Industrie 4.0 Digitale Fertigung in der Automobilindustrie

Autor / Redakteur: Reinhold Schäfer / Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Wichtigster Treiber für Industrie 4.0 ist die Flexibilität; sie ist also besonders für den Automobilbau mit den vielen Bestellvarianten und Sonderausführungen geeignet. Eine Umfrage hat nun Erstaunliches zutage gebracht: 23 % der Befragten bei den Automobilzulieferern und sogar 34 % der OEMs konnten nichts mit dem Begriff anfangen.

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Hat das klassische Fließband in einer digitalen Automobilproduktion noch bestand? Zumindest wird es sehr schwer, etwas Effizienteres zu finden.
Hat das klassische Fließband in einer digitalen Automobilproduktion noch bestand? Zumindest wird es sehr schwer, etwas Effizienteres zu finden.
(Bild: ©Stefan Warter/Audi AG)

Es gibt viel zu tun, packen wir es an. Auf diesen Werbespruch eines bekannten Mineralölkonzerns aus den 1970er Jahren kommt man unwillkürlich, wenn man sich die MHP-Studie Industrie 4.0 – Eine Standortbestimmung der Automobil- und Fertigungsindustrie näher ansieht: So zeigt die Studie dass 23 % aller Automobilzulieferer den Begriff – bis zur Teilnahme an der Umfrage – nicht kannten.

Und die Teilnehmer der OEMs waren sogar noch weniger informiert: Nur 66 % kannten dort den Begriff. Vorbildlich hingegen der Maschinen- und Anlagenbau: Dort waren 92 % mit dem Schlagwort Industrie 4.0 vertraut.

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Die Frage nach der Wichtigkeit von Industrie 4.0 für die eigene Branche zeigt sogar, dass von den Befragten der Automobilzulieferer dies lediglich 53 % für hoch oder sehr hoch einschätzten. Von den Befragten der OEM-Branche waren 58 % davon überzeugt, dass dies wichtig oder sehr wichtig sei. Beim Maschinen- und Anlagenbau waren sogar 79 % der Befragten davon überzeugt, dass dies eine große oder sehr große Rolle spielt.

Operative Ebene ist uninformiert

Immerhin, die Untersuchung zeigt auch, dass die Bekanntheit des Begriffs Industrie 4.0 mit der Hierarchiestufe steigt: In der oberen Führungsebene der Unternehmen kennen bereits 85 % den Begriff und in der operativen Ebene konnten lediglich 44 % damit etwas anfangen.

Dabei ist es so, dass schon fleißig darüber nachgedacht wird, in welchen Bereichen Verbesserungspotenzial besteht. Und auch bei den Automobilkonzernen wird schon emsig geplant, um nicht den Anschluss zu verlieren. Auch auf dem Kongress mit dem Titel Wissenschafts- und Industrieforum Intelligente Technische Systeme 2015, der im April diesen Jahres in Paderborn stattgefunden hat, gab es einige Vorträge, die nicht nur für die Automobilindustrie von Interesse sind:

So zeigte beispielsweise Dr. Stefan Gerlach vom Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO), wie eine selbstorganisierte Systemflexibilität in Human-Cyber-Physical-Systems aussieht, oder, um es etwas verständlicher auszudrücken, wie sich Mitarbeiter weitgehend selbstorganisiert, flexibel im Produktionsprozess einplanen.

Selbstorganisiert Einsatz planen

Gerlach schlägt vor, in den Unternehmen sogenannte XXL-Flexikonten einzuführen, um in Konjunkturzeiten Zeitguthaben aufzubauen und in Krisenzeiten diese abzubauen. „So etwas lohnt sich“, ist er überzeugt. Es gebe damit planbare Volatilitäten und man könne auch kurzfristige Änderungen abfangen.

