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Zulieferertag Automobil Baden-Württemberg13. November 2012

Komplexitätsmanagement in der Automobil-industrie – Globale Wertschöpfung zwischen Elektrifizierung und Leichtbau

Prof. Dr.-Ing. Thomas Bauernhansl

Institutsleiter

IFF, Universität Stuttgart

Fraunhofer IPA, Stuttgart

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Herausforderungen

Energiewende neue Antriebskonzepte:

Otto / Diesel / Gas / Hybrid / Brennstoffzelle

Elektroantrieb

Ressourcenverknappung

neue (nachwachsende) Materialien

neue Technologien

closed loop Logistik

erweiterte Wertschöpfung

Stoffkreisläufe (Recycling)

demografischer Wandel

Arbeitsorganisation

Arbeitsmittel

ArbeitszeitmodelleBildquellen: Gresh et al. „Le Monde Diplomatique“ 2009

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Wie reagiert bisher die Automobilindustrie daraufHandhabung von Komplexität

Produktkomplexität

Standardisierung

Modularisierung

Technologiekomplexität

Outsourcing

Zuliefererpyramide

Qualitätsmanagement (ISO TS 16949)

Prozesskomplexität

Linienproduktion (Austaktung, Verkettung, Perlenkette)

Arbeitsteilung (Hours per Vehicle – HPV)

Lean management

Supply chain managementIT-Lösungen

Bildquellen: webdesigndev.com, gemeinde.bozen.it, business-wissen.de, auto-medienportal.net/audi

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Die 4 Lebenszyklen in der industriellen Fertigung

PLM

PRODUKTIONMES

CAx

SCMERP

PDM

CAI

Simulation

CRM

CAx

QMS/CRM

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IT als Verursacher von Komplexität

IT-Komplexität im Unternehmen resultiert aus1:

Vielzahl und Heterogenität von IT-Elementen,

deren Abhängigkeiten, Redundanzen und Inkonsistenzen sowie

der Änderungsdynamik.

Spuren verschiedener Entscheidungsträger mit eigenen Vorstellungen, Zielen und Anforderungen.

Immer neuen Technologiewellen „Pile-up-Effekte“.

Aktuelle Ansätze zur Reduzierung der IT-Komplexität:

IT-Governance zur Sicherstellung des optimalen Betriebs der IT zur Erreichung der Unternehmensziele

Enterprise Architecture Frameworks zur Strukturierung und Entwicklung der Ausrichtung der Unternehmens-IT an die Geschäftsziele

Quellen1: Beetz, R.: IT Organisation und Machtverteilung zwischen Fachbereich / IT und die Auswirkungen auf IT Komplexität in UnternehmenHansche, I.: Beherrschen der IT-Komplexitat mit hilfe von EAM International IT Benchmark Associtaion

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Komplexität im Wertschöpfungsnetzwerk nimmt zu

Quelle: IEA – World Energy Outlook 2011, Paris 2011

Globale Nachfrage nach individueller Mobilität wächst weiter

Local content und nutzen der Standortfaktoren (Marktnahe Produktion)

Pricing

Innovationsdruck

Verkürzung der Entwicklungszeiten

Automobilbesitz-Szenario 2010 – 2035

Pkw-Verkäufe weltweit 2000 – 2010

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Herausforderungen der Automobilindustrie in China

Quelle: CAAM & CATARC, Global Insight, Arthur D. Little expertise

Pkw in Mio.

Umsatzprognose Automotive Markt China 12. Fünfjahresplan: zum ersten Mal Vorgabe zur CO2-Senkung:

-17% je BIP-Einheit

Pkw-Verbrauch: 160 g CO2/km

heute: 80% der Kunden sind Neukunden

2019: mehrere bestehende Kunden als Neukunden

Gebrauchtwagenmarkt: Zuwachs von ca. 30% p.a.

zunehmender Wettbewerb und die innere Struktur des chinesischen Marktes;

Beschaffung, Entwicklung und Beibehaltung von (Management-) Personal;

Ad-hoc behördliche Änderungen und Mangel an Transparenz;

Geistiger Eigentum aus Forschung und Entwicklung ist ständig in Gefahr;

Unterentwicklung der Infrastruktur und Kapazitäten im Gebrauchtwagenmarkt.

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Paradigmenwechsel zur emissionsfreien Mobilität führt zu einer Komplexitätsexplosion

Ansätze zur nachhaltigen Entwicklung individueller Mobilität

Gesetze InfrastrukturRohstoffe

Recycling Mobilität als ProduktLeichtbauElektrifizierung

Werte

Bildquellen: www.autozeitung.de; www.autodino.de

Treiber des Paradigmenwechsels in der Automobilindustrie

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Fehlendes dominantes Design führt zu neuen Wettbewerbsbedingungen

Bildquellen: focus.de; pagenstecher.de; topnews.de; spiegel.de; bmw.de

… … … … …

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Steigende Variantenvielfalt

Steigende Varianz bei Technologie und Stückzahl erfordert flexible Lösungen in wandlungsfähigen Strukturen!

