Dienstleisters Vollzugmelder

Für Produktionslogistiker ist der Leitstand bereits ein Selbstverständnis. Er verschafft Übersicht, ermöglicht gezieltes Eingreifen und hilft Termine halten. Das Steuern komplexer Abläufe ist in der Produktion ohne Leitstand kaum mehr denkbar. Im folgenden Beitrag wird der Frage nachgegangen, was Dienstleister vom Leitstand erhoffen können.

Aufbau und Wirkungsweise des Logistik-Systems "Logo"

Das Logistik-System "Logo" für die Bereiche Beschaffung, Produktion und Vertrieb entwickelte der Verfasser zusammen mit der Space GmbH. Im Folgenden wird der Aufbau und Wirkungsweise von "Logo" beschrieben.

BDE schafft Transparenz und Flexibilität : Die Notwendigkeit der Betriebsdatenerfassung in CIM- und Logistik-Konzepten

Die Anpassungsfähigkeit eines Unternehmens an rasch wechselnde Wettbewerbssituationen bei kundenwunschorientierter Produktion mit veränderlichen Losgrößen und unterschiedlichen Terminrestriktoren kann nur über ausgefeilte Strategien und durch DV-Einsatz erzeugt werden. Anforderungsgerechte CIM- und Logistik-Konzepte sind eine wesentliche Vorraussetzung, damit die geforderte Flexibilität erreicht wird. Den unabdingbaren Informationsfluss schafft hierbei die Betriebsdatenerfassung.

Produktionscontrolling über BDE-Kennzahlen

Nach wie vor ist die seit langem bekannte Forderung nach einer durchgängigen Transparenz des betrieblichen Werteflusses zur Überprüfung der vorgegebenen logistischen Zielvereibarungen und als Hilfe zur Entscheidungsfindung über ein funktionierendes Produktions-Controlling nur sehr schwierig zu erfüllen. Hier hilft der Einsatz von anforderungsgerecht eingeführten BDE-Systemen und die exakte Definition der Zielgrößen in Form von Kennzahlen.

Synchronisierte Steuerung für ein marktorientiertes Lieferspektrum

Die Marktentwicklung zu kleineren Losgrößen mit zunehmender Variantenvielfalt stellt gerade an einen Programmfertiger erhebliche Anfordungen, um immer das richtige Lieferspektrum in seinem Fertigwarenlager bereitzuhalten. Die einfachste Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, besteht in einer hochflexiblen Produktion, bei der die nachgefragten Artikel in der Kundenausführung sofort nach Auftragseingang gefertigt werden. In der Praxis entstehen aber erhebliche Rückstände, weil keine unbegrenzte Kapazität zur Erledigung dieses Aufgabenberges vorhanden wäre.

Logistik - ohne Zeitwirtschaft nicht denkbar : Zeitfaktor bestimmt wirtschaftlichen Ressourceneinsatz

Standen bisher bei den umfassend in der Literatur behandelten Logistikansätzen mehr die Materialwirtschaftsprobleme hinsichtlich der zeitgerechten Beschaffung und der Bestandshöhe im Vordergrund der Betrachtung, so meldet sich jetzt die Zeitwirtschaft mit den damit verbundenen Anstößen auf die Unternehmensstrategie zurück. Der Zeitfaktor ist bei kapitalintensiver Produktion schon immer ein knappes Gut gewesen, mit dem gut gewirtschaftet werden musste, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Die derzeitige Wettbewerbssituation mit immer kürzeren Produkt-Entwicklungszeiten, Produkt-Lebenszeiten, Produkt-Herstellzeiten, Produkt-Lieferzeiten verstärkt die enorme Bedeutung des Zeitfaktors als Wert oder Bezugsgröße für Kosten, Termine oder Kapazitäten.

Lean Production - zurück zur Meisterfertigung?

Kleine Losgrößen, bedingt durch immer neue Kundenanforderungen nach speziellen Produktausführungen, lassen aus Wettbewerbsgründen eine konventionelle Massenproduktion mit unfelxiblen Produktionsabläufen nicht mehr zu. Neue Wege sind nötig, um gegenüber der Konkurrenz - besonders aus Fernost - auch in Zukunft wettbewerbsfähig zu bleiben. Dabei hat gerade diese Konkurrenz mnachen Anstoss zur Veränderung durch für uns ungewohnte Wettbewerbsstrategien gegeben. Auch wenn viele der Grundlagen und Methoden dieser Strategien aus Europa stammen, wurden sie sehr geschickt und innovativ den dortigen gesellschaftlichen und technologischen Randbedingungen angepasst. Nun sind sie in anderer Form bei uns wieder ins Bewusstsein zurückgekehrt. Dies gilt insbesondere für Lean Production, die "schlanke" Produktion. Hier können die Fachleute bei uns lernen, wie sich durch Mitarbeitermotivierung, Vereinfachung und Dezentralisierung der Abläufe der Weltkostenstand wieder erreichen lässt.

