VDI 2225 Blatt 1-1997 Design engineering methodics - Engineering design at optimum cost - Simplified calculation of costs.pdf

1、ICS 21.020; 03.100.40 VDI/VDE-RICHTLINIEN November 1997VEREINDEUTSCHERINGENIEUREKonstruktonsmethodikTechnisch-wirtschaftliches KonstruierenVereinfachte KostenermittlungVDI 2225Blatt 1Design engineering methodicsEngineering design at optinnum costSinnplified caiculation of costsInhalt SeiteVorbemerku

2、ng 21 Einfhrung und bersicht 22 Vereinfachte Ermittlung von Material- und Herstellkosten 32.1 Vereinfachte Ermittlung der Materialkosten 32.2 Vereinfachte Ermittlung der Herstellkosten 52.3 Beispiel 53 Vereinfachte Ermittlung weiterer Kostengren 83.1 Ermittlung der Selbstkosten 83.2 Ermittlung des R

3、ichtpreises 83.3 Ermittlung der Produkt-Gesamtkosten 94 Grundbegriffe der Kostenrechnung; die Zuschlagskalkulation . 95 Vereinfachung der Zuschlagskalkulation zur vereinfachten Kostenermittlung 115.1 Bedeutung und Zuverlssigkeit verschiedener Kennziffern 115.2 Volumenbezogene Werkstoffkosten und Rel

4、ativkosten-Zahlen . .135.3 Bedeutung und Ermittlung von Kostenstruktur und Materialkosten 145.4 Ermittlung von Materialkostenanteil, Kostenstruktur und Herstellkosten unter Bercksichtigung besonderer Einflugren . . . .165.5 Ermittlung von Fertigungskosten 206 Zusammenfassung und Ausblick 216.1 Koste

5、nbeeinflussung durch den Konstrukteur 216.2 Technisch-wirtschaftliche Bewertung 236.3 Bemessungslehre 236.4 Schlu 23Schrifttum 23VDI-Gesellschaft Entwicklung Konstruktion VertriebAusschu Technisch-wirtschaftliches KonstruierenVDI-Handbch KonstruktionVDIA/DE-Handbuch Mikro- und FeinwerktechnikVDI-Han

6、dbuch Betriebstechnik, Teil 1B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11- 2 - VDI 2225 Blatt 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1997VorbemerkungZwischen folgenden Richtlinien b

7、esteht ein enger Zusammenhang: In der Richtlinie VDI 2234 Wirtschaftliche Grundlagen fr den Konstrukteur“ wirddas Grundlagenwissen der Kosten- und Wirtschaftlichkeitsrechnung speziell fr den Konstrukteur vermittelt. Die Richtlinie VDI 2235 WirtschaftlicheEntscheidungen beim Konstruieren“ gibt eine b

8、ersicht ber eine Vielzahl von Methoden und Hilfsmitteln. Die vorliegende Richtlinie VDI 2225 Technisch-wirtschaftliches Konstruieren“ behandelt zweidieser Methoden so ausfhrlich und eingehend, wiees fr die praktische Anwendung in der Konstruktion erforderlich ist.Unter dem Begriff Technisch-wirtscha

9、ftliches Konstruieren“ werden verschiedene Methoden zusammengefat, die die Aufgabe des Konstrukteurs erleichtern sollen, nicht nur technisch sondern auchwirtschaftlich, d.h. kostenmig, hochwertige Produkte zu schaffen. Erste Arbeiten wurden um dasJahr 1930 von Dr. sc.techn. Dr.-Ing. e.h. Fritz Kesse

10、lring, seinerzeit Technischer Direktor des Schaltwerkes der Siemens-Schuckertwerke in Berlin durchgefhrt mit ersten Verffentlichungen ab 1937.Die Richtlinie VDI 2225 Technisch-wirtschaftlichesKonstruieren“ wurde von einem VDI-Ausschuunter der Leitung von Dr. Fritz Kesselring erarbeitetund erschien e

11、rstmals 1964. Sie bestand ursprnglichaus zwei Blttern. Blatt 1 : Anleitung und Beispiele.Blatt 2: Tabellenwerk. Im Laufe der Jahre erschienen von der Richtlinie mehrere Neuausgaben, in denen jeweils die Ergebnisse der Erfahrungen und Diskussionen der Zwischenzeit, insbesondere auch ausdem VDI-Bildun

12、gswerk-Lehrgang Technisch-wirtschaftliches Konstruieren“ bercksichtigt wurden.Dadurch wuchs der Umfang der Richtlinie immermehr an. Der bersichtlichkeit der Richthnie zuhebewird nun der Inhalt auf vier Bltter aufgeteilt:Blatt 1 : Vereinfachte KostenermittlungBlatt 2: TabellenwerkBlatt 3 : Technisch-

