Automatisierte Model-3-Produktion : Warum Elon Musks Tesla-Vision eine Traumfabrik ist

Elon Musk war überzeugt: Er schafft, was andere Autobauer nicht können – eine vollautomatisierte Fabrik. Die Probleme bei Teslas Model 3 zeigen aber, so einfach ist es nicht. Dieses Ziel ist noch Zukunftsmusik.

Die Tesla-Produktion in Fremont ist zu weiten Teilen automatisiert – zu sehr?

Foto: imago images

Für Tesla könnte es derzeit besser laufen. Das mit der vollautomatisierten Model-3-Produktion funktioniert nicht. Das räumte Tesla-Chef Elon Musk am Wochenende erst gegenüber CBS und dann auf Twitter ein: „Ja, die übertriebene Automatisierung bei Tesla war ein Fehler. Um genau zu sein, mein Fehler. Menschen sind unterbewertet.“ Nun setzt der Elektrobauer die Produktion seines Model 3 im Werk in Fremont für mehrere Tage aus, um „die Automation zu verbessern“. Anschließend soll nach Informationen des US-Blogs „Electrek“ bis Juni rund um die Uhr produziert werden, um die ehrgeizigen Produktionszahlen bestmöglich wieder aufzuholen. Musks glänzende Vision von der vollautomatisierten Fabrik bekommt Risse. Das überrascht Experten wie Michael Schenk nicht. Im Interview mit WirtschaftsWoche Online erklärt der Leiter des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF Magdeburg, warum eine vollautomatisierte Fabrik noch Zukunftsmusik und die Automatisierung nicht unbedingt die wirtschaftlichste Lösung ist.

Herr Schenk, Elon Musk hat eingeräumt, dass seine Vision von der „Maschine, die Maschinen baut“ nicht so funktioniert, wie er es immer behauptet hat. Hat Sie das überrascht?
Michael Schenk: Nein, das hat mich überhaupt nicht überrascht. Hinter dieser Idee steht ein sehr hoher Anspruch an die Adaptionsfähigkeit und Künstliche Intelligenz von Maschinen oder gar ganzer Produktionssysteme. Der damit verbundene Grad an Komplexität der einander bedingenden Faktoren ist immens. Das können wir in dieser Form heute noch nicht umsetzen.

Die vollautomatisierte Produktion hat deshalb also noch ihre Grenzen.
Natürlich. Wir arbeiten intensiv daran, stehen aber erst am Anfang. Bevor wir eine Fabrik vollständig automatisieren, müssen wir sie erst einmal umfassend digitalisieren. Das bedeutet auch, dass möglichst alle relevanten Daten aus den Produktionsprozessen und zu den Produkten erhoben werden müssen. Dafür braucht es die notwendige Technologie für das möglichst lückenlose Monitoring aller produktionsrelevanten Prozesse und der Daten zu den Produkten. Und es braucht die Werkzeuge und das Wissen für die anschließende Analyse. Erst, wenn unser Wissen über alle Prozesse in einer Produktion, diverse Einflussfaktoren und Rahmenbedingungen möglichst keine Näherungswerte mehr sind, sondern auf einer präzisen und in Echtzeit erhobenen Datenbasis beruhen, können wir auch großzügiger automatisieren. Leider sind wir noch nicht in allen Bereichen soweit.

Professor Michael Schenk ist Leiter des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF Magdeburg und anerkannter Experte für Fabrikplanung.

Foto: Fraunhofer IFF

Das impliziert wir könnten es möglicherweise sein. Woran liegt das?
Nicht zuletzt daran, dass in der Vergangenheit die Bemühungen der meisten Unternehmen in Richtung Digitalisierung nicht gerade überschwänglich waren. Um heute die Digitalisierung systematisch voranzutreiben, müssen Forscher und Ingenieure deshalb ihr Wissen aus der Betriebsphase der Maschinen ziehen. Daraus lernen sie, wie eine möglichst autarke Produktion funktionieren könnte und was dafür nötig ist. Hier jedoch befinden wir uns noch in einer Entwicklungsphase.

