, toolmaking is a key enabler of an efficient manufacturing industry. However, competitors from low-wage countries and their significantly lower factor costs pose a particular challenge for toolmaking. Toolmaking companies in high-wage countries cannot counter the increasing cost pressure for high-quality toolsby reducing cost prices.On the other hand, analyzing and evaluating the life cycle costs of a tool offers the possibility of reducing the tool costs per part produced. To do this, however, it is first necessary to obtain transparency about the tool costs and the influencing factors along the entire tool life cycle. The prerequisites for this are the integration of toolmaking into the customer's value creation processes and comprehensive digital networking. On this basis, specific tool and production knowledge can be built up in cooperation with the customer and used for a systematic analysisof tool life cycle costs. This can support the development and implementation of an urgently needed differentiating feature for toolmaking companies in high-wage countries and sustainably improve the competitiveness of the toolmaking industry.As part of this dissertation, a design model was developed for the structured and systematic design of data-based tool life cycle cost analysis. This comprises five design elements and is intended to serve the user as a target image and guideline for action. Three activity elements form the core of the model, which describe the optimal configuration of the decisive elements in relation to the recording, evaluation and utilization of tool life cycle costs. The three activity elements are framed by the behavioral element Comprehensive Knowledge Management,which represents knowledge documentation and knowledge retrieval over the tool life cycle. The necessary structure is formed by the structural element Digital Tool File, which describes the necessary data structure in relation to the tool data and costs.The verification of the design model was carried out using two case studies at the companies Hilti AG and PWO AG. The scientific contribution of the present work lies in the development of a holistic solution approach for the design of data-based tool life cycle cost analysis, taking into account the specific requirements resulting from the use case. Companies in the toolmaking industry are now required to implement the design model in a company-specific manner, taking into account the individual framework conditions.

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