Investitionsfinanzierung in der Herbarbeleg-Digitalisierung

Die Forschung am Herbarbeleg ist in der Botanik und der Taxonomie einem Wandel ausgesetzt. Zunehmend werden in Herbarien digitale Kopien verwendet, die neue Auswertungs- und Analysemethoden ermöglichen. Die Entwicklung technischer und wirtschaftlicher Verfahren zur Herbarbeleg-Digitalisierung ist Gegenstand des Forschungsschwerpunkts Herbar Digital der Hochschule Hannover. Das Ziel von Herbar Digital ist es, das System der Virtualisierung von Herbarbelegen und deren Verwaltung so zu automatisieren, dass die Kosten von 20 US-$ auf 2 US-$ reduziert werden. Betrachtet man die Herbarbeleg-Digitalisierung als ein zu planendes 5-Jahres-Investitionsprojekt, dann sind unterschiedliche Szenarien und deren wirtschaftlichen Auswirkungen denkbar. In dem vorliegenden Arbeitspapier werden drei Szenarien entwickelt und soweit operationalisiert, dass sowohl Aussagen einer technischen Investitionsplanung als auch einer wirtschaftlichen Investitionsplanung über den Planungshorizont von 5 Jahren abgeleitet werden. In technischer Hinsicht werden die Produktion, Logistik (inkl. IT) sowie das Personal geplant. Die wirtschaftlichen Aussagen beziehen sich auf Standort- und Betriebsmittelkosten, IT- und Logistikkosten, Personalkosten sowie sonstige Kosten. Um den Projekterfolg sicherzustellen, sind beide Planungsbereiche in einem Konzept für das Investitionscontrolling integriert. Als Ergebnis von Szenario 1 ergeben sich bei einer Produktionsmenge von 1 Mio. digitalen Belegen Ausgaben in Höhe von 2,05 € pro Digitalisat. Das Szenario 1 ist als generelles Forschungsergebnis von Herbar Digital zu verstehen und liefert entsprechend eine Referenzlösung für alle Objekte im Kontext einer musealen Herbarbeleg-Digitalisierung. Bei einer Produktion von 5 Mio. Digitalisaten in Szenario 2 wird von einer Kooperation der Herbarien in Berlin und einem ausländischen Partner mit halben Lohnniveau ausgegangen. Es reduzieren sich die zahlungswirksamen Kosten auf 1,21 € pro Digitalisat. Das Ergebnis aus Szenario 2 bleibt auch in Szenario 3 konstant, worin unter Einbezug eines weiteren inländischen Kooperationspartners 10 Mio. digitale Herbarbelege hergestellt werden. Vermutlich ergeben sich unter den technischen Bedingungen keine weiteren Kostendegressionseffekte.

Bestimmung des Kostenverlaufs von Molkereiabteilungen in Abhängigkeit von der Kapazitätsgröße und -auslastung. III. Speisequarkabteilung

In der vorliegenden Arbeit werden die Kosten für die Produktion von Speisequark mager und Speisequark 40 % F.i.Tr. für zwei Kapazitätsgrößen von 4.800 bzw. 9.500 kg Km/h nach einer speziellen Form der Teilkostenrechnung bestimmt. Bei Variationen der Kapazitätsauslastung (Pro­ duktionstage X Produktionsstunden/Tag) und der Produktanteile ergeben sich Kosten zwischen 11,99 und 18,95 Pf pro Becher Speisequark mager bzw. 11,73 und 18,45 Pf je Becher Speisequark 40% F.i.Tr. Das entspricht einer Differenz in den Stückkosten von durchschnittlich 27,5 Pf/kg Speisequark. Es zeigt sich dabei, daß die Kostendegression bedeutend stärker durch den Grad der Kapazitätsauslastung als durch die Kapazitätsgröße beeinflußt wird.

