Erfahrungen von großen Unternehmen nicht unbedingt auf kleinere Unternehmen anwendbar:\

20.02.1987

Mischposten erschweren CAD bezogene Nutzen-Kosten-Analyse

Mit der Auswahl von CAD-Systemen nach technischen Gesichtspunkten geht auch die Analyse der Wirtschaftlichkeit einher. Man unterscheidet dabei die Prognose und die begleitende Betrachtung. Große Anstrengungen werden unternommen, um Vorhersagen über die zu erwartenden wirtschaftlichen Vorteile zu treffen. Der Nachbetrachtung oder der den Praxiseinsatz begleitenden Analyse wird hingegen nur wenig Raum gegeben.

Dies liegt einerseits daran, daß der CAD-Einsatz insbesondere im deutschsprachigen Raum relativ jung ist, so daß sich die Erfahrungswerte nur auf wenige ausgeführte Beispiele stützt. Auf der anderen Seite ist es nicht immer sinnvoll, die im Ausland gemachten Erfahrungen auf die hiesigen Verhältnisse zu übertragen.

Ein weiterer Grund ist darin zu sehen, daß das Know-how aus den CAD-Einführungen geschützt wird, da sich daraus Anhaltswerte für die Prognose zukünftiger Anwendungen ableiten lassen. Bedenkt man zudem, daß gerade auf dem Gebiet der CAD-Beratung dieses Wissen Geld wert ist, wird die Zurückhaltung bei der Herausgabe von Zahlenmaterial verständlich.

Aus der historischen Entwicklung des CAD-Einsatzes ergibt sich ein weiterer Grund für den derzeit geringen Erfahrungsschatz im Umgang mit der neuen Technologie. Ernsthaft eingeführt wurde rechnergestütztes Konstruieren und Zeichnen in größeren Unternehmen. Die dort gewonnenen Erkenntnisse sind nicht unreflektiert auf kleinere und mittlere Unternehmen übertragbar, die erst seit etwa zwei Jahren verstärkt in Rechneranwendungen investieren. Hinzu kommt, daß die Entwicklung der Computer gerade im Jahr 1983 einige Überlegungen zu anderen Ergebnissen führen läßt als noch vor drei Jahren.

Wie weit geplante und reale Kosten auseinanderliegen und ob der angenommene Nutzen auch eingetreten ist, bleibt somit oft ein Firmengeheimnis. Da mit dem CAD-Einsatz auch andere Investitionen gekoppelt. werden, ergeben sich bei vielen Kalkulationen Mischposten. Diese erschweren eine rein CAD-bezogene Kosten-Nutzen-Analyse, die dann eine über den Firmenrahmen hinausgehende Aussagekraft besitzt. Realistisch erscheint diese Aufsplittung jedoch nicht. Zusammengehörige Investitionen sollten auch zusammen analysiert und kommentiert werden, da der durch das Zusammenwirken der Einzelaspekte im Rahmen einer Gesamtkonzeption entstehende Nutzen nicht teilbar ist.

In Abhängigkeit von den Unternehmens- und Produktprofilen wird die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung immer zu firmenspezifischen Aussagen führen. Wie schon in den vorangegangenen Kapiteln angedeutet, dürfen die auftretenden Rückkopplungen zwischen der CAD-Einführung und der Organisations- und Produktstruktur ebenfalls nicht vernachlässigt werden. Der hierdurch entstehende Nutzen ist nicht immer genau zu quantifizieren, das qualitative Vorhandensein kann jedoch nicht geleugnet werden.

An dieser Stelle sind allgemeingültige Rezepte vollkommen verfehlt: Zu stark wirken sich die Belange des Anwenders aus. Allein die Tatsache, daß eine Firma CAD einsetzt, kann sich in der erhöhten Anzahl der eingehenden Aufträge bemerkbar machen. Die Prozentanteile des Zuwachses, die auf die neue Technologie zurückzuführen sind, werden aber kaum zu berechnen sein.

Aus diesem Grunde soll hier auch nur von den tangiblen, das heißt den bewertbaren Kosten und Nutzen die Rede sein. Sie können mit Hilfe eines Cash-Flows gegenübergestellt und bewertet werden. Im Mittelpunkt der Betrachtung steht natürlich die Frage, innerhalb welchen Zeitraums die getätigten Investitionen amortisiert werden.

