Kostenoptimierte Automobilfertigung mit Advanced
Manufacturing Engineering (AME)
Die Grundlagen der Automobilfertigung wurden bereits in früheren Artikeln thematisiert. Der Schwerpunkt lag dabei auf der Frage nach der idealen Beschaffenheit von Fahrzeugfertigungsanlagen im allgemeineren Sinn. Obwohl dies ein Thema von hoher Relevanz ist, stellen sich für ein junges Automobilunternehmen in erster Linie andere Fragen, nämlich solche, die sich rund um die Fahrzeugentwicklung und -produktion selbst drehen bzw. um die Anforderungen der Automobilfertigung.
Dieser Artikel stellt die Idee hinter Advanced Manufacturing Engineering oder AME vor. Erklärt wird einerseits der Begriff und was er umfasst, andererseits wird erläutert, welche Herausforderungen das Konzept in der Automobilfertigung mit sich bringt und wie man diese am besten meistert.
EINE KURZE EINFÜHRUNG IN ADVANCED MANUFACTURING ENGINEERING (AME)
Advanced Manufacturing Engineering, kurz AME, umfasst alle notwendigen Aktivitäten, um die Gesamtfahrzeugvision inklusive aller damit verbundenen Systeme und Teile in der Produktion umsetzen zu können. Zu den Aufgaben von AME gehören beispielsweise die Festlegung der optimalen Reihenfolge der Montage von Karosserieteilen sowie die Definition der dafür erforderlichen Verbindungstechniken. Darüber hinaus umfasst AME Zugänglichkeitsstudien, um sicherzustellen, dass einzelne Teile leicht von Arbeiter_innen oder Maschinen zusammengefügt werden können, ebenso wie die Durchführung ergonomischer Analysen, die gewährleisten sollen, dass Arbeiter_innen ihre Aufgaben konsistent erledigen können, ohne ihre Gesundheit oder ihre Produktivität zu beeinträchtigen.
Das Hauptziel von AME ist eine möglichst effiziente Fertigung aller für die Serienfahrzeugproduktion benötigten Einzelteile. Ein durchdachtes AME-Konzept senkt den gesamten Zeit- und Kostenaufwand für die Serienfertigung und hält die Produktqualität konstant auf höchstem Niveau. „Konsequent“ bedeutet, dass selbst, wenn die gleiche Sequenz 99.999 Mal wiederholt wurde, sie beim 100.000. Mal ebenso genau ausgeführt wird wie an Tag eins der Serienproduktion.
AME und Fabrikplanung
AME-Konzepte können jedoch nur funktionieren, wenn deren Anforderungen auch in die Fabrikplanung mit einfließen. Alle Expert_innen, die an der Implementierung der erforderlichen Technologien in Fabrikkonzepten beteiligt sind, müssen sich dabei im Rahmen der AME-Anforderungen bewegen. Vorgaben, wie zum Beispiel Montagesequenzen, bilden die Grundlage für alle Fertigungsprozesse und -anlagen, die für die Automobilfertigung notwendig sind.
WARUM AME SCHON AN TAG EINS GEPLANT WERDEN MUSS
Obwohl die Produktion erst in einem relativ späten Stadium des Gesamtfahrzeugprojektes stattfindet, müssen alle darin enthaltenen Teilprozesse bereits während der Entwicklungsphase berücksichtigt werden, um eine funktionierende AME-Strategie erstellen zu können.
Der Schlüssel zu AME liegt in der konsequenten Optimierung
Die Fahrzeugplanung sollte nicht als rein lineare Aufgabe gesehen werden. Natürlich kommt die Produktion nach der Entwicklung, aber ein gutes Konzeptteam plant sämtliche nötigen Schritte so früh wie möglich und baut alle weiteren Prozesse parallel dazu auf.
Die Berücksichtigung von AME und die Einbindung der Produktionsplaner_innen ab Tag eins stellen sicher, dass die Produktionsanforderungen während der Entwicklungsphase berücksichtigt werden können. Das Planungsteam wird früh eingebunden und stimmt seine Arbeit regelmäßig, bestenfalls täglich, mit den verschiedenen anderen Teams ab. Konzepte müssen konsequent geprüft, verändert und optimiert werden. Auf diese Art und Weise nimmt das auf die AME-Strategie abgestimmte Gesamtfahrzeugkonzept Schritt für Schritt Gestalt an.
