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Stuart Nathan Di, Aug 31, '21 5 min read

Herausforderungen bei der Fabrikplanung moderner Automobilwerke

Paul Hänchen, Senior Solution Manager, Digital Factory, erklärt, wie die Fabrikplanung in der modernen Automobilproduktion funktioniert und wie man sie verbessern kann.

Wenn Sie in ein neues Haus einziehen, stehen Sie wahrscheinlich als Erstes einmal in der Mitte des Wohnzimmers und überlegen, wo alle Möbel hin sollen.

Dabei gibt es einiges zu berücksichtigen: Die Sicht auf den Fernseher darf nicht versperrt werden, das Bücherregal muss auch ohne Probleme zugänglich und der Weg um den Couchtisch herum zum Sofa sollte immer frei sein.

Wahrscheinlich ergeben sich - entsprechend Ihren Forderungen - verschiedene denkbare Möglichkeiten, die Möbel aufzustellen. Wenn Sie der organisierte Typ sind, haben Sie vielleicht sogar Millimeterpapier gekauft und sich ein paar Ideen skizziert.

Fabrikplanungsteams können sich diesen Luxus nicht leisten, denn für Probeläufe ist einfach keine Zeit: Es wurden beträchtliche finanzielle Mittel in Produktionsanlagen und Ausrüstung investiert, und daher ist es umso dringender, dass sich diese Investition so schnell wie möglich auszahlt und die Fabrik Gewinne generiert.

Kosteneinsparungen bei der Fertigung und geringere Ausfallzeiten

Eine Fabrik zu planen ist ein langfristiges Projekt, mit dem meistens bereits einige Jahre vor dem eigentlichen Bau des Produktionswerkes begonnen wird.

Paul Hänchen ist Senior Solution Manager bei NavVis mit dem Schwerpunkt Digitale Fabrik. Zuvor war er bei Audi, Huawei und Webasto beschäftigt und schätzt aufgrund dieser umfangreichen Erfahrung die durchschnittliche Planungszeit im Automobilsektor auf etwa drei Jahre. Erschwerend kommt hinzu, dass die Hersteller meist eher in einer bestehenden Fabrik Produktionslinien hinzufügen wollen, anstatt die gesamte Anlage von Grund auf neu zu bauen.

In der Automobilindustrie sei es üblich, dass mehrere Modelle auf einer einzigen Produktionslinie gebaut werden. Die Aufgabe des Fabrikplaners ist es dann, diesen Prozess so nahtlos wie möglich zu gestalten.

„Um die Investitionen niedrig zu halten, ist es gut, auf vorhandene Infrastruktur und den Maschinenpark zurückzugreifen“, sagt er. „Aber manchmal ist es auch klüger, moderne Maschinen zu installieren und auf Automatisierungsmaßnahmen oder Roboter zu setzen. Diese Technologien können dabei helfen, den Prozess effizienter zu gestalten. Man muss eine goldene Mitte zwischen neuen Investitionen und stabilen Prozessen finden.“

Hänchen fährt fort: „Bei Brachflächen nimmt man das vorhandene Layout und versucht, es so gut wie möglich und mit so wenigen Änderungen wie möglich anzupassen. Die Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen vor Ort müssen wissen, was sie zu tun haben. Die Maschinen sollen alle gleichmäßig laufen und das bestehende System soll so wenig wie möglich geändert werden. Das alles spart Geld und sorgt für kürzere Unterbrechungen.“

Am besten ist es, die neue Produktion in eine Produktionslinie einzubinden, die ein ähnliches Produkt wie das geplante herstellt. Im Automobilsektor würde dies beispielsweise bedeuten, dass man eine Montagestraße sucht, die ein Auto mit einem ähnlichen Radstand wie das neue Modell herstellt, oder eine, die gemeinsame Komponenten verwendet.

Das würde bedeuten, dass die Stationen für den Zusammenbau der Räder beider Modelle denselben Raum einnehmen könnten und dass die Mechanismen für den Transport der Komponenten zur Montagelinie und die Bedienerstationen dieselben wären.

navvis-factory-planning-image1 Copyright: Volkswagen

Integration von zwei Produktionsprozessen in dieselbe Montagelinie

Ein konkretes Beispiel dazu: In einem Volkswagenwerk werde der Kleinstwagen UP und der sehr große Geländewagen Touareg auf einer Linie produziert, so Hänchen. Doch selbst bei ähnlichen Fahrzeugmodellen gibt es Unterschiede, und in diesem Fall ist es wichtig, flexibel zu sein - heute mehr denn je, denn die Produktvielfalt und die Anpassungsmöglichkeiten werden immer größer.

„Flexibilität in der Layoutplanung ist wichtig, also versucht man manchmal, die Maschinen in der Planung für Produkt A flexibler zu gestalten, weil man weiß, dass ein Produkt B kommen wird, auch wenn man nicht über genauere Informationen verfügt“, erklärt Hänchen.