Ähnliches gilt für eine lernende Maschine. Die vollautomatisierte Fabrik braucht eine Maschine, die mitdenkt und sich dadurch selbstständig auf veränderte Bedingungen einstellen und flexibel reagieren kann. Hier spielt jedoch ergänzend die ethische Frage nach der Begrenzung von Künstlicher Intelligenz eine wichtige Rolle. Die Fachwelt ist sich heute weitgehend darüber einig, dass wir eigentlich keine autarken, selbstständig denkenden Maschinen wollen. Der Mensch muss immer die Kontrolle behalten. Wenn sich die Maschine aber der Kontrolle entziehen und selbstständig entscheiden kann, haben wir fast keinen Einfluss mehr auf ihr Handeln. Und so – aus heutiger Sicht und rein ökonomisch gesehen – lässt sich eine Produktion nicht mehr zu einhundert Prozent prognostizieren und steuern. Das können wir, zumindest im Produktionsumfeld, nicht wollen. Unter diesen Gesichtspunkten ist eine vollautomatisierte Fabrik derzeit unrealistisch – auch bei Elon Musk.

Der hat sich übrigens, wenn man der Presse glauben darf, selber besorgt gezeigt bereits angesichts der Erfolge der Vorläufersysteme des KI-Systems AlphaGo Zero. Sie erinnern sich bestimmt an die Software, die sich im vergangenen Jahr das Spiel Go nur anhand der Regeln und ohne zusätzlich gespeichertes Wissen selbst beigebracht hat und anschließend besser wurde als sämtliche Großmeister des Spiels. Sie beruhte auf der sogenannten DeepMind-Technologie und arbeitet auf der Grundlage neuronaler Netze. Die Lerneffekte, die dieses System zeigt, sind überaus beeindruckend, aber auch beängstigend. Sie haben etwas Mystisches. Für mich ähnelt das noch zu sehr einer Black Box, in die man vorn etwas hineinwirft, und nicht weiß, was hinten herauskommt.

Die Tesla-Chronik

2003, der Beginn

Zwei Teams um den US-Ingenieur Martin Eberhard und den Milliardär Elon Musk entwerfen die Vision eines Elektrofahrzeugs, das mit Akkus angetrieben wird. Auf der Basis des Prototyps T-Zero. Neben Musk stecken auch die Google-Gründer Sergey Brin und Larry Page und der eBay-Gründer Jeff Skoll Geld in das Projekt.

2006, Premiere des Roadster

Drei Jahre arbeitet Tesla am ersten Modell, im Juli 2006 stellt das Unternehmen den Roadster vor. Der zweisitzige Sportwagen auf der Basis des britischen Leichtgewicht-Roadster Lotus Elise verfügt über einen 215 kW (292 PS) starken Elektromotor, der seine Energie aus 6.831 Lithium-Ionen-Notebook-Akkus bezieht.

2007, Eberhard geht

Im August 2007 tritt der damalige CEO Martin Eberhard zurück, im Dezember 2007 verlässt er das Unternehmen komplett. Am Ende landet der Streit der Gründer fast vor Gericht – bis eine außergerichtliche Einigung erzielt werden kann.

Mai 2009, Einstieg der Konzerne

Musks finanzielle Mittel alleine reichen zum Wachstum nicht mehr aus. Mit Daimler und Toyota steigen zwei große Autokonzerne bei Tesla ein. Trotzdem schreibt das Unternehmen weiterhin Millionenverluste.

September 2009, Premiere Model S

Lange war der Bau einer eigenen Limousine unter dem Codenamen „WhiteStar“ geplant. Auf der IAA in Frankfurt feiert das Model S, eine 5-sitzige Limousine die Premiere. Anfangs übernimmt Lotus die Fertigung. Ab 2011 wird das Modell in einer ehemaligen Toyota-Fabrik in Freemont gebaut. Pro Jahr werden zunächst 10.000 Modelle gefertigt.

Januar 2010, Geldspritze vom Staat

Tesla erhält vom US-Energieministerium einen Kredit über 450 Millionen Dollar. Das Geld investiert das Unternehmen in den Aufbau einer eigenen Fertigung.

Juni 2010, IPO

Musk wagt den Börsengang. Mit einem Ausgabepreis von 17 Dollar geht der Elektrohersteller in den Handel – und macht den Gründer wieder reich. Über Nacht erreicht erreichen die Anteile von Musk einen Wert von 650 Millionen Dollar, obwohl das Unternehmen bis zu diesem Zeitpunkt noch nie Gewinne gemacht hat.