Diese synchrone Arbeitsweise spart Zeit im Projekt. Denn nur wenn AME in allen Phasen der Automobilfertigung berücksichtigt wird, können die Anforderungen und die Expertise der Planer_innen in andere Projektbereiche einfließen, wodurch eine wechselseitige Verbesserung und Optimierung des Gesamtkonzeptes stattfindet.
DIE HAUPTAUFGABENGEBIETE VON AME
Im Folgenden wird näher auf die Entwicklungsbereiche eines Fahrzeuges eingegangen und darauf, wo ein AME-Konzept ansetzen muss, um Effizienz in der Automobilfertigung zu erreichen. Bei Magna sind die Fertigungskonzepte in sechs Bereiche aufgeteilt. Fünf dieser Bereiche spiegeln den Produktionsablauf direkt wider. Der sechste Bereich – Toleranzmanagement – bezieht sich gleichermaßen auf alle Bereiche.
Stanz-/Presswerkstatt
Stanzen ist das Formen von Karosserieteilen aus Blech. Bei diesem Arbeitsschritt spielen Faktoren wie Umformbarkeit, Oberflächenqualität, Maßhaltigkeit und Streckgrenze des verwendeten Materials eine Rolle. Die Metallteile müssen den höchsten Qualitätsstandards entsprechen und mit höchstmöglicher Genauigkeit gestanzt werden, um eine perfekte Passform und ein dementsprechend problemloses Zusammenfügen zu gewährleisten. Schon eine kleine Fehleinschätzung wirkt sich auf die Qualität des Gesamtfahrzeuges aus. Das AME-Team muss daher sicherstellen, dass die Teile innerhalb der Grenzen des Rohmaterials geformt werden können und für eine optimale Oberflächenqualität und korrekte Dimensionierung geeignet sind.
Karosseriebau/Karosseriewerkstatt
Nach dem Stanzen der Karosserieteile geht es im nächsten Schritt um die Verbindung dieser Teile. Der Hauptfokus im Karosseriebau liegt auf der Festlegung der Fügefolge sowie der Definition und Prüfung verschiedener Fügetechniken und -technologien.
Darüber hinaus sind die Einhaltung von Toleranzen, Untersuchungen und Eignungsstudien für den Karosseriebau ein wesentlicher Bestandteil der AME-Strategie. Die reibungslose Durchführung dieses Prozesses stellt sicher, dass die geplante Stückzahl mit höchsten Qualitätsstandards und geringstem Zeit- und Kostenaufwand produziert werden kann.
Lackierung/Lackierwerkstatt
Selbst die modernste Lackiererei durchläuft in der Entwicklungsphase eine Vielzahl an Planungsschritten. Bereits in einer frühen Konzeptphase muss das AME-Team Faktoren wie Wasser- und Witterungsmanagement, Wachsen, Versiegeln, Maßnahmen für Korrosionsschutz und Dichtheit sowie Barrierefreiheit berücksichtigen. Das AME-Team muss Einblick in alle Prozesse haben, um eine gute Lackierung sicherzustellen, die allen Anforderungen sowohl in puncto Schutz als auch Design entspricht.
Korrosion/Dichtheit
Schutz vor Wasser und Schmutz ist das eine – die Fahrzeugoberfläche vor Abnutzung zu bewahren, das andere. Ein Fahrzeug sollte nach Möglichkeit nicht anfällig für Leckagen oder Korrosion sein, damit seine Qualität und Funktionalität über einen langen Zeitraum erhalten werden können. Die Aufgaben von AME hinsichtlich des Oberflächenschutzes drehen sich um die Entwicklung eines funktionierenden Korrosions- und Dichtheitsmanagements, das die unterschiedlichen Arten von Abrieb analysiert und entsprechende Schutzmaßnahmen, zum Beispiel Oberflächenbehandlung, setzt.
Montage
Die Montage beschreibt den Prozess des Zusammenbaus des kompletten Fahrzeuges. Die zuvor montierte und lackierte Karosserie wird nun innen und außen schrittweise zusammengesetzt, bis sich das Fahrzeug in seinem fertigen Zustand befindet.
Die Aufgaben des AME in dieser Phase bestehen darin, die Zugänglichkeit für Arbeitnehmer_innen sicherzustellen. Dazu gehören Faktoren wie ergonomische Analysen, das Finden der optimalen Montagereihenfolge oder das Festlegen von Fertigungstoleranzen.