Auf der Kostenseite stehen die Anschaffungskosten als einmalige Belastung. Sie gliedert sich auf in:

- Rechneranschaffung,

- Kauf des periphären Gerätes;

- Umbau und Installation der technisch erforderlichen Einrichtung und

- Softwareankauf.

Als zeitlich verteilte Kosten sind insbesondere

- Schulungskosten,

- Arbeitsausfall während der Schulung und

- Anpassungskosten zu nennen.

Dauernde Kosten, die sich über den gesamten Abschreibungszeitraum (in der Regel fünf Jahre) erstrecken sind:

- Strom- und Gerätekosten,

- Abschreibungskosten (20 Prozent jährlich),

- Zinsen und Tilgung und

- Wartungskosten für Geräte und Software

Prämien sind eine dauernde Belastung

Genau überlegt werden sollte zudem, ob nicht an der Erstellung des Produkts qualifiziertere und damit teurere Mitarbeiter beteiligt sind, die die produktbezogenen Personalkosten beeinflussen. Sollte eine Schwachstromversicherung abgeschlossen werden, so sind auch die Prämien auf der Kosten-Seite als dauernde Belastung anzusetzen.

Den Kosten stehen die zu erwartenden qualifizierbaren Nutzen gegenüber. Diese werden aus der Differenz zwischen den manuellen Herstellungskosten und den rechnergestützten berechnet. Vom Zeitpunkt der Installation der Geräte und der Implementierung der CAD-Software bis zur ersten CAD-Zeichnung, vergeht einige Zeit, in der das Personal geschult und das Programmsystem durch den Aufbau eines Menüs angepaßt wird. In der zweiten Phase erfolgt dann eine stetige Steigerung der Produktivität bis zur vollen Leistung. Die Länge dieser beiden Phasen hängt sehr stark von dem gewählten CAD-System ab. Schlüsselfertige Systeme sind schneller einsetzbar als offen konzipierte und "intelligente" Programme bedürfen einer längeren Anlern- und Anlaufphase als reine elektronische Zeichenmaschinen.

Kosten und Nutzen werden auf der Zeitachse aufgetragen. Man bildet die Summenlinie, die aufgrund der enormen Anfangsinvestitionen eine geraume Zeit im negativen Bereich verläuft. Der Durchstoßpunkt der Summenlinie durch die Zeitachse wird im Bread-Even Point genannt. Er bezeichnet, wann die Investitionen zurückgeflossen sind. Bis zu diesem: Zeitpunkt verflossene Return-On-Investment-Zeit (ROI) sollte erfahrungsgemäß zwischen zwei und vier Jahren liegen. Für einen solchen Zeitraum lohnt es sich daher kaum, die zu erwartende Geldentwertung, Teuerung und Lohnsteigerung zu berücksichtigen.

Insbesondere bei interaktiven Systemen ist die ROI-Zeit bei der ersten Kalkulation länger. Will man diesen Zeitraum verkürzen, die Gesamtinvestition aber nicht erhöhen, so bleibt als Ausweg nur die Einführung von Schichtbetrieb an der CAD-Workstation. Dieser Weg wird zudem dadurch unvermeidbar, daß es für die Mitarbeiter unzumutbar ist, länger als vier Stunden intensiv an einem grafischen Terminal zu arbeiten. Viele Unternehmen sind daher dazu übergegangen die zweite und dritte Schicht zu nutzen, um die Auslastung der Anlage zu verbessern.

60 Prozent Auslastung bei drei Schichten

Die Einschicht-Anlagennutzung liegt bei interaktiven Systemen im "Einschicht"-Betrieb bei rund 25 Prozent. Geht man hingegen von drei Schichten aus, kann die Auslastung zwischen 55 und 60 Prozent liegen. Hierbei sind allerdings noch die Urlaubstage zu berücksichtigen, die durch ein Mehr an ausgebildeten CAD-Konstrukteuren ausgeglichen werden müssen. Mit der Einführung von Schichten geht natürlich auch ein größerer Aufwand an Organisation und damit an finanziellen Mehraufwendungen ein.

Bei der Anwendung von batchorientierten Programmsystemen ist die Anlagenauslastung zwangsläufig höher. Dem steht aber ein größerer Aufwand an Schulung und eine längere Anpassungs- und Anlaufphase gegenüber. Systeme dieser Art setzen zudem eine viel intensivere Vorbereitung im Hinblick auf die Produktstandardisierung voraus.

