Wirtschaftlichkeits-Bewertung von Virtual Reality: VDC-Whitepaper

Whitepaper
Wirtschaftlichkeitsbewertung VR
Nutzen, Kosten, Modelle, Indikatoren

Virtual Dimension Center (VDC)
Auberlenstr. 13
70736 Fellbach

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Whitepaper Wirtschaftlichkeitsbewertung VR

Inhalt
Inhalt Motivation Grundl. Vorteile Nutzen Kosten Modelle Indikatoren Literatur

Inhalt
 Motivation
 Grundlegende Vorteile der VR-Technologien
 Nutzenaspekte der VR
 Kostenaspekte der VR
 Modelle Wirtschaftlichkeitsbewertung,
Amortisation
 Indikatoren
 Literatur & Quellen



Motivation

Motivation Wirtschaftlichkeitsbewertung von VR
 Einsatz von Virtual-Reality für viele Unternehmen u.U. wichtiges Werkzeug
 Kosten der Investition in VR gut bestimmbar
klassische Betriebswirtschaft:
 Kosten- und Nutzenströme kostenstellen-bezogen, nicht übergreifend betrachtet
 problematisch damit: Kostenzuweisung, wenn diese kostenstellen-technisch vom
Einsatzgebiet (-> Nutzen) der VR entfernt ist
Bewertung neuer Technologien in der PE:
 Vielzahl an Verfahren,
von klassischer Investitionsrechnung bis zu Nutzwertanalysen
 klassische Nutzenerfassung fußt auf Zeit-Kosten-Qualität

Aufgrund ihrer Zukunftswirkung gehören Investitionsentscheidungen zu den
wichtigsten und schwierigsten, die ein Unternehmen zu fällen hat



Motivation

Frontloading, Kostenfestlegung vs. Kostenentstehung

(Gemeinkosten)

Beispiel [Quelle: Munroe & Associates]



Grundl. Vorteile

Grundlegende Vorteile der VR-Technologien
Die VR kann einige Dinge überhaupt oder besser als klassische WIMP-Systeme
(WIMP = windows-icon-menu-pointer), z. B.
 Ermöglichung nicht nur höher-dimensionaler (3-6DOF), sondern räumlicher
Interaktion für Manipulation und Navigation
 Bewertung manueller Montage-Eignung mittels Haptik, Kraftrückkopplung
 Bewertung olfaktorischer Belastung mittels Geruchsemittern
räumliche
Interaktion

Tragbarer
Überprüfung Geruchsstoffemitter
Montierbarkeit für das Training von
Geometriealternativen Feuerwehrleuten



Grundl. Vorteile

Grundlegende Vorteile der VR-Technologien
 Bedienung von mehr graphischen und akustischen Tiefenkriterien

Virtual Reality
[Quelle: Run07]



Grundl. Vorteile

Grundlegende Vorteile der VR-Technologien: Forschungsergebnisse
 Positionierung von Körpern im Raum,
Formgebung im Raum [Sca03, Gau04, Rös98, Wan98, Hin96]
 räumlichen Modellieraufgaben, mit
Positionier- und Ausrichtungsaspekten [Lia93]
 räumliche Suche [Pau93, War93]
 Navigation [Pau93, Bow02, Dee92]
 Beurteilung räumlicher Punktwolken [Nel98]
 auditive Beurteilung [Kur04]
 Montagereihenfolgenplanung [Ye99]
 Kooperationsunterstützung [Fje04]
 Kreativitätsunterstützung [Rös98] Roboterprogrammierung , Evaluation in CAVE



Grundl. Vorteile

Beispiel 1: Effektivität Benutzung von Maus/Windows-Systemen
im Vergleich mit VR-Umgebung [Quelle: Gau04]
Grundlegende Aufgabenstellung:
 Platzierung von 4 Körpern auf 4 bestimmte Flächen
 Rahmenbedingungen:
- 6DOF-Gerät, kein haptisches Feedback, kein Stereovision, kein Snap
- 6DOF-Gerät, kein haptisches Feedback, Stereovision, kein Snap
- 6DOF-Gerät, haptisches Feedback, kein Stereovision, kein Snap
- 6DOF-Gerät, haptisches Feedback, kein Stereovision, Snap
- 6DOF-Gerät, haptisches Feedback, Stereovision, kein Snap
- 6DOF-Gerät, haptisches Feedback, Stereovision, Snap
- 3DS Max
 Messung der Anzahl der Clicks
 Visualisierung und Auswertung
der Clicks in 3DS Max
 20% der Clicks müssen aufgewendet
werden, um zwischen Bewegungsmodi
zu wechseln, also ca. 40 Clicks pro
Aufgabe



