Modularisierung ist eine Strategie, die von vielen Unternehmen genutzt wird, um Komplexitätskosten zu reduzieren, kundenindividuelle Produkte zu ermöglichen und Skaleneffekte in der gesamten Wertschöpfungskette zu erreichen. Dadurch können Produkte bzw. ganze Produktfamilien schneller und effizienter entwickelt, produziert und vermarket werden. Heutzutage finden modulare Baukastensysteme in unzähligen Bereichen der Industrie Anwendung, zum Beispiel in der Automobilindustrie.
Über alle Managementebenen hinweg ist Modularisierung ein viel diskutiertes Thema. Dabei fällt jedoch häufig auf, dass es an einem einheitlichen Vokabular und an Klarheit fehlt, was Modularisierung eigentlich ist. Zwischen all den Begriffen wie Konfigurierbarkeit, Variantenreduktion oder modulare Produktarchitektur verliert man schnell den Überblick. Noch komplizierter wird es, wenn die zur Beschreibung der Prozesse und Vorgehensweisen notwendigen Begriffe nicht einheitlich verwendet, sondern je nach Person oder Abteilung neu ausgelegt werden.
In diesem Blog-Artikel wollen wir das Thema Modularisierung deshalb umfassend beleuchten. Nach einem kurzen Überblick über die Geschichte der Modularisierung werden wir die wichtigsten Begrifflichkeiten definieren und voneinander abgrenzen sowie Beispiele anführen, wie Modularisierung in der Praxis aussehen kann. Abschließend geben wir Ihnen noch nützliche Tipps, wie Modularisierung gelingt.
Geschichte der Modularisierung: Baukastensysteme im Wandel der Zeit
Die ersten Modularisierungsversuche reichen mehrere Tausend Jahre zurück. Ein solches Beispiel stellt die Terrakotta-Armee (200 v. Chr.) dar. Moderne Modularisierung, wie sie heutzutage von der Industrie genutzt wird, wurde über Jahrzehnte hinweg von führenden Unternehmen verschiedener Branchen wie Scania, Toyota, Dell und Sony vorangetrieben. Ihnen ist es gelungen, ihre modularen Baukastensysteme kontinuierlich zu verbessern und so Marktführerschaft zu erlangen.
Der Begriff “Baukasten” reicht zurück bis in die 1930er Jahre, wo er häufig für Selbstbaukästen wie Modelleisenbahnen, modulare Radios und Elektronikbaukästen für Kinder verwendet wurde. Ebenso wie die modularen Produktplattformen der Industrie verfolgen diese Spielzeuge das Ziel, Flexibilität durch die Standardisierung von Schnittstellen zu schaffen. Ein aktuelles Beispiel einer gelungenen Modularisierung aus dem deutschen Markt ist der Volkswagen Konzern, der bei der Produktion seiner Fahrzeuge auf den sogenannten Volkswagen MQB (Modularer Querbaukasten) setzt.
Sony nutzte die Modularisierung sowohl für die Handycam- als auch für die Walkman-Produktion, um sich in den 1980er Jahren einen Vorsprung vor der Konkurrenz zu verschaffen. Sobald die Konkurrenten aufholten, konnte Sony sofort die nächste Version auf den Markt bringen und somit Produktführer bleiben.
Scania hingegen erkannte die Modularität als Weg zur kundenindividuellen Massenproduktion. Das vom Nutzfahrzeughersteller für seine Lkw entwickelte Baukastensystem ermöglichte es, eine sehr große Anzahl an Varianten zu konfigurieren, die ohne kostspielige Umstellungen auf denselben Produktionslinien montiert werden konnten. Jahrzehntelang war Scania so den Wettbewerbern in puncto Komplexitätskosten einen deutlichen Schritt voraus.