Außerdem sei es mittlerweile auch in der Produktion so, dass Mitarbeiter mehr Flexibilität fordern. Doch noch immer ist es in vielen Betrieben so, dass der Meister – sei es nun per Telefon, E-Mail oder mündlich–, die Mitarbeiter befragt, wann und ob sie Zeit haben. Dies sei aufwendig, dauere sehr lange und bedeute schlussendlich einen hohen Aufwand. Darüber hinaus sei es nicht transparent.

„Wir können dies besser machen, indem wir mit wenig Aufwand per Schicht-Doodle suchen“, erklärt Gerlach. So können die Mitarbeiter einem vorgegebenen Termin zustimmen, bis die Anzahl der gesuchten Mitarbeiter für den Termin erreicht ist. Die Gruppe wird also vollständig über den Doodle gesucht, ähnlich wie in dem bekannten Open-Source-Kalendertool Doodle.

Über ein Meistercockpit werden die Einsatzanfragen gestellt. So könne über einen intelligenten Assistenten festgelegt werden, welche Mitarbeiter wozu geeignet sind und nur diese würden dann auch entsprechend angefragt werden. Die angefragten Mitarbeiter können dann weitgehend selbstorganisiert den Einsatz planen. „Dieser Schicht-Doodle ermöglicht es den Mitarbeitern, sich per Smartphone untereinander abzustimmen“, so Gerlach und: „Wir sehen den Schicht-Doodle auch als eine Art Einstiegsdroge für den Employee Selfservice.“ Weitergehende Informationen zum Forschungsprojekt Kapaflexcy sind unter dem Link www.kapaflexcy.de zu finden.

Wie eine intelligente selbst organisierende Werkstattproduktion (Iwepro) idealerweise aussieht, und wie Smartphones und Tablets die Effizienz in der Fertigung erhöhen können, darüber referierte Dr. Benjamin Kuhrke, Projektkoordinator Iwepro beim Automobilhersteller Opel.

Wichtig sei es, die übliche Linienfertigung in eine Werkstattfertigung überzuführen; denn die Werkstattfertigung ermögliche eine homogene Maschinenauslastung und man benötige auch ein geringeres Investment. Darüber hinaus reduziere sich die Störanfälligkeit durch flexibleren Maschineneinsatz und die Volumen- und Produktflexibilität erhöhe sich. „Die Herausforderung besteht darin, ein neues Fertigungssystem zu gestalten mit einem bedeutend komplexeren Materialfluss“, so Kuhrke.

Ob nun auftragsbezogene Produktionszahlen aus dem Karosseriebau, der Lackiererei und der Montage, losgrößenbezogene Produktionszahlen aus dem Presswerk, sowie Qualitätsdaten wie First time OK: „Heute kriegen wir das alles quasi in Echtzeit auf die Handys unserer Mitarbeiter“, meint Kuhrke. „Da kann man schneller reagieren als ortsgebunden mittels PC.“

Selbstorganisierte Werkstattproduktion

Habe man früher verzögerte Entscheidungen oder Eingriffe wegen des Einsatzes ortsgebundener PCs gehabt, sei nun die Entscheidungsfindung durch den Einsatz von ortsunabhängigen Smartphones und Tablets ereignisnah wegen reduzierter Latenzzeiten.

Zur Zeit arbeite man laut Kuhrke bei Opel bereits in der Getriebezahnradproduktion an der Werkstattfertigung. „Für die Fahrzeugproduktion ist das, wenn überhaupt, noch ziemliche Zukunftsmusik“, grenzt Kuhrke ein. „Und auch die Smartphones setzen wir zur Zeit nur in der Fahrzeugproduktion ein, wir werden das nun aber auch auf die Komponentenwerke Motor/Getriebe ausweiten“, ist sich der Fachmann von Opel sicher.

