StreetScooter – Neue Strukturen für die Serienproduktion ... · PDF file©WZL/Fraunhofer IPT StreetScooter – Neue Strukturen für die Serienproduktion von E-Komponenten Dr.-Ing

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StreetScooter – Neue Strukturen für die Serienproduktion von E-KomponentenDr.-Ing. Bastian Franzkoch

Automobilzulieferindustrie NRW 2010 –Strategien für sichere und gute Arbeitsplätze

Sprockhövel, 01. Juni 2010

Seite 2© WZL/Fraunhofer IPT

Gliederung

Motivation E-Mobilität1

Chancen für die Automobilindustrie2

Das Projekt StreetScooter an der RWTH Aachen3


Elektromobilität: Aktuell ein emotionales ThemaIntensive öffentliche Diskussion und eine Vielzahl neuer E-Auto-Initiativen

Welche Auswirkungen wird die Elektrifizierung des Antriebsstrangs auf die Automobilbranche haben?

„Sparen, Umweltschutz und Spaß am Fahren lassen sich künftig kombinieren.“Dr. Jürgen Großmann (RWE)

„Wir werden das Auto noch einmal erfinden.“Dr. Dieter Zetsche (Daimler)

„[…] 2020 werden dann eine Million solcher Elektrofahrzeuge auf deutschen Straßen fahren.“Dr. Angela Merkel (BRD)

CityEL (Aub nähe Würzburg)

LUIS free (Hamburg)

Mini-E (München)

Opel Ampera (Rüsselsheim)

RUF eRUF Greenster(Unterallgäu)

Smart ForTwo EDMB Blue Zero E-Cell Plus

(Stuttgart)

VW E - UP! (Wolfsburg)

Akasol (TU Darmstadt)

EDAG Light Car (Fulda)

Audi E-Tron (Ingolstadt)

Niedersächsisches Forschungszentrum Fahrzeugtechnik (Braunschweig)

TUM Wissenschaftszentrum Elektromobilität (München)

Projekt StreetScooter(RWTH Aachen)

Projekthaus e-drive(Karlsruhe)

Karmann E3 (Osnabrück)

CityEL (Aub nähe Würzburg)

LUIS free (Hamburg)

Mini-E (München)

Opel Ampera (Rüsselsheim)

RUF eRUF Greenster(Unterallgäu)

Smart ForTwo EDMB Blue Zero E-Cell Plus

(Stuttgart)

VW E - UP! (Wolfsburg)

Akasol (TU Darmstadt)

EDAG Light Car (Fulda)

Audi E-Tron (Ingolstadt)

Niedersächsisches Forschungszentrum Fahrzeugtechnik (Braunschweig)

TUM Wissenschaftszentrum Elektromobilität (München)

Projekt StreetScooter(RWTH Aachen)

Projekthaus e-drive(Karlsruhe)

Karmann E3 (Osnabrück)


Der Trend zu Kleinwagen und urbaner Mobilität begünstigt den Markteintritt des Elektroautos

* Ersatz konventioneller Antriebstechniken durch Elektroantrieb, ohne potenzielle Herstellkostenreduzierungen und Verbesserungen des VerbrennungsmotorsQuellen Kostenvergleich: Automobil-Produktion, 2008; McKinsey, 2009; Wirtschaftswoche 2008; ZF Friedrichshafen AGQuellen Marktpotenzial: 1) OliverWyman, 2009, 2) BCG, 2008, 3) Bohr, 2009, 4) RolandBerger, 2009, 5) Frost&Sullivan, 2008 6) McKinsey, 2009

Auswirkungen der Reichweite auf den Verkaufspreis und Marktpotenzial

Im Jahr 2020 werden bis zu 9% der Fahrzeuge im Kleinwagensegment Elektroautos sein6

17.460€17.460€17.460€

42.400€

32.400€

22.400€

Diesel

+28%

Elektroantrieb

200km 300km

+143%

100km

+86%

Ant

eil E

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der G

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ion

2010

5%

10%

15%

20502015 20252020

42%

OliverWyman1)Bosch3)

Bosch3)

Bosch3)

20%

BCG2)

Frost & Sullivan5)

OliverWyman1)

RolandBerger4)

