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Flexible Zellenfertigung Wird die flexible Zellfertigung die Automobilherstellung revolutionieren?

| Redakteur: Mag. Victoria Sonnenberg

Mit dieser Frage beschäftigt sich die FlexCell-Studie der Boston Consulting Group. Die Ergebnisse der Simulation zeigen ganz klar, dass die Produktion mit flexiblen Zellen vielversprechend ist.

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Die flexible Zellfertigung läutet laut der Studie der Boston Consulting Group ein neues Zeitalter für die Montage ein. Durch Simulation wird die Fabrik der Zukunft greifbar und überraschende Effizienzsteigerungen erreichbar.
Die flexible Zellfertigung läutet laut der Studie der Boston Consulting Group ein neues Zeitalter für die Montage ein. Durch Simulation wird die Fabrik der Zukunft greifbar und überraschende Effizienzsteigerungen erreichbar.
(Bild: ©Patrick P. Palej - stock.adobe.com)

Mehr als ein Jahrhundert, nachdem das Förderband die Fertigung durch die Einführung der Massenproduktion revolutioniert hat, bleibt es das dominierende Merkmal in den meisten Werkstätten, insbesondere in der Automobilindustrie. Doch einiges hat sich trotzdem verändert, seit Henry Ford zum berühmten Model T sagte: „Sie können einen Ford in jeder Farbe haben – Hauptsache er ist schwarz.“

Feste Förderbänder durch flexible Zellenfertigung ersetzen

Fords Bemerkung hat ihre Berechtigung, denn Förderbänder eignen sich bislang am besten dazu, große Mengen an standardisierten Produkten herzustellen. Aber die heutigen Automobilhersteller haben es mehr mit Vielfalt und Komplexität zu tun, indem sie herkömmliche Förderbänder herausfordern, was die Produktivität senkt und die Kosten erhöht. Diese Realität führt die Automobilhersteller zu der Überlegung, herkömmliche feste Förderbänder durch flexible Zellenfertigung zu ersetzen – eine Montageanordnung, bei der fahrerlose Transportsysteme (FTS) Karosserien einzeln nur zu den Montagearbeitsplätzen transportieren, die für das jeweilige Modell relevant sind.

Flexible Zellfertigung erhöht Auslastung der Mitarbeiter um 12 %

BCG und der Simulationsspezialist Ipo.Plan haben erst kürzlich dazu eine Simulation der flexiblen Zellenfertigung durchgeführt, deren Ergebnisse das enorme Nutzenpotenzial für die Automobilindustrie aufzeigen. Die Ergebnisse sind die ersten einer solchen Simulation, die je veröffentlicht wurden und zeigen wie die flexible Zellfertigung die Auslastung der Mitarbeiter um 12 % erhöhten, was zu einem Rückgang der jährlichen Lohnkosten in gleicher Größenordnung führte.

Die Geschichte der industriellen Produktion lässt sich in Bezug auf die abwechselnd zunehmende und abnehmende Komplexität, das heißt die Anzahl der Produktvarianten und das Volumen pro Variante, darstellen. Mit der Entwicklung der Fertigung von der Herstellung einer kleinen Anzahl kundenspezifischer, meist handgefertigter Produkte bis hin zur Massenproduktion großer Mengen standardisierter Produkte nahm die Komplexität ab. Und ab den 1970er Jahren ermöglichten weitere Fortschritte in der Automatisierung den Herstellern, die Kundennachfrage mit noch höheren Stückzahlen zu erfüllen.

Die Produktkomplexität wächst stetig.
Die Produktkomplexität wächst stetig.
(Bild: Fraunhofer-Institut)

Aber die ständig steigende Nachfrage nach maßgeschneiderten Produkten brachte mehr Komplexität in die Produktion. Das gilt insbesondere für die Automobilhersteller. Einige große Hersteller wie BMW und GM produzieren mehr als 30 Fahrzeugmodelle, die jeweils auf vielfältige Weise konfiguriert werden können. Laut Audi gibt es theoretisch allein für das A3-Modell 1,1 × 1038 mögliche Konfigurationen.

