In Deutschland zählt die Automobilindustrie zu den bedeutendsten Zweigen in der Industrie und ist somit ausschlaggebend für die gesamtwirtschaftliche Entwicklung. Die Entwicklung der Branche ist von der weltweiten Nachfrage nach Automobilen abhängig.
Der Erfolg dieser Branche zeichnet sich durch hohe Qualität, Zuverlässigkeit und Funktionalität der Produkte ab, die sich dadurch vom Mitbewerb weltweit unterscheiden. Zusätzlich werden Dienstleistungen zu den Produkten angeboten, die der Wettbewerb nicht aufweist. Einen weiteren wesentlichen Beitrag zum Erfolg leistet ein sicherer Entwicklungs- und
Herstellungsprozess, in denen die Automatisierung eine wichtige Rolle spielt. Neben dem Einsatz von IT-Werkzeugen für Engineering, Produktvalidierung, Fertigungsplanung, Fertigung und Inbetriebnahme ist auch der Einsatz von Software, eingebettet in den Produkten, erfolgstragend.
Die vierte Stufe der Industrialisierung, Industrie 4.0, wird durch die steigende Intelligenz von Produkten und Systemen in der Fertigung, die vertikale Vernetzung untereinander sowie die horizontale Eingliederung von Wertschöpfungsnetzwerken eingeleitet. Industrie 4.0 zielt auf die Herstellung intelligenter Produkte, Methoden und Prozesse ab, kurz Smart Factory.
Die Beherrschung der notwendigen Entwicklungs- und Herstellungsprozesse und der stetig steigenden Komplexität der gefertigten Produkte wird mit den bisherigen Verfahren,
Werkzeugen und Strukturen nicht möglich sein. Es müssen neue Ansätze gefunden werden. Klassische Geschäftsmodelle werden sich zukünftig ebenfalls verändern.
Für die deutsche Automobilbranche wird durch den Einsatz von Industrie 4.0 ein zusätzliches Wertschöpfungspotenzial in der Höhe von ca. 15 Milliarden Euro bis zum Jahr 2025 erhofft. Erwartet wird dieses Ergebnis aus der Integration von Echtzeitdaten an den Schnittstellen, wandlungsfähigen Fertigungssystemen, intuitiven Schnittstellen von
Mensch-Maschine und einer flexibleren Automatisierung.
Inhaltsverzeichnis
1 EINLEITUNG
1.1 Ausgangssituation
1.2 Forschungsfrage und Zielsetzung
1.3 Aufbau und Struktur
2 DIE AUTOMOBILINDUSTRIE
2.1 Branchenüberblick
2.1.1 Wirtschaftliche Bedeutung
2.1.2 Aktuelle Lage
2.1.3 Industrie 4.0 in der Automobilindustrie
2.2 Herausforderungen in der Automobilindustrie
2.3 Erfolgsfaktoren der Automobilindustrie
2.3.1 Flexibilität
2.3.2 Wandlungsfähigkeit
2.3.3 Wertschöpfungspartner im Verbund der Automobilhersteller
3 INDUSTRIE 4.0 – DIE VIERTE INDUSTRIELLE REVOLUTION
3.1 Ziele von Industrie 4.0
3.2 Annäherung an den Begriff Industrie 4.0
3.3 Das Internet der Dinge
3.4 Embedded Systems und Cyber Physical Systems CPS
3.5 Smart Factory der Zukunft
3.6 Robuste Netze
3.7 Cloud Computing-Einsatz von Software und Diensten
3.8 IT-Security, Sicherheit und Datenschutz
3.9 Additive/Generative Fertigungsverfahren
3.9.1 Zuordnung der Begriffe der generativen Fertigungsverfahren
3.9.2 Funktion
3.9.3 Einteilung der generativen Fertigung
3.9.4 Übersicht der generativen Fertigungsverfahren
3.9.5 3D-Druck in der Automobilindustrie
4 INDUSTRIE 4.0 IN DER IN DER PRAXIS
4.1 Mercedes Benz Produktion-innovative Lösungen
4.1.1 Hinterachsmontage der C-Klasse mittels kooperierender Roboterteams
4.1.2 Objektgekoppeltes Mechanisierungs-System (OGMS)
4.1.3 Durchgängige Erfassung von Produktionsparameter
