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Vorlesung Grundlagen der computergestützten Produktion und Logistik W1332 Fakultät für Wirtschaftswissenschaften W. Dangelmaier.

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Präsentation zum Thema: "Vorlesung Grundlagen der computergestützten Produktion und Logistik W1332 Fakultät für Wirtschaftswissenschaften W. Dangelmaier."—  Präsentation transkript:

1 Vorlesung Grundlagen der computergestützten Produktion und Logistik W1332 Fakultät für Wirtschaftswissenschaften W. Dangelmaier

2 Grundlagen der computergestützten Produktion und Logistik - Inhalt 1.Einführung: Worum geht es hier? 2.System 3.Modell 4.Modellierung von Gegenständen 5.Strukturmodelle (Gebildestruktur) 6.Verhaltensmodelle (Prozessstruktur) 7.Produktion 8.Digitale Fabrik 9.Planung von Produktionssystemen 10.Wirtschaftlichkeitsrechnung 11.Prüfungen

3 Statistische Verfahren der Wirtschaftlichkeitsrechnung (1) Die statischen Rechenverfahren sind einfach und mit relativ wenig Datenmaterial durchführbar. Obwohl die statischen Verfahren deshalb keine sehr genauen Ergebnisse liefern können, werden sie in der Praxis häufig angewendet. Vor allem dort, wo  eine Wirtschaftlichkeitsrechnung einfach und schnell durchgeführt werden soll  über Investitionen geringerer Bedeutung und entsprechend geringen Wertes entschieden wird  wo unsichere Ausgangsdaten vorliegen. Statische Verfahren der Wirtschaftlichkeitsrechnung legen rechentechnisch eine Fremdfinanzierung zugrunde. 10. Wirtschaftlichkeitsrechnung

4 Statistische Verfahren der Wirtschaftlichkeitsrechnung (2) Die einzelnen Verfahren haben unterschiedliche Schwerpunkte:  Gewinn- und Kostenvergleiche, deren primäre Aufgaben die Ermittlung jährlicher Überschüsse sind, liefern brauchbare Beurteilungskriterien für eine einzelne Investition und für das Wahlproblem, solange das für Investitionszwecke vorhandene Kapital größer als die Anlagemöglichkeit ist.  Die Rentabilitätsrechnung liefert brauchbare Kriterien beim Wahlproblem von Investitionen, wenn das vorhandene Kapital knapp ist. In diesem Fall lässt sich auf Grund der Rentabilität sowohl eine Rangordnung der voneinander unabhängigen Verfahren aufstellen, als auch die wirtschaftlich optimale aus mehreren technisch gleichwertigen Lösungen bestimmen.  Die Amortisationsrechnung stellt für sich gesehen keine Wirtschaftlichkeitsrechnung dar, sondern soll zusätzliche Aussagen über das Investitionsrisiko und die von Investitionsvorhaben ausgehenden Liquiditätseinflüsse ermöglichen. 10. Wirtschaftlichkeitsrechnung

5 Die Kostenvergleichsrechnung stellt die Kosten von zwei oder mehr Investitionsprojekten einander gegenüber, um so die kostengünstigste Alternative zu ermitteln. Es werden also verglichen: Kosten der Anlage I - Kosten der Anlage II In den Kostenvergleich sind grundsätzlich alle durch das jeweilige Investitions-projekt während der Nutzungsdauer verursachten Kosten einzubeziehen. Im wesentlichen sind es die folgenden Kostenarten  kalkulatorische Abschreibung  kalkulatorische Zinsen  Instandhaltungskosten Raumkosten Energie Werkzeugkosten Betriebsstoffe Fertigungslöhne  fertigungslohnabhängige Kosten und evtl. Versicherungskosten 10. Wirtschaftlichkeitsrechnung – Kostenvergleichsrechnung (1)