Leseempfehlung: Einen guten Überblick über das Thema Komplexitätskosten geben Ihnen unsere Blog-Artikel mit den dazugehörigen Webinaren: Mit einem Baukastensystem optimale Komplexität in 4 Schritten realisieren, Von Komplexität zu Profitabilität – Der Wert eines Baukastensystems und Besser als Standardisierung: Mit einem Baukastensystem Komplexität optimieren.
Modularisierung: Definitionen und Begrifflichkeiten
Was ist Modularisierung?
Modularisierung beschreibt das Strukturieren eines Produkts oder Systems in Form von austauschbaren Funktionsbausteinen – den Modulen - mit dem Ziel, ein flexibles System zu schaffen, das problemlos verschiedene Varianten eines Produkts liefern kann und gleichzeitig die Anzahl der dazu notwendigen Bauteile reduziert. Indem gleiche Modulvarianten in mehreren Produktkonfigurationen verwendet werden, ist es möglich, das Produktionsvolumen auf Modulniveau zu konsolidieren und Skaleneffekte zu erreichen, ohne das Produkt als solches zu standardisieren.
Wichtige Vorteile der Modularisierung sind:
- Erhöht den Kundennutzen des Produkts dank Konfigurierbarkeit.
- Verkürzt Time-to-Market, da Innovationen in einem Modul gebündelt werden können - statt das komplette Produkt zu überarbeiten.
- Optimiert Komplexität durch Reduktion der Variantenzahl.
Kurz gesagt: Modularisierung kombiniert die Vorteile von Standardisierung (geringe Komplexitätskosten) mit denen der Personalisierung (kundenindividuelle Anpassung des Produkts).
Was ist ein modulares Baukastensystem?
Ein modulares Baukastensystem vereint und organisiert alle Module, Schnittstellen und Konfigurationsregeln, die es zur kundenindividuellen Anpassung eines Produktportfolios braucht. Häufig umfasst ein solches System mehrere modulare Produktarchitekturen, die beschreiben, wie die einzelnen Produkte aus den Modulen aufgebaut werden.
Ein gut aufgestellter modularer Baukasten ermöglicht sowohl Effizienz als auch Flexibilität in der Herstellung von Produkten, und erlaubt zudem agile Veränderungen für eine langlebige Produktarchitektur. Im Folgenden werden wir uns die drei Kerneigenschaften eines modularen Baukastensystems (Effizienz, Flexibilität, Agilität) im Detail ansehen.
Effizienz meint in diesem Zusammenhang das Ermöglichen von Skaleneffekten und Stabilität. Durch die Standardisierung von Baugruppen und -teilen und die Wiederverwendung von Modulen wird eine Variantenreduktion erreicht, während die Isolierung bestimmter Module von produkttechnischen Änderungen langfristige Planungen in der Lieferkette ermöglichen.
Flexibilität beschreibt die Möglichkeit, Produkte in großem Stil an die Wünsche und Bedürfnisse der Kunden anpassen zu können. Außerdem beschleunigen Baukastensysteme das Erstellen von SKUs und kundenspezifischer Angebote. In vielen Fällen kann der Kunde das gewünscht Produkt mittels eines Online-CPQ-Systems (Configure-Price-Quote) sogar selbst konfigurieren.
Agilität bedeutet in diesem Kontext, dass sich ein Baukastensystem schnell an neue Anforderungen anpassen lässt. Indem man von vornherein Änderungen der Geometrie und der Schnittstellen eines Produkts vorhersieht, können diese auf bestimmte Module beschränkt werden, während umliegende Bauteile unberührt bleiben.
Unternehmen, denen es gelingt, ein modulares Baukastensystem zu entwickeln, das alle drei Eigenschaften vereint, verschaffen sich beträchtliche Wettbewerbsvorteile. Die Auswirkungen eines Baukastensystems beschränken sich jedoch nicht nur auf die Produktion, sondern reichen auch in andere Abteilungen wie Vertrieb, F&E, Beschaffung und alle anderen Bereiche hinein, in denen die Produktkomplexität eine Rolle spielt.