13、wirtschaftliche BewertungBlatt 4 : BemessungslehreZunchst wird die Neufassung von Blatt 1 als Entwurf vorgelegt. In diesem Blatt wird die Methodeder vereinfachten Kostenermittlung beschrieben, dieder Konstrukteur fr die wirtschafthche Bewertungvon Entwrfen und Produkten bentigt. Von dieserMethode de

14、r vereinfachten Kostenermittlung wirdin den Abschnitten 1 und 2 kurz und rezeptartigsoviel beschrieben, wie der Konstrukteur im Normalfall fr die praktische Anwendung braucht. DieAbschnitte 3 und folgende enthalten eine ausfhrliche Begrndung dieser Methode sowie Einzelheitenund Sonderflle fr ihre An

15、wendung.Es war zunchst vorgesehen, die neu genormten Definitionen und Kurzzeichen wirtschaftlicher Begriffenach DIN 32990 (Entwurf Oktober 1982) zu bernehmen. Da angesichts der lebhaften Diskussion dieses Normentwurfes noch mit erheblichen nderungen an der Norm zu rechnen ist, wurden in Blatt 1doch

16、wieder die ursprnglich in VDI 2225 benutztenBegriffe und Kurzzeichen verwendet. Es ist vorgesehen, neue Begriffe und Kurzzeichen zu bernehmen,sobald diese endgltig genormt sind.1 Einfhrung und bersichtDer Konstrukteur ist daran interessiert, in einemmglichst frhen Stadium der Entwurfs- und Konstrukt

17、ionsarbeit zu schtzen, welche Kosten ein Entwurf verursachen wird. Diese Kostenschtzung sollden Konstrukteur mghchst wenig Arbeitszeit kosten; dafr kann in Kauf genommen werden, dadas Ergebnis der Kostenschtzung weniger genau ist,als das Ergebnis einer Vorkalkulation fr ein Angebot oder einer Nachka

18、lkulation, die nur mit erheblichem Aufwand und erst dann durchgefhrt werdenkann, wenn das Produkt konstruiert und gefertigtist.VDI 2225 Blatt 1 Vereinfachte Kostenermittlung“bringt in Abschnitt 2 zunchst eine einfache, direktanwendbare Beschreibung eines Verfahrens, nachdem der Konstrukteur bereits

19、anhand einer mastblichen Skizze die Materialkosten und die Herstellko-B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1997 VDI 2225 Blatt 1 - 3 -ste

20、n schtzen kann. Diese Kosten lassen sich vomKonstrukteur am besten beeinflussen und werdenzur Beurteilung von Entwrfen herangezogen. AmSchlu des Abschnitts 2 wird diese vereinfachte Ermittlung der Materialkosten und der Herstellkostenan einem vollstndigen Beispiel aus der Praxis gezeigt.In Abschnitt

21、 3 wird die vereinfachte Ermittlung weiterer Kosten behandelt, die fr den Konstrukteurneben Material- und Herstellkosten gelegentlich vonInteresse sind.Fr die Anwendung der vereinfachten Verfahren derKostenermittlung im Konstruktionsbro gengen imNormalfall die Angaben in den Abschnitten 2 bzw.3 und

22、die dazu erforderlichen Zahlenwerte ausVDI 2225 Bl. 2.In den weiteren Abschnitten werden diese Verfahrenausfhrhcher abgeleitet, begrndet und Sonderfllediskutiert, um dem Konstrukteur die vereinfachteKostenermittlung auch in schwierigeren Ausnahmefllen zu ermglichen.In Abschnitt 4 werden dazu die wic

23、htigsten Kostenarten definiert, und zwar anhand des Verfahrens derZuschlagskalkulation. Dieses Verfahren wird zwarin den Kalkulationsabteilungen weitgehend angewendet, fr die Anwendung in der Konstruktion istes aber zu aufwendig.In Abschnitt 5 wird, ausgehend von diesem Verfahren, erlutert, wie durc

24、h geeignete Verwendung technischer und betriebswirtschaftlicher Kenngren derArbeitsaufwand fr die Kostenermittlung ganz er-hebUch reduziert werden kann bis zu den in Abschnitt 2 und 3 beschriebenen und hnhchen vereinfachten Verfahren der Kostenrechnung. Die entsprechenden Kenngren und ihre Ermittlun

