Variety and costs - the effects of product variety on costs and costing system accuracy
Creators: name: Meßerschmidt, Ole Jan
Publisher: name: TUHH Universitätsbibliothek
Year: 2025
Subjects: subject: product commonality
subject: product design
subject: numerical experiments
subject: engineering design
subject: axiomatic design
subject: cost accounting
classificationCode: 6
subject: Technology::658: General Managament::658.5: Of Production
classificationCode: 3
subject: Social Sciences::338: Production::338.5: Microeconomics

description: Following the microeconomic objective of profit maximization, firms offer their products on heterogeneous markets characterized by individual customer needs, different legal restrictions, competitor products, or cultural factors. Limited in influencing the external complexity, as it is outside their control, firms can decide how to respond by offering a specific product variety. While a large product variety has the advantage of addressing customer needs more precisely, it comes with downsides for firms, such as increased costs, higher lead times, poorer quality, or higher errors in product costing systems. Although research investigated these effects, existing studies are either on a conceptual level or investigate a single cost effect in isolation. Therefore, the latest studies call for operationalizing the various and complicated cause-effect relationships between internal complexity and its economic consequences. Following these calls, this work investigates the effects of internal complexity on total costs and product costing system accuracy on an operational level. Numerical experiments are chosen as a research method as they allow for creating observations that are difficult to gain in practice, such as the product family design or full information environments. A simulation model for creating product family designs, estimating costs, and combining those designs with various product costing systems is introduced. This model comes with a set of validated measures, operationalizing internal complexity. Large-scale numerical experiments reveal the moderating effect of component commonality and overdesign on costs. Overdesign and, as a result, the increased component commonali-ty are levers to offer product variety cost-efficiently. However, too much overdesign increases costs as the increased economies of scale cannot compensate for additional material costs. Therefore, overdesign and costs form a U-shaped curve where the apex indicates the optimal degree of overdesign (component commonality). This work further finds that the cause-effect relationships are much more complicated, as suggested by conceptual studies. As a result, local minima exist along the U-shaped cost curve. A second experiment investigates the effects of internal complexity on product costing accu-racy. It is observed that component commonality is not only a lever to reduce costs but also a lever to increase costing system accuracy since it leads to more homogenous resource consumption patterns. A product-level analysis highlights characteristics of products with highly biased product costs under different product costing systems. This work is placed between engineering design and cost accounting, aiming to strengthen interdisciplinary research. By using numerical experiments, empirical observed cause-effect relationships are generalized. This work is a further step toward an increased understanding of design decisions’ economic consequences, which is crucial for decision-making within firms. In practice, these consequences are difficult to observe since cost assignment and cost occurring differ, and the cost advantages of increased commonality mainly affect the indirect costs.
description: Dem betriebswirtschaftlichen Ziel der Gewinnmaximierung folgend, bieten Unternehmen ihre Produkte auf heterogenen Märkten an, die durch individuelle Kundenbedürfnisse, unterschiedliche rechtliche Beschränkungen, Konkurrenzprodukte oder kulturelle Faktoren gekennzeichnet sind. Daraus ergibt sich eine externe Komplexität, die Unternehmen nur begrenzt beeinflussen können. Sehr wohl können diese aber entscheiden, wie sie darauf reagieren, indem sie eine bestimmte Produktvielfalt anbieten. Eine große Produktvielfalt hat zwar den Vorteil, dass sie den Kundenbedürfnissen besser gerecht wird, bringt aber auch Nachteile für die Unternehmen mit sich, wie z. B. höhere Kosten, längere Lieferzeiten, schlechtere Qualität , mehr Fehler in den Produktkostenrechnungssystemen und resultiert in einer internen Komplexität. Obwohl diese Auswirkungen in der Forschung untersucht wurden, beschränken sich die vorhandenen Studien entweder auf eine konzeptionelle Ebene oder untersuchen isoliert einen einzelnen Kosteneffekt. Neuesten Studien fordern daher, die verschiedenen und komplizierten Ursache-Wirkungs-Beziehungen zwischen interner Komplexität und ihren wirtschaftlichen Folgen zu operationalisieren. Diese Arbeit untersucht die Auswirkungen der internen Komplexität auf die Gesamtkosten sowie die Genauigkeit von Produktkostenrechnungssystemen auf operationaler Ebene. Dazu werden numerische Experimente als Forschungsmethode gewählt. Diese ermöglichen es Szenarien zu untersuchen, die so in der Praxis nur schwer zu beobachten wären - wie z.B. verschiedene Produktfamiliendesigns oder Produktkostenrechnungssysteme unter vollständigen Informationen. Im Rahmen der Arbeit wird ein Simulationsmodell zur Generierung von Produktfamiliendesigns, zur Simulation der Kosten sowie zur Kombination der Designs mit verschiedenen Produktkostenrechnungssystemen entwickelt. Das Modell enthält darüber hinaus validierte Metriken zur Operationalisierung der interne Komplexität. Die Experimente zeigen den moderierenden Effekt von Komponentenwiederverwendung und Überdimensionierung auf die Kosten. Überdimensionierung und Wiederverwendung weisen einen U-förmigen Kostenverlauf auf, deren Scheitelpunkt ein Optimum markiert. So ist eine geringe Überdimensionierung zwar durch geringe Materialkosten gekennzeichnet, nutzt allerdings nicht Skaleneffekte aus, die weitere Kostensenkungspotentiale beinhalten. Diese Arbeit zeigt außerdem, dass die Ursache-Wirkungs-Beziehungen viel komplexer sind, als es bisherige Studien nahelegen. Infolgedessen gibt es lokale Minima entlang der U-förmigen Kostenkurve. In einem zweiten Experiment werden die Auswirkungen der internen Komplexität auf die Genauigkeit von Produktkostenrechnungssystemen untersucht. Es wird gezeigt, dass Komponentenwiederverwendung nicht nur ein Hebel zur Kostensenkung sondern auch ein Hebel zur Erhöhung der Genauigkeit in der Produktkostenrechnung ist, da sie zu homogeneren Ressourcenverbrauchsmustern führt. Eine Analyse auf Produktebene hebt Merkmale von Produkten mit stark verzerrten Produktkosten unter verschiedenen Produktkalkulationssystemen hervor. Diese Arbeit positioniert sich an der Schnittstelle zwischen Produktentwicklung und Kostenrechnung und zielt darauf ab, die interdisziplinäre Forschung zu stärken. Durch den Einsatz von numerischen Experimenten werden empirisch beobachtete Ursache-Wirkungs-Beziehungen generalisiert. Damit ist diese Arbeit ein weiterer Schritt zu einem besseren Verständnis der wirtschaftlichen Konsequenzen von Entscheidungen in frühen Phasen der Produktentstehung. Die Folgen gerade dieser Entscheidungen sind in der Praxis bisher nur schwer zu bewerten. Ein Grund ist, dass Kostenfestlegung und Kostenanfall eine zeitliche Differenz aufweisen. Ein weiterer Grund ist, dass sich Einsparungen durch Komponentenwiederverwendung vorrangig in den Gemeinkosten wiederfinden.