Leseempfehlung: Kosten senken und Umsatz steigern – Erfahren Sie hier, wie Sie die Potentiale eines modularen Baukastens quantifizieren können.
Was ist Modularität?
Während Modularisierung das Definieren und Verwalten von Modulen meint, beschreibt der Begriff Modularität, wie gut ein modularer Baukasten die gesteckten Ziele der Modularisierung umsetzt. Als Maßstäbe dienen hier wiederum Effizienz, Flexibilität und Agilität. Wie genau der Modularitätsgrad gemessen wird, hängt von den festgelegten unternehmensstrategischen Zielen ab, die durch die Modularisierung erreicht werden sollen. Mögliche Wege, die Effizienz, Flexibilität und Agilität eines Baukastensystems zu messen, sind:
- Für Effizienz: Wie viele Bauteile braucht das System? Dazu wird die Anzahl an individuellen Bauteilen betrachtet. Generell gilt: Je weniger, desto besser. Die so ermittelte Anzahl kann fortan als Referenzwert dienen, um einen unbeabsichtigten Anstieg des Komplexitätsgrades der Produktpalette frühzeitig zu entdecken. Diese Betrachtung kann auf Software erweitert werden.
- Für Flexibilität: Wie viele Produkte sind auf der Basis eines bestimmten Sets an Modulvarianten konfigurierbar? Um die Konfigurierbarkeit eines Produkts zu ermitteln, wird die Anzahl der Produktvarianten durch die Anzahl der dazu benötigten Module dividiert.
- Für Agilität: Wie viele neue Komponenten müssen ins Baukastensystem eingepflegt werden, um ein neues Produkt zu erzeugen? Zur Berechnung wird die Anzahl der hinzugefügten Komponenten durch die neu entstandenen Produktvarianten dividiert. Als Betrachtungszeitraum wird meist ein Jahr gewählt.
Leseempfehlung: Lesen Sie mehr zum Thema Modularisierung messen: KPIs für ein erfolgreiches und nachhaltiges Baukastensystem in unserem separaten Blog-Artikel.
Modulare Produktarchitektur, Komplexitätskosten und Co. - Weitere Begriffe im Zusammenhang mit Modularisierung
Komplexitätskosten: Unter dem Begriff Komplexitätskosten werden alle Ausgaben zusammengefasst, die durch die Einführung neuer Produkte und die Verwaltung der Gesamtheit an Produktvarianten entstehen. Eine Vielzahl verschiedener Produkte führt zu hohen Komplexitätskosten, während eine geringe Zahl an Produkten (oder ein hoher Ähnlichkeitsgrad zwischen einzelnen Produkten) die Komplexitätskosten senkt. Ein modulares Baukastensystem hilft, Komplexitätskosten durch Variantenreduktion zu optimieren.
Konfiguration: Eine Konfiguration ist eine spezifische Kombination von Modulvarianten gemäß einer modularen Produktarchitektur, die alle Konfigurationsregeln erfüllt.
Konfigurationsregeln: Konfigurationsregeln geben an, wie ein Produkt aus Modulvarianten kombiniert werden darf. Während die modulare Produktarchitektur die übergeordnete Produktstruktur beschreibt, geben die Konfigurationsregeln vor, welche modularen Varianten kombiniert werden können und wie Kundenbedürfnisse in eine geeignete Produktkonfiguration übersetzt werden.
Modul: Ein Modul ist eine funktionale Gruppierung von Komponenten mit festgelegten Schnittstellen, die bestimmte unternehmensstrategische Dimensionen erfüllt.
Modulare Produktarchitektur: Eine modulare Produktarchitektur beschreibt die geometrischen und logischen Strukturen, die notwendig sind, um Produkte auf der Basis eines Baukastensystems zu erstellen.
Modulvariante: Eine Modulvariante ist die konkrete Ausführung eines Moduls, die sich durch bestimmte Schnittstellen auszeichnet und die jeweils definierten strategischen Ziele umsetzt.