Bestimmung des Kostenverlaufs von Molkereiabteilungen in Abhängigkeit von der Kapazitätsgröße und -auslastung. V. Teil: Joghurtabteilung

Für die Produktion von drei Sorten stichfestem Joghurt (Natur, mit unterlegter Frucht und Mix) werden die Kosten nach einer speziellen Form der Teilkostenrechnung in Abhängigkeit von der Kapazitätsauslastung bestimmt. Es werden drei Modelle mit unterschiedlicher Kapazitätsgröße dar­gestellt: 6500, 13.000 und 26.000 Becher/h. Durch Variationen der Produktmenge, Produktionstage und Produktanteile ergeben sich Kosten zwischen 12,6 und 9,3 Pf/Becher Joghurt Natur bzw. 18,7 und 15,5 Pf/Becher Joghurt mit unterlegter Frucht bzw. 17,0 und 14,0 Pf/Becher Joghurt Mix. Je nach Produktionsbedingungen können Stückkostendifferenzen von über 20 Pfennig je kg Produkt auftreten.

Die Kosten der Modellabteilung „Weichkäserei“. Teil 3: Ergebnisse und Interpretation der Modellkalkulation

In der vorliegenden Arbeit, deren erster und zweiter Teil in den vorangegangenen Heften dieser Zeitschrift veröffentlicht wurden, werden die Kosten der “Weichkäserei” am Beispiel der Herstellung von Camembert- und Brie-Käse modellhaft bestimmt. Damit werden die im Jahr 1970 in gleicher Zeitschrift (Heft 5, Band 22) veröffentlichten Analysen der Produktionskosten in Camembertkäsereien hinsichtlich der Funktionsinhalte ausgedehnt und dem neuesten Stand der Technik sowie heutigen Produktionsstrukturen im Weichkäsesektor angepaßt. Gleichzeitig sind die generell für alle Modellabteilungen geltenden methodischen Weiterentwicklungen (2) in den Kalkulationen berücksichtigt worden. In den sechs Unterabteilungen Vorstapelung, Bruchbereitung/Portionierung, Umhorden/Salzen, Reifung, Abpackung und Fertiglager werden aus der Produktgruppe Weichkäse die Sorten Camembert mit 30 und 60 % F.i.Tr. sowie Brie mit 45 % F.i.Tr. in unterschiedlichen Stückgrößen hergestellt und hinsichtlich ihrer Kostenverursachung untersucht. Zur Bestimmung der Modellkosten wurden vier Modelle gebildet, deren Kapazitäten in der Kesselmilchverarbeitung zwischen 8.000 und 30.000 l/h liegen. In Abhängigkeit vom Beschäftigungsgrad, der für Werte zwischen 15 und 100 % simuliert wurde, können so die Kosten für Käsemengen zwischen rd. 700-17.0001 Käse/Jahr bestimmt werden.Nach den vorgegebenen Kapazitäten sind die technischen Voraussetzungen der einzelnen Unterabteilungen modellspezifisch festgelegt worden, wobei die technische Auslegung an eine verringerte Auslastung bei 65 und 33%iger Beschäftigung angepaßt wurde. Die zu tätigenden Investitionen für die Grundversion betragen 25,0 Mio DM im Modell 1 und 54,5 Mio DM im Modell 4. Bezogen auf die jeweilige Outputmenge an Käse ergeben sich hieraus spezifische Investitionen, die sich mit zunehmender Modellgröße von 5.125 auf 3.205 DM/t jährliche Käsemenge erheblich senken. Produktspezifische Investitionen und Faktormengenverbräuche führen zu den Einzelkosten der ausgewählten Weichkäseprodukte, die z.B. für den Camembert mit 60 % F.i.Tr. je nach Modellgrößeund Beschäftigungsgrad zwischen 500,7 Pf/kg und 620,2 Pf/kg Käse liegen. Die Gesamtkosten der Abteilung “Weichkäserei”, die sich aus den Einzelkosten der Produkte und den Einzelkosten der Abteilung zusammensetzen, betragen im größten Modell bei 100%iger Beschäftigung 522,1 Pf/kg Käse, die sich im kleinsten Modell bei nur 15%iger Beschäftigung auf 1.027,6 Pf/kg Käse erhöhen. Bei einem Beschäftigungsgrad von 65 %, dem die Produktionsmenge eines 2-Schichtbetriebes zugeordnet ist, entfallen von den Gesamtkosten der Abteilung je nach Modellgröße 62-72 % auf die Rohstoffkosten, 14-20 % auf die Anlagekosten und 4-7 % auf die Personalkosten, während die übrigen Kostenartengruppen nur von geringerer Bedeutung sind. Betrachtet man die Gesamtkosten (ohne Rohstoffkosten) hinsichtlich ihrer Entstehung in den Unterabteilungen, so ist festzustellen, daß die Unterabteilungen Bruchbereitung/Portionierung sowie Abpackung die höchsten Kosten verursachen. Für einen Beschäftigungsgrad von 65 % betragen die Kosten in den Unterabteilungen Bruchbereitung/Portionierung im Modell 1 85,8 Pf/kg, die mit zunehmender Modellgröße auf 45,9 Pf/kg im Modell 4 zurückgehen. Die Kosten für die Abpackung liegen im Modell 1 bei 76,2 Pf/kg, während sie im Modell 4 nur noch 58,3 Pf/kg betragen. Die geringsten Kosten verursacht die Unterabteilung Fertiglager mit 2,6 Pf/kg im kleinsten und 1,5 Pf/kg im größten Modell bei 65%iger Beschäftigung. Die Ergebnisse der Modellabteilungsrechnung lassen erkennen, daß mit zunehmender Kapazitätsgröße und ansteigendem Beschäftigungsgrad erhebliche Stückkostendegressionen zu erreichen sind, die bei betriebsindividuellen oder branchenbedingten Entscheidungen genutzt werden sollten. So empfiehlt es sich, daß auf eine dem Markt angepaßte Produktion auch eine auf die geplante Tagesproduktionsmenge angepaßte Ausstattung der Abteilung folgt, da sich, wie in den Modellkostenkurven bei 65 und 33 % Beschäftigung dargestellt, die Kosten sprunghaft senken können. Kostendegressionseffekte werden auch erreicht, wenn durch Spezialisierung der Stückkäse-Produktion die Vielfalt der Formatgrößen eingeschränkt werden kann. Das höchste Kosteneinsparungspotential ist aber durch Strukturveränderungen im Weichkäsesektor zu erwarten, die, wie an zwei Beispielen erläutert, der Branche langfristige Kosteneinsparungen von rd.25 bzw. 95 Mio DM/Jahr ermöglichen können.