Grundl. Vorteile

Beispiel 2: Vergleich von Produktivität und Qualität im Design [Quelle: S. Tano, Japan]
Aufgabenstellung:
Qualität
Werkzeuge # Entwürfe # Ideen
 Design eines neuen Autos (5: max)
 11 Designer 6.7 4.2 4.0
Papier & Stift
 3 Methoden (2 – 21) (1 – 8) (3 – 5) Legende:
Durchschnitt
 60 Minuten/Methode 1.2 0.4 1.6 (Min – Max)
3D – CAD
 Bewertung Spalte 2 u. 3 durch (1 – 2) (0.3 – 0.5) (1 – 2)
leitenden Designer Godzilla
5.7 0.9 2.2
Ergebnis: (2D/3D
(1 – 12) (0.5 – 1) (1 – 3)
 Bei Skizzen Papier und Godzilla Sketch Tool)
ähnlich komfortabel
 mehr brauchbare Ideen beim Sketchtool gegenüber 3D-CAD

Papier & Stift 3D-CAD Sketching-Tool



Nutzen

Nutzendefinition
 Nutzenbegriff: Maß für die Bedürfnisbefriedigung
durch den Ge- und Verbrauch von Gütern [Gab97]
 Bedürfnisbefriedigung von dem Hintergrund des jeweiligen Zielsystems
 Unterscheidung direkt – indirekt - strategisch

Vergleich von
Nutzenkategorien
[Run06]



Nutzen

Die Marktforschung [Dec02, Klo03, Les96] (also Nutzerbefragung) identifiziert folgende
wahrgenommene Vorteile des VR-Einsatzes: Wettbewerbsvorteile durch
 Unterstützung von Erfolgsfaktoren,
 schnellere und effizientere Prozesse, Zeit

 höhere Planungsqualität und Planungssicherheit,
 Kosteneinsparungen durch Fehlerreduzierung und
 damit Vermeidung von Fehlerfolgekosten. VR
Kosten Qualität
Im Detail:
[Klo03] (in Reihenfolge der Relevanz/Zustimmung): leichteres bei Sachverhalten für Nicht-Fachleute, erhöhte Transparenz komplexer Produkte und
somit Reduktion von Fehlern, verbesserte interne Kommunikation (abteilungsübergreifend), VR als Diskussionsplattform für Fachfragen, Steigerung
der Produktqualität, Verminderung von Iterationsschleifen in PE, Optimierung des PE-Prozesses, intuitive Interaktion mit dem Produkt, verbessertes
Produktverständnis durch Immersion, maßstabsgetreue Betrachtung der Produkte in der frühen Produktentwicklung, Einsparung realer Prototypen,
verbesserte Integration der einzelnen PE-Phasen, erhöhte Produktakzeptanz beim Kunden, verbesserte externe Kommunikation (Datenaustausch),
verbessertes Handling höherer Variantenzahlen, kreativerer Produktentwicklungsprozess
[Dec02] (in Reihenfolge der Relevanz/Zustimmung): Veranschaulichung von Fehlfunktionen, Visualisierung von Produktfunktionen, Ermittlung von
Kundenanforderungen, Angebotserstellung, Bedienungsergonomie, Designoptimierung, Generierung von Designalternativen,
Qualitätsverbesserungen, Entwicklungszeitverkürzung, Kostenreduktion