Antriebsvielfalt

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Leichtbau im MaterialmixDas richtige Material an der richtigen Stelle

Schlüsseltechnologie für Wettbewerbsvorsprung

Deutschland führend in Entwicklung und Produktion

Großes Potenzial für Umsatz-steigerung und Arbeitsplätze

Großer Forschungsbedarf im Bereich Recycling

Leichtbau in Mobilität und FertigungChancen für Baden-Württemberg

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Wandlungsfähigkeit und KomplexitätAutomobilproduktion: OEM-Wertschöpfung im Umbruch

Verschiebung der

Machtverhältnisse in der

Zuliefererpyramide

Neue Definition – Eketrifizierung

(make or buy)

Gefahr der Entwertung von

know-how (neue Wettbewerber)

Hohe Investitionen notwendig

(ROI?)

OEM Wertschöpfungskette: von Zuliefererpyramide zum –netzwerk

Automotive Lieferanten

NonautomotiveLieferanten

Quellen: Grafik re.o.: Prof. Weber, Daimler AG;Grafik unten: Dr. Göschel, BMW Group

WS OEM

WS Lieferant

System integrators, Component manufacturers,…

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Alte Wertschöpfungsstrukturen müssen neu gedacht werdenHeute: Getaktete Herstellung des Automobils am Band

Bildquelle: PSA

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DezentralisierungVon der fraktalen Fabrik zur Smart Factory

Cyber-Physical Systems

Eingebettete Systeme (als Teil von Geräten, Gebäuden, Verkehrsmittel, Verkehrswegen,

Produktionsanlagen, medizinischen Prozessen,

Logistik-, Koordinations- und Managementprozessen)

Internet-Dienste

Kennzeichen: Erfassung unmittelbar

physikalische Daten mit Sensoren

Verwendung weltweit verfügbarer Daten und Dienste

Daten auswerten und speichern

Vernetzung über digitale Kommunikationstechnologien (drahtlos/drahtgebunden, lokal/global)

Einwirken auf physikalische Welt mit Aktoren

Verwendung multimodaler Mensch-Maschine-Schnittstellen (Touchdisplays, Sprachsteuerung,

Gestensteuerung, …)nach ACATECH 2012

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Die Automobilproduktion in 10 Jahren

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Alte Wertschöpfungsstrukturen müssen neu gedacht werdenMorgen: Entkoppelte, voll flexible und hochintegrierte Produktionssysteme

Auto fährt autonom als CPS durch die Prozessmodule des Montageraums:

Prozessmodule mit unterschiedlichen Takten

Individualisierende Fertigungsschritte in Montage integriert

Skalierbare Aufgabeninhalte

Mensch-Maschine-Kooperation (zaunlose Fabrik)

Kontextbasierte Planung und Steuerung

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Active Research Environment for theNext Generation of Automobiles ARENA2036

• PPP• Dauer: 15 Jahre• Forschungsfabrik als

Integrationsplattform

Forschungsfabrik

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IT-Architektur der Zukunft

Service Orientierung Die weitergehende Service-orientierung (XaaS) in allen Bereichen des Lebens

(use it but do not own it) wird auch vor der Digitalen Fabrik nicht halt machen Service-orientierte IT-Architekturen (SoA) werden in allen Bereichen der

industriellen Produktion Einzug halten De-Hierarchisierung

Auflösung von hierarchischen Gliederung in verschiedene Ebenen Neue Funktionen / Applikationen basierend auf Services aus verschiedenen

Bereichen und Ebenen App-isierung

Aufgabengerechte Zusammenfassung von Funktionalitäten basierend auf SoA App-entwicklung durch Spezialisten (z.B. Endanwendercommunity) möglich Möglichkeit der Durchführung von Simulationen in Echtzeit

Offene Standardisierung Verwendung von offenen Standards essentiell Alle Effizienzvorteile von IT-clouds können realisiert werden Fokus auf Information / Semantik

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Zusammenfassung

Produkt-, Prozess- und Ressourcenkomplexität in der Automobilindustrie

ist sehr hoch

Elektrifizierung und Leichtbau treiben eine Explosion von Komplexität

IKT bietet nicht ausreichend Unterstützung zur Handhabung von

Komplexität

Änderung der Wertschöpfungsstrukturen ist im vollen Gange

Interne Komplexität muss der externen Komplexität entsprechen;