Die Kosten der Modellabteilung "H-Milch"

Mit der vorliegenden Arbeit wird die im Jahr 1975 durchgeführte Modellkalkulation in der H-Milch-Abteilung aktualisiert, indem die Funktionsinhalte der Abteilung erweitert werden und der neueste Stand der Technik entsprechend bestehender Produktionsstrukturen zur Anwendung kommt. Darüber hinaus werden die generell für alle Modellabteilungen geltenden methodischen Weiterentwicklungen In den Kalkulationen berücksichtigt. Unterteilt in drei Unterabteilungen - Ultrahocherhitzung, Aseptische Abpackung und Lager - wird der Produktionsprozeß zur Herstellung der ausgewählten Produkte H-Vollmilch und teilentrahmte H-Milch hinsichtlich ihrer Kostenverursachung untersucht. Die Bestimmung der Abteilungs- und Stückkosten für H-Milch erfolgt in vier Modellen, deren Kapazitäten entsprechend der Abfülleistung zwischen 5.700 Packungen/Stunde und 34.200 Packungen/Stunde liegen. In Abhängigkeit vom Beschäftigungsgrad, der für Werte zwischen 15 und 100 % simuliert wird, können so die Kosten für Produktionsmengen zwischen 4,6 und 183,4 Mio. Packungen/Jahr ermittelt werden. Die zu tätigenden Investitionen für die Grundversion betragen im Modeln 5,1 Mio. DM, die sich im Modell 4 auf 18,0 Mio. DM erhöhen. Bezogen auf die jeweilige Outputmenge, die sich zu 40 % aus H-Vollmilch und zu 60 % aus teilentrahmter H-Milch zusammensetzt, ergeben sich aus den Investitionssummen spezifische Investitionen, die sich mit zunehmender Modellgröße von 168 auf 98 DM/1.000 Packungen erheblich senken. Die modellspezifischen Gesamtkosten der Abteilung „H-Milch“, die sich aus den Einzelkosten der Produkte und den Einzelkosten der Abteilung zusammensetzen, betragen im größten Modell bei 100%iger Beschäftigung 75,7 Pf/Packung, die sich im kleinsten Modell auf 78,4 Pf/Packung erhöhen. Die outputbezogenen Einzelkosten der Produkte differieren infolge des unterschiedlichen Fettgehaltes nur in den Rohstoffkosten; in den übrigen Kostenarten wird von den gleichen Produktionsverbräuchen ausgegangen, da für die Herstellung beider Produkte dieselbe Technologie verwendet wird. Bei einem Beschäftigungsgrad von 63 % entfallen von den Gesamtkosten der Abteilung je nach Modellgröße 58-61 % auf die Rohstoffkosten, 3 - 5 % auf die Anlagekosten und 30 % auf die Verpackungskosten. Die übrigen Kostenarten wie Energiekosten mit 3 - 4 % und Personalkosten mit 0,8 -1,5 % sind von geringerer Bedeutung. Den Ergebnissen der Modellkalkulationen ist zu entnehmen, daß mit zunehmender Kapazitätsgröße und ansteigendem Beschäftigungsgrad erhebliche Stückkostendegressionen zu erreichen sind. So empfehlen sich beispielsweise bei verminderten Produktionsmengen Anpassungen in der Ausstattung der Abteilung, die zu sprunghaften Kostensenkungen führen können. Kostendegressionseffekte ergeben sich auch bei der Verringerung der Produktionstage in Beschäftigungssituationen eines 2- und 1-Schichtbetriebes. Wird z.B. in einer Abteilung mit zwei Abfüllanlagen (Modell 2) die Produktion eines 2-Schichtbetriebes von 250 Produktionstagen auf 200 Produktionstage/Jahr konzentriert, lassen sich die Abteilungskosten um 70.000 DM/Jahr verringern