Nutzen

Einsparungen mit VR: Einsparungen - Erkenntnisse aus Umfragen und Befragungen
Klocke, Fraunhofer IPT [Klo03] Belker, Siemens Transportation [Bel08] nennt: Grimm, ICIDO [Gri09] nennt:
nennt:  Development:  Entwicklung:
 Fehlerbehebungskosten - Reduzierung Baubetreuung - Reduktion Produktfehler
- Reduzierung Änderungsaufwände
 Produktqualität  Produktion:
- Wegfall 2D-Fertigungszeichnungen - Erhöhung Produktivität
 Iterationsschleifen
 Production Planning: - Optimierung Arbeitsabläufe,
 Prototypenbaukosten - Reduzierung Änderungsaufwände Baubarkeit, Ergonomie
 Prozessqualität - Reduzierung Fertigungsbetreuung  Sales & Marketing:
- Reduzierung Fertigungshilfsmittelinvestitionen
 Entwicklungszeit - Vermeidung falscher Produkte
- Reduzierung Fertigungshilfsmittelplanung (- Vermeidung Ideenklau)
 Durchlaufzeit  Manufacturing: - Verminderung Logistikprobleme
 reine Entwicklungskosten - Reduzierung Fehlleistungskosten  Aftersales:
- Reduzierung Gemeinkosten
- Reduktion Servicefehler
- Reduzierung Anlaufzeiten / Fertigungsanlaufkosten - Reduktion Bedienungsfehler
 Logistics: - Reduktion Installationsfehler
- Reduzierung Abstimmungsaufwände - Reduktion Rückrufe
Logistikplanung
 Local Manufacturing:
- Optimierung Training
- Optimierung Trainingsunterlagen
- Optimierung Support



Nutzen

Relevanz: Beispiel 1 - Änderungskosten

Änderungskosten/ Änderungsmöglichkeit in der
Produktentwicklung (Quelle: TU Ilmenau)

[Quelle: Vis03]



Nutzen

Relevanz: Beispiel 1 – Änderungskosten in Abhängigkeit Produktkomplexität

Änderungskosten in der Produktenwicklung [Abe06]

Prototyp-Kosten verschieden komplexer Produkte [Abe06]

Intensität der VR-Nutzung in Abhängigkeit
der Produktkomplexität nach einer Umfrage
des Fraunhofer IPT [Quelle: Klo03]



Nutzen

Relevanz: Beispiel 2- Produktrückrufe
 die Anzahl von Produktrückrufen steigt

[Quelle: Rapex]
Das Rapid Exchange of Information System (RAPEX) ist ein
Schnellwarnsystem der EU für den Verbraucherschutz. Über RAPEX
werden Informationen aus den Mitgliedsstaaten über gefährliche oder
potentiell gefährliche Verbrauchsgüter (ausgenommen Lebensmittel und
pharmazeutische Produkte sowie Medikamente) ausgetauscht:

http://ec.europa.eu/consumers/dyna/rapex/rapex_archives_en.cfm



Nutzen

Relevanz: Beispiel 3 – Arbeitsunfälle [Gri09]
 jährlich gibt es etwa 51.000 Unfälle
an Maschinen
 1/3 davon lassen sich auf technische
Ursachen zurückführen
 viele andere auf schlechte Bedienbarkeit
 Kosten (direkt und indirekt) eines
Arbeitsunfalles betragen
durchschnittlich 25.000 Euro
 durchschnittlich passieren 40 Unfälle
pro 1000 Arbeiter im Jahr
EU Projekt IMOSHION (IMproving
Occupational Safety & Health in
European SMEs with help of simulatION
and Virtual Reality).



Kosten

Kostenaspekte: Aufteilung in einmalige und laufende Kosten
Teil 1: einmalige Kosten
 Vorbereitungsarbeiten  Planbare Folge- und
- Beratung & Planung Erweiterungsinvestitionen in
- Systemauswahl - VR-SW/HW
- Process Reengineering - Infrastruktur
- Neustrukturierung des Informationsflusses - ergänzende SW
- Machbarkeitsstudien, etc.  Anpassungsprogrammierung,
 Software Schnittstellen-Entwicklung
 Hardware: VR, Infrastruktur  internes Marketing & Kommunikation
 Ergänzende Software  Erstausbildung
- Konvertierungssoftware
 Fachkräfte-Anwerbung
- Modellierer, Reduzierer
- Modellbibliotheken,
Texturbibliotheken
- Schnittstellen, PlugIns, etc.



