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BMW

„Industrie 4.0 kommt nicht mit einem großen Ruck“

| Redakteur: Jürgen Schreier

Dr. Christian Patron, Leiter Digitalisierung Produktion, BMW Group: „In der Automobilindustrie sind viele Dinge, die mit dem Label Industrie 4.0 versehen werden, bereits Realität.“
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Dr. Christian Patron, Leiter Digitalisierung Produktion, BMW Group: „In der Automobilindustrie sind viele Dinge, die mit dem Label Industrie 4.0 versehen werden, bereits Realität.“ (Bild: Schreier)

Digitalisierung, Industrie 4.0, kollaborierende Roboter und additive Fertigung sind die Buzzwords unserer Tage. Wo steht die Automobilindustrie bei der Einführung dieser neuen Technologien? Wir sprachen darüber mit Dr. Christian Patron. Der promovierte Maschinenbauer verantwortet beim Automobilkonzern BMW die Digitalisierung der Produktion.

Die Zeiten, in denen Deutschlands Automobilhersteller neidisch nach Japan schielten und wie verrückt die dort entwickelten Lean-Methoden kopierten, sind vorbei. Lean ist heute Standard; aber auch bei der Einführung anderer moderner Produktionskonzepte kommt man voran. Dabei ist so manches,was anderswo als Revolution apostrophiert wird, in der KVP-orientierten Automobilbranche eher ein Entwicklungsprozess. Industrie 4.0 zum Beispiel. Vieles davon ist bereits umgesetzt, der Spagat zwischen Komplexität und Individualisierung bei höchster Produktqualität wird gemeistert (zumindest im Premiumsegment), die viel beschworene Losgröße 1 ist machbar – etwa beim neuen 7er vom BMW. Kollaborierende Roboter entlasten schon heute die Mitarbeiter an den Montagelinien, die additive Fertigung ist inzwischen weit mehr als ein Instrument des Prototypenbaus. Auch beim Elektroauto geht es voran. Marktführer BMW hat dafür eine ganze neue „Welt“ geschaffen, die zunehmend auch auf die klassischen Serien abfärbt.

Die Automobilindustrie galt stets als Vorreiterin in Sachen Lean, Effizienz, Produktivität und Qualität. Ist das heute noch so? Oder gibt es auf dem Shopfloor noch Reserven, die man erschließen könnte?

Die Automobilindustrie ist eine Schlüsselindustrie, wenn es um die Parameter geht, die Sie gerade angesprochen haben. Es gibt, glaube ich, keine Industrie, die so im Spannungsfeld von Komplexität und Kosten steht wie unsere Branche. Deshalb ist es logisch, dass wir, von Lean herkommend, alle Effizienzpotenziale heben. Bei BMW sieht das so aus, dass wir unser Produktionsnetzwerk kontinuierlich weiterentwickeln. Wir setzen dabei auf den klassischen Lean-Methoden auf und optimieren diese ständig.

Ford möchte dies durch ein sogenanntes Virtual Manufacturing tun. Im Vorfeld der Fahrzeugproduktion werden dabei durchschnittlich mehr als 900 virtuelle Montageabläufe simuliert, beurteilt und dann implementiert. Wie beurteilen Sie diese Herangehensweise durch die „BMW-Brille“?

Wie andere Hersteller vorgehen, kann ich nicht beurteilen; allerdings kann ich sagen, was wir tun. Virtuelle Methoden sind bei BMW nicht Neues. Wir arbeiten schon lange mit solchen Simulationsverfahren – sowohl in der Produktentwicklung als auch in der Produktionsplanung. Dabei muss immer geprüft werden, welche Methode in welcher Phase des Entwicklungs- oder Planungsprozesses die effizienteste ist. Sie brauchen sowohl die virtuellen Methoden als auch Methoden, die die Mitarbeiter einbeziehen. Das gilt umso mehr, je weiter Sie sich in Richtung Shopfloor bewegen. Diese verschiedenen Methoden versuchen wir zu kombinieren – also Kartonage, wenn die Menschen vor Ort eingebunden werden sollen, und virtuelle Verfahren, wenn man noch keine Hardware hat. Womit wir uns außerdem beschäftigten, ist die Digitalisierung der realen Welt. Das versetzt uns in die Lage, das, was am Ort der Wertschöpfung geschieht, nahezu in Echtzeit in die Produktentwicklung zurückfließen zu lassen.

Ist das ein allgemeiner Branchentrend oder könnte das einer werden?

Keine Frage! Die Digitalisierung in all ihren Facetten ist ein Trend in der Automobilindustrie.