Modulschnittstelle: Die Schnittstelle legt fest, wie ein einzelnes Modul mit den umliegenden Modulen verbunden ist, beziehungsweise sich in den umliegenden Bauraum einfügt. Schnittstellen können a) Module direkt miteinander verbinden, b) festlegen, wie Daten, Medien oder Energie zwischen zwei Modulen übertragen werden, oder c) als geometrische Schnittstelle den Bauraum eines Moduls definieren.
Plattform: Der Begriff Plattform wird häufig als Synonym für Baukastensystem benutzt. Da es sich hierbei jedoch um komplementäre Systeme handelt, müssen beide Begriffe voneinander getrennt werden. Eine Plattform kann ein modulares Baukastensystem als zusätzliche Entwicklungsstrategie ergänzen, indem sie eine standardisierte Basis für verschiedene Produktvarianten bildet. In diesem Sinne ist eine Plattform als ein Set von Komponenten und Prozessen zu verstehen, auf dem mehrere Produkte aufbauen.
Produktkonfigurator: Ein Produktkonfigurator ist eine Software, die auf Basis der festgelegten Konfigurationsregeln das virtuelle Konfigurieren eines Produkts ermöglicht. Ein Konfigurator kann entweder dem Kunden direkt zugänglich gemacht werden (z.B. in Form eines Vertriebskonfigurators/CPQ-Lösung) oder intern verwendet werden, um Stücklisten oder Zeichnungen für anpassbare Produkte zu generieren.
Leseempfehlung: Erfahren Sie hier über unsere ganzheitliches methodisches Vorgehen zur Entwicklung eines modularen Baukastensystems.
Modularisierung in der Praxis: Beispiele für eine modulare Produktarchitektur
Husqvarna Elektro Rasentrimmer
Die elektrischen Rasentrimmer von Husqvarna sind ein gutes Beispiel für eine gelungene Modularisierung. Für verschiedene Marken und immer mehr SKUs wird die gleiche Produktarchitektur verwendet. Das nachfolgende Bild zeigt, wie die Flexibilität eines modularen Baukastensystems es ermöglicht, ganz unterschiedliche Designs für verschiedene Marken umzusetzen, ohne Einbußen bei den Skaleneffekten hinnehmen zu müssen.
Komponenten wie Motoren, Batterien oder Rotationsregler können die Skaleneffekte positiv beeinflussen. Werden die Gemeinsamkeiten zwischen verschiedenen Produkten auf die Unterbaugruppen ausgeweitet, ist es zudem möglich, größere vormontierte Baugruppen von Lieferanten zu beziehen.
Wärtsilä 4-Takt-Motoren
Wärtsilä verfügt über ein umfangreiches Portfolio an Motoren in unterschiedlichen Größen. Die Produktpalette reicht von relativ kleinen Motoren (etwa 200 mm Zylinderbohrung) für den Einsatz als Hilfs- oder dieselelektrische Stromgeneratoren bis hin zu riesigen Motoren (500 mm und mehr Zylinderbohrung) zum Einsatz in Kraftwerken und als Direktantrieb von Schiffen. Unterschiedliche Anforderungen im Maschinenraum sowie hinsichtlich der Kraftstoffart und des Energiebedarfs erfordern eine hohe Flexibilität, während ständig steigende Nachhaltigkeitsanforderungen und der Wettbewerb mit der Konkurrenz eine kontinuierliche Weiterentwicklung der verwendeten Technologien notwendig machen.
Um den verschiedenen Anforderungen gerecht zu werden, setzt Wärtsilä auf modulare 4-Takt-Motoren. Die Modularisierung liefert dabei die folgenden Vorteile:
- Durch die Flexibilität des Motorblocks in Bezug auf die Positionierung der Hauptantriebswelle und der Turboladerbaugruppe wird die Flexibilität des Maschinenraums ohne doppelte Komplexität erreicht.