Die Kosten der Modellabteilung "Pasteurisierte Konsummilch"

Mit der Analyse des Kostenverlaufes in der Abteilung "Pasteurisierte Konsummilch" wird die Aktualisierung der Modellabteilungsrechnung fortgeführt. Gegenüber dem 1975 durchgeführten Kostenvergleich verschiedener Trinkmilchverfahren (1) basiert diese Abteilungskalkulation auf der modellhaften Kostenermittlung einer Einproduktsimulation anhand eines Abpackverfahrens im Tetra-Rex-System. Unter Berücksichtigung des methodisch weiterentwickelten Kostenrechnungsprinzips (2) wird der Produktionsprozeß zur Herstellung pasteurisierter Vollmilch mit 3,5 % Fett in 1-l-Kartonverpackung hinsichtlich der Kostenverursachung untersucht. Drei Modellvarianten mit Abfülleistungen von 5.400 bis 22.800 Packungen/Stunde, die einer maximalen Produktion von 30,3 bis 128,0 Packungen/Jahr entsprechen, bilden den Ausgangspunkt für die Analyse der Produktionskosten der Abteilung. In Abhängigkeit von der täglichen Abfüllmenge und dem Produktionsprogramm werden spezifische Modellausrüstungen bestimmt, von denen sich unmittelbar die variablen und fixen Einsatzmengen der Produktionsfaktoren ableiten. Der Einfluß unterschiedlicher Kapazitätsgrößen und -auslastungen auf die Herstellungskosten wird mit simulierten Beschäftigungssituationen zwischen 15 und 100 % verdeutlicht, die eine Bestimmung der Kosten für Milchmengen zwischen 4,5 und 128,0 Mio. Packungen im Jahr ermöglichen. Gemäß der Kapazitätsgröße und der technischen Auslegung der Modelle betragen die Investitionen 1,7 Mio. DM im Modell 1 und 4,7 Mio. DM im Modell 3. Bezogen auf die jeweilige Outputmenge der Abteilung ergeben sich spezifische Investitionen, die mit zunehmender Modellgröße von 56 auf 37 DM je 1.000 Packungen sinken. Die Gesamtkosten der Abteilung “Pasteurisierte Konsummilch”, die sich aus den Produkt- und Abteilungseinzelkosten zusammensetzen, betragen im größten Modell bei 100 % Beschäftigung 73,8 Pf/Pckg. Abteilungs-Output und steigen mit abnehmender Modellgröße und sinkendem Beschäftigungsgrad (15 %) auf 83,1 Pf/Pckg.. In der beschäftigungsabhängigen Gesamtkostenentwicklung tritt zwischen dem 3- und 1-Schichtbetrieb eine Kostensenkung im Modell 1 von 3,0 Pf/Pckg. ein, die im Modell 3 2,0 Pf/Pckg. ausmacht. Der kapazltsgrößenbedingte Degressionseffekt Ist vom größten zum kleinsten Modell mit 1,7 Pf/Pckg. im 3-Schichtbetrieb und mit 2,7 Pf/Pckg. im 1-Schichtbetrieb markiert. Aus der prozentualen Zusammensetzung der Gesamtkosten bei einem Beschäftigungsgrad von 64 % dominieren die Rohstoffkosten mit modellspezifischen Anteilen von 72 - 73 %, die Betriebskosten beanspruchen 25 - 26 %, und die Anlagekosten sind anteilig mit 2 - 3 % vertreten. Mit der Darstellung der prozentualen Verteilung der Gesamtkosten ohne Rohstoffkosten treten die Kostenarten der Betriebskosten in den Vordergrund. Bei gleicher Ausgangssituation entfallen 83 - 89 % auf die Verpackungsmaterialkosten, 3 - 6 % auf die Personalkosten sowie 1 - 2 % auf die Energie- und Betriebsstoffkosten; 7 - 9 % ergeben sich hier für die Anlagekosten. Den Ergebnissen der Modellkalkulationen ist zu entnehmen, daß mit zunehmender Kapazitätsgröße und ansteigendem Beschäftigungsgrad nennenswerte Kosteneinsparungen zu erreichen sind. Dagegen zeichnen sich Kostendegressionen in Abhängigkeit von der Zahl der Produktionstage aufgrund des geringen Anteils der tagesfixen Kosten an den Gesamtkosten nur im minimalen Umfang ab.