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Viel ist die Rede vom Einsatz kollaborierender Roboter in der Montage oder von der additiven Fertigung in der Serie – also über das Prototyping hinaus. Wie weit ist man hier bei BMW oder ist das Ganze noch Zukunftsmusik?

Die Mensch-Roboter-Kollaboration ist bei BMW heute Realität. In den USA und auch in Deutschland haben wir solche Leichtbauroboter bereits im Einsatz. Wichtig dabei ist, dass vom Roboter keine Gefährdung für den Werker ausgeht, weshalb diese Roboter nur dort zur Anwendung kommen, wo sich die Arbeitsräume von Mensch und Roboter nicht überschneiden. Der Hauptvorteil dieser Leichtbauroboter besteht in ihrer enormen Flexibilität. Sie haben keine Fixpunkte in der Produktion. Man kann sie überall dort in Betrieb nehmen, wo sie gerade benötigt werden. Auch ihre Robustheit und Zuverlässigkeit ist enorm. Sollte aber ein solcher Roboter doch einmal ausfallen, kann der Mensch einfach wieder „übernehmen“.

Bisher galt der Roboter aber in erster Linie als Rationalisierungsinstrument ...

Natürlich wird die Rationalisierung durch die Nutzung der Robotik weiter voranschreiten. Doch was den Einsatz der Leichtbauroboter anbelangt, stehen bei BMW in erster Linie ergonomische Überlegungen im Vordergrund. Die kollaborierenden Systeme, die wir installiert haben, übernehmen Arbeiten, die einen Menschen körperlich stark belasten würden – ein wichtiger Aspekt auch angesichts der demografischen Entwicklung. Außerdem vollführen diese Roboter ihre Verrichtungen mit enormer Präzision und das ist für einen Premiumhersteller wie BMW eine wichtige Zielgröße.

Stichwort additive Fertigung. Was tut sich in dieser Hinsicht in der BMW Group? Geht man schon in Richtung Serie?

Auch die additive Fertigung ist für BMW kein neues Thema. Dass der 3D-Druck derzeit in den Medien so gehypt wird, hängt damit zusammen, dass einige Patente ausgelaufen sind, was die Verbreitung des Kunststoffverfahrens im Consumerbereich stark beschleunigt hat. In der Automobilentwicklung ist die additive Fertigung seit über 20 Jahren bekannt, ergänzt um virtuelle Verfahren. Was allerdings neu ist, ist, dass man sie inzwischen auch in der Kleinserie einsetzt. So werden die Wasserpumpenräder für unser DTM-Fahrzeug additiv aus Leichtmetall gefertigt. Das sind in Summe immerhin 500 Räder. Additive Fertigung ist ein Querschnittsthema, das in die Fläche wirkt, vom Prototypenbau über die Betriebsmittelfertigung bis hin zur Kleinserie.

Wahre Produktivitätsschübe versprechen sich die Wissenschaft und die einschlägigen Industrieverbände von Industrie 4.0. Welche Relevanz hat Industrie 4.0 respektive das Internet der Dinge für die Automobilindustrie?

Lassen Sie mich den Begriff etwas eingrenzen, schließlich ist Industrie 4.0 ein Begriff, den die Bundesregierung geprägt hat. Für uns ist aber die inhaltliche Dimension relevant. BMW schaut als globales Unternehmen auch global auf dieses Thema, das hierzulande als Industrie 4.0, in den USA als Industrial Internet bezeichnet wird. Bei BMW beschäftigen wir uns intensiv damit, wie wir unsere Mitarbeiter in der Produktion unterstützen können, sei es mit Smartwatches oder mobilen Endgeräten. Überall, wo wir solche Technologien einfach implementieren können, wenden wir sie an. Über Simulationsverfahren und den Rückfluss der Daten in die Produktentwicklung oder oder in Planungs- und Steuerungssysteme haben wir ja schon gesprochen. Dazu ein Beispiel: Im aktuellen 7er, in dem wir Carbon verbauen, also Elemente aus den i-Fahrzeugen, haben wir ein durchgängiges Tracking der Teile mit QR-Codes realisiert. So können wir diese Teile entlang der kompletten Wertschöpfungskette identifizieren. Darüber hinaus befassen wir uns aktuell sehr intensiv mit der Frage, welchen Nutzen wir aus den Daten ziehen können, die im Rahmen der Digitalisierung anfallen. Sie haben vorhin auch das Internet der Dinge angesprochen. Dieses wirkt sich unmittelbar auf das Produkt, also das Fahrzeug, aus, weshalb wir uns in der Produktion ebenfalls damit beschäftigen müssen. Vernetzung funktioniert nur mit perfekter Elektronik und die wiederum stellt eine Herausforderung für die Produktion dar.