- Durch die Standardisierung der Schnittstellen zwischen Kraftstoffeinspritzsystemen und Zylinderköpfen können verschiedene Kraftstoffarten verwendet werden, ohne die grundlegenden Funktionsteile des Motors zu beeinträchtigen.
Tipps für eine erfolgreiche Modularisierung
Um das volle Potenzial der Modularisierung auszuschöpfen, muss diese richtig implementiert werden. Damit das funktioniert, sollten Sie die folgenden Tipps berücksichtigen.
Stellen Sie den Kunden in den Mittelpunkt Ihrer Überlegungen
Der wichtigste Faktor bei der Entwicklung eines Produkts ist die Frage, wie man einen Mehrwert für den Kunden schaffen kann. Noch wichtiger werden Kundenbedarfe bei der Entwicklung eines modularen Baukastensystems, da hier versucht wird, ein flexibles Produkt zu entwickeln, mit dem alle Kunden zufrieden sind und das über längere Zeit Bestand hat. Dazu ist es wichtig, im Vorfeld zu analysieren, welche Anforderungen an das Produkt bestehen und wie sich diese im Laufe der Zeit verändern könnten.
Binden Sie alle Unternehmensbereiche ins Design Ihrer modularen Produktarchitektur mit ein
Der Nutzen eines modularen Baukastensystems beschränkt sich nicht nur auf die Produktion, sondern erstreckt sich in nahezu alle Bereichen des Unternehmens (Sales, Marketing, Product Management etc.). Deshalb müssen alle Unternehmensbereiche gleichermaßen beim Aufbau des modularen Systems berücksichtigt werden. Sobald ein Bereich Modifikationen an der Architektur vornimmt, ohne die anderen einzubeziehen, droht das System an Nutzen einzubüßen.
Erwarten Sie keine radikalen Veränderungen über Nacht
Modularisierung braucht Zeit. Große, komplexe Produktportfolios können nicht über Nacht komplett neu strukturiert werden. Um Komplexität im Unternehmen nachhaltig zu optimieren, muss Schritt für Schritt vorgegangen werden. Beginnen Sie mit kleinen Bereichen und weiten Sie die Vorgehensweise progressiv auf weitere Teile der Produktion aus.
Leseempfehlung: Lesen Sie auch, wie Sie Ihr Produktportfolio mit Modularisierung und Szenariotechnik zukunftsrobust machen.
Behalten Sie den Nutzen der Modularisierung im Auge
Eine Modularisierungsstrategie zu verfolgen bedeutet, manchmal auch kontraintuitive Entscheidungen treffen zu müssen. Ein traditioneller Produktentwicklungsansatz mag zunächst eine kürzere Time-To-Market (TTM) und geringere direkte Kosten versprechen, während die Vorteile der Modularisierung (reduzierte Komplexitätskosten etc.) erst nach einiger Zeit sichtbar werden. Um in solchen Situationen die richtige Entscheidung zu treffen, ist es wichtig, zu jedem Zeitpunkt den genauen Nutzen eines modularen Systems zu kennen.
Passen Sie Ihre Entscheidungsprozesse und Governance frühzeitig an die Modularisierung an
Der Erfolg eines Baukastensystems lässt sich nicht nur in konkreten Zahlen auf dem Unternehmenskonto messen, sondern zeigt insbesondere über längere Zeiträume seinen gesamten Nutzen. Im Umkehrschluss bedeutet das, dass modulare Systeme über lange Zeit hinweg stabil gehalten werden müssen, um erfolgreich zu sein. Unternehmen sollten von daher gleich zu Beginn ihre Entscheidungsprozesse und Governance Strukturen anpassen, um das Prinzip der Modularisierung zu berücksichtigen (d.h. Fokus auf Module und Produktarchitekturen statt auf einzelne Produkte).
Holen Sie die gesamte Managementebene vom ersten Tag an mit ins Boot
Der Einfluss des Managements auf Change-Prozesse (wie beispielsweise Modularisierung) ist erfahrungsgemäß zu Beginn der Veränderungsphase am größten. Modularisierung erfordert von Unternehmen ein signifikantes Umdenken vom ersten Tag an.
Verbessern Sie ihre modulare Produktarchitektur kontinuierlich
Damit eine modulare Produktarchitektur über einen langen Zeitraum hinweg Nutzen bringt, muss diese kontinuierlich verbessert werden. Um Verbesserungspotenzial zu identifizieren, müssen Produktportfolios korrekt analysiert, wenig profitable Varianten aus dem Portfolio genommen oder verbessert und Lieferketten optimiert werden.
Von Hardware zu Software: Ausweitung der Anwendungsbereiche der Modularisierung
Der zunehmende Funktionstransfer von Hardware zu Software stellt auch Unternehmen mit traditionell mechanischer Ausrichtung vor immer komplexere Softwareherausforderungen. Prozesse, die früher mechanisch bewältigt wurden, laufen heute zunehmend softwaregesteuert ab. Für den Maschinenbau bedeutet das: Modularisierung darf sich nicht nur auf die mechanischen Aspekte der Produktion beschränken, sondern muss sich auch in der Entwicklung entsprechender Software-Module fortsetzen. Indem verschiedene Software-Module wiederverwendbar, austauschbar und voneinander unabhängig gestaltet werden, können Qualität und Time-To-Market (TTM) verbessert und Skaleneffekte erhöht werden.
Ein Beispiel erfolgreicher Modularisierung im Bereich Software ist die Web API von Spotify. Die API gibt Entwicklern einen öffentlichen Zugang zur Plattform und ermöglicht so eine beliebige Integration von Spotify Modulen wie Alben oder Playlists in andere Softwaresysteme wie Smartwatches oder Lautsprecher. Ausschlaggebend für eine erfolgreiche Verknüpfung sind auch hier standardisierte Schnittstellen, die eine unabhängige Produktentwicklung auf beiden Seiten ermöglichen.
Leseempfehlung: Lesen Sie in unserem Artikel „Digitalisierung und Industrie 4.0 – Mit modularer Maschinensoftware“, wie die Modularisierung der Softwareanteile ihrer Produkte gelingen kann. Ebenfalls interessant: Wie Modularisierung die Qualität und Effizienz der Softwareentwicklung erhöhen kann.
Modularisierung erfolgreich umsetzen
Unternehmen, die heutzutage erfolgreich sein wollen, müssen es verstehen, Modularisierung effizient in ihre Produktions- und Entwicklungsprozesse einzubinden, ganz egal, ob sie im Hard- oder Software-, Produkt- oder Dienstleistungsbereich tätig sind. Um Modularisierung richtig umsetzen zu können, ist zunächst ein einheitliches Verständnis der zentralen Begriffe (Modularität, Baukastensystem, modulare Produktarchitektur etc.) notwendig. Nur wenn alle am Modularisierungsprozess beteiligten Personen ein klares Verständnis der verschiedenen Konzepte besitzen, kann Modularisierung gelingen.
Weitere wichtige Erfolgsfaktoren sind das frühzeitige Einbinden der obersten Managementebene, ein klarer Fokus auf die Bedürfnisse des Kunden sowie die Bereitschaft, wenn notwendig, kontraintuitive Entscheidungen zu fällen, um den Langzeiterfolg des Change-Prozesses zu gewährleisten.
Wenn auch Sie die Vorteile der Modularisierung für Ihr Unternehmen nutzen wollen, ist es entscheidend, einen strukturierten Ansatz zu verfolgen. Lesen Sie in unserem Guide “In 5 Schritten zur modularen Produktarchitektur“, wie sie dazu am besten vorgehen.
Ingo Bögemann
Senior Consultant
ingo.bogemann@modularmanagement.com
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