2012, SUV-Pläne

Tesla veröffentlicht Pläne einen eigenen SUV an den Start zu bringen. Das Model X soll im Sommer 2015 erstmals ausgeliefert werden und die Modellpalette von Tesla erweitern. Am Ende verzögern sich die Pläne, die Produktion des Model X läuft erst im Herbst an – und das nur schleppend.

2013, erstmals profitabel

Endlich schreibt Tesla schwarze Zahlen. Auch den Millionenkredit des Staats zahlt das Unternehmen neun Jahre früher als es nötig gewesen wäre. Mit der Ausgabe neuer Aktien und Anleihen nimmt das Unternehmen rund eine Milliarde Dollar ein. Der Aktienkurs des Unternehmens beläuft sich mittlerweile auf 147 Dollar. Damit ist das Unternehmen an der Börse mehr wert als Fiat.

2014, die Gigafactory wird gebaut

Im Mai haben die Bauarbeiten in Reno, Nevada, für die weltgrößte Batteriefabrik begonnen. Hier will Tesla nicht nur die Akkus für seine Elektroautos und auch sogenannte "Powerwalls" für den Hausgebrauch montieren, sondern auch die Batteriezellen selbst aus Rohstoffen herstellen. Das Investitionsvolumen beträgt fünf Milliarden Dollar, als Partner ist Panasonic mit im Boot.

2015, der Massenmarkt soll kommen

Tesla gibt Pläne bekannt, mit dem Model 3 ein kompaktes Auto für den Massenmarkt auf den Markt bringen zu wollen. Der Wagen, der rudimentär erstmals im März 2016 gezeigt wurde, soll rund 35.000 Dollar kosten und soll über eine Reichweite von 320 Kilometern (200 Meilen) verfügen.

2016, die Gigafactory öffnet teilweise

Nach der Vor-Premiere des Model 3 im März steht zur Jahresmitte ein weiterer Meilenstein an: In der Gigafactory werden die ersten Batteriezellen gefertigt. Diese sind zwar vorerst für die PowerWall-Heimakkus gedacht, bringen das Unternehmen aber einen Schritt näher an die Massenfertigung des Model 3.

2017, das Model 3 rollt vom Band

Ende Juni 2017 übergibt Tesla die ersten 30 Model 3 an ihre Besitzer übergeben - allesamt sind Tesla-Beschäftigte. Die ersten 30 von mehr als einer halben Million Vorbestellungen, die Tesla erst einmal lange abarbeiten muss.

2018, 5000 Model 3 pro Woche

Tesla erreicht am 1. Juli das Produktionsziel für seinen Hoffnungsträger Model 3. In den sieben letzten Tagen des zweiten Quartals seien 5031 Fahrzeuge hergestellt worden, teilt der Konzern. Vom Erfolg der Serienfertigung beim Model 3 hängt ab, ob sich Tesla mit seinen 40.000 Beschäftigten vom unrentablen Nischenplayer zum profitablen Hersteller wandeln kann.

Elon Musk dachte trotzdem, er könne seine extrem automatisierte Fabrik bei Tesla schon bekommen. Deshalb hat er sich in der Vergangenheit immer wieder über die etablierten Autobauer lustig gemacht, die sagten, es sei nicht möglich. Klassisches Beispiel für „Hochmut kommt vor dem Fall“?
Dass Elon Musk die wichtige Rolle des Menschen in der Produktion unterschätzt, hätten wir ihm natürlich vorher sagen können. Was aber zumindest in Teilen schon keine reine Zukunftsmusik mehr ist, ist die Integration von Assistenzrobotern, mobile oder stationäre, in die Arbeitswelt des Menschen in der Produktion. In Europa und auf der ganzen Welt wird derzeit an Robotern geforscht, die den Menschen flexibel in der Produktion unterstützen können. Auch hier am Fraunhofer IFF arbeiten unsere Wissenschaftler intensiv an solchen Systemen. Das ist eng mit der Industrie 4.0 und der steigenden Individualisierung der Produktwelten verbunden. Produktionsprozesse und ganze Fabriken sollen deshalb fluider, modularer und weniger starr ausgerichtet sein. In diesen Fällen will man weg von menschenleeren Roboterstraßen und, ganz im Sinne einer flexiblen Produktion, den Menschen und frei assistierende Roboter möglichst nah zusammenbringen. Der Mensch steuert, plant und agiert und der Roboter soll ihm dabei helfen, wo er kann und es soll. Ganz ohne den Menschen kommen wir jedoch nicht aus. Zum einen wegen des bereits angesprochenen Tabus einer vollständig selbstständig denkenden Maschine. Zum anderen, weil wir technisch einfach noch nicht soweit sind. Roboter besitzen trotz aller Forschung noch immer nicht sämtliche Fähigkeiten, die dem Menschen zu eigen sind. Flexible Reaktion, das Handeln nach Erfahrungswerten und die Lernfähigkeit stellen den Menschen gegenüber der Maschine noch immer besser.