Kosten

Kostenaspekte: Aufteilung in einmalige und laufende Kosten
Teil 2: laufende Kosten
 Wartungsarbeiten für das VR-System und  laufende Anpassung von
für ergänzende SW/HW Geschäftsprozessen
 laufende Anpassungen  Kosten für VR-Betrieb
und erforderliche Betreuer
 laufende Integration mit internen und
externen Anwendungen (z.B. CAD, CAE,  laufende Weiterbildung und
PLM, Standardsoftware), Entwicklung Beratung der Anwender
geeigneter Schnittstellen  Teilnahme an Konferenzen
 Datenübertragung aus anderen Systemen und Anwendergruppen
in das VR-System, Datenaufbereitung,  Mietraten, Leasinggebühren
Datensuche:
 Reparaturen
- Arbeitszeit
- Rechenzeit
 Kommunikationskosten (Netze)



Kosten

Bewertungsmethoden

Retrospektiv
(ex-post):
tatsächlich angefallene Werte
für Kosten und Nutzen

Statische Dynamische Methoden: für prospektive
(einperiodische) (Einführungs- und Anlaufphase) als auch für
Methoden: retrospektive Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
(laufender Betrieb)
(Kostenvergleichsrechnung,
- Länge der Betrachtungsperiode festlegbar und einteilbar
Rentabilitätsrechnung,
- Einfluß des Anlaufverhaltens (steigende
Amortisationsrechnung,
Kosteneinsparungen) kann berücksichtigt werden
Barwertmethode,
- durch Abzinsung wird berücksichtigt, dass Einsparungen
interner Zinsfuß,…)
Prospektiv in späteren Perioden weniger wertvoll sind als in frühen
(ex-ante):
Schätzwerte, übertragbare
Erfahrungswerte
Wichtig: Zielvorgaben
erarbeiten
(z.B. “Nacharbeit
um 15% senken”),
Einhaltung überprüfen



Modelle

Modelle der Wirtschaftlichkeitsbewertung
 2 Kostenkategorien: einmalige – laufende
 3 Nutzenkategorien: direkt – indirekt – strategisch
folgend:
 Zuordnung der Nutzenkategorien zu
Bewertungsverfahren. Hier:
- strategischer: Balanced Scorecard
- indirekter: Prozesskostenrechnung
- direkter: Kapitalwertmethode
 Zuordnung der Kostenkategorien
zu Bewertungsverfahren. Hier:
- einmalige und laufende: Total Cost of Ownership
Zur Bewertung dann weiter notwendig
 Zuweisung der Kosteneinsparungs-/
Nutzenpotenziale zu Nutzenkategorien
 Integration in ein Gesamtmodell der Wirtschaftlichkeitsbewertung



Modelle

Modell der
Wirtschaftlichkeits-
bewertung
[Run06]



Modelle

Ist-Analyse und Soll-Konzept: Überführung in ein Pflichtenheft
 Unternehmenscharakteristik
 Ist-Zustand der geplanten Einsatzgebiete
 Zielsetzungen und Erwartungen
 Systemanforderungen
 fachliche Anforderungen
 technische Anforderungen
 Hardware- /Softwareanforderungen
 Mengengerüst
 Mitarbeiter
 zukünftige Benutzer
 unternehmensfremde Mitarbeiter
 Projektorganisation
 zeitlicher Realisierungsrahmen
 Anforderungen an den Systemanbieter
 Wünsche zum Angebotsaufbau und -inhalt



Modelle

Beispiel aus dem VDC-Netzwerk: Arbeit mit prospektiven (ex-ante) Werten:
 zusätzliche Stückzahl  Senkung Anzahl Änderungsaufträge
durch bessere Abschlussquote, - Konzeptphase
- da Marktanforderungen besser getroffen - detaillierte Designphase
- durch zusätzlichen Value-to-Customer - Fertigungsphase
 Umsatzverluste pro zusätzlichem Tag - Produktionsphase
durch bessere Koordinierung pro Jahr (in %)
- Time-to-Market (in €)

 Zeiteinsparungen  Senkung Personal- und Materialkosten für
- Garantiefälle mit virtueller Validierung
- Konzeptphase
- Fertigungsvorrichtungen mit virtuellem Training
- detaillierte Designphase
- Prototypen
- Fertigungsplanungsphase
pro Jahr (in €)
- Produktionsphase
durch bessere Koordinierung (in %)

