Ohne eine Veränderung der Gesamtarchitektur von Bordnetzen ist der Sprung zur Industrie 4.0 nur schwer möglich.

Ohne eine Veränderung der Gesamtarchitektur von Bordnetzen ist der Sprung zur Industrie 4.0 nur schwer möglich. Bild: Audi, Shutterstock/Winai_Tepsuttinun

| von Christian Klein

Bei der Entwicklung und Produktion heutiger Bordnetze erweist sich die hohe Komplexität als besonders herausfordernd. Thomas Kost, Verantwortlicher für den Bereich der Bordnetzentwicklung beim Zulieferer Dräxlmaier, kann mit Zahlen aufwarten: „Bei den von Dräxlmaier entwickelten kundenspezifischen Bordnetzen gibt es bis zu 1031 Varianten.“ Zudem: „Kam eine Oberklasselimousine vor zwei Fahrzeuggenerationen noch mit einem aus rund 1200 Einzelkabeln bestehenden Bordnetz aus, sind es bei einem heutigen Modell bereits rund 2100 Einzelleitungen.“ Dass dieser Trend fortschreite, liege nicht zuletzt an den immer ausgefeilteren elektronischen Sicherheits- und Connectivity-Features sowie der multimedialen Ausstattung der Automobile. Bei der Einführung autonomer Fahrzeuge – insbesondere in Verbindung mit der Hochvolttechnik – sei ein Umdenken aber unvermeidlich. „Hier werden sich die Anforderungen weiter verändern und zudem Redundanzen nötig werden, die zu einer überproportionalen Komplexitätserhöhung führen werden. Spätestens hier muss ein Paradigmenwechsel erfolgen, um neue Bordnetzkonzepte flächendeckend einsetzen zu können“, fordert Kost.

Kabelbaumfertigung ist Handarbeit

Mit der Multischiene hat Dräxlmaier bereits erste Ansätze für eine mögliche Automatisierung der künftigen Produktion im Sinne eines integrativen Moduls auf den Weg gebracht. Sie wird als zentrales Layoutelement in das Bordnetz integriert und bildet das Rückgrat der Energieversorgung des Fahrzeugs. Dennoch: Experten wie DiIT-Geschäftsführer Bernd Jost – er betrachtet die Kabelsatzfertigung primär aus der Perspektive des Einsatzes von Manufacturing-Execution-Systemen – schätzen den händischen Anteil der Kabelbaumfertigung auf etwa 80 Prozent. Das liegt daran, dass Kabel und Kabelbäume in der Terminologie der Techniker „biegeschlaff“ sind und sich weitgehend der automatisierten Handhabung entziehen. Die beiden Professoren Bernd Langer und Martin Kipfmüller von der Hochschule Karlsruhe gehen die Problematik mit Kälte an. Bernd Langer erläutert das Forschungsthema namens Arctic Assy so: „Es geht um die Herstellung beziehungsweise Montage von Kabelbäumen bei tiefen Temperaturen. Wir frieren die biegeschlaffen Kabel ein, so dass sie biegesteif und damit automatisiert montierbar werden.“ Wie Langer betont, „stecken die Herausforderungen in der lokalen temporären Kühlung auf etwa minus 20 Grad Celsius, wenn sich ein biegesteifer Zustand ohne Rückfederung einstellen lässt. Es geht um Kondenswasserbildung, lokale Erwärmung bei Kabelbiegeprozessen, um Kabelschädigungen zu vermeiden und dergleichen. Hochspannend, aber machbar. Wir haben an unserer Fakultät alle hierfür erforderlichen Disziplinen“.

„Industrie kneift bei Innovationen“

Das patentierte Verfahren Arctic Assy kann einen Beitrag dazu leisten, die Kabelbaumherstellung – oder zumindest erhebliche Anteile daran – aus Niedriglohnstandorten nahe an die Verbauorte zurückzuverlagern. Die Reaktionszeiten auf Kundenänderungen in der Fahrzeugausstattung würden somit deutlich verbessert. Dies sei zumindest der Wunsch vieler industrieller Gesprächspartner, sagen die beiden Wissenschaftler aus Karlsruhe. Ein Wunsch, dem bisher aber kaum Taten folgen: „Leider kam es noch zu keiner praktischen Umsetzung, weil die Unternehmen aus taktischen, politischen oder aus äußeren Zwängen heraus sich auf andere, in diesem Moment wichtigere Themen und Problemstellungen konzentrieren mussten“, bedauert Langer. Insbesondere sei interessant, „dass sich aus OEM-Sicht die Kabelbaumhersteller nur bedingt für zukunftsorientierte, visionäre und innovative Konzepte begeistern lassen, was wir aus Hochschulsicht so bestätigen können. Dieses Phänomen, dass die Industrie Innovation einfordert, dann aber kneift, haben wir auch schon bei anderen Themen immer wieder beobachtet“.

Industrie 4.0 erfordert ganzheitlichen Ansatz

Einen wesentlichen Stellhebel, um die Effizienz der Kabelbaumkonfektionierung zu steigern, wähnt Bordnetzentwickler Thomas Kost bei den OEMs. „Wenn sich diese gemeinsam mit den Zulieferern auf einheitliche Standards einigen, die eine automatisierte Produktion von Bordnetzen ermöglichen, ist hier das größte Potenzial für eine weitere Effizienzsteigerung vorhanden.“ Er plädiert für einen ganzheitlichen Ansatz: „Ohne eine Veränderung der Gesamtarchitektur des Bordnetzes, die die Automatisierbarkeit der Produktion begünstigt, wird der Sprung in eine Fertigung 4.0 nur schwer möglich sein. Daher ist es essenziell, dass die OEMs gemeinsam mit den Systemanbietern an Lösungen für die Zukunft arbeiten.“ Dass die Zeit dafür reif ist, zeigten die Pläne kalifornischer Automobilhersteller. Kost: „Im Umfeld des Silicon Valley wurde bereits das Ziel bekanntgegeben, bei künftigen Fahrzeugmodellen die Bordnetzumfänge auf maximal 100 Meter Länge zu begrenzen – ein Wert, von dem konventionelle Bordnetze durch ihre hohe Komplexität buchstäblich Meilenweit entfernt sind.“

Datensilos auflösen und vernetzen

Auf die Bedeutung integrierter Softwarelösungen für die Kabelbaumfertigung weist DiIT-Experte Bernd Jost hin. Es gelte, die traditionellen Datensilos der drei Bordnetzproduktionsstufen Zuschneiden, Vormontage und Endmontage aufzulösen und stattdessen übergreifend zu vernetzen. Nur so würde es möglich, den Herstellprozess lückenlos zu dokumentieren, die Produktqualität hochzuhalten und kostenoptimiert zu fertigen. Schließlich würden Bordnetze allein schon vor dem Hintergrund des autonomen Fahrens zu einem sicherheitskritischen strategischen Einkaufsteil. „Für die Bordnetzhersteller führt kein Weg mehr daran vorbei, ihre Daten in einem konsistenten Modell zusammenzuführen und so ihren Gesamtprozess integriert abzubilden“, betont Jost. „Diese Aufgabe sollten sie aber nicht nur als lästige Pflicht betrachten, die ihnen von den OEMs auferlegt wird. Sie können davon auch erheblich profitieren. Als Kür winken ihnen Qualitätsverbesserungen und Kostenoptimierung – und damit unter dem Strich erhöhte Wettbewerbs- und Zukunftsfähigkeit.“