Tesla Model 3

Erhältlich in Europa etwa 2019
Reichweite ca. 350 Kilometer (realistisch bei alltagsüblicher Nutzung)
Preis ab ca. 40.000 Euro (noch nicht offiziell, WirtschaftsWoche-Schätzung)

Foto: dpa

Nissan Leaf 2

Erhältlich ab Januar 2018
Reichweite ca. 300 Kilometer (realistisch bei alltagsüblicher Nutzung)
Preis ab 34.950 Euro (ohne Umweltprämie)

Foto: AP

Jaguar i-Pace

Erhältlich ab März 2018
Reichweite ca. 420 Kilometer (realistisch bei alltagsüblicher Nutzung)
Preis ab ca. 75.000 Euro (noch nicht offiziell, WirtschaftsWoche-Schätzung)

Foto: Jaguar Land Rover

Audi e-tron

Erhältlich ab Herbst 2018
Reichweite ca. 420 Kilometer (realistisch bei alltagsüblicher Nutzung, noch nicht offiziell, WirtschaftsWoche-Schätzung)
Preis ab ca. 70.000 Euro (noch nicht offiziell, WirtschaftsWoche-Schätzung)

Foto: dpa

Mercedes EQ-C

Erhältlich ab Winter 2019/20
Reichweite ca. 400 Kilometer (realistisch bei alltagsüblicher Nutzung)
Preis ab ca. 50.000 Euro (noch nicht offiziell, WirtschaftsWoche-Schätzung)

Foto: AP

Mercedes EQ-A

Erhältlich ab 2020
Reichweite ca. 400 Kilometer (realistisch bei alltagsüblicher Nutzung)
Preis ab ca. 40.000 Euro (noch nicht offiziell, WirtschaftsWoche-Schätzung)

Foto: Daimler

Volkswagen I.D.

Erhältlich ab Ende 2019
Reichweite ca. 380 Kilometer (realistisch bei alltagsüblicher Nutzung, noch nicht offiziell, WirtschaftsWoche-Schätzung)
Preis ab ca. 32.000 Euro (noch nicht offiziell, WirtschaftsWoche-Schätzung)

Foto: AP

Das heißt, auch ein Elon Musk wird seine vollautomatisierte Traumfabrik so schnell nicht bekommen?
Genau. Es sei denn, die Fahrzeuge, die dort produziert werden, sind verhältnismäßig einfach konstruiert und weichen nur sehr gering voneinander ab. Je individueller und komplexer das Produkt, desto komplexer sind die Montagefolgen. Eine hochflexible, automatisierte Fabrik zu bauen und zu steuern ist, wie schon beschrieben, äußerst schwierig. Ich bin fest davon überzeugt, dass das noch etwas dauern wird.

Außerdem darf nicht vergessen werden: Automatisierung kostet immer Geld. Was auch am Beispiel Tesla anhand der Berechnungen der Analysten ersichtlich wurde: Mit der Automatisierung steigen die Betriebsmittel und damit auch die Kapitalbindung. Um trotzdem Gewinn daraus ziehen zu können, muss die Produktivität extrem hoch sein. Ansonsten sind die Kosten pro Auto einfach zu hoch. Werden diese auf den Kunden umgelegt, ist das Fahrzeug kaum noch bezahlbar.

Die Automatisierung muss sich also auch rechnen. Das sehe ich bei Tesla derzeit nicht. Deshalb wird es sicher noch eine Weile dauern, bis es so eine Fabrik tatsächlich gibt.