6 Bei der Anwendung einer Kostenvergleichsrechnung geht es vor allem darum,  im Rahmen des Wahlproblems eine Entscheidung zu fällen, welche von mehreren funktionsgleichen Investitionsalternativen zu realisieren ist. Unterstellt wird dabei, dass entweder alle in den Vergleich einbezogenen Alternativen wirtschaftlich im Hinblick auf andere Kriterien sind, oder eine der zur Diskussion stehenden Alternativen in jedem Fall realisiert werden muss.  im Rahmen des Ersatzproblems zu entscheiden, ob eine vorhandene Maschine durch eine neue Maschine ersetzt werden soll. Werden Investitionsobjekte mit gleicher Kapazität verglichen (Stück/Periode), so genügt ein Vergleich der Gesamtkosten pro Periode. Sollen dagegen Alternativen mit unterschiedlicher Periodenleistung verglichen werden – was voraussetzt, dass man „beliebige“ Stückzahlen mit Gewinn absetzen kann (s. Gewinnvergleichsrechnung) -, müssen jeweils die Kosten je Leistungseinheit miteinander verglichen werden. 10. Wirtschaftlichkeitsrechnung – Kostenvergleichsrechnung (2)

7 Erweiterungsinvestitionen werden häufig durch Vergleich des gegenwärtigen Gewinnes mit den nach Durchführung der Erweiterung erwarteten Gewinnen beurteilt. Gewinn vor der Investition Gewinn nach der Investition Im allgemeinen werden bei dieser Rechnung zwei Gewinn- und Verlustrechnungen für das gesamte Unternehmen bzw. eines Unternehmensbereiches aufgestellt, und zwar einmal für den Zeitpunkt vor und einmal für den Zeitpunkt nach der Investition. 10. Wirtschaftlichkeitsrechnung - Gewinnvergleichsrechnung

8 Für Rationalisierungsinvestitionen wird die erwartete jährliche Kostenersparnis, für Erweiterungsinvestitionen der erwartete jährliche Gewinn für die Errechnung der Rentabilität herangezogen. Rentabilität einer Rationalisierungsinvestition = Rentabilität einer Erweiterungsinvestition = Für einen Rentabilitätsvergleich ist wesentlich, dass die in diesen Kennzahlen verwendeten Begriffe stets im gleichen Sinn definiert werden. Dabei empfiehlt es sich, von folgenden Definitionen auszugehen:  Der Gewinn ist der durch das Investitionsobjekt verursachte zusätzliche Gewinn.  Die Kostenersparnis ist die Ersparnis, die sich durch den Ersatz der alten Anlage durch eine rationellere Anlage ergibt.  Der Kapitaleinsatz ist der zusätzliche Kapitaleinsatz, der für die Durchführung des betrachteten Investitionsobjektes erforderlich ist. 10. Wirtschaftlichkeitsrechnung - Rentabilitätsrechnung

9 Die Amortisationsrechnung ermittelt den Zeitraum, in dem der Kapitaleinsatz für eine Investition über die Erlöse wieder in das Unternehmen zurückgeflossen ist. Das Ziel ist, diesen Zeitraum – die Amortisations- oder Wiedergewinnungszeit – möglichst kurz zu halten. Bei der Bestimmung der Amortisationszeit wird davon ausgegangen, dass Gewinn plus kalkulatorische Abschreibungen der Erweiterungsinvestition bzw. Kostenersparnis plus kalkulatorische Abschreibung ausschließlich der Wiedergewinnung des Kapitaleinsatzes dienen. Der Kapitalrückfluss pro Jahr wird häufig auch als Cash-Flow einer Investition bezeichnet. Im Rahmen der Amortisationsrechnung wird meist unterstellt, dass Gewinn plus Abschreibungen pro Periode konstant sind. Für die Amortisationszeit gilt dann: Amortisationszeit: = Die Amortisationszeit ist eine wesentliche Kenngröße zur Beurteilung des Risikos des Kapitalverlustes, das mit einer Investition verbunden ist und der Liquiditätsauswirkungen einer Investition. Je kürzer die Amortisationszeit, desto geringer ist das Risiko. Als Grundvoraussetzung jeder wirtschaftlich sinnvollen Investition muss die folgende Bedingung erfüllt sein: Amortisationszeit < Nutzungsdauer 10. Wirtschaftlichkeitsrechnung - Amortisationsrechnung

