Industrie 4.0 in der Auto-Branche: Vernetzung spart Zeit und Geld

Wenn Autohersteller ein neues Modell einführten, dauerte es meist Monate, bis die Produktion rund lief. Dank der Vernetzung durch Industrie 4.0. klappt das nun innerhalb von Tagen. Das lohnt sich für die Unternehmen.

Industrie 4.0: Hinter diesem Begriff versteckt sich die Vernetzung aller an einer Wertschöpfung beteiligten Bereiche

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Noch ist Industrie 4.0 vor allem das Versprechen einer vernetzten, sich selbst steuernden Produktion. Doch allmählich wird erkennbar, welch enormes Potenzial hinter der Idee steckt. Beispiel Audi: Dessen Ingenieure im neuen Werk im mexikanischen San José Chiapa bauen erstmals ein Fließband für eine Modellreihe in der virtuellen Realität nach, optimieren es und nehmen es erst dann in Betrieb.

„So können wir die Linie auf einen Schlag anfahren. Statt Monaten brauchen wir nur noch Tage“, erklärt Tarek Mashhour, der den Aufbau der Fertigung leitet. Eine Montagelinie besteht aus 150 bis 170 Takten, also einzelnen Montagestationen. Jede einzelne ist mit einem elektronischen Steuergerät ausgestattet, auf das ein eigenes Softwareprogramm aufgespielt werden muss.

Die Folgen von Industrie 4.0 für die Branchen in Deutschland bis 2025

Maschinenbau

Anteil am Umsatz des verarbeitenden Gewerbes (Bruttoproduktionswert): 13 %
Zusätzliches Umsatzwachstum pro Jahr: 2-5 %
Produktivitätssteigerungen: 7-11 %
Zahl der Arbeitsplätze: 95.000
Jährlicher Zuwachs an Arbeitsplätzen: + 0,9 %

Quelle: Boston Consulting Group

Automobilbau

Anteil am Umsatz des verarbeitenden Gewerbes (Bruttoproduktionswert): 22 %
Zusätzliches Umsatzwachstum pro Jahr: 2-3 %
Produktivitätssteigerungen: 6-9 %
Zahl der Arbeitsplätze: 50.000
Jährlicher Zuwachs an Arbeitsplätzen: + 0,2 %

Quelle: Boston Consulting Group

Nahrungsmittel

Anteil am Umsatz des verarbeitenden Gewerbes (Bruttoproduktionswert): 10 %
Zusätzliches Umsatzwachstum pro Jahr: 2-3 %
Produktivitätssteigerungen: 5-10 %
Zahl der Arbeitsplätze: 15.000
Jährlicher Zuwachs an Arbeitsplätzen: + 0,8 %

Quelle: Boston Consulting Group

Sonstige

Anteil am Umsatz des verarbeitenden Gewerbes (Bruttoproduktionswert): 55 %
Zusätzliches Umsatzwachstum pro Jahr: 1-2 %
Produktivitätssteigerungen: 4-7 %
Zahl der Arbeitsplätze: 230.000
Jährlicher Zuwachs an Arbeitsplätzen: + 0,6 %

Quelle: Boston Consulting Group

Gesamt

Umsatz des verarbeitenden Gewerbes (Bruttoproduktionswert): 2 Billiarden Euro
Zusätzliches Umsatzwachstum pro Jahr: 20-40 Milliarden Euro
Produktivitätssteigerungen: 90-150 Milliarden Euro

Quelle: Boston Consulting Group

Die programmierbare Steuerungseinheit sorgt zum Beispiel dafür, dass das Band im richtigen Tempo läuft und die Informationen für die einzelnen Montageschritte korrekt übermittelt werden. Nur so ist sicher, dass die Übergabe eines Fahrzeugs von einer Station zur anderen reibungslos funktioniert. Bisher musste man Takt für Takt in Betrieb nehmen, also mehr als 150 Mal Software einzeln auf die Steuergeräte aufspielen und jeden Takt auf einander abstimmen.

„Das entfällt jetzt", erklärt Mashhour, "wir simulieren die Inbetriebnahme, lassen die einzelnen Takte virtuell miteinander kommunizieren und prüfen so, ob die Steuergeräte auch alle Informationen korrekt weitergeben.“ Läuft die Montage in verschiedensten Testszenarien fehlerfrei ab, werden alle Steuergeräte gleichzeitig mit den nötigen Daten bespielt.

Wo die Vernetzung die Welt erobert

Mini-Computer erobern die Welt

Wenn es nach dem Willen der Telekomkonzerne geht, wird es in absehbarer Zukunft nur einen Schlüssel für unser modernes Leben geben: das Smartphone und oder das Tablet. Die Mini-Computer für die Akten- oder Westentasche erfreuen sich immer größerer Popularität - vier von fünf Kunden entscheiden sich derzeit beim Kauf eines neuen Handys für die internetfähige Variante, im abgelaufenen Jahr gingen allein in Deutschland über 20 Millionen Stück über den Ladentisch.