Zwei Produktionsprozesse in ein und dieselbe Montagelinie zu integrieren, kann eine Herausforderung sein, so Hänchen. Beide Prozesse im Gleichgewicht zu halten sei dabei von größter Bedeutung. Im Idealfall liegen detaillierte CAD-Dateien der vorhandenen Anlagen vor, welche in der Regel für Produktionsschritte verfügbar sind, die sehr stark automatisiert sind.

In weniger automatisierten Betrieben - z. B. bei der Montage von verschiedenen Automodellen - kann ein Großteil der Arbeit von Bedienern und Bedienerinnen erledigt werden, die manuelle oder halbautomatische Aufgaben mit automatisierten Werkzeugen (z. B. Schraubenzieher) ausführen.

In diesen Fällen, so Hänchen, sei es ungewöhnlich, dass die gesamte Anlage im CAD abgebildet ist, da sie nicht vollständig nach Maß gebaut wurde; einige Maschinen stammen beispielsweise von externen Zulieferern. Die Planung erfolgt dabei anhand von Zeichnungen oder Informationen, die bei Besichtigungen im Werk eingeholt werden.

„Man trifft sich mit den relevanten Abteilungen aus Planung, Betrieb, Logistik und Wartung, um die aktuelle Situation zu verstehen und zu besprechen, wie die Einführung des neuen Produkts realisiert werden kann“, sagt er. „Besonders wenn man die Verantwortung für Fabriken auf der ganzen Welt hat, ist Kommunikation und Koordination das A und O. Das ist häufig mit vielen Geschäftsreisen über einen längeren Zeitraum verbunden.“

Das übergeordnete Ziel sei die Einführung eines neuen Produkts in einer bestehenden oder neuen Fabrik: „Die KPIs (Key Performance Indicators) auf dem Weg dorthin sind Investition, Zykluszeit, Ergonomie und Raumnutzung“, erklärt Hänchen.

NavVis-Paul-Hänchen-Quote

Effektivere Fabrikplanung dank mobilem Mapping

Mobile Mappingsysteme bieten Fabrikplanungsteams die Möglichkeit, sich des Layouts einer bestehenden Fabrik und der genauen Position aller Anlagen zu vergewissern. Hänchen merkt an, dass diese Technologien diese Phase des Prozesses erheblich vereinfachten.

Denn selbst wenn CAD-Dateien vorhanden sind, können Probleme auftreten, so Hänchen. Bei Standorten, die von Grund auf neu geplant werden, verfügt man zwar zunächst eine vollständige Dokumentation, allerdings muss auch bedacht werden, dass in Zukunft viele Dinge wahrscheinlich noch einmal angepasst und verbessert werden müssen.

„Vielleicht funktionierte ein Roboter nicht, und der Ersatzroboter musste in eine etwas andere Position gebracht werden“, sagt Hänchen. „Oder eine Werksleiterin will die Zykluszeiten verkürzen und die Kosten senken und plant deswegen interne Verbesserungen durchzuführen. Es ist nicht üblich, dass große Maschinen umgelagert werden, aber es gibt oft viele kleine Änderungen. Meiner Erfahrung nach werden diese Änderungen nur selten zu den ursprünglichen CAD- und Layoutdateien hinzugefügt, da die Dokumentation dieser Änderungen schwer einzupflegen ist.“

„Die Hardware- und Softwarelösungen von NavVis können dabei helfen, diese Veränderungen zu erkennen und nachzuverfolgen“, so Hänchen abschließend, „so dass die Fabrikplanungsteams immer über das aktuelle Layout und den aktuellen Zustand ihres Werkes Bescheid wissen.“

„Dies wird nicht nur dazu beitragen, den Prozess der Layoutplanung in technischer Hinsicht zu vereinfachen. Es wird auch dazu beitragen, die Bedürfnisse und Anforderungen aller Partnerabteilungen - z. B. Betrieb, Wartung und Logistik - zu verstehen, um bei Projekten eng und effizient zusammenzuarbeiten.“

Dadurch können verschiedene Teams besser zusammenarbeiten und neue Projekte noch besser gemeinsam angehen - alles dank der Technologien von NavVis.

Möchten Sie mehr über unsere NavVis Digital Factory Solution erfahren? Dann treten Sie gerne mit uns in Kontakt und wir werden uns in Kürze bei Ihnen melden. Alternativ finden Sie hier unseren Digital Factory Guide zum kostenlosen Download.

Stuart Nathan lebt in London und arbeitet als Wissenschaftsjournalist. Früher war er als Redakteur für das britische Magazin The Engineer tätig und verfasste Beiträge für Publikationen wie The Economist 1843, Ingenia und das MIT Technology Review Magazin. Er ist der Ansicht, dass gute Kommunikation der Schlüssel ist, um das Potenzial von Wissenschaft und Technologie voll auszuschöpfen.