10 Vorteile: Geringer Rechenaufwand und kleine Anzahl benötigter Daten (nur eine Periode). Wesentliche Mängel: 1.Kurzfristige Betrachtungsweise: Formell wird zwar von laufenden Kosten und/oder Betriebserträgen ausgegangen, diese werden aber meist aus dem ersten Nutzungsjahr abgeleitet und als gleichbleibend für die gesamte Rechnungsdauer unterstellt. 2.Zeitfaktor: Der Wertunterschied, der zu unterschiedlichen Zeitpunkten anfallenden Kosten und Betriebserträgen bleibt unberücksichtigt. Bei der statischen Investitionsrechnung werden die folgenden zwei Investitionsalternativen mit gleichem Kapitaleinsatz von 3000 GE grundsätzlich als gleichwertig angesehen: Gewinn in den Nutzungsjahren Investition I Investition II Wirtschaftlichkeitsrechnung - Bewertung

11 Betriebskosten automatischer Transport 1.Grundlagen (1 Fahrzeug) Tragkraft2000 kg Einsatzdauer8 h/Tag Batterie-Kapazität24 V/350 Ah Notwendige Ladeenergie8 kWh/Batterie Stromkosten€ -,11 kWh 2.Prozentuale Kosten Abschreibung - Gerät20,0 % Abschreibung - Anlageninstallation 10,0 % Abschreibung - Ladestation7,5 % Abschreibung - Batterie20,0 % Wartung und Reparaturen für Gerät2,5 % Ersatzteile und Reparaturen für Geräte und Ladestation4,0 % Wartung und Wartungsmaterial für Anlage2,0 % Ersatzteile und Reparaturen für Anlage2,0 % 10. Wirtschaftlichkeitsrechnung – Beispiel Transportsystem

12 3. Kapitalanlage - Gerät in € Fahrzeug, komplett ,00 Batterie, komplett mit Kabel4 400,00 Ladestation1 370, ,00 4. Feste Kosten - Gerät in € Abschreibung auf Fahrzeug6 366,00 Abschreibung auf Batterie880,00 Abschreibung auf Ladegerät103,00 Kapitalzins 5,5 % auf , ,00 5.Veränderliche Kosten - Gerät in € Wartung und Material v ,00 Ersatzteile und Reparatur v ,00 1 Satz Reifen Gerät/2Jahre250,00 Energiekosten 1 Gerät bei 250 Ladungen/Jahr220, , Wirtschaftlichkeitsrechnung – Beispiel Transportsystem

13 6.Kapitalanlage - Installationen in € Anlagekosten ,00 Inbetriebnahme u. Nebenkosten 3 750,00 Kundeneigene Leistungen für Stromzuführungen ca. 750, ,00 7.Feste Kosten - Installation in € Abschreibung von ,00 Kapitalzins 5,5 % von , ,00 8.Veränderliche Kosten - Installation in € Wartung und Material774,00 Ersatzteile u. Reparat. v. 1.6 Energiekosten der Anlage200,00 944, Wirtschaftlichkeitsrechnung – Beispiel Transportsystem

14 9.Jahreskosten in € Feste Kosten - Gerät9 417,00 Veränderliche Kosten - Gerät 2 539,00 Feste Kosten - Installation3 580,00 Veränderliche Kosten - Installation944,00 Personalanteil für Handling und Programmiertätigkeit1 650, , Wirtschaftlichkeitsrechnung – Beispiel Transportsystem

15 Betriebskosten - konventioneller Transport 1.Grundlagen (1 Fahrzeug) Tragkraft2.000 kg Einsatzdauer8 h / Tag Batteriekapazität24 V / 350 Ah 2.Prozentuale Kosten Abschreibung - Gerät20,0 % Abschreibung - Ladestation7,5 % Abschreibung - Batterie20,0 % Wartung u. Wartungsmaterial für Gerät und Batterie4,0 % Ersatzteile u. Reparaturen für Gerät u. Ladestation u. Batterie6,0 % 3.Kapitalanlage - Gerät in € Fahrzeug komplett14 000,00 Batterie 480 Ah mit Kabel5 700,00 Ladestation2 000, , Wirtschaftlichkeitsrechnung – Beispiel Transportsystem