25、g im Normalfall und in Ausnahmefllen werden ausfhrhchbehandelt.Damit hat der Konstrukteur die Mghchkeit, diewichtigsten Kosten, die er zur Beurteilung und Verbesserung seiner Entwrfe bentigt, schon in einemsehr frhen Stadium seiner Arbeit zu ermitteln, imNormalfall mit geringem, in Ausnahmefllen mit

26、 hherem Zeitaufwand.In Abschnitt 6 wird auf den Nutzen hingewiesen, dender Konstrukteur davon hat, frhzeitig die zu erwartenden Kosten zu kennen: Mglichkeiten, die Kosten zu reduzieren, Entwrfe technisch-wirtschaftlichzu bewerten (siehe Richtlinie VDI 2225 Blatt 3) undeinzelne wichtige Bauteile und

27、Baugruppen der Konstruktion technisch-wirtschaftlich zu optimieren (vgl.Richtlinie VDI 2225 Bl. 4).2 Vereinfachte Ermittlungvon i/laterial- und HerstellkostenDas gesamte Verfahren zur vereinfachten Ermittlungvon Material- und Herstellkosten ist in Bild 1 formelmig zusammengestellt und wird im folgen

28、denerlutert. Definitionen und ausfhrUche Erluterungen der verwendeten Begriffe knnen Abschnitt 4entnommen werden.b1 b1 V1 VO b1 C “w)Wb2 b2V2V0 2 b2lbn = i/bnOnVO; M, = 1/1/, ( 1 +M = M1+M2+.+M,H Ml/l/bi Brutto Werkstoff kosten, Teil 11/1 Bruttonnaterialvolunnen, Teil 1 , . , . , Kosten des Vergleic

29、hsnnaterialsky Relativkostenzahl Kosten des Bezugsnnaterials/rJi Relativkostenzahl, Teil 1 (Werkstoff 1 )kyQ Volumenbezogene Materialkosten des Bezugsnnaterials (hier: Rundstahl, 35 bis 1 00 nnm, Durchnnes-ser U St 37-2, DIN 17100, Manorm DIN 1013,bei Lieferung von 1 000 kg ab Werk)Ml Materialkosten

30、 Teil 1Werkstoffgemeinkostenzuschlagssatz (Mittelwert)M Materialkosten des ProduktesH Herstellkosten des ProduktesMM Materialkostenanteil = Bild 1. Ermittlung der Herstell kosten vollstndiger technischerProdukte2.1 Vereinfachte Ermittlung der MaterialkostenAus der mastblichen Skizze eines Entwurfes

31、 oder,wenn schon vorhanden, aus der Stckhste werdenfr jedes Teil die Brutto werkstoffkosten ermittelt. Dazu mssen bei allen Einzelteilen der Eigenfertigung zunchst das Nettomaterialvolumen undunter Bercksichtigung des Verschnittes das Brutto-materialvolumen (das ist das Volumen des entsprechenden, u

32、nbearbeiteten Halbzeuges, also desProfilabschnittes, des Blechrohlings, des Rohguteiles) ermittelt werden.Durch Multiplikation des jeweiligen Bruttomaterial-volumens mit der Relativkosten-Zahl und denvolumenbezogenen Werkstoffkosten des Bezugsmaterials ergeben sich die Bruttowerkstoffkostendes entsp

33、rechenden Einzelteiles :(2.01)Die Bruttowerkstoffkosten , multipliziert mit demWerkstoffgemeinkosten-Zuschlagsfaktor (1 +gw)geben die Materialkosten M. Bei Zukaufteilen(fremdgefertigten Teilen) werden fr die Brutto werk-B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CF

34、C1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11- 4 - VDI 2225 Blatt 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1997StckzahlTeil-Nr.Bezeichnung Werkstoff K -9nl+fizM Bemerkungencm - DM/cm - DMBild 2. Fornnular zur Ernnittlung der Materialkosten MB974908A824A6748CAAAA99

35、BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1997 VDI 2225 Blatt 1 - 5 -stoffkosten die Einkaufskosten des entsprechenden Teils verwendet.lung empfiehlt sich die Verble

36、ndung eines einheitlichen Formulars, Bild 2.M=W(l+g) (2.02) M=M,+M2 +. +M (2.03)Der Werkstoffgemeinkostenzuschlag ist bei derKalkulationsabteilung des Unternehmens zu erfragen. Fr den Konstrukteur, der mit mglichst geringem Rechenaufvand schnell zu einem Ergebnis kommen mchte, gengt in aller Regel d

37、iese einfache Ermittlung der Materialkosten. Wenn grere Ansprche an die Genauigkeit der Ermittlung der Materialkosten M gestellt Vierden, kann neben dem Zuschlagg ein veiterer, unterschiedlicher Zuschlagwendet werden, um die unterschiedliche Hhe derGemeinkosten bei der Beschaffung von Halbzeugund vo