Hat man die Kostenseite noch ausreichend im Griff, so kann man bei der Bestimmung des zu erwartenden Nutzens schnell einem Wunschdenken erliegen. Geht man davon aus, daß - wie bereits angedeutet - keine absolut verläßlichen Daten über den Einsatz der Software vorliegen, muß der Nutzen abgeschätzt werden. Dies ist besonders dann schwierig, wenn der Anwender seine Produktpalette nicht sauber definiert hat.

Der erste Schritt im Rahmen der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung sollte die Ermittlung des firmenspezifischen Reduzierungsfaktors sein. Er gibt das Verhältnis zwischen der manuellen Fertigung eines Produkts und seiner CAD-mäßigen Erstellung an. Zur Vereinfachung werden hier die Arbeitsgebiete des Konstrukteurs und des Technischen Zeichners zusammen betrachtet.

Für ein interaktives CAD-System soll hier im Beispiel die Vorgehensweise erläutert werden.

Nimmt man die in der Einleitung vorgestellte Verteilung der Konstruktionstätigkeiten und ordnet ihnen die zu erwartenden Beschleunigungen zu so kann man zwei Gruppen von Tätigkeiten unterscheiden:

Den durch CAD zu reduzierenden Tätigkeiten werden nun die Beschleunigungsfaktoren zugeordnet. Diese können entweder vom CAD-Anbieter, von einem Berater oder aus den Erfahrungen anderer Anwender gewonnen werden.

Die Gesamtzeit für die Erstellung einer Zeichnung mit Hilfe des CAD- Systems beträgt demnach:

- aus nicht reduzierbaren Arbeiten 39 %

- aus reduzierbaren Tätigkeiten 11,7 %

Insgesamt benötigt man nur 50,7 Prozent der Zeit, die für eine manuelle Zeichnungserstellung erforderlich wäre.

Der Reduzierungsfaktor R berechnet sich aus T(MAN) und T(CAD)

Bei Produkten, deren Herstellung keine Berechnung, Kontrolle und Stücklistenerstellung umfassen, sind Reduzierungsfaktoren von R = 4 und R = 5 denkbar. Bei batch-orientierten CAD-Systemen können auch Teile des Entwurfs und der Kontrolle zu den reduzierbaren Tätigkeiten gerechnet werden.

Den so ermittelten Kosten stehen die Kosteneinsparungen durch CAD-Einsatz gegenüber.

Ausgehend von dem oben ermittelten Reduzierungsfaktor R = 2, müßten sich die Kosten für die Erstellung einer Zeichnung halbieren. Einen nicht unerheblichen Anteil haben aber noch die anteiligen Systemkosten. Diese sind jedoch im Rahmen dieser Prognose schwer zu schätzen. Sie hängen ab von:

- der Anzahl der Anwendungen,

- der Anzahl der Anwender

- der Anlagenauslasung und

- der Hardware-Verfügbarkeit.

In diesem kleinen Beispiel wird von rund 250 Arbeitstagen ausgegangen. Eine Analyse der Zeichnungsinhalte hat ergeben, daß Zeichnungen der betrachtenden Art 4 Arbeitsstunden benötigen. Mit dem Reduzierungsfaktor R = 2 ist es nunmehr möglich, statt zwei vier Zeichnungen pro Tag zu erstellen. Wenn - wie üblich - zwei Konstrukteure an dem CAD-System arbeiten, können etwa 2000 Zeichnungen produziert werden.

Anteilige Systemkosten

jährliche Systemkosten

=-------------------------------

Anzahl der Zeichnungen

140000

=---------- = 70 DM/Zeichnung

2000

Sei eine Konstrukteurstunde mit DM 60 pro Stunde angesetzt, so ergibt sich für eine Zeichnung folgender Vergleich:

Die Kostenersparnis beträgt demnach DM 50 pro Zeichnung.

Der "Break-Even-Point" errechnet sich für das vorgestellte Beispiel als der Quotient aus den Investitionen und der jährlichen Nutzen-Kosten-Differenz abzüglich der Abschreibung.