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Die massenhafte Verbreitung ermöglicht ganz neue Geschäftsbereiche: Künftig sollen etwa Mietwagenkunden mithilfe von Smartphones den Weg zu ihrem Fahrzeug finden und dieses damit öffnen. Auch beim Bezahlen an der Supermarktkasse und beim Öffnen der Haustür (wie etwa bei Sharekey) sollen zunehmend mobile Computer zum Einsatz kommen. Textdokumente, aber auch Musik und private Fotos werden in externen Rechenzentren (Cloud) abgelegt und können dort mittels stationierter Software bearbeitet und jederzeit von jedem Ort abgerufen werden.

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Um die technischen Voraussetzungen zu schaffen, investieren Telekom & Co. derzeit Milliarden in den Ausbau der Cloud und der mobilen Breitbandnetze. Schließlich müssen die explosionsartig wachsenden Datenmengen transportiert werden. Die Bedrohung dieser schönen neuen Welt kommt aus dem Netz selbst: Ein Hackerangriff gilt als Horrorszenario.

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Am Puls des Baggers

Mit der Kraft mehrerer Hundert PS wühlt sich der riesige Schaufelbagger durch das Gelände des Tagebaubergwerks irgendwo in Südamerika. Tonnen von Geröll werden stündlich bewegt - Schwerstarbeit für die Maschine. Während der Bagger Lkw um Lkw belädt, funken Sensoren Dutzende Messdaten über Öl- und Wasserdruck, Motorleistung und Verbrauch in ein über tausend Kilometer entfernt gelegenes Rechenzentrum.

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Dort werden die Daten gesammelt, aufbereitet, mit anderen Leistungskennziffern abgeglichen und an den Hersteller des Baggers weitergeleitet. Der kann nun rechtzeitig erkennen, wann es wieder Zeit ist für eine Wartung oder wann ein Verschleißteil ausgewechselt werden muss. Der Servicetechniker vor Ort wird rechtzeitig in Marsch gesetzt, notfalls gleich mit dem passenden Ersatzteil. Das spart Zeit und Kosten, weil das schwere Gerät nur für kurze Zeit unproduktiv im Gelände steht.

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Die Fernüberwachung von Maschinen, Transportunternehmen und Gütern ist unter anderem für den britischen Mobilfunkanbieter Vodafone Teil der Strategie bei der Maschinenkommunikation. Ähnlich wie beim vernetzten Auto wird für die Einsätze ein speziell für die M2M-Kommunikation entwickelter Chip eingesetzt.

Er ist kleiner als die, die in jedem üblichen Mobilfunkgerät stecken, aber deutlich robuster: Der SIM-Chip entspricht Industrieanforderungen, ist fest verlötet, korrosionsbeständig, verfügt über eine längere Lebensdauer und übersteht auch hohe Temperaturschwankungen. Er funktioniert auf vielen Netzen weltweit und wird daher auch für die Überwachung von Containern eingesetzt, die rund um den Globus schippern.

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Das vernetzte Heim

Die Vision hat was Bestechendes: Bequem vom Sofa aus öffnet der Hausbesitzer mit Hilfe eines kleinen Flachbildschirms das Fenster im Kinderzimmer, stellt die Heizung auf moderate 22 Grad und kontrolliert, ob der Herd wirklich ausgeschaltet ist. All das und viel mehr ist heute schon möglich - und doch funktioniert diese moderne Welt des vernetzten Heims nur in Ausnahmefällen.

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„Audi kommt damit einen entscheidenden Schritt weiter, die reale Produktion in der virtuellen Welt zu spiegeln“, sagt Horst Wildemann, Leiter des Forschungsinstitut für Unternehmensführung, Logistik und Produktion an der Technischen Universität München.

Schneller, günstiger, präziser

Zeit und Kosten für die Inbetriebnahme der Fördertechnik reduzieren sich so um ein Drittel. Das Werk in Mexiko geht voraussichtlich in der zweiten Jahreshälfte 2016 ans Netz und soll in der Spitze 150.000 der Geländewagen Q5 produzieren. Ob weitere Modelle in Mexiko vom Band laufen solle, steht noch nicht fest.

Gelingt der Testlauf, dient die Methode der virtuellen Inbetriebnahme als Blaupause für alle Fabriken der Volkswagen-Gruppe. Denn noch wichtiger als Zeit- und Kostenersparnis ist die Reduktion der Fehlerquote in der hochkomplexen Produktion.

Dank Baukastensystemen und weltweit baugleichen Werken rollen bei Volkswagen immer mehr unterschiedliche Modelle der VW-Gruppe von ein- und demselben Band. Dass in einem Werk nur ein Modell produziert wird, ist die große Ausnahme.