Automobilbau in der Factory 56 bei Mercedes-Benz.

Die Factory 56 von Mercedes-Benz gehört zu den Vorreitern beim Thema Smart Factory. (Bild: Mercedes-Benz)

Die smarte Automobilfabrik vernetzt idealerweise ab der ersten Planung die Fahrzeugentwicklung mit der Produktion sowie all ihren Gewerken. Dabei sind Presswerk, Karosseriebau, Lackiererei, Montage, Logistik und Qualitätsmanagement durch ein digitales Netz verbunden. Allerdings müssen nicht nur viele, sondern genau die richtigen Daten in Echtzeit abrufbar sein.

Die Stichworte lauten Datendurchgängigkeit und -qualität. Nur mit ihnen lassen sich Industrie 4.0 und Smart Factory endlich mit Leben füllen. Wie die Vernetzung einzelner Prozesse eine individuellere Fertigung, höhere Qualitätsstandards und nicht zuletzt auch eine geringere Umweltbelastung ermöglicht, haben wir im großen Überblick sowie weiterführenden Artikeln zusammengefasst.

Was ist eine Smart Factory?

Ein System der Vernetzung und Automatisierung von Fertigungsprozessen wird übergeordnet als Smart Factory bezeichnet. Wesentlicher Kern ist eine umfassende Digitalisierung. Die einzelnen Bestandteile sind unter anderem intelligente Maschinen, Sensoren und Steuerungssysteme. Zu den unabdingbaren Beschleunigern zählen die Instrumente der Industrie 4.0, wie etwa der Mobilfunkstandard 5G, IoT, Big Data, Digital Twins oder Cloud Computing.

Führt Industrie 4.0 zur Perfektion im Presswerk?

Das Pressen und Stanzen von Karosseriebauteilen markiert den Start der automobilen Fertigung. Doch wie können die schon heute hochautomatisierten Prozesse im Presswerk weiter verbessert werden? Noch existieren lästige Ausfallzeiten sowie Fehler in den Blechbauteilen. Um dem entgegenzuwirken und die Produktivität an die Grenze zur Perfektion zu bringen, müssen die Maschinen miteinander vernetzt sein. Prozess- und Qualitätsüberwachung sollten Big Data Analytics und künstliche Intelligenz übernehmen. Ein Leuchtturmprojekt präsentierten etwa Porsche und der Umformspezialisten Schuler: In Halle entstand der sogenannte Smart Press Shop, in dem unter anderem mittels kamerabasierter Systeme der Ausschuss minimiert wurde. Die Volkswagen-Tochter Audi setzt in Ingolstadt derweil auf smarte Algorithmen, um Fehler in Blechbauteilen aufzuspüren.

Wie werden Roboter im Karosseriebau optimiert?

Auch der Karosseriebau gilt heutzutage als hochautomatisiert. Einen weiteren Push in Richtung Smart Factory könnte jedoch künstliche Intelligenz liefern, da das Gewerk sich vor allem durch den großflächigen Einsatz von Robotern auszeichnet. Mittels Predictive Maintenance könnten Verschleiß und Ausfallzeiten gemindert werden - etwa von Schweißzangenrobotern. Ein Beispiel für gesteiegrte Effizienzen liefert Volkswagen: Gemeinsam mit Siemens treibr der Autobauer in Zwickau die Automatisierung mit Hilfe eines digitalen Baukastensystems voran. In Emden zeigt Volkswagen überdies auf, wie die eigene Industrial Cloud zur Prozessüberwachung im Karosseriebau eingesetzt wird. Mit der digitalen Produktionsplattform (DPP) überwachen die Werker die dortigen Prozesse.

Steht die Lackiererei vor gravierenden Veränderungen?

Die „Lackieranlage der Zukunft“ wird nicht in einer Linie gedacht, sondern die rund 120 Arbeitsschritte in überschaubare Boxen und kleinere Abschnitte aufgeteilt. Dieses flexible Boxen-Layout könnte insbesondere das Anhalten der laufenden Produktion bei Wartungsarbeiten überflüssig machen. Ein entsprechendes Konzept hat etwa der Anlagenbauer Dürr präsentiert. Rund 3.500 digitale Datenpunkte zeichnet eine smarte Lackierlinie dabei für jedes einzelne Fahrzeug auf. Daneben liefern Sensoren viele Gigabyte an Daten, etwa mit Prozesswerten zu Temperatur, Druck und Feuchtigkeit. Diese Informationen bilden die Grundlage, um die Effizienz beim Lackierprozess zu steigern.

Ergänzen sich Maschinen und Mitarbeiter in der Montage?

Unter den Gewerken der Automobilfertigung gilt die Teile-intensive Montage zusammen mit der Logistik als weit fortgeschritten in Sachen Digitalisierung. Für eine kostendeckende Automatisierung besteht in den Fabriken allerdings noch Luft nach oben. Denn gerade in der Montage sind Mitarbeiter aus den Prozessen nicht wegzudenken, da viel Gespür beim Positionieren wie auch im Umgang mit Montagekräften und -momenten gefragt sind. Im Rahmen einer Smartifizierung könnten -ähnlich wie in der Lackiererei - sogenannte Inselfertigungen vorteilhaft sein. Ein Beispiel für solche flexiblen Prozesse liefert Audi in Ingolstadt. Helfen könnte zudem eine Kombination aus KI und Robotik, wie sie Ford in seinem US-Getriebewerk Livonia einsetzt. Die Werker konnten bei komplexen Montageprozessen vom Start weg eine 15-prozentige Verbesserung des Durchsatzes verzeichnen, so der US-Hersteller.

Wie reduziert die Smart Factory ihre Fehlerquote?

In einer vernetzten Automobilfertigung werden Qualitätsmängel mit Kameras samt künstlicher Intelligenz, Wärmebildsystemen, Ultraschall und Wearables erkannt. Zu den Einsatzgebieten zählen insbesondere Lackiererei, Karosseriebau und die abschließende Qualitätskontrolle. Viele der neuen Prüftechniken basieren auf einer umfänglichen Datenansammlung und -auswertung. Einsparungen bei Zeit, Arbeitsaufwand und Kosten sowie eine höhere Effizienz sind die Folge. Beispielsweise wird die KI in der Lackiererei mit Fotos von Lackfehlern angelernt, sodass künftige Bilddaten eigenständig auf Unregelmäßigkeiten überprüft sowie Fehlertypen kategorisiert werden. Zudem entwickeln sich KI-Anwendungen durch maschinelles Lernen und verbesserte Algorithmen vermehrt hin zur Predictive Maintenance.

Durchdringt die Logistik alle digitalen Prozesse?

Nirgends sind die Anwendungsfälle im Bereich Smart Factory so mannigfaltig wie in der Logistik. Cloud-Lösungen können heutzutage ein Datennetz spannen, das von der Materiallieferung bis zum Ende des Fertigungsprozesses reicht. Transporte werden in Echtzeit überwacht, ankommende Lieferungen über die Lkw-Steuerungssoftware optimiert. Nicht nur Anlieferung und Warenlager funktionieren bereits vollautomatisiert, auch die Intralogistik bis an die Linie kann von Logistikrobotern und Fahrerlosen Transportsystemen übernommen werden. Wo immer der Mensch noch eine tragende Rolle spielt, bekommt er digitale Tools an die Hand: Sei es bei Pickzetteln, Containerbeladung mittels künstlicher Intelligenz oder Exoskeletten als IoT-Schnittstelle.

 

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