<50 Mio. 78,3 Mio. 87,4 Mio. 91 Mio. Produzierte Fahrzeuge

Jahr

OliverWyman1)

Kostenvergleich für 70.000 km Laufleistung mit unterschiedlicher Reichweite*

Szenarien des Marktpotenzials von Elektrofahrzeugen


Neben Wachstumsprognosen sind gesetzliche Bestimmungen zu beachten – dies gilt insbesondere für den chinesischen MarktGesetzlichen Rahmenbedingungen

China sieht die Elektrifizierung des Antriebsstrangs als Chance, wettbewerbsfähige Automobilunternehmen aufzubauen

Förderung in Mrd. €

1 Millionen Elektrofahrzeuge bis zum Jahre 2020 Nationaler Entwicklungsplan Elektromobilität (NEPE) vom September 2009

Reduzierung des durchschnittlichen CO2-Ausstoßes auf 120g/km bis 2012Klimaschutzstrategie der EU vom Februar 2007

Verbot von fossil betriebenen Mopeds und Motorrädern in 500 GroßstädtenGesetz seit Februar 2007

Förderprogramme für Elektromobilität im Vergleich1

Förderung von Elektrofahrzeugen mit insgesamt 2,4 Mrd. $Förderprogramm der USA vom August 2009

3,0

2,4

0,6

China

USA

Deutschland

Quelle: 1) McKinsey, 2009; Rahmenbedingungen: Manager Magazin, 2009; McKinsey, 2009; Tagesspiegel, 2009


Gliederung





Weltweiter Jahresabsatz von bis zu 7 Mio. Elektrofahrzeuge im Jahre 20201

– Chancen für die Automobilzulieferindustrie

Aufgrund der sinkenden Entwicklungs- und Wertschöpfungstiefe und des geringen Know-hows im elektrischen Antriebsstrangs ist die Eigenentwicklung des Elektroautos unwahrscheinlich

Quelle: 1) Mc Kinsey, 2009, inkl. Plug-in-Hybrid Fahrzeuge, 2) Kinkel, 2007 3) Kinkel, 2007 OEM = Automobilhersteller (Original Equipment Manufacturer)

2000

OEMsZulieferer

0% 100%20% 40% 60% 80%

37%63%2015

50%50%2010

70%30%

65%

Zulieferer

35%

OEMs

77%

Zulieferer

23%

OEMs

Wertschöpfungsstrategie der AutomobilherstellerVeränderung der Wertschöpfungs-und Entwicklungstiefe2

2002 2015

OEMs Eigenentwicklung

ZuliefernetzwerkeJoint Venture

?Bildquelle: Magna Steyr, MHU

Bildquelle: Crystal Clear Assets


Die Automobilhersteller bauen sich die Kompetenz im elektrischenAntriebsstrang in Kooperationen mit Zulieferern aufKooperationen zwischen Automobilherstellern und Zulieferern

Elektromobilität ist ein Thema der ZulieferindustrieQuelle: Herstellerangaben/ Eigene Recherche

Kooperationen im Überblick Beispiel: Der Ford Transit Connect BEV

Azure Dynamics Johnson/ SaftAzure Dynamics

Leistungs-elektronikE-Motor Batterie

Produktkomponenten

Kooperation (Tesla)

Kooperation (Tesla)

Joint Venture(Deutsche Accumotive)

Zulieferer(AC Propulsion)

Zulieferer(AC Propulsion)

Zulieferer(SB LiMotive)

Zulieferer Zulieferer Joint Venture(Varta Microbattery)

Zulieferer(Azure Dynamics)

Zulieferer(Azure Dynamics)

Zulieferer(Johnson Controls&Saft)

Kooperation(Fuji Heavy)

Kooperation(Fuji Heavy)

Joint Venture(PEVE)

Kooperation(REVA)

Kooperation(REVA)

Zulieferer(LG Chem)

Kooperation(Mitsubishi)

Kooperation(Mitsubishi)

Zulieferer(GS Yuasa)

OEM

s


Nicht der Komponentenlieferant ist gesucht –Systemintegration ist beim Elektroantrieb entscheidendAbhängigkeiten im elektrischen Antriebsstrang und Analogie zum Niedrigenergiehaus