Toleranzmanagement
Die Toleranzmanager_innen nehmen innerhalb des AME-Teams eine funktionsübergreifende Rolle ein. Ihre Aufgabe ist es, Fahrzeugtoleranzkonzepte zu erstellen, zu analysieren und zu optimieren – sowohl für Einzelteile als auch für das Gesamtfahrzeug. Dies geschieht durch den Einsatz spezialisierter Software sowie verschiedener Planungsmodelle für das Interieur/Exterieur des Fahrzeuges.
DIE RICHTIGE ANWENDUNG VON AME
Herausforderungen bei der Umsetzung eines AME-Konzeptes entstehen hauptsächlich aufgrund von Zielkonflikten zwischen Entwickler_innen und Planer_innen. Das bedeutet, dass die Zielvorgaben der Fahrzeugentwicklungsteams und jene der AME-Planer_innen grundlegend verschieden sind.
Diese Konflikte können unterschiedlichen Ursprungs sein. Beispielsweise kann ein Fahrzeugmodul in einem bestimmten Design geliefert werden, um die Gewichts- oder Kostenziele des Projektes zu erreichen. Das Fahrzeugmodul erfüllt somit die Anforderungen des einen Teams, was jedoch nicht notwendigerweise bedeutet, dass auch die Ziele des anderen Teams erreicht sind. Ein Fahrzeugmodul kann nämlich aufgrund seiner Konstruktion und seines Design Schwierigkeiten in der Produktion nach sich ziehen.
Zugänglichkeit ist ein weiterer Konfliktpunkt. Montageteile müssen einerseits auf das Gesamtfahrzeug ausgerichtet sein, aber andererseits auch auf die Arbeiter_innen und Maschinen, die sie montieren. Wenn die Arbeiter_innen, die die Bauteile fügen müssen, den Befestigungspunkt nicht mehr erreichen können, muss der_die Fertigungsingenieur_in entweder ein anderes Werkzeug finden, die Einbauposition der Arbeiter_innen ändern oder – im schlimmsten Fall – das Entwicklungskonzept überdenken.
Magna: Ihr Partner für AME
Startups und bestehende OEMs haben die Möglichkeit, mit einem kompetenten Partner im Bereich der Fertigungstechnik zusammenzuarbeiten, der sowohl die Planung der Fahrzeugproduktion übernimmt als auch die Produktionsstätte danach ausrichtet. Magna hat den entscheidenden Vorteil, AME-Support als Teil seines One-Stop-Shop-Service für die Fahrzeugproduktion anzubieten. Durch die Zusammenarbeit mit Magna erhalten Marktneueinsteiger einen Partner, der über langjährige Expertise in der Automobilfertigung, d. h. in der Planung, Entwicklung und Produktion sowie in der Konzeption und Realisierung der entsprechenden Fertigungsinfrastruktur, verfügt.
ZUSAMMENFASSUNG
AME beschreibt die Optimierung sämtlicher bei der Automobilfertigung anfallenden Aufgaben. Ein Schlüsselfaktor dabei ist die frühzeitige Einbindung von AME-Expert_innen in den Entwicklungsablauf. Durch eine kontinuierliche Abstimmung der bereichsspezifischen Vorgehensweisen sind die Teams in der Lage, Herausforderung zu meistern und somit einen reibungsloseren Übergang von der Konzeptentwicklung zur Produktion zu ermöglichen.
Herausforderungen können im Laufe der Fertigungskette in allen Bereichen auftreten: vom Stanzen über die Montage bis hin zum Toleranzmanagement. Konfliktherde entstehen in der Regel, sobald Entwicklungskonzepte und -vorgaben bei der Produktion umgesetzt werden müssen. Das AME-Konzept beinhaltet eine parallele Planung des Fahrzeugkonzeptes sowie der jeweiligen Produktionsstätte und stellt so einen reibungslosen Ablauf in der Automobilfertigung sicher. Die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Partner kann die Qualität eines AME-Konzeptes noch zusätzlich verbessern.
Die Komplexität von AME-Konzepten lässt sich nicht in einem einzigen Artikel vollständig erfassen. Es kann jedoch festgehalten werden, dass, obwohl die Serienproduktion erst zu einem späten Zeitpunkt des Fahrzeugentwicklungsprozesses beginnt, AME schon zu Beginn der Planungsphase zum Greifen kommen sollten, um Herausforderungen so früh wie möglich zu erkennen und zu lösen. Der Herstellungsprozess von Hunderttausenden von Fahrzeugen lässt keinen Raum für Fehler und muss daher bereits in der Entwicklungsphase geplant werden.
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