Der Hightechverband Bitkom erwartet im Zuge der Implementierung von Industrie 4.0 in der Automobilbranche bis 2025 eine kumulierte Produktivitätssteigerung von 20 %. Erscheint Ihnen das machbar?

Ganz ehrlich, solche Zahlen kann ich aus BMW-Sicht nur schwer kommentieren. Eines lässt sich immerhin festhalten: Wenn man ein Produktionssystem weiterentwickelt, das sich bereits auf einem sehr hohen Niveau befindet, brauchen Sie eine Vielzahl an einzelnen Verbesserungen, um deutliche Steigerungen zu erreichen. Digitalisierung ist ein entscheidender, aber nicht der alleinige Hebel.

Gibt es schon konkrete Vorstellungen oder vielleicht gar Vorzeigbares, wie die Smart Factory im Automobilbau aussehen könnte?

In der Automobilindustrie sind viele Dinge, die mit dem Label Industrie 4.0 versehen werden, bereits Realität. So können Sie bei BMW ein Fahrzeug sehr individuell gestalten, womit wir faktisch bereits bei der vielbeschworenen Losgröße 1 angekommen wären. Nach den Gesetzen der Kombinatorik ist es sehr unwahrscheinlich, dass Ihr Fahrzeug dem eines anderen Kunden gleicht. Obendrein können Sie noch spät im Prozess Ausstattungsdetails Ihres Fahrzeugs ändern. Wir haben bei BMW eine sehr hohe Flexibilisierung erreicht, die einhergeht mit einem sehr hohen Individualisierungsgrad. Aber auch im „Kleinen“ gibt es Verbesserungen, etwa bei der Erhebung und Analyse von Schrauberdaten oder in der Qualitätskontrolle an Karosserieteilen, wo wir schon viele Industrie-4.0-Methoden umgesetzt haben. Bei einem Automobilunternehmen wie BMW haben Sie ja eine recht komplexe IT-Landschaft. Unser Ansatz ist, in der „Mitte“ der verschiedenen Applikationen eine hohe Stabilität und Robustheit zu schaffen und eine große Flexibilität an den Seiten, sodass man sehr schnell neue Devices integrieren kann, ob auf der Sensorebene oder der Ebene der Endgeräte.

Die Standardisierung im Zusammenhang mit Industrie 4.0 scheint voranzukommen, wenn auch eher auf nationaler Ebene. So präsentierte das amerikanische Industrial Internet Consortium (IIC) kürzlich eine eigene Referenzarchitektur, ähnliches der Elektroverband ZVEI mit RAMI 4.0. Jüngst wurde mit China ein Memorandum of Unterstanding zur Entwicklung und Definition von Normen für Industrie 4.0 unterzeichnet und eine Arbeitsgruppe „Intelligent Manufacturing“ gegründet. Braucht es in Sachen IoT nicht mehr internationale Zusammenarbeit?

Ja, die Standardisierung ist ein Thema, das man nicht nur national betrachten sollte, denn alles, was mit Digitalisierung und Vernetzung zu tun hat, ist ein globales Thema. So gehen auch wir bei BMW an die die Sache heran. Wir verfolgen sämtliche Aktivitäten, seien es die des IIC in den USA oder die entsprechenden in Deutschland. Welche Standards konkret sinnvoll sind, muss aber jedes Unternehmen aus seinem Kontext heraus entscheiden. Die globale Referenzarchitektur für alles und jedes wird es vermutlich nicht geben. Vielmehr müssen sich OEM und Ausrüster intensiv über die für sie relevanten Standards unterhalten. Und solche Gespräche finden auch statt.

Ich habe gelesen, dass die BMW Group seit Jahren intensiv daran arbeitet, die Vernetzung und Flexibilisierung ihres Wertschöpfungsnetzwerks voranzutreiben. Wo steht man hier aktuell?

Nun, die Flexibilität, die wir heute besitzen, ist nur machbar, wenn wir unsere Zulieferer eng einbinden, beginnend bei der Entwicklung bis hin zur Produktion, also auf der operativen Ebene. BMW verfügt über ein hochflexibles Produktionsnetzwerk, das kontinuierlich ausgebaut und optimiert wird mit der Zielsetzung, dass dieses dem Markt folgt. Wenn Sie flexibel sein wollen, müssen Sie auch lokal anbieten und produzieren, so wie BMW das an seinen verschiedenen Standorten tut. Dass ein solches Netzwerk auch effizient gemanagt sein will, versteht sich von selbst. Hier sehe ich die Digitalisierung als große Chance, das Netzwerkmanagement noch ein Stück zu verbessern und voranzubringen.