Der jährliche Nutzen wird auf der Basis von 2000 Zeichnungen Ó DM 50 Einsparung berechnet. Dieser Nutzen stellt sich aber erfahrungsgemäß erst nach rund zwei Jahren ein. Für die ersten beiden Jahre kann man von 30 beziehungsweise 70 Prozent dieses Wertes ausgehen. Damit ergibt sich als durchschnittlicher jährlicher Nutzen:

Die "Return-On-Investment" für die getätigte Investition wird als Prozentsatz des jährlichen Nutzens bezogen auf die Gesamtinvestition ermittelt:

Diese Werte können nun an den Werten anderer CAD-Varianten gemessen werden oder mit den von der Firmenleitung vorgegebenen Grenzwerten verglichen werden. Um eine möglichst gut fundierte Empfehlung geben zu können, sollte noch mindestens eine der hier nicht ausführlich vorgestellten Wirtschaftlichkeitsberechnungen angewendet werden. Zu diesen gehören insbesondere:

- die Barwertmethode, die die Geldentwertung durch Abzinsen von den Einnahmen und Ausgaben berücksichtigt. Der Barwert zum Betrachtungszeitpunkt ist die Differenz der abgezinsten Nutzen und Kosten. Je größer der Barwert ist, um sinnvoller ist die Investition.

- die "Methode des internen Zinsflusses". Auch bei dieser Methode geht man, im Gegensatz zur Amortisations- und ROI-Berechnung, von der zeitlichen, Abfolge von Einnahmen und Ausgaben aus. Wird bei der Barwertmethode der Barwert des Investionsrückflusses mit vorgegebenen Zinsen errechnet, soll bei dieser Betrachtung der Zinsfluß ermittelt werden, bei dem der Barwert den Wert 0 annimmt. Eine möglichst hohe Verzinsung der Investitionen ist anzustreben.

Alle vorgestellten und angewandten Modelle gehen von vereinfachenden Annahmen aus. Auch bei der Barwertmethode und der Methode des internen Zinsflusses, die wegen der Berücksichtigung der Zeit genauere Aussagen vermuten lassen, darf man nur Anhaltswerte erwarten. Werden mehrere CAD-Systeme auf ihre Rentabilität untersucht, so sollte man erst dann eine Aussage zugunsten eines Programms treffen, wenn die Varianten um mehr als 10 bis 15 Prozent auseinanderliegen. In diesem Spektrum dürfen nämlich die Fehler für die Annahmen, zum Beispiel bei der Barwertanalyse, liegen.

Der größte Feind einer genauen Analyse ist die Berechnung des Nutzens. Man geht hierbei in der Regel nach der MTM-Methode vor, bei der für jeden Produktionsteilschritt die kleinste zu ewartende Einsparung angesetzt wird. Doch auch diese Vorgehensweise ist kein Garant dafür, daß das Ergebnis auf der "sicheren Seite" liegt.

Ein Teil der Schwierigkeit einer genauen Prognose besteht darin, daß man als CAD-Anwender ein System in seinen Auswirkungen begutachten soll, das man kaum kennt und daß die herangezogenen Berater, die zwar das CAD-Programm kennen, sein Verhalten im Produktspektrum des Anwenders nur ungenau vorhersehen können, weil jede Firma andere Stärken und Schwächen hat.

Ein zweiter Grund, der eine Vorhersage der Wirtschaftlichkeit nur bedingt zuläßt, ist in der Unsicherheit zu sehen, ob die betrachteten CAD-fähigen Produkte über den benötigten Zeitraum von den Kunden verlangt werden. Im vorgestellten Beispiel muß der so geartete Auftragsbestand mindestens drei bis vier Jahre ausreichen - ein in der heutigen Zeit selten anzutreffender Glücksfall.

Die wirtschaftliche Gesamtentwicklung ist nämlich kojunkturellen Schwankungen unterworfen. Der Abstand zwischen den Kojunkturtälern ist immer kleiner geworden und beträgt momentan drei Jahre. Aus dieser Randbedingung ergibt sich die Forderung, daß ein CAD-Einsatz innerhalb von zwei bis drei Jahren den "Break-Even-Point" erreicht haben muß, wenn nicht andere Gründe bei der Entscheidung für die Einführung eines CAD-Systems her angezogen werden können.

Diese nicht quantifizierbaren Vorteile wiegen bei den Entscheidungen für eine CAD-Einführung oft schwerer als die nachweisbaren positiven Auswirkungen, denn der Einsatz von neuen Technologien hebt das Image der Firma und kann somit als Verkaufsargument wirken.

Die besprochene Ungenauigkeit der Prognose und das Einbeziehen des intangiblen Nutzens darf jedoch nicht dazu führen, die wirtschaftliche Seite nach der Anschaffung des CAD-Systems zu vernachlässigen. Ein in kurzen Intervallen durchgeführter Soll-Ist-Vergleich deckt Tendenzen auf, die für die Steuerung der CAD-Einführung und des CAD-Einsatzes unerläßlich sind.