Anmerkungen:
 schnell, transparent, einfach, Erfolg messbar
 Schätzwerte, übertragbare Erfahrungswerte
 Schätzung der Auswirkungen strategischen Nutzens auf meßbare monetäre Bereiche (Verkaufzahlen)
 keine Berücksichtigung nicht-zeitsparender Effizienzsteigerungen (z.B. höherer Projektdurchsatz/Zeit)
 keine Berücksichtigung Beitrag zu strategischen Unternehmenszielen (Qualitätsführer, Innovationsführer, …)



Modelle

Amortisation
Faustregel: Verbesserung Wirtschaftlichkeit:
 Beschaffungskosten VR-System:  Beginn mit hohem Grenzprodukt/Grenzertrag
aus Unterlagen der Anbieter - Start mit geringen Investitionen und
 Folgekosten / Jahr: mindestens möglichst hohem Nutzen, später Ausweitung
45% der Invest-Summe aus - mehrere konstante Investitionen über die
- 20% Abschreibung über 5 Jahre Projektlaufzeit verteilen (Vermeidung
- jährliche Wartung und neue Aufzinsung der Anfangsinvestitionen)
Softwareversionen: 10-20%
- Versicherungen und
Betriebskosten 3-5%
 dazu weitere laufende Kosten:
- (Folie 18)
 zahlreiche Anwendungsgebiete
implementieren
 Auslastung der Anlage hoch halten



Modelle

Amortisation

Hindernisse zur vollständigen zeitlichen Auslastung von VR-Systemen
nach einer Umfrage des Fraunhofer IPT [Klo03]

Quelle: Siemens Transportation [Bel08]



Modelle

Amortisation

Zeitdauer bis zum gewinnbringenden nach einer
Umfrage des Fraunhofer IPT [Klo03]

Quelle: Siemens Transportation [Bel08]



Modelle

Blick auf die Prozesse
Problem Nutzenerfassung: Zu schaffende Voraussetzungen:
 Produktivitätssteigerungen im Engineering  Anpassung Abläufe an verstärkte
oft erst in nachfolgenden Bereichen sichtbar Kommunikation
 -> Kostenstellenproblematik  Umstellung Arbeitsweise Mitarbeiter
daher:  Umstellung Führungsstruktur
 Prozesse in den betroffenen Bereichen  Konsistenz bei der Kombination von Daten
umfänglich zu erfassen  Prozess-Integration = Prozessveränderung

Vergleichbarkeit herstellen, etwa -> Änderungskosten, Zeitverzug
 vorher-nachher-Betrachtungen oder -> zu berücksichtigen
 anfänglich nur 1 Produktfamilie
mit neuen Methoden entwickeln
-> Vergleich
-> Verbreitung der neuen Methoden



Modelle

Projektmanagement: Budget

Gründe für das Scheitern von IT-Projekten nach
einer Umfrage der GPM e.V. [Engel 2006]

Budget langfristig sicher allokieren!

Probleme von kmU bei der Durchführung von Software-Projekten nach einer
Umfrage des Projekts SÍKEBA [Jansen 2008]



Indikatoren

Fazit: Wann sind Überlegungen anzustellen?
Indikatoren für Handlungsbedarf
 Länge Entwicklungszeit
 Anzahl Korrekturschleifen
 Anzahl Abstimmungsmeetings
und Dienstreisen
 Angebotsnachbearbeitung
und Auftragskorrektur
 spät erkannte Probleme in Fertigung
und Montage
 Fertigungs- und Montagezeit,
Durchlaufzeit
 Anzahl Arbeitsunfälle
 Anzahl Fehler in Bedienung, Service, Installation
 Anzahl Rückrufe
Einschätzung des Berliner Kreises zur Eintrittswahrscheinlichkeit
 Kundenzufriedenheit breiter VR-Verwendung [Gau06]
 Plagiate



Literatur

Referenzen
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Literatur

Weiterführende Literatur
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als Integrationsplattform für Planung, Betriebswirtschaftslehre. 6. Auflage. Ludwigshafen: Methoden zur Bewertung neuer
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www.werkstattstechnik.de Düsseldorf: Springer- Kommunikationssystemen. 2. neu bearbeitete und
VDI-Verlag erweiterte Auflage. Berlin: Erich Schmidt Verlag
2003


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