Top 5 Industrie 4.0-Technologien für die Automobilbranche

Die vierte industrielle Revolution, oder Industrie 4.0, haben alle großen OEMs und ihre Zulieferer auf dem Schirm. Hat sie das Potenzial, die Fertigungsprozesse in der Automobilindustrie weltweit zu verändern und damit den Unternehmen mehr Umsatz und den Endkunden maßgeschneiderte Produkte zu bieten?

Die Aussichten für den heutigen Automobilmarkt

Die Kundennachfrage nach maßgeschneiderten Fahrzeugen und ultra-personalisierten Services wächst. Bislang ist ungefähr ein Drittel der deutschen Fahrer bereit, mehr als 400€ für zusätzliche Funktionen zu bezahlen, darunter erhöhte Sicherheit und Automatisierung.

Diese Zahlen klingen vielleicht nicht sehr beeindruckend. Aber das ist erst der Anfang der Massenpersonalisierung im Automobilbereich. Und er eröffnet Automobilherstellern, OEMs und Zulieferern auf allen Ebenen neue Möglichkeiten. Eine Implementierung der Industrie 4.0 hätte ein drastisches Umsatzwachstum zur Folge, so Prognosen. Der Wert dieser Art von digitaler Transformation wird bis 2025 auf 3,7 Billionen US-Dollar geschätzt.

Der sich abzeichnende Trend zur Massenpersonalisierung geht Hand in Hand mit dem Konzept der Industrie 4.0, das sich auf ein maßgeschneidertes Kundenerlebnis konzentriert. Und das bedeutet, dass die Technologien der Industrie 4.0, einschließlich IoT, fortschrittlicher Robotik und KI, einen immer stärkeren Einfluss auf die Automobilindustrie haben werden.

Industrie 4.0 im Bereich Automotive

Im Grunde  steht Industrie 4.0 für smarte Fabriken, wo Mensch und Maschine in einem vernetzten Ökosystem eng zusammenarbeiten. Grundsätzlich geht es bei Industrie 4.0 um Daten, die gesammelt, strukturiert und umfassend visualisiert werden. In den fortschrittlichsten Formen werden die Daten genutzt, um umsetzbare Lösungen mit wenig bis gar keinem menschlichen Input zu generieren. 

Schauen wir uns einige reale Anwendungsfälle an, bei denen die Implementierung von Industrie 4.0-Technologien den Automobilherstellern erhebliche Vorteile gebracht hat. 

• Bosch ersetzte die manuelle Prüfung von End-of-Line-Teilen durch Roboter, die mit einem sensorbasierten Qualitätsprüfungsmodul arbeiten. Die Robotisierung amortisierte sich in weniger als 20 Monaten. Sie reduziert die Kosten für die Inspektion und steigert die Effizienz.
• Ford installierte kamerabasierte Tools zur Qualitätsinspektion für den Lackierprozess. Die Lösung macht Fotos von jeder lackierten Fahrzeugoberfläche und erstellt ein 3D-Modell des Fahrzeugs. Das Ergebnis: Die Inspektionszeit wurde drastisch verringert und die Fehlererkennung um mehr als 90 % im Vergleich zur menschlichen Inspektion verbessert.
• Porsche führte eine flexible Montagelinie ein, die auf fahrerlosen Transportsystemen basiert. Diese fahrerlosen Transportsysteme werden in der Endmontage eingesetzt, um Fahrzeuge für die Qualitätskontrolle abzuholen und zu transportieren. Die Roboter reduzieren das Risiko von Fahrzeugschäden und ermöglichen es den Mitarbeitern, sich auf wichtigere Aufgaben zu konzentrieren.

Industrie 4.0 bringt also mehr Flexibilität, Qualitätsstandards, Effizienz und Produktivität.

Aber das Endziel ist die Massenanpassung – die Erfüllung der Kundenwünsche in jeder Phase des Produktionszyklus. Neue Technologien helfen dabei, Daten über die Vorlieben der Kunden zu sammeln und den Fabriken eine Reihe von Konfigurationsoptionen zur Verfügung zu stellen. Eine modulare Fahrzeugarchitektur ermöglicht es Automobilherstellern, Fahrzeuge mit derselben Kernstruktur zu personalisieren.

Wir müssen die digitalen und technologischen Fortschritte voll ausschöpfen, um die Verbrauchernachfrage vorherzusagen und zu erfassen und sie nahtlos mit der Produktion und der Materialbeschaffung zu verbinden.

Mohamed Samir, Präsident, Indien, Naher Osten und Afrika, Procter & Gamble, Vereinigte Arabische Emirate

Technologische Treiber der Industrie 4.0 in der Automobilbranche

Hier ist eine kurze Zusammenfassung der wichtigsten technologischen Treiber der digitalen Transformationsprozesse im Automobilbau.

Big Data und Analytik

Big-Data- und Analyse-Tools ermöglichen es Automobilherstellern, Daten, die von einer Vielzahl von IoT-Sensoren in Fabrikhallen und -anlagen, Software in Verkaufsabteilungen usw. stammen, korrekt zu verarbeiten, zu speichern und zu analysieren.

Die Technologien identifizieren und rufen wiederkehrende Muster und Vorlieben für bestimmte Produkte oder Dienstleistungen ab, konfigurieren die Wartungsplanung jedes einzelnen Artikels und jeder einzelnen Anlage, optimieren die Nutzung der Anlagen und vieles mehr.