Prof. Dr.-Ing. Reiner Anderl von der TU Darmstadt und Sprecher des wissenschaftlichen Beirats Nationale Plattform Industrie 4.0 sprach über „Strategische Innovationen und vernetzte intelligente Systeme der Zukunft“ sowie in welche Richtung sich die Prozesse der Geschäftsmodelle und Arbeitswelten von heute entwickeln: von traditionellen Innovationsprozessen hin zu Open Innovation, von der Wertschöpfung durch Produktions- und Lieferketten hin zu datengetriebener Wertschöpfung etwa, um nur einige der von ihm identifizierten Trends zu nennen. „Use Cases“, also Anwendungsszenarien, seien da wichtig. „Denn natürlich will jedes Unternehmen wissen, wo es sich mit Industrie 4.0 verbessern kann.“

„Große Potenziale“ sieht Anderl bei Industrie-4.0-Komponenten. „Bauteile werden in Zukunft Informationsträger sein“, erklärt Anderl. Sie seien in Zunkunft mit einer Verwaltungsschale ausgerüstet, die sowohl die virtuelle Repräsentation als auch die Funktionalität beinhaltet. So trage zum Beispiel ein Achssystem in Zukunft auch Informationen zur Auslegung, eine Verfahrskizze, die Verschleißdaten, das Condition Monitoring sowie Handbücher mit sich. „Das schöne daran: diese Daten sind aus der Konstruktion bekannt: Jetzt müssen wir sie auf das individuelle Bauteil übertragen“, so Anderl zu den weiteren Schritten.

Existenziell sind auch einzelne Aspekte wie die Sicherheit im praktischen Einsatz: „Es darf zum Beispiel nicht passieren, dass wir in der Produktion ein Funkloch haben. Aber auch das Thema Privacy ist enorm wichtig“, veranschaulicht Anderl, wie komplex das Spektrum ist, wenn es um den Einstieg in Industrie 4.0 geht. Mobile Geräte wie Tablets und Smartphones zur Steuerung werden unsere Arbeitswelt verändern: „Die Wirtschaft muss für diese Technologien ein Bewusstsein entwickeln, sonst bekommt sie auch keine klugen Köpfe der neuen Generation, die sich dafür begeistern und bereits ganz anders an die Sache herangehen.“

Zukunftsvision einer Automobilproduktion

Die Zukunft der Fabrik hat auch bei Audi schon begonnen. Kleine Gruppen von Vordenkern in Ingolstadt sammeln bereits Ideen für die Smart Factory jenseits des Jahres 2030.

„Die Automobilfertigung, wie wir sie heute kennen, wird es nicht mehr geben. Schneller, effizienter, nachhaltiger – das ist die Produktion der Zukunft“, so Prof. Dr.-Ing. Hubert Waltl, Mitglied des Vorstands bei Audi und fährt fort: „Stellen Sie sich die Zukunft der Audi-Produktion konkret so vor: Karosserien kommen passgenau aus dem 3D-Drucker. Fahrerlose Transportsysteme bewegen Automobile unterschiedlichster Baureihen frei von Station zu Station zu einer beliebigen nächsten Montagestufe statt im engen und in der Abfolge festgelegten Zeittakt. Und Roboter, die dem Mitarbeiter assistieren, wissen von selbst, was dieser als nächstes von ihnen benötigt. Das ist unsere Vision für die Fabrik der Zukunft – wir nennen sie Smart Factory“.

Nun, völlig ausgedient hat das klassische Fließband aber auch im Jahr 2035 noch nicht, da ist Alois Brandt, Leiter Innovationsmanagement Produktion bei Audi, ziemlich sicher. Er scoutet mit seinem Team alle Ideen und Entwicklungen, die für eine bessere Automobilproduktion in der Zukunft infrage kommen könnten. Und da weiß er sehr wohl, dass die vor gut hundert Jahren bei Henry Ford eingeführte Produktionsweise ihre Stärken auch in Zukunft behalten wird: „Bei einem Großserienprodukt mit einem hohen Maß an Standardisierung wird es schwer sein, etwas Effizienteres zu finden.“ MM

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