Die Kosten der Modellabteilung "Speisequark"

Mit der Analyse des Kostenverlaufes in der Abteilung "Speisequark" wird die Aktualisierung der Modellabteilungsrechnungen fortgeführt. In drei Unterabteilungen - Reifungslager, Produktion und Abpackung - werden aus der Produktgruppe Speisequark die drei Produkte Speisequark mager, 500-g-Becher (P1), Speisequark mager, 250-g-Becher (P2) und Speisequark 40 % Fett i. Tr., 250-g-Becher (P3) hergestellt und hinsichtlich ihrer Produktionskosten untersucht. Die Bestimmung der Abteilungs- und Stückkosten erfolgt in drei Modellgrößen, deren Kapazitäten entsprechend der Leistung des Quarkseparators für Quarkmengen zwischen 1.100 und 4.400 kg Quark/Stunde ausgelegt sind. In Abhängigkeit vom Beschäftigungsgrad, der für Werte zwischen 28 und 100 % simuliert wird, werden Kosten für Produktionsmengen zwischen 1.600 und 33.100 t Quark/Jahr ermittelt. Die in Ansatz gebrachten Investitionen betragen im Modell 1 4,8 Mio. DM, die sich im Modell 3 auf 7,9 Mio. DM erhöhen. Bezogen auf die jeweilige Outputmenge ergeben sich aus den Investitionssummen spezifische Investitionen, die mit zunehmender Modellgröße von 768 DM auf 323 DM/t Quark abfallen. Kostenanalysen für einen 2-Schicht-Betrieb an 250 Produktionstagen im Jahr zeigen, daß die modellspezifischen Gesamtkosten z. B. für P1 zu 67 % (Modell 1) bis 78 % (Modell 3) von den Rohstoffkosten bestimmt werden. 14-6 % entfallen auf die Anlagekosten, 11-12 % auf die Verpackungskosten, und mit 6-2 % sind die Personalkosten an den modellspezifischen Gesamtkosten beteiligt. Die Kosten für Energie sowie Hilfs- und Betriebsstoffe werden in allen Modellen nur mit einem Anteil von 1 % an den Gesamtkosten ausgewiesen. Unter dem Einfluß von Kapazitätsauslastung und Kapazitätsgröße lassen sich Kostendegressionseffekte erzielen, die durch Simulationsrechnungen für verschiedene Variationen von Beschäftigungen belegt werden. Die Kostenanalyse macht deutlich, daß mit zunehmender Modellgröße und steigender Produktionsmenge erhebliche Stückkostendegressionen zu erzielen sind, wobei der Einfluß der Modellgröße auf die Kostendegression höher ist als derjenige des Beschäftigungsgrades.