Digital Twin und Digital Thread

Ein Digital Twin (digitaler Zwilling) ist ein echtzeitnahes Datenmodell eines physischen Objekts, einer Anlage oder eines Assets. Beispielsweise kann man ein Modell eines Materials erstellen, das für die Fahrzeugproduktion verwendet wird: ein Fahrzeugteil, das Fahrzeug selbst oder die gesamte Produktionslinie. Ein digitaler Zwilling eines dieser Objekte ist ein Satz von Parametern, die für verschiedene Prozesse und Transformationen wichtig sind und in Echtzeit nachverfolgt werden können.

Ein Digital Thread (digitaler roter Faden) schafft einen universellen Zugang zu Daten und richtet verschiedene Prozesse um einen einzigen Datensatz herum aus. Er bietet Mitarbeitern eine Aufzeichnung der Lebensdauer eines Produkts oder Systems von der Anfangsphase – einschließlich Design, Fertigung und Herstellung – bis hin zur tatsächlichen Nutzung von Assets in der realen Welt.

Die Arbeit der digitalen Zwillinge und des digitalen Fadens stützt sich auf IoT-Sensoren, die Echtzeitdaten über die Leistung des Fließbandes sammeln und an Server übertragen, entweder vor Ort oder in der Cloud. 

Der Einsatz zusätzlicher Technologien bringt neue Möglichkeiten mit sich. So ermöglichen Virtual-Reality- und Augmented-Reality-Tools den Herstellern eine genaue visuelle Darstellung bestimmter Geräte und ihrer Rolle im Betrieb ihrer Fabrik. Und durch Datenanalytik und maschinelles Lernen ist es möglich, Simulationen durchzuführen, virtuell mit verschiedenen Materialien und Funktionsweisen zu experimentieren und die Leistung des Produkts vorherzusagen.

In der Automobilindustrie helfen Digital Twins und Digital Threading dabei, die Produktion, die Qualitätskontrolle und die betriebliche Leistung zu kontrollieren, zu simulieren und zu optimieren.

Horizontale und vertikale Integration

Integration, ob vertikal oder horizontal, hilft, Unternehmensbereiche zu verbinden und sichtbarer zu machen. Die horizontale Integration sorgt für die Vernetzung zwischen einzelnen Maschinen, Anlagen oder Produktionseinheiten. Und die vertikale Integration bündelt die Geschäftsdaten auf allen Ebenen.

Sowohl die horizontale als auch die vertikale Integration sind typisch für eine Smart Factory, in der die Daten auf jeder Ebene des Produktionszyklus umfassend integriert sind. Sie ermöglicht es den Betrieben, schnell auf Nachfrageänderungen oder Störungen zu reagieren, notwendige Anpassungen und kundenspezifische Anpassungen einzuleiten und Qualitätsschwankungen oder Maschinenausfälle schnell zu bewältigen.

Additive Fertigung

Die Additive Fertigung (Additive Manufacturing, AM), auch bekannt als 3D-Druck, hilft dabei, Bauteilprototypen viel schneller und kostengünstiger zu produzieren, als es mit herkömmlichen Fertigungsverfahren möglich wäre. AM ermöglicht es beispielsweise Tier-Zulieferern, Leichtbauversionen von winzigen Strukturbauteilen herzustellen. 

Mit AM können Hersteller alle notwendigen Eingangsparameter eines Bauteils simulieren, bevor sie es drucken und so ein Bauteil zu geringeren Kosten und in kürzerer Zeit herstellen, als bei der traditionellen Bauteilproduktion.

Autonome Roboter

Autonome Maschinen, die ihre Aufgaben ohne Eingriff des Menschen erledigen, finden sich in verschiedenen Phasen der Automobilherstellung:

• Kollaborative Inline-Roboter, die sich wiederholende Aufgaben Seite an Seite mit Montagearbeitern erledigen;
• Industrieroboter mit erweiterter Funktionalität, wie z. B. Machine Vision, Bilderkennung oder Ausfallvorhersage;
• Automatisierte, fahrerlose Fahrzeuge für die automatische Bestandsauffüllung und Auslieferung von Teilen.

Heutzutage automatisieren Roboter in hohem Maße Prozesse wie das Platzieren von Teilen, Gewindeschneiden, Mikroverschrauben und die Qualitätskontrolle. Ihre Stärke liegt in der strikten Einhaltung von Prozessanforderungen und der Kontrolle hoch standardisierter Fertigungsschritte. Roboter reduzieren die Arbeitskosten um bis zu 80 %.

Unterm Strich

Industrie 4.0 wird für alle in der Automobilindustrie spürbare Vorteile bringen: Hersteller, Zulieferer und Endkunden. Diejenigen, die hohe Erstinvestitionen vorgenommen haben, profitieren bereits von reduzierten Arbeitskosten, verbesserter Produktionseffizienz und erhöhter Kundenzufriedenheit. 

Wenn Sie bereit sind, diesen Weg zu gehen, beginnen Sie damit, eine Industrie 4.0-Implementierungs-Roadmap mit einem erfahrenen IoT-Entwicklungsunternehmen zu erstellen und gehen Sie schrittweise vor. Wir bei Softeq helfen Ihnen bei der Ausarbeitung und Umsetzung eines Digitalisierungs- und Automatisierungsplans, damit Sie schon in kurzer Zeit deutliche Gewinne erzielen können.