Autonome Trans­porteinheiten setzt Magna in der Materialversorgung der Fertigungs­straßen des Werks in Graz ein. Foto: Magna
Zukunft Unternehmen Arbeitswelt

Von der Montagehalle zur Smart Factory

Für T-Systems werfen wir einen Blick in die Smart Factory der Zukunft: Der Automobilhersteller Magna Steyr lässt autonome Transportsysteme durch seine Montagehallen rollen – abseits starrer Routen. Und damit alles jederzeit reibungslos läuft, sorgt das Internet der Dinge für vorausschauende Wartung.

Erstveröffentlichung: Best Practice, Ausgabe 01/2018

Dass fahrerlose Transportwagen die Fahrzeugmonteure an den Montagestationen versorgen, ist nicht unbedingt neu in der Automobilindustrie. Neu ist aber, dass sie zukünftig frei durch die Montagehallen fahren, Aufträge flexibel übernehmen und Zustandsdaten funken.

Wer in Graz das erste Mal über das Werksgelände von Magna Steyr fährt, könnte sich wundern. Hier trifft man auf ein breites Spektrum an Fahrzeugmodellen – von der legendären Mercedes-Benz G-Klasse über den BMW 5er bis hin zu den neuen Modellen Jaguar E-PACE und Jaguar I-PACE. Das österreichische Automobilunternehmen ist mehr als ein Zulieferer von Fahrzeugteilen. Magna Steyr fertigt in Graz im Auftrag bekannter Automarken komplette Fahrzeuge. Und dies stellt das Unternehmen vor folgende Herausforderung: Wie lassen sich Modelle verschiedener Kunden in einer Fabrik möglichst flexibel fertigen? Denn ab 2018 werden rund 200 000 Fahrzeuge pro Jahr das Grazer Werk verlassen. Dies bedeutet höhere Stückzahlen, mehr Varianten, zusätzlicher Zeitdruck. Die Antwort: die intelligente Fabrik und agile Fertigung, die unter anderem auch auf autonome Transporteinheiten für Material setzt. In der intelligenten Fabrik der Zukunft bewegen sich Maschinen und auch Roboter frei im Raum und wandern mit den Werkern zu ihren Aufgaben.

Magna Steyr

Eine mehr als 100-jährige Erfahrung im Automobilbau und das umfassende Leistungsspektrum machen Magna Steyr zum weltweit führenden, markenunabhängigen Engineering- und Fertigungspartner für Automobilhersteller. Das breite Leistungsportfolio des Unternehmens umfasst Engineering-Dienstleistungen von Systemen und Modulen bis zum Gesamtfahrzeug sowie die Gesamtfahrzeugproduktion mit flexiblen Lösungen von Nischen- bis Volumenfertigung auf Weltklasseniveau. Als Auftragsfertiger hat Magna Steyr bislang mehr als 3,3 Millionen Fahrzeuge, aufgeteilt auf 23 Modelle, produziert. Hinter all diesen Leistungen stehen 12 000 Mitarbeiter weltweit an mehr als 25 Standorten auf drei Kontinenten.

Ob für das Interieur oder das Exterieur der bei Magna produzierten Autos – vom Lager bis zum Roboter übernehmen die fahrerlosen Transportsysteme die Materialbelieferung.
Foto: Magna

Echtzeitsteuerung in der virtuellen Fabrik

Dafür baut Magna Steyr ein digitales Abbild der realen Fabrik, in der Daten aus der Planung, Produktion, Logistik sowie dem Aftersales-Prozess zusammenlaufen. Das virtuelle Abbild des gesamten Produkt- und Fertigungslebenszyklus – von der Fahrzeugentwicklung bis zur Umsetzung in der Produktion – sowie die enge Vernetzung aller Daten ermöglichen eine intelligente Fertigung, die sich schnell, präzise und flexibel an individuelle oder sich verändernde Anforderungen anpasst.