Die Systemintegration erfordert hohes Know-how in verschiedenen TechnologiebereichenBildquellen: VW, Bosch, Brusa, Seat, Ökotec

Beispiel: Thermomanagement im Fahrzeug durch einen Systemlieferanten

Beispiel: Nur gemeinsame Entwicklung von Elektromotor und Leistungselektronik möglich


Technologie- und Produktionskompetenz reichen oft nicht aus –Automobilzulieferer sein heißt auch, Branchenstandards zu erfüllenKompetenzanforderungen und beispielhafte Einordnung von Unternehmen

Bisher fehlt es flächendeckend an Zulieferern mit Kompetenz in allen Bereichen

Technologie-Know-how: Technologisches Know-how in den spezifischen

Produktbereichen:– E-Motor– Batterie– Leistungselektronik

Produktions-Know-how: Umfassendes Produktions-Know-how

in der Großserie Erforderlichen Produktionskapazitäten JIT bzw. JIS

Logistik-Know-how: Branchenspezifisches Logistik

Know-how Globales Vertriebs- und Logistik-

netzwerk Zertifizierung & Auditierung Präsenz in Supplier-Parks

Technologie-kompetenzen

Logistische Leistungsfähigkeit

Produktions-kompetenzen


Die neue Technologie des elektrischen Antriebsstrangs ist eine Chance für Unternehmen, die Branche zu erschließenElektromobilität ist insbesondere eine Chance für mittelständische Unternehmen

M&A ist keine Option für den Mittelstand: Kompetenzaufbau und Netzwerkbildung sind zielführendQuelle: Zorn, Brusa, Eco Craft, E‘MO, Think

Bildquelle: CRS News

Zuliefernetzwerke Unternehmenswachstum

KMUsM&A/ Fusionen ?

Bildquelle: FR-Online, Share Vault

Unt

erne

hmen

s-gr

öße

Zeit

Bildquelle: ATZ Online, Kempf System Management

Bildquelle: CRS News

Zuliefernetzwerke Unternehmenswachstum

KMUsKMUsM&A/ FusionenM&A/ Fusionen ?

Bildquelle: FR-Online, Share Vault

Unt

erne

hmen

s-gr

öße

Zeit

Bildquelle: ATZ Online, Kempf System Management

Mittelständische Unternehmen besitzen Know-how in Produkt - und Produktionstechnologie

Wachsender Markt für mittelständischen Elektroautoinitiativen

Eco Craft E‘MO Think


Synergetische Kombination von Produkt und Prozesskernkompetenzen ermöglicht Erstellung von „best-of-breed“ Leistungen

In Netzwerkstrukturen lassen sich herausragende Technologie- und Prozesskompetenzen zu integrierten Systemen verknüpfenExemplarischer Aufbau einer Netzwerkstruktur

E-Motor Leistungs-elektronik Batterie

Kom

pete

nzen

Thermo-mgmnt.

Komponenten elektrischer Antriebsstrang

Getriebe, Wellen

Technologieentwicklung

Produktion

Logistik

Einkauf

Qualitäts-Management

Systemintegration

= Positionierung eines Unternehmens


Die Ausrichtung der Unternehmen in Netzwerken ermöglicht es, verschiedene Skaleneffekte zu erzielenSkaleneffekte in Netzwerkstrukturen

VerkürzteEntwicklungs-

zyklen

Innovationspotenziale

Produktionsmenge

Her

stel

lkos

ten

Know-howKopplung

Menge

Stüc

kkos

ten

Einzelbestell-mengen

Kumulierte Bestellemenge

Zeit

Kun

denn

utze

n

HöheresInnovations-

potential

Skalen-/ Lern-effekte

Produkt-innovation

Kostenspirale

Zeit

Kap

azitä

ts-

ausl

astu

ng

Einkaufspotenziale

Know-how KopplungAuslastungseffekte Umsatzsynergien

Netzwerkstrukturen ermöglichen sprunghafte Kosteneinsparungen.

