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21. August 2019

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Die neue Ökonomie der Autoproduktion

Die neue Ökonomie der Autoproduktion© T-Systems Austria

Von digitalen Zwillingen und virtuellen Crash-Test-Dummys. Ein Expertenkommentar von Michael Böhm, Automotive-Experte bei T-Systems Austria.

Mehr Ökologie und Ökonomie, mehr Sicherheit und Komfort, mehr Haltbarkeit und Ausfallsicherheit. Die Anforderungen an neue Automodelle werden immer höher. Früher entstanden Entwürfe neuer Autos am Zeichenbrett der Ingenieure, heute hilft CAD bei der Entwicklung neuer Designs oder Konstruktionsweisen. Um diese dann bis zur Marktreife zu bringen, erforderte es bisher kosten- und zeitintensive Tests an immer neuen Prototypen.
Das reale Fahrerlebnis der Kunden kann dabei überhaupt nicht berücksichtigt werden. Tests lassen sich nur mit Versuchspersonen im Labor durchführen. Abhilfe schaffen nunmehr digitale Zwillinge als digitales Abbild des realen Produkts, das als virtueller Prototyp und sogenannter Crash Test Dummy die Entwicklung entsprechend verbesserter Autos deutlich vereinfacht.

Virtuelle Modelle mit allen Informationen aus Produktlebenszyklen
Ein digitaler Zwilling ist ein virtuelles Abbild eines beliebigen Gegenstands, basierend auf einer riesigen Datenmenge. Millionen Informationen werden gesammelt, in sogenannten „Data Lakes“ (Anm. Datenseen) gespeichert und intelligent ausgewertet (Anm. Advanced Analytics). Solche digitalen Zwillinge gibt es sowohl für bereits existierende Produkte als auch für Produkte in der Planungsphase oder während der Produktion.
Diese virtuellen Modelle enthalten quasi alle verfügbaren Informationen einer Phase des Produktlebenszyklus. Diese können jederzeit von (nahezu) jedem Ort der Welt abgerufen werden. Das Spektrum der Digital-Twins in der Automobilbranche reicht von einzelnen Komponenten, wie Bremsen oder Motoren, über einen Autotyp, ein konkretes, ausgeliefertes Fahrzeug oder ein Ersatzteil bis hin zu ganzen Fertigungsstraßen.

Enormer Entwicklungsaufwand
Die Automobilindustrie steht unter Druck, denn im Vergleich zu anderen Branchen sind ihre Produktentwicklungszyklen relativ lang. Im Schnitt dauert es bis zu vier Jahren, bis ein neues Automodell auf den Markt kommt, anschließend wird es etwa sechs bis zehn Jahre lang verkauft, bis es vom Nachfolgemodell abgelöst wird.
Der Hauptgrund für die lange Entwicklungsdauer liegt in den umfangreichen Tests, die jede einzelne Komponente, aber auch das gesamte Auto durchlaufen muss, um wirklich zu Serienreife zu gelangen. Es werde Prototypen gebaut, umfassend überprüft, Änderungen vorgenommen, neue Prototypen gebaut – und wieder getestet. Der Aufwand ist entsprechend enorm.

Die Einbindung der Zulieferbetriebe
Zusätzlich müssen auch die Zulieferer in diese Prozesse miteinbezogen werden, schließlich sollen diese später auch genau das produzieren können, was der Autobauer braucht. Der große Nutzen digitaler Zwillinge zeigt sich auch hier: ein virtueller Prototyp kann mit wenigen Tastendrücken abgeändert und danach sofort neu getestet werden.
Zudem sind mit einem Digital Twin unendlich viele Wiederholungen eines Szenarios möglich, ohne dass ein neuer Prototyp gebaut werden müsste. Das verkürzt die Durchlaufzeiten und damit die gesamte Entwicklungsdauer enorm. Auch hier können die Zulieferer von Anfang an in jegliche Prozesse eingebunden werden.

Schneller, besser, ökonomischer und günstiger
Digitale Zwillinge werden in der Cloud gespeichert und damit kann ein Zulieferer jederzeit nachvollziehen, welche Änderungen vorgenommen wurden und wie die fertig getestete Komponente aussehen soll. Das ermöglicht der Autozulieferindustrie, ihre Produktion entsprechend anzupassen, noch bevor das neue Automodell komplett fertig ist. Die jeweiligen Komponenten sind damit schon verfügbar, wenn der Autohersteller mit seiner Produktion beginnen möchte.
Autokäufer kaufen nicht nur ein Fahrzeug, sondern auch das Kundenerlebnis dahinter mit guten Serviceleistungen und eine möglichst umfassende Betreuung bei allfälligen Problemen. Damit der steigende Kostendruck am Fahrzeugmarkt sich nicht negativ auf diese Servicequalität auswirkt, benötigen die Autohersteller zunehmend innovative Lösungen.

Ein automatisiertes Ökosystem
Ein Ansatz ist ein digitaler Zwilling des individuellen Autos, in dem alle Fahrzeugdaten gespeichert sind - von den Modelldaten über Reparaturen und Kilometerstand bis hin zum Feedback des Fahrers. Die Informationen werden teilweise manuell erfasst, zukünftig aber auch über Sensoren direkt an die Datenbank gemeldet. Hat ein solches Fahrzeug nun eine Panne oder einen Unfall, melden die Sensoren, wo und was beschädigt wurde, etwaig ergänzt durch Handyfotos oder der entsprechenden Beschreibung durch den Fahrer.
Die Bestellung notwendiger Ersatzteile muss somit nicht warten, bis eine Werkstatt das Auto auf Schäden untersucht hat und diese an den Hersteller weitergeleitet, sondern wird mittels des digitalen Zwillings automatisiert durchgeführt. Das verkürzt die Reparaturdauer erheblich und damit steigt die Kundenzufriedenheit. Bei Unfällen wiederum können diese Daten auf Nachfrage an Versicherungen weitergegeben werden und auch dort die Abwicklung wesentlich beschleunigen.

Die Zukunft hat bereits begonnen
Die geschilderten Szenarien lassen sich derzeit noch nicht vollständig umsetzen. Es fehlt an Daten für die digitalen Zwillinge der Autos und auch das Internet der Dinge ist erst im Entstehen. Dennoch lassen sich in der Automobilbranche bereits jetzt viele Vorteile eines Digital Twins nutzen, speziell in der Konstruktions- und Testphase vor der Serienproduktion.
Eventuelle Investitionen für Hard- und Software zur Big Data-Verarbeitung amortisieren sich rasch durch Einsparungen und schnellere Marktreife der einzelnen Automodelle. Dazu kommt eine verbesserte Kundenbindung durch besseren Service bei gleichbleibenden Kosten.

Der Autor Michael Böhm ist Team Leader Automotive bei T-Systems Austria.

Links

Michael Böhm, Economy Ausgabe Webartikel, 05.03.2019