4.1.4 Sensitiver Roboter in der Serienfertigung
4.2 Siemens Hannover Messe 2014
4.3 BMW Group Werk Landshut
4.3.1 Qualitätscheck per virtuellem Fingerzeig
4.3.2 Montagehilfe aus dem 3D-Drucker
4.3.3 Google Glass für die Qualitätssicherung
4.4 ARENA 2036-Forschungsfabrik
5 POTENZIAL DURCH DEN EINSATZ VON INDUSTRIE 4.0
5.1 Wertschöpfungskette
5.2 Neuartige CPS-Plattformen
5.3 Mensch in der Smart Factory
5.4 Logistik
6 HANDLUNGSFELDER UND HERAUSFORDERUNGEN
6.1 Standardisierung und Referenzarchitektur
6.2 Arbeitsorganisation und -gestaltung
6.3 Flächendeckende Breitbandinfrastruktur
6.4 Tools und Methoden zur Beherrschung der Komplexität
6.5 IT-Sicherheit von Cyber Physischen Systemen
6.6 Qualifizierung und Wissen
7 FAZIT UND AUSBLICK
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht die Auswirkungen von Industrie 4.0 auf die Automobilindustrie, mit dem primären Ziel, Erfolgsfaktoren für die Produktion der Zukunft zu identifizieren und die notwendigen Voraussetzungen für den erfolgreichen Einsatz dieser neuen Technologien zu bestimmen.
- Bedeutung der Industrie 4.0 Technologien für die Automobilbranche
- Herausforderungen an Flexibilität und Wandlungsfähigkeit der Produktion
- Praktische Anwendungsbeispiele wie smarte Montagesysteme und 3D-Druck
- Bedeutung des Menschen und neuer IT-Sicherheitsanforderungen
- Gestaltung von zukünftigen Wertschöpfungsketten und IT-Referenzarchitekturen
Auszug aus dem Buch
Sensitiver Roboter in der Serienfertigung
Sensitive Roboter besitzen im Vergleich zu gewöhnlichen Industrieroboter die Fähigkeit sehr feinfühlig zu arbeiten. Durch eingebaute Sensoren sind sie in der Lage, Kräfte und Momente während des Zusammenspiels mit Menschen und Objekten sehr genau zu messen. Zusätzlich lassen sich Reaktionen auf gewisse Gegebenheiten programmieren wie z.B. ein Innehalten bei Berührung mit dem Leichtroboter. Selbst in einer vom Leichtbauroboter nicht erkundeten Umgebung werden Montagevorgänge sehr zuverlässig und genau durchgeführt. Der bei Mercedes in der Getriebemontage eingesetzte sensitive Leichtroboter LBR iiwa ist in der Lage, Zahnräder zu greifen und deren Position im dafür vorgesehenen Gehäuse zu ertasten. Um das Teil in die enge Öffnung zu fügen, findet ein Rüttelvorgang statt. Dieser Ablauf würde bei bisherigen Industrierobotern nur mit erheblichem Aufwand funktionieren. Positionierhilfen und am Werkzeug zusätzlich angebrachte Sensoren wären nötig. In der Automatisierung wird von einem fundamentalen Paradigmenwechsel gesprochen. Diese sensitiven, interaktiven Leichtroboter lassen sich in Zukunft „an der Hand führen“, d.h. sie erkennen Gesten. Weiters zeichnen sie sich durch ihre Größe, Leichtigkeit und Mobilität aus. Der Einsatz an unterschiedlichen Arbeitsorten erfolgt rasch und ohne großen Aufwand. Je nach Anforderung (Variante, Menge) können Mensch und Leichtroboter die Aufgabe alleine oder in Kooperation ausführen.
Zusammenfassung der Kapitel
1 EINLEITUNG: Definiert die Problemstellung durch den technologischen Wandel in der Automobilindustrie und umreißt die Forschungsfragen hinsichtlich der notwendigen Voraussetzungen für Industrie 4.0.
2 DIE AUTOMOBILINDUSTRIE: Analysiert die aktuelle wirtschaftliche Lage der Branche sowie die zentralen Herausforderungen und Erfolgsfaktoren, wie Flexibilität und Wandlungsfähigkeit.