HelF, a suppressor of RNAi mediated gene silencing in Dictyostelium discoideum

RNA interference (RNAi) is a recently discovered process, in which double stranded RNA (dsRNA) triggers the homology-dependant degradation of cognate messenger RNA (mRNA). In a search for new components of the RNAi machinery in Dictyostelium, a new gene was identified, which was called helF. HelF is a putative RNA helicase, which shows a high homology to the helicase domain of Dicer, to the helicase domain of Dictyostelium RdRP and to the C. elegans gene drh-1, that codes for a dicer related DExH-box RNA helicase, which is required for RNAi. The aim of the present Ph.D. work was to investigate the role of HelF in PTGS, either induced by RNAi or asRNA. A genomic disruption of the helF gene was performed, which resulted in a distinct mutant morphology in late development. The cellular localization of the protein was elucidated by creating a HelF-GFP fusion protein, which was found to be localized in speckles in the nucleus. The involvement of HelF in the RNAi mechanism was studied. For this purpose, RNAi was induced by transformation of RNAi hairpin constructs against four endogenous genes in wild type and HelF- cells. The silencing efficiency was strongly enhanced in the HelF K.O. strain in comparison with the wild type. One gene, which could not be silenced in the wild type background, was successfully silenced in HelF-. When the helF gene was disrupted in a secondary transformation in a non-silenced strain, the silencing efficiency was strongly improved, a phenomenon named here “retrosilencing”. Transcriptional run-on experiments revealed that the enhanced gene silencing in HelF- was a posttranscriptional event, and that the silencing efficiency depended on the transcription levels of hairpin RNAs. In HelF-, the threshold level of hairpin transcription required for efficient silencing was dramatically lowered. The RNAi-mediated silencing was accompanied by the production of siRNAs; however, their amount did not depend on the level of hairpin transcription. These results indicated that HelF is a natural suppressor of RNAi in Dictyostelium. In contrast, asRNA mediated gene silencing was not enhanced in the HelF K.O, as shown for three tested genes. These results confirmed previous observations (H. Martens and W. Nellen, unpublished) that although similar, RNAi and asRNA mediated gene silencing mechanisms differ in their requirements for specific proteins. In order to characterize the function of the HelF protein on a molecular level and to study its interactions with other RNAi components, in vitro experiments were performed. Besides the DEAH-helicase domain, HelF contains a double-stranded RNA binding domain (dsRBD) at its N-terminus, which showed high similarity to the dsRBD domain of Dicer A from Dictyostelium. The ability of the recombinant dsRBDs from HelF and Dicer A to bind dsRNA was examined and compared. It was shown by gel-shift assays that both HelF-dsRBD and Dicer-dsRBD could bind directly to long dsRNAs. However, HelF-dsRBD bound more efficiently to dsRNA with imperfect matches than to perfect dsRNA. Both dsRBDs bound specifically to a pre-miRNA substrate (pre-let-7). The results suggested that most probably there were two binding sites for the proteins on the pre-miRNA substrate. Moreover, it was shown that HelF-dsRBD and Dicer-dsRBD have siRNA-binding activity. The affinities of the two dsRBDs to the pre-let-7 substrate were also examined by plasmon surface resonance analyses, which revealed a 9-fold higher binding affinity of the Dicer-dsRBD to pre-let-7 compared to that of the HelF-dsRBD. The binding of HelF-dsRBD to the pre-let-7 was impaired in the presence of Mg2+, while the Dicer-dsRBD interaction with pre-let-7 was not influenced by the presence of Mg2+. The results obtained in this thesis can be used to postulate a model for HelF function. In this, HelF acts as a nuclear suppressor of RNAi in wild type cells by recognition and binding of dsRNA substrates. The protein might act as a surveillance system to avoid RNAi initiation by fortuitous dsRNA formation or low abundance of dsRNA trigger. If the protein acts as an RNA helicase, it could unwind fold-back structures in the nucleus and thus lead to decreased RNAi efficiency. A knock-out of HelF would result in initiation of the RNAi pathway even by low levels of dsRNA. The exact molecular function of the protein in the RNAi mechanism still has to be elucidated. RNA interferenz (RNAi) ist ein in jüngster Zeit entdeckter Mechanismus, bei dem doppelsträngige RNA Moleküle (dsRNA) eine Homologie-abhängige Degradation einer verwandten messenger-RNA (mRNA) auslösen. Auf der Suche nach neuen Komponenten der RNAi-Maschinerie in Dictyostelium konnte ein neues Gen (helF) identifiziert werden. HelF ist eine putative RNA-Helikase