Auf Basis dieser Digital Factory kann Magna Steyr Prozesse in Echtzeit steuern und damit direkt während der Produktion auf Abweichungen reagieren. Um effizienter arbeiten zu können, brauchen die Produktionsmitarbeiter möglichst kurze Wege. Dazu müssen die Steuerungstools zwischen Fertigung und Logistik sehr eng verzahnt und aufeinander aufbauend sein. Die Möglichkeit, mehrere Varianten virtuell gegenüberstellen zu können, reduziert nicht nur die Gehwege der Mitarbeiter, sondern sorgt auch für eine schnellere Produktion durch Teile-Vorverteilung in der Planungsphase. Sich selbst organisierende, fahrerlose Transportsysteme sorgen in den Hallen für den nötigen Nachschub an Bauteilen.

3D-Landkarte der digitalen Fabrik

„Fahrerlose Transportsysteme setzt die Automobilindustrie schon seit Jahrzehnten ein“, sagt Christoph Krammer, bei Magna Steyr verantwortlich für die Technologiesteuerung der Gesamtfahrzeugfertigung. „Allerdings sind die bisheri­gen Systeme spurgeführt. Sie bewegen sich also auf fest­ gelegten Routen, zum Beispiel entlang von Magnetbändern, die im Hallenboden eingelassen sind.“ Diese starre Routen­ führung will Magna Steyr aufheben, um die Fertigung noch flexibler zu machen. Wenn die fahrerlosen Transportsysteme freie Fahrt in der Montagehalle haben, braucht es keine starren Fertigungsstraßen mehr. „Die autonomen Transport­ einheiten erlauben mehr Flexibilität in Bezug auf den Va­rianten­ und Modellmix bei gleichzeitiger Reduktion von Vorlaufzeit, Umrüstzeit und ­kosten“, erklärt Krammer.

Für die fahrerlosen Transportsysteme bedeutet dies: Sie transportieren in der intelligenten Fabrik der Zukunft Mate­rial, Maschinen sowie Roboter und in der Endausbaustufe auch das Auto selbst. Damit sich die fahrerlosen Transport­ systeme frei bewegen können, gibt es eine 3D­Landkarte der digitalen Fabrik. Das Transportsystem scannt die Um­gebung mit Sensoren, legt die Daten mit der Karte über­ einander und bestimmt damit die Position frei im Raum. So kann es navigieren und Ziele auf beliebigen Routen ansteu­ern, ohne mit Gegenständen zu kollidieren.

Dass sie Vorlauf- und Umrüstzeiten – sowie die Kosten dafür – in der Fahrzeugfertigung reduzieren, ist ein signifikanter Effekt des Einsatzes autonomer Transportsysteme.
Illustration: Magna

IoT-Lösung für Predictive Maintenance

Die fahrerlosen Transportsysteme haben in der agilen Fer­tigung eine Schlüsselaufgabe. Fallen sie aus, stockt die Produktion, da an den einzelnen Montagestationen Fahr­zeugteile fehlen. Magna Steyr suchte daher nach einer Lösung, mit der sich Zustände der Transportsysteme in Echtzeit erfassen und steuern lassen. „Das Stichwort ist Predictive Maintenance“, sagt Krammer: „Anhand der Sen­sordaten können wir ableiten, wann etwa Wartungen fällig sind. Zudem erfassen wir Belastungen, um damit zum Bei­spiel Dauerläufe für die Freiprüfungen des fahrerlosen Transportsystems machen zu können.“

Magna Steyr setzt dafür auf eine IoT­Lösung von T­-Systems, mit der sich Zustandsdaten von Maschinen er­fassen und über Funknetze in eine Analysesoftware sen­den lassen. Wenn zukünftig alle fahrerlosen Transportsys­teme mit funkenden Sensoren ausgestattet sind, entstehen große Datenmengen, die in die Cloud gesendet werden können. Dort werden sie in Echtzeit analysiert und der Fabriksteuerung bereitgestellt. Weichen die Daten von Optimalzuständen ab, schlägt die Software Alarm, und die Transportsysteme können gezielt ohne Ausfall der Produk­tion gewartet werden.