3 INDUSTRIE 4.0 – DIE VIERTE INDUSTRIELLE REVOLUTION: Erläutert die theoretischen Grundlagen, Ziele und technologischen Komponenten der Industrie 4.0, einschließlich Smart Factory und generativer Fertigung.
4 INDUSTRIE 4.0 IN DER IN DER PRAXIS: Präsentiert konkrete Fallstudien und Pilotprojekte bei Herstellern wie Mercedes Benz und BMW zur Illustration der technologischen Umsetzung.
5 POTENZIAL DURCH DEN EINSATZ VON INDUSTRIE 4.0: Untersucht zukünftige Potenziale in den Bereichen Wertschöpfungskette, CPS-Plattformen, Mensch-Maschine-Interaktion und Logistik.
6 HANDLUNGSFELDER UND HERAUSFORDERUNGEN: Diskutiert kritische Erfolgsfaktoren wie Standardisierung, Arbeitsorganisation, IT-Sicherheit und Qualifizierung, die für die Umsetzung notwendig sind.
7 FAZIT UND AUSBLICK: Fasst die Ergebnisse zusammen und bewertet die zukünftige Entwicklung und Hürden bei der Transformation zur Smart Factory.
Schlüsselwörter
Industrie 4.0, Automobilindustrie, Smart Factory, Cyber Physical Systems, Wandlungsfähigkeit, Wertschöpfungskette, Generative Fertigung, 3D-Druck, Mensch-Maschine-Interaktion, IT-Security, Standardisierung, Cloud Computing, Big Data, Produktionslogistik, Automatisierung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit analysiert, wie Technologien der Industrie 4.0 die Produktion in der Automobilindustrie verändern und welche Bedingungen für eine erfolgreiche Einführung erfüllt sein müssen.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die zentralen Themen sind die Transformation zur Smart Factory, die Integration neuer Technologien in bestehende Produktionsabläufe, die Gestaltung flexibler Wertschöpfungsketten und die Rolle des Menschen im neuen Produktionsumfeld.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Hauptziel ist es aufzuzeigen, wie Automobilhersteller durch Industrie 4.0 ihre Wettbewerbsfähigkeit durch gesteigerte Flexibilität und Wandlungsfähigkeit in einem dynamischen Marktumfeld sichern können.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?
Die Arbeit stützt sich auf eine fundierte Literaturanalyse, die Einbeziehung relevanter Studien sowie die Aufbereitung und Analyse praktischer Pilotprojekte aus der Automobilindustrie.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretischen Grundlagen der Industrie 4.0, eine detaillierte Betrachtung der praktischen Umsetzung in Fallstudien sowie die Analyse von Potenzialfeldern und künftigen Handlungsfeldern.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Zu den wichtigsten Begriffen zählen Industrie 4.0, Smart Factory, Wandlungsfähigkeit, Cyber Physical Systems, Wertschöpfungskette und Generative Fertigung.
Wie trägt der 3D-Druck zur Wandlungsfähigkeit in der Automobilindustrie bei?
Der 3D-Druck ermöglicht eine schnelle und kosteneffiziente Herstellung von Prototypen und Werkzeugen, was die Entwicklungszyklen verkürzt und individuelle Anforderungen leichter umsetzbar macht.
Welche Rolle spielt der Mensch in der Smart Factory laut der Untersuchung?
Der Mensch bleibt eine zentrale Instanz, wird jedoch verstärkt von intelligenten Assistenzsystemen unterstützt, was seine Rolle von ausführenden Tätigkeiten hin zu planerischen und steuernden Aufgaben verschiebt.
Welche Bedeutung hat die IT-Sicherheit bei Cyber Physical Systems?
Da Produktionssysteme zunehmend vernetzt sind, steigt die Anfälligkeit für Cyberangriffe. Sicherheit muss daher bereits bei der Konzeption ("Security by Design") integriert werden, um Know-how und Prozesssicherheit zu schützen.
Was ist das "Robot Farming" Konzept?
Beim Robot Farming werden flexible Leichtbauroboter dezentral entlang der Wertschöpfungskette eingesetzt, um auf Kapazitätsschwankungen und Variantenvielfalt agiler reagieren zu können als mit starren Linien.
- Arbeit zitieren
- Anonym (Autor:in), 2015, Industrie 4.0 in der Automobilindustrie, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/301595
