Automobilbranche: Cobots statt Robots

Die Montage von Fahrzeugen ist noch weitgehend Handarbeit. Komplexe Arbeitsvorgänge haben den Automatisierungsgrad in diesem Fertigungsbereich bisher gering gehalten. Das ändert sich derzeit radikal. Im Rahmen der Analyse Future Production - Automobilproduktion 2020  " hat die Managementberatung Detecon   die wichtigsten Digitaltrends in der Montage untersucht.

Trend sind Cobots. Sie können multifunktional eingesetzt werden - vom Anreichen einzelner Teile, über die Maschinenbeschickung bis hin zur eigenständigen Montage. Das entlastet den Mitarbeiter bei repetitiven Tätigkeiten. Die Roboter werden mobil und navigieren selbstständig durch die Montagestraße. Sie kommen dort zum Einsatz, wo herkömmliche Roboter aufgrund ihrer Größe, Unbeweglichkeit und geringer Schutzmechanismen bisher ausgeschlossen waren. Das eröffnet riesige Effizienzpotenziale in der Montage. Hier liegt der Automatisierungsgrad bisher bei maximal 20 Prozent, während dieser bei anderen Produktionsschritten bereits bis zu 90 Prozent beträgt. "Diese enge Mensch-Roboter-Kollaboration erfordert absolut zuverlässige Sicherheitsmechanismen", warnt Uwe Weber , Managing Partner und Automobilexperte bei Detecon.

Assistenzsysteme: Das digitale Vier-Augen-Prinzip

Auch mobile digitale Assistenzsysteme gehören bald zum Arbeitsalltag in der Automobilmontage. Tablets kommen schon heute verstärkt zum Einsatz, Datenbrillen und intelligente Sensorhandschuhe werden stationäre Monitore und Anzeigen ersetzen. Für Arbeitsanweisungen - etwa zur individuellen Konfiguration des Fahrzeugs - muss der Mitarbeiter den Blick dann nicht mehr vom Werkstück abwenden. Im Anschluss erhält er Feedback zur Arbeitsausführung: Animierte Balkendiagramme oder Tachometer zeigen dem Montagearbeiter den aktuellen Status und seine Leistung im Produktionsverbund. Das erlaubt einen schnelleren Ablauf der Montage und senkt die Fehlerquote. Damit die Mitarbeiter digitale Assistenzsysteme nicht als Kontrolle ihrer Arbeitsleistung empfinden, sei eine sinnvolle Auswahl der erzeugten Daten und der sensible Umgang mit personenbezogenen Daten sehr wichtig. Weber: "Der Sicherheitsaspekt erstreckt sich nicht nur auf die operative Steuerung der Mensch-Roboter-Kooperation. Er betrifft auch die Sicherheit der zahlreichen Daten, die von Cobots und Smart Devices in der vernetzten Montage erzeugt werden."

Synced Factory Twin: Die reale Fabrik bekommt einen virtuellen Zwilling

Änderungen in den Abläufen wurden bisher noch am realen Fließband geprobt. Jetzt spielen Montagearbeiter neue Arbeitsschritte oder Modellwechsel vor der Produktionsumstellung in einer virtuellen Umgebung durch. Das steigert die Effizienz - Modellwechsel und Produktionsumstellungen können so schneller antizipiert werden. Die nächste Stufe der Virtualisierung steht bereits vor der Markteinführung: die synchrone Echtzeit-Abbildung aller Vorgänge in der virtuellen und realen Welt. Schon bald soll die gesamte Fabrik einen digitalen Zwilling bekommen, mit dem sie sich permanent über den aktuellen Soll-Ist-Zustand austauscht. "Beide kalibrieren sich gegenseitig", jubelt Dr. Steven Vettermann , Geschäftsführer von ProSTEP iViP  . Der Verein bündelt die Interessen von Fertigungsindustrie, IT-Anbietern und Forschung und treibt die virtuelle Fabrik im branchenübergreifenden Konsortialprojekt 'Synced Factory Twin' voran. Das erlaube erstmals den übergreifenden und geschlossenen Informationsaustausch zwischen Entwicklung, Planung und Produktion und soll dafür sorgen, dass die vorhandenen Informationen zum richtigen Zeitpunkt und am richtigen Ort zur Verfügung stehen.

Hoher Nutzenfaktor der Digitalisierung für die Montage

Roboter und Mensch, unterstützt durch digitale Assistenzsysteme, sollen in der Automobilproduktion 4.0 eine Symbiose bilden. Gesundheitsbedingte Mitarbeiterausfallzeiten durch Wiederholungstätigkeiten ließen sich reduzieren. Gleichzeitig liefen die Prozesse in der vernetzten Montage schneller und reibungsloser. "Insgesamt sollten sich digitale Prozessketten in der Automobilfertigung durch Agilität, Skalierbarkeit, Mobilität, Modularität, Re-Kombinierbarkeit und Lernfähigkeit auszeichnen. Dazu sind komplexe digitale Fähigkeiten und ein tiefgreifendes Verständnis für ihr Zusammenwirken nötig", sagt Uwe Weber. Für die Montage sind laut Studienautoren "Cyber-physische Systeme", "Risiko und Vertrauen", "Digitales Informationsmanagement" und "Digitales Prozessmanagement" besonders erfolgskritische Faktoren.