mit einer hohen Homologie zur Helikasedomäne der bekannten Dicerproteine, der Helikasedomäne der Dictyostelium RdRP und zu dem C. elegans Gen drh-1, welches für eine Dicer-bezogene DExH-box RNA Helikase codiert, die am RNAi-Mechanismus beteiligt ist. Das Ziel dieser Arbeit war es, die Funktion von HelF im Zusammenhang des RNAi oder asRNA induzierten PTGS zu untersuchen. Es wurde eine Unterbrechung des helF-Gens auf genomischer Ebene (K.O.) vorgenommen, was bei den Mutanten zu einer veränderten Morphologie in der späten Entwicklung führte. Die Lokalisation des Proteins in der Zelle konnte mit Hilfe einer GFP-Fusion analysiert werden und kleinen Bereichen innerhalb des Nukleus zugewiesen werden. Im Weiteren wurde der Einfluss von HelF auf den RNAi-Mechanismus untersucht. Zu diesem Zweck wurde RNAi durch Einbringen von RNAi Hairpin-Konstrukten gegen vier endogene Gene im Wiltypstamm und der HelF--Mutante induziert. Im Vergleich zum Wildtypstamm konnte im HelF--Mutantenstamm eine stark erhöhte „Silencing“-Effizienz nachgewiesen werden. Ein Gen, welches nach RNAi Initiation im Wildtypstamm unverändert blieb, konnte im HelF--Mutantenstamm erfolgreich stillgelegt werden. Durch sekundäres Einführen einer Gendisruption im helF-Locus in einen Stamm, in welchem ein Gen nicht stillgelegt werden konnte, wurde die Effizienz des Stilllegens deutlich erhöht. Dieses Phänomen wurde hier erstmals als „Retrosilencing“ beschrieben. Mit Hilfe von transkriptionellen run-on Experimenten konnte belegt werden, dass es sich bei dieser erhöhten Stilllegungseffizienz um ein posttranskriptionelles Ereignis handelte, wobei die Stillegungseffizienz von der Transkriptionsstärke der Hairpin RNAs abhängt. Für die HelF--Mutanten konnte gezeigt werden, dass der Schwellenwert zum Auslösen eines effizienten Stillegens dramatisch abgesenkt war. Obwohl die RNAi-vermittelte Genstilllegung immer mit der Produktion von siRNAs einhergeht, war die Menge der siRNAs nicht abhängig von dem Expressionsniveau des Hairpin-Konstruktes. Diese Ergebnisse legen nahe, dass es sich bei der HelF um einen natürlichen Suppressor des RNAi-Mechanismus in Dictyostelium handelt. Im Gegensatz hierzu war die as-vermittelte Stilllegung von drei untersuchten Genen im HelF-K.O. im Vergleich zum Wildyp unverändert. Diese Ergebnisse bestätigten frühere Beobachtungen (H. Martens und W. Nellen, unveröffentlicht), wonach die Mechanismen für RNAi und asRNA-vermittelte Genstilllegung unterschiedliche spezifische Proteine benötigen. Um die Funktion des HelF-Proteins auf der molekularen Ebene genauer zu charakterisieren und die Interaktion mit anderen RNAi-Komponenten zu untersuchen, wurden in vitro Versuche durchgeführt. Das HelF-Protein enthält, neben der DEAH-Helikase-Domäne eine N-terminale Doppelstrang RNA bindende Domäne (dsRBD) mit einer hohen Ähnlichkeit zu der dsRBD des Dicer A aus Dictyostelium. Die dsRNA-Bindungsaktivität der beiden dsRBDs aus HelF und Dicer A wurde analysiert und verglichen. Es konnte mithilfe von Gel-Retardationsanalysen gezeigt werden, dass sowohl HelF-dsRBD als auch Dicer-dsRBD direkt an lange dsRNAs binden können. Hierbei zeigte sich, dass die HelF-dsRBD eine höhere Affinität zu einem imperfekten RNA-Doppelstrang besitzt, als zu einer perfekt gepaarten dsRNA. Für beide dsRBDs konnte eine spezifische Bindung an ein pre-miRNA Substrat nachgewiesen werden (pre-let-7). Dieses Ergebnis legt nah, dass es zwei Bindestellen für die Proteine auf dem pre-miRNA Substrat gibt. Überdies hinaus konnte gezeigt werden, dass die dsRBDs beider Proteine eine siRNA bindende Aktivität besitzen. Die Affinität beider dsRBDs an das pre-let-7 Substrat wurde weiterhin mit Hilfe der Plasmon Oberflächen Resonanz untersucht. Hierbei konnte eine 9-fach höhere Bindeaffinität der Dicer-dsRBD im Vergleich zur HelF-dsRBD nachgewiesen werden. Während die Bindung der HelF-dsRBD an das pre-let-7 durch die Anwesenheit von Mg2+ beeinträchtigt war, zeigte sich kein Einfluß von Mg2+ auf das Bindeverhalten der Dicer-dsRBD. Mit Hilfe der in dieser Arbeit gewonnen Ergebnisse lässt sich ein Model für die Funktion von HelF postulieren. In diesem Model wirkt HelF durch Erkennen und Binden von dsRNA Substraten als Suppressor von der RNAi im Kern. Das Protein kann als Überwachungsystem gegen eine irrtümliche Auslösung von RNAi wirken, die durch zufällige dsRNA Faltungen oder eine zu geringe Häufigkeit der siRNAs hervorgerufen sein könnte. Falls das Protein eine Helikase-Aktivität besitzt, könnte es rückgefaltete RNA Strukturen im Kern auflösen, was sich in einer verringerten RNAi-Effizienz wiederspiegelt. Durch Ausschalten des helF-Gens würde nach diesem Modell eine erfolgreiche Auslösung von RNAi schon bei sehr geringer Mengen an dsRNA möglich werden. Das Modell erlaubt, die exakte molekulare Funktion des HelF-Proteins im RNAi-Mechanismus weiter zu untersuchen.