Wie würde die Zusammenarbeit zwischen OEM und Zulieferer im Industrie-4.0-Umfeld aussehen? Sind Ihre Zulieferer bereits „reif“ für Industrie 4.0?

Die Annahme, mit Industrie 4.0 ändere sich alles in einem großen Ruck, stimmt so nicht. Auch dieser „Reifeprozess“ verläuft kontinuierlich, weshalb wir in Sachen Industrie 4.0 eng und partnerschaftlich mit unseren Zulieferern und Ausrüstern zusammenarbeiten.

VDA-Präsident Wissmann verkündete Mitte Juni auf der Nationalen Konferenz Elektromobilität kategorisch: „Das Auto der Zukunft fährt elektrisch, vernetzt und automatisiert.“ BMW setzt bei der Architektur von E-Fahrzeugen auf ein „Purpose Design“, also eine spezifische Fahrzeugauslegung. Warum?

Die BMW-i-Fahrzeuge, auf die Sie anspielen, sind ein visionäres Konzept, eine ganz neue Form der Mobilität. Dahinter stehen neue, nachhaltige Fahrzeugkonzepte, die verschiedene Innovationen wie Leichtbau, Elektromobilität, Infrastruktur und entsprechende Services kombinieren. Es war eine ganz bewusste Entscheidung, dass man nicht ein klassisches BMW-Modell durch den Einbau eines Elektromotors zu einem Elektroauto umfunktioniert hat.

Welche Vorteile hat ein solches Design gegenüber einem Baukastenmodell?

Nur so lassen sich Fahrfreude und alltagstaugliche Elektromobilität zusammenbringen. Mit BMW i wollen wir beweisen, dass nachhaltige Elektromobilität ohne Kompromisse realisiert werden kann und für den Kunden sehr attraktiv sein kann.

Sie sprechen von einer eigenen i-Welt. Braucht es dafür auch eine eigene Welt, wenn es um die Fertigung von i3 oder i8 geht?

Die i-Modelle beinhalten eine ganze Reihe von Innovationen, auf die man logischerweise seitens der Produktion reagieren muss. So ist die CFK-Kette, die wir mit den BMW-i-Fahrzeugen begonnen haben, für uns etwas völlig Neues gewesen. Die Produktionsprozesse sind ganz andere, man braucht andere Maschinen und Anlagen, um die CFK-Komponenten herzustellen. Außerdem redet man bei Elektrofahrzeugen auch mit anderen, neuen Zulieferpartnern. Und schließlich müssen Sie entscheiden, welche Themen Sie selbst in der Hand behalten wollen und welche Sie über das Partnernetzwerk abarbeiten können. Hat man aber einmal die Prozesskette im Griff, lassen sich die Erfahrungen leicht auf die „herkömmlichen“ Fahrzeuge übertragen. So ist beispielsweise der neue 7er wesentlich leichter, effizienter und dynamischer als der Vorgänger.

Gibt es auch bei der Endmontage der Elektrofahrzeuge besondere Herausforderungen? Werden die Elektroautos in Leipzig anders montiert als herkömmliche BMWs?

Nun, in einer Montage werden Teile in möglichst hoher Qualität zusammengeführt. So gesehen unterscheidet sich die Montage eines Elektroautos nicht grundsätzlich von der eines klassischen Automobils. Wenn man neue Werkstoffe wie CFK verwendet, liegt es auf der Hand, dass zumindest die Karosseriefertigung etwas anders aussieht als man dies gewohnt ist. Da wird, salopp gesagt, mehr geklebt und weniger geschweißt. Da ist es leise und es fliegen keine Funken mehr. Teile des Prozesses sind andere als bisher, andere Prozessschritte verändern sich hingegen kaum.

Es gibt aber auch Konzepte, die im E-Mobil-Bereich auf eine vollautomatische Montage setzen, etwa die i-Procell-Montagezelle des Roboterbauers IBG. Was halten Sie von solchen Philosophien?

Im Premiumsegment, in dem sich BMW bewegt, erwarten die Kunden eine hohe Individualisierung ihrer Fahrzeuge sowie einen hohen Qualitätsstandard. Genau deshalb finden Sie bei uns in der Endmontage sehr viele Menschen. Klar, man wird die Automatisierung nicht aufhalten können, auch in der Montage nicht. Doch nutzen wir sie nur dort, wo sie den Menschen entlastet oder ihn ergänzt und wo sie zur Sicherung einer hohen Qualität beiträgt. Eine menschenleere Montage wird den Spagat zwischen Komplexität und Individualisierung nicht schaffen.

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