38、n Zukaufteilen zu bercksichtigen. Dieses genauere aber auch aufwendigere Kalkulationsverfahren ist in Abschnitt 5.4.6 ausfhrhch behandelt.Durch die Addition der Materialkosten aller Einzelteile werden die Materialkosten M des gesamten Produktes gewonnen. Fr diese Materialkostenermitt-2.2 Vereinfacht

39、e Ermittlung der HerstelllcostenDie Materialkosten M fr das vollstndige Produkt,dividiert durch den Materialkostenanteil M ergebendie Herstellkosten H. Formelmig ausgedrckt:H=MIM (2.04)Der Zahlenwert von M kann entweder VDI 2225Bl. 2 entnommen oder auf verschiedene andere Artund Weise ermittelt werd

40、en, die in Abschnitt 5 behandelt sind.2.3 BeispielDas vereinfachte Verfahren zur Ermittlung der Materialkosten M und der Herstellkosten H, wie es inden Abschnitten 2.1 und 2.2 beschrieben wurde, wirdangewendet auf den Entwurf eines Schneckengetriebes, das z.B. als Stellantrieb fr Rohrleitungsklappen

41、dient, Bild 3 und 4, 5.Bild 3. Schneckengetriebe als Stellantrieb fr Klappen (Hauptschnitt)Bild 4. Schneckengetriebe als Stellantrieb fr Klappen (Seitenschnitt)B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11- 6

42、 - VDI 2225 Blatt 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 19972.3.1 Funktion des GetriebesStellantriebe haben die Aufgabe, Armaturen u. mechanisch anzutreiben. Klappenantriebe dienen speziell zur Verstellung von Rohrleitungsklappen, aberauch zum Antrieb von Ringblenden, Schl

43、eusentoren,Tren von Glhfen u.a.m. Beim Antrieb von Rohrleitungsklappen kann ein Klappenantrieb sowohlSteuer- als auch Regelaufgaben haben.Die Aufgabenstellung fr den Konstrukteur enthieltfolgende Forderungen: Stellwinkel der abtreibenden Wellen: 90 bis 120, Stellzeiten: 20 s/120 bis 120 s/120 ( = 1

44、bis0,16 U/min), Verwendung von 2- bis hchstens Spohgen Drehstrommotoren (Drehzahl 3000 bis 750 U/min).Diese Bedingung macht groe Getriebeuntersetzungen erforderlich. Selbsthemmung an der Abtriebswelle, um selbstttige Verstellung der angetriebenen Armatur zuverhindern, Handnotbettigung ber ein Handra

45、d, Mglichkeit der drehmomentabhngigen Abschaltung des Antriebsmotors und Ausfhrung als Seriengetriebe und leichte Umbaumglichkeit auf andere Stellzeiten ist vorzusehen.2.3.2 Konstruktive AusfhrungDie Forderung nach Selbsthemmung wird durch einvom Motor angetriebenes Schneckengetriebe mitkleinem Stei

46、gungswinkel erreicht wobeigleichzeitig eine groe Untersetzung (1 : 72) erzieltwird. Eine weitere groe Untersetzung (1:20) bewirkt das nachgeschaltete Planetengetriebe, dasgleichzeitig die Einleitung der Handbettigung bereine ebenfalls selbsthemmende Handradschnecke erlaubt. Die Handradschnecke ist a

47、uf der Handradwelle gegen vorgespannte Federn verschiebbar gelagert. Die Federn wirken wie eine Drehmomentwaage. Bei einer Momentberschreitung an der Abtriebswelle verschiebt sich die Schnecke und bettigteine (nicht dargestellte) Schalteinrichtung. Durch eineinstufiges Motorvorgelege ist das leichte

48、 Anpassender Getriebe an andere Stellzeiten innerhalb bestimmter Grenzen mglich.2.3.3 Ermittlung der MaterialkostenZur Materialkostenermittlung wird das Getriebe, wieauch sonst blich, in Baugruppen zerlegt: Baugruppe 10: Gehuse, komplett, Baugruppe 20: Umlaufgehuse, Baugruppe 30 : Motorschnecke, Baugruppe 40: Handradschnecke.Ferner ist eine Unterscheidung der Einzelteile ntignach Teilen aus eigener Herstellung (mit Positionsnummern in den Bildern), Zulieferteilen und Normteilen (Untergruppe der Zuheferteile).Es wird eine Tabelle angelegt, wie sie Bild 5