Die Automobilproduktion von morgen: hochflexibel und KI-gestützt

Während die Fahrt in den Urlaub im autonomen Auto nach wie vor eine Vision ist, haben fahrerlose Transportsysteme (FTS) längst Einzug in die automobile Produktion gehalten. Auf optimierten Kursen werden Karossen zwischen modularen, voll vernetzen Produktionsstationen navigiert, geplant und durch KI-gestützte IT-Lösungen gesteuert.

Kaum eine andere Industrie wird so sehr mit dem Fließband in Verbindung gebracht wie die Automobilproduktion. Kontinuierlich wurde die Aufteilung und logistische Versorgung der verschiedenen Produktionsschritte am Band optimiert – bis zum Just-in-Sequence-Prinzip. Letzteres steht für die bestandslose Beschaffungslogistik, Produktionsplanung und -steuerung der automobilen Fließfertigung. Fahrzeugbezogen und in Montagesequenz werden Bauteile exakt für das Modell zur Verfügung gestellt, welches gerade am Band vorbeifährt. Sie ist die Weiterentwicklung der Just-in-Time-Produktion, die einer immer größeren Vielfalt von Fahrzeugtypen und -varianten Rechnung trug.

Die Grenzen der Fließfertigung

Gleichzeitig sind in den vergangenen Jahrzehnten die Grenzen dieses Perlenketten-Prinzips bzw. die physischen Restriktionen der Fließbandfertigung immer deutlicher zutage getreten. Dies betrifft u. a. die Wandlungsfähigkeit bei schwankender Nachfrage oder bei Störungen einzelner Kettenglieder. Zwar sind die automatisierten Anlagen, die auf Baureihen oder bestimmte Montageumfänge ausgelegt sind, bei hoher Auslastung sehr effizient. Der Umrüstungsaufwand ist jedoch extrem hoch und wirtschaftlich kaum mehr tragbar.

Aufträge bahnen sich ihren Weg

Schon vor der Lieferkettenkrise und im Kontext von Industrie 4.0-Projekten gab es daher erste Versuche, eine modularisierte Fertigung zu realisieren, die mit erheblich weniger Fixkosten auskommt und erheblich flexibler ist. Die Idee: Aufträge bewegen sich statt entlang eines Montage- oder Fließbands eigenverantwortlich durch frei angeordnete Fertigungsstationen und Lagerbereiche. Zum Einsatz kommen einerseits fahrerlose Transportmittel und andererseits KI-gestützte Sequenzierungslösungen, die für die Fließ- ebenso wie für die Taktfertigung optimierte, hochflexible Produktionsreihenfolgen berechnen. Bewährt hat sich bereits das Zusammenspiel zwischen dem Workflow-basierten ERP-System PSIpenta und dem PSI-eigenen Entscheidungstool Qualicision.

Gleiche Arbeitsgänge zur selben Zeit

Nach individuell festlegbaren Kriterien (Key Performance Indicators, KPIs) kann sich eine kombinatorische Vielfalt von astronomischer Dimension ergeben. Die Software optimiert und visualisiert die Produktionsaufträge ebenso wie die Belegungen der einzelnen Fertigungszellen sowie die sich frei bewegenden Transportsysteme.  Für das Scheduling werden folglich bewährte Ansätze der Reihenfolgeoptimierung, die Nutzung flexibler Ressourcen im Sinne einer Schwarmfertigung sowie eine KPI-orientierte Planung und Steuerung von Produktionsaufträgen miteinander kombiniert. Im Klartext und zugleich vereinfacht ausgedrückt: Das System berechnet und optimiert fortwährend, welche Fertigungsstation welchen Arbeitsgang in welcher Reihenfolge durchführen soll. Dabei kommt zum Tragen, dass mehrere Fertigungsstationen den gleichen Arbeitsgang für zwei verschiedene Aufträge zur selben Zeit verrichten können.

Individuelle Kundenwünsche wirtschaftlich erfüllen

Fakt ist: Automobilhersteller können zukünftig nur dann die individuellen Wünsche der Kunden erfüllen, wenn dies auch wirtschaftlich ist. Ähnliches gilt für die flexible Reaktion auf Änderungen im Marktgeschehen oder in den Lieferketten. Für alle dies bedarf es der Umsetzung deutlich flexiblerer Produktionsformen, in deren Zentrum eine durchgängige, digitalisierte Produktionsplanung und -steuerung steht – angereichert durch leistungsstarke KI-Komponenten.