Auslastungs-nivellierung


Gliederung





Zahlreiche Institute forschen und entwickeln an einzelnen Themenrund um das Elektroauto – Synergieeffekte verstärken deren WirkungAuszug forschender Institute zum Thema Elektromobilität an der RWTH

Durch die „automobile Strategie“ der RWTH Aachen entwickelt sie sich zum Meinungsführer im Themenfeld der Elektromobilität


Geschäftsstelle Elektromobilität

Elektromobilitätslabor

Netzwerke, Projekte und Arbeitskreise

Netzwerk eMobil-Module

Arbeitskreis „kunststoffintensives E-Fahrzeug“

Netzwerk Batterieproduktion

Das Netzwerk der Aktivitäten an der RWTH Aachen im Bereich Elektromobilität ist strukturiert

Mittelstandskonsortium

StreetScooter

Gesellschaft zur Beteiligung von KMU an der StreetScooter GmbH

Beteiligung ab 10T€/Jahr möglich

Bündelung der Kompetenzen und Aktivitäten der Institute der RWTH/FH Aachen im Themenfeld E-Mobilität

Temporäre Bereitstellung von Prüf- und Produktionstechnologie:

– Elektromotoren, Leistungselektronik, Batterie, Automatisierung & Montage

Entwicklung eines Elektroautos bis zur Serienreife und Konzeption der Serienproduktion


Zur Beherrschung des umfangreichen Entwicklungsaufwands wurden so genannte technische Lead Engineering Groups definiert, …

LEG: Lead Engineering Group

Technische LEG-Struktur im ProjektKarosserie Karosseriegerippe Anbauteile Exterieur

Elektrischer Antrieb Motor Leistungselektronik Getriebe

Bordnetze Energienetz Datennetz

Speichersysteme Batteriezellen Batteriepack Batteriemanagement

Interieur Cockpit Innenraumverkleidung SitzeSicherheitssysteme

Aktive Sicherheit Passive Sicherheit Fahrwerk

Thermomanagement Klimatisierung Innenraum Kühlsystem Antrieb Isolierung


… diese werden von den Querschnitts-Lead Engineering Groupsunterstützt.Querschnitts LEG-Struktur im Projekt

Karosserie Karosseriegerippe Anbauteile Exterieur

Elektrischer Antrieb Motor Leistungselektronik Getriebe

Bordnetze Energienetz Datennetz

Speichersysteme Batteriezellen Batteriepack Batteriemanagement

Interieur Cockpit Innenraumverkleidung SitzeSicherheitssysteme

Aktive Sicherheit Passive Sicherheit Fahrwerk

Thermomanagement Klimatisierung Innenraum Kühlsystem Antrieb Isolierung

LEG: Lead Engineering Group


Mit der Förderung eines Demonstrationslabors „Elektrofahrzeugbaukasten“auf dem Erweiterungsgelände der RWTH Aachen…

– Hallenfläche E-LAB ca. 3000 qm STS-Gebäude ca. 2000 qm

– Werkstattausstattung zur Kleinserienproduktion

Wettbewerbssäule: „Infrastruktur zur Stärkung der Innovationsfähigkeit der Elektromobilität“

… wird die Infrastruktur von NRW nachhaltig gestärkt!Quelle:

Prototypen-Produktion

Demonstrationslabor„Elektrofahrzeugbaukasten“

Produktions-Prototyp

Produkt-Prozess-Klinik


Neue Wettbewerber werden die heutigen Automobilhersteller unter Druck setzenÜbersicht potenzieller Akteure im Wettbewerb

Das „StreetScooter-Projekt“ der RWTH Aachen ist die Realisierung eines mittelständischen Netzwerks

Aktuelle Automobilhersteller

Kompetenzaufbau in Kooperationen mit Zulieferern

Hohe Fähigkeit der Systemintegration

Aufholbedarf beim Technologie-Know-how

Automobilhersteller aus China

Hohe staatliche Unterstützung

Stark wachsender Heimatmarkt Unternehmen haben kaum

Exporterfahrung

Mittelständische Netzwerke

Erweiterung eines Unternehmens-netzwerks zu einem „Virtuellen Automobilhersteller“ möglich

Schneller Kompetenzaufbau

Herausforderung der Systemintegration

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Herzlichen Dank!Dr.-Ing. Bastian FranzkochAbteilungsleiter Produktionsmanagement

Werkzeugmaschinenlabor (WZL)RWTH Aachen

Tel: 0241/80-27384Fax: 0241/80-22236Mail to: [email protected]

Web: www.wzl.rwth-aachen.de

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