Vier globale Trends werden die Nachfrage nach individuellen, kleinvolumigen Fahrzeugmodellen weiter verstärken und zu einer immer höheren Komplexität der Produktion führen:

  • Schnelle Innovationszyklen: Das Innovationstempo wird sich in den nächsten zehn Jahren beschleunigen und die Hersteller müssen schnell neue Fahrzeugmodelle in bestehende Werke und Produktionslinien einführen.
  • Personalisierung: Die Kunden werden ihre Fahrzeuge konfigurieren, die Produktion in Echtzeit verfolgen und in letzter Minute Änderungen vornehmen wollen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, müssen die Hersteller eine deutlich höhere Anzahl von Fahrzeugvarianten in einer flexibleren Umgebung produzieren.
  • Automatisiertes Fahren: Im Jahr 2030 werden laut BCG-Analyse rund 26 % der in den USA verkauften Fahrzeuge autonom fahren. Der Innenraum dieser Fahrzeuge wird vollständig anpassbar sein und unterschiedliche Sitzkonfigurationen und Unterhaltungssysteme ermöglichen.
  • Elektromobilität: Im Jahr 2025 werden rund 24 % der verkauften Fahrzeuge elektrisch oder hybrid-elektrisch sein. Da der Übergang zur Elektromobilität langsam erfolgen wird, werden sich die Hersteller der Komplexität der Herstellung von Modellen mit Verbrennungs-, Elektro- und Hybridmotoren für viele Jahre stellen müssen.

In einer traditionellen Förderbandanordnung ist eine der Schlüsselgrößen die Taktzeit. Damit sich das Förderband effizient bewegen kann, sollten die Prozesszeiten pro Arbeitsplatz mit hoher Genauigkeit mit der allgemeinen Taktzeit übereinstimmen. Die zunehmende Komplexität erschwert es jedoch, die Prozesszeiten an allen Arbeitsplätzen auszugleichen, da einige Mitarbeiter ihre Aufgaben erledigen, bevor das Förderband weiterläuft. Dieses Ungleichgewicht in der Auslastung der Mitarbeiter führt zu unproduktiven Zeiten auf dem Band.

Die Taktzeit nimmt eine der Schlüsselrollen in der Förderbandarbeit ein.
Die Taktzeit nimmt eine der Schlüsselrollen in der Förderbandarbeit ein.
(Bild: BCG)

Komplexität bedeutet auch, dass die Mitarbeiter mit ständig wechselnden Aufgaben konfrontiert werden, während sie gleichzeitig versuchen, ein hohes Maß an Qualität und Produktivität zu gewährleisten. Darüber hinaus begrenzt die Vernetzung der Förderbänder die Möglichkeiten, den Produktionsablauf anzupassen, um Taktzeitverluste zu reduzieren.

Die Komplexität betrifft alle Bereiche der automobilen Wertschöpfungskette, insbesondere die Endmontage und Logistik:

  • Endmontage: Ein hoher Grad an Individualisierung bedeutet, dass jedes Fahrzeug jeden Arbeitsplatz auf einem Förderband passieren muss, einschließlich Stationen, an denen die Montage von Teilen stattfindet, die von einem bestimmten Fahrzeug nicht benötigt werden. So wird beispielsweise bei Modellen, die entweder mit oder ohne elektrisch verstellbare Autositze ausgestattet sind, die Produktionslinie über eine Montagestation für diese Zusatzausstattung verfügen, die von jedem Fahrzeug durchfahren werden muss.
  • Logistik: Viele Produktvarianten erfordern ein hohes Maß an Koordination mit den Lieferanten sowie mehr Platz und erweiterte Möglichkeiten für die Lieferung von Teilen an die Produktionslinie. Da die Platzbeschränkung die Bereitstellung von Materialien an der Linie erschwert, wird der Prozess der Vorselektion und Kommissionierung aller Teile, die für die Zusammenstellung eines einzelnen Produkts erforderlich sind immer wichtiger. Darüber hinaus kann die Notwendigkeit, Materialien ergonomisch für die Mitarbeiter in Szene zu setzen, mit einer kostspieligen und komplexen Logistik verbunden sein.

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