16 4.Feste Kosten - Gerät in € Abschreibung auf Fahrzeug2 800,00 Abschreibung auf Batterie1 140,00 Abschreibung auf Ladegerät150,00 Kapitalzins 5,5 % v , ,00 5.Veränderliche Kosten - Gerät in € Betriebskosten 10 % v ,00 Personalkosten für 1 Mann35 000,00 Zuschlag für Urlaub, Krankheit, Fortbildung usw. 20 %7 000,00 Total veränderliche Kosten44 170,00 + feste Kosten/Gerät5 284, ,00 6.Jahreskosten in € Feste Kosten - Gerät5 284,00 Veränderliche Kosten - Gerät + Personal44 170, , Wirtschaftlichkeitsrechnung – Beispiel Transportsystem

17 Den dynamischen Verfahren gemeinsam ist, dass sie zeitliche Unterschiede im Anfall der Kosten und Betriebserträge berücksichtigen. Erreicht wird das durch Anwendung der Zinseszins- und Rentenrechnung. Der höhere Aufwand bei Anwendung dynamischer Verfahren lässt es zweckmäßig erscheinen, sie bei besonders schwerwiegenden Investitionsentscheidungen und/oder bei Investitionen mit großem Kapitalaufwand anzuwenden. Der Kapitalwert stellt den Gegenwartswert einer Investition dar. Er setzt sich aus der Differenz aller auf den heutigen Zeitpunkt diskontierten Kosten und Erträgen zusammen, soweit sie erfasst wurden, und beantwortet damit die Frage, ob eine Investition einen bestimmten Kapitaleinsatz wert ist. Für seine Berechnung müssen folgende Größen bekannt sein:  Kapitaleinsatz  Kostenstrom  Ertragsstrom  Liquidationswert (Restwert am Ende der Nutzungsdauer)  Diskontierungssatz Die Kosten- und Ertragsströme ergeben sich aus den Kosten und Erträgen, die während der Nutzungsperiode auftreten. 10. Wirtschaftlichkeitsrechnung Dynamische Verfahren der Wirtschaftlichkeits-Rechnung (1)

18 Der Kostenstrom erstreckt sich über die gesamte Nutzungsdauer des Projekts und wird durch Nutzung bzw. Instandhaltung verursacht. Er enthält deshalb auch nur die Beschaffungs- und Betriebskosten, die im Zusammenhang mit der Nutzung bzw. Instandhaltung des Investitionsprojektes stehen. Die Kapitalkosten in Form von kalkulatorischen Abschreibungen sind Bestandteile des Ertragsstroms, der zeitlich verschoben zum Kostenstrom auftritt. Kalkulatorische Zinsen werden durch Abzinsung von Kosten und Erträgen berücksichtigt. Dazu werden die jährlichen Gewinne bzw. Kosten und die Erträge durch Multiplikation mit den Abzinsungsfaktoren auf den Investitionszeitpunkt abgezinst: Dabei ist Abzinsungsfaktor kalkulatorischer Zinsfuß Anzahl der Nutzungsjahre Nach der Abzinsung auf den Bezugszeitpunkt werden die Kosten bzw. Erträge Barwert der Kosten (K o ) bzw. Barwert der Erträge (E o ) genannt. 10. Wirtschaftlichkeitsrechnung Dynamische Verfahren der Wirtschaftlichkeits-Rechnung (2)

19 Zur Bestimmung des Kapitalwerts einer Investition müssen die Barwerte der Kosten und Erträge ermittelt werden: Dabei ist Barwert der Gesamtkosten Barwert der Gesamterträge Kapitaleinsatz (Investitionssumme) bzw. Barwert der Abschreibungsbeträge Kosten pro Periode Erträge pro Periode Liquidationswert am Ende der Nutzungsdauer Nutzungsdauer in Perioden Abzinsungsfaktor 10. Wirtschaftlichkeitsrechnung Dynamische Verfahren der Wirtschaftlichkeits-Rechnung (3)

20 Bei dieser Rechnung wird vereinfachend unterstellt, dass Kosten und Erträge in den Nutzungsperioden gleichzeitig anfallen, obwohl sie tatsächlich mit zeitlicher Verschiebung auftreten. Der Kapitalwert des Investitionsprojektes (F C ) ergibt sich aus der Differenz zwischen Barwert der Gesamterträge und Barwert der Gesamtkosten: F C = Eo - Ko Häufig ist es in der Praxis vorteilhafter, nicht die Kosten und Erträge der einzelnen Nutzungsperioden, sondern gleich ihre Differenz abzuzinsen. Man nennt diese Differenz die Rückflüsse (Rohüberschüsse, Rohgewinne) aus der Investition (pro Periode): R m : = E m - K m (für m = 1,..., N T ) Damit folgt dann für den Kapitalwert der Investition: 10. Wirtschaftlichkeitsrechnung Dynamische Verfahren der Wirtschaftlichkeits-Rechnung (4)

21 Bei der Kapitalwertmethode handelt es sich um eine Totalanalyse, deren Ziel es ist, den Gegenwartswert der gesamten Überschüsse zu ermitteln, die ein Investitionsobjekt über die Amortisation des eingesetzten Kapitals und die kalkulatorischen Zinsen hinaus während seiner Nutzungszeit erwirtschaftet. Da keine Kapitalkosten angesetzt werden, besteht der Überschuss, falls das Projekt die Ausbringung des Unternehmens verändert, aus der Differenz der Erträge und der Kosten der Investition; falls der Absatz weder qualitativ noch quantitativ berührt wird, aus dem Unterschied der Kosten vor und nach der Realisierung des Vorhabens. 10. Wirtschaftlichkeitsrechnung - Kapitalwertmethode

22 Die interne Zinsfuß-Methode (discounted cash-flow-method) unterscheidet sich von der Kapitalwert- Methode nur durch eine Auflösung der Grundgleichung nach dem Diskontierungszinssatz, für den der Kapitalwert den Wert Null annimmt (F C = 0). Diesen Diskontierungssatz bezeichnet man als internen Zinsfuß (internen Zinssatz): Der Barwert der Gesamterträge wird gleich dem Barwert der Gesamtaufwendungen gesetzt. Über den Abzinsungsfaktor – nunmehr einzige Unbekannte der Gleichung – lässt sich der interne Zinsfuß p i berechnen. Der interne Zinsfuß kennzeichnet die tatsächliche Verzinsung des Kapitaleinsatzes, die für die betriebliche Praxis große Bedeutung hat. 10. Wirtschaftlichkeitsrechnung – Interne Zinsfuß-Methode

23 Im Gegensatz zu den anderen Verfahren werden hier Kosten- und Ertragsreihen mit gleichen Gliedern gebildet. Sie ergeben sich durch eine Umwandlung der tatsächlichen Kosten und Erträge in Kosten- und Ertragsannuitäten, die gleichgroße Jahreswerte darstellen. Es liegt also eine Periodenbetrachtung vor, bei der die durchschnittlichen jährlichen Reinüberschüsse, die im Projekt über die Kapitalkosten hinaus erwirtschaftet, festgestellt werden. Die Errechnung der Annuitäten erfolgt mit Hilfe eines Wiedergewinnungsfaktors a, der der Summe aus jährlicher Abschreibung und Verzinsung eines Kapitaleinsatzes von 1 € in i Jahren entspricht (i : = 1,..., N T ): 10. Wirtschaftlichkeitsrechnung - Annuitätenmethode

24 Während die statische Amortisationsrechnung keine Verzinsung des eingesetzten Kapitals berücksichtigt, bestimmt die dynamische Amortisationsrechnung den Zeitraum in dem der Kapitaleinsatz eines Investitionsprojektes zuzüglich einer kalkulatorischen Verzinsung wieder zurückgeflossen ist. Es ist leicht einzusehen, dass die dynamische Amortisationszeit bei sonst gleichen Zahlenwerten immer größer als die statische Amortisationszeit ist. Das Hauptproblem der dynamischen Verfahren ist die zuverlässige Schätzung des Kosten- und des Ertragsstroms. Eine genaue, aber aufwendige Rechnung macht ohne entsprechende Datenbasis keinen Sinn. 10. Wirtschaftlichkeitsrechnung - Bewertung

25 10,- Gleichteillösung Einzelkosten €/Stück Materialkosten Fertigungspersonalkosten Gemeinkosten €/Stück Materialgemeinkosten (prozentualer Zuschlag auf Materialwert) Fertigungsgemeinkosten Herstellkosten/Stück Stückzahl p. a. Herstellkosten p.a. (Mio. €) Kalkulationskomponenten Entscheidungs- rechnung 1,- 50,- 111, % Kostensatz 8,5 0,85 45,- 99, ,98 10 % Kostensatz Variantenlösung 45,- 9,5 0,95 48,- 106, ,52 10 % Kostensatz 48,- 11,1ca. 10,5 Kostendifferenz Konsequenz: Ablehnung der Gleichteillösung GleichteilVariante 1Variante 2 Minderkosten Mehrkosten 10. Wirtschaftlichkeitsrechnung – Beherrschung der Variantenvielfalt

26 Instandhaltung von spez. Bemi Kosten durch Einarbeiten (spez. Bemi) Rüstkosten Losanlaufkosten Kosten durch An-/Auslauf Kosten durch Nacharbeit/Ausschuss Taktausgleichkosten Mix-Verlustkosten Handlingkosten Transportkosten Lagermittel, -fläche, -personal Halbfertigteilebestand Fertigteilebestand Personalkosten Systemkosten Materialflusskosten Stoßfertigungskosten Losgrößenfertigungs- kosten Kapitalbindungs- kosten Operative Kosten Dispositive Kosten Kaufteile (Serie + ET) Herstellteile (Serie + ET) Ablaufbedingte Kosten Erzeugniswechsel-/Änderungskosten Sortenwechselkosten Durch Varianten entstehen meist nicht berücksichtigte zusätzliche Kosten! 10. Wirtschaftlichkeitsrechnung – Zu berücksichtigende Kosten

27 = 75 % der Gesamtstückzahl Sortennummer Stückzahl x10³ Motorvarianten Jahresbedarfsspektrum der Motorvarianten eines Typs (4-Zylinder-Motoren desselben Typs) Stück Monat Differenzierende Vorkalkulation Beispiel B Seitenteil € 18,24 € 4,75 € 2,52 € 18,24 € 4,75 € 18,24 € 4,75 € 2,31 € 5,89 mengenkonstante Materialkosten mengenkonstante Verrichtungs- Nicht mengenkonstante Stückkosten [€/Stück] € 25,51 € 28,88 € 25,30 konventionelle Vorkalkulation Jahresbedarf Stk. Jahresbedarf Stk. 10. Wirtschaftlichkeitsrechnung – Stückzahlabhängige Stückkostenrechnung

28 Beispiel A Federbeinaufnahmen € 1,28 € 0,75 € 1,03 € 1,28 € 0,75 € 1,28 € 0,75 € 0,42 € 6,52 Materialkosten mengenkonstante Verrichtungs- und Nicht mengenkonstante Stückkosten [€/Stück] € 3,06 € 8,55 € 2,45 konventionelle Vorkalkulation Jahresbedarf 3000 Stk. Jahresbedarf Stk. Differenzierende Vorkalkulation Beispiel B Seitenteil € 18,24 € 4,75 € 2,52 € 18,24 € 4,75 € 18,24 € 4,75 € 2,31 € 5,89 Materialkosten mengenkonstante Verrichtungs- und Nicht mengenkonstante Stückkosten [ €/Stück] € 25,51 € 28,88 € 25,30 konventionelle Vorkalkulation Jahresbedarf 3000 Stk. Jahresbedarf Stk. Differenzierende Vorkalkulation 10. Wirtschaftlichkeitsrechnung – Beherrschung der Variantenvielfalt: Herstellkosten

29 V4(neu) ,802, Daten Varianten Jahres- stückzahl Herstell- kosten (€/Stück) Relativ- kosten der Produktvielfalt (€/Stück) Relativ- kosten gesamt (€) Herstell- kosten gesamt (€) V1 V2 V3 V4(neu) ,20 16,40 17,00 4,03 4,30 5,10 5,   Alternative 1 = 4 Varianten Alternative 2 = V4 als Gleichteil Zusätzliche Herstellkosen pro Jahr Einsparungspotenzial durch Verminderung der Produktvielfalt Gesamte Einsparung Einsparung pro Stück 1,06 € V4 (neu) 10. Wirtschaftlichkeitsrechnung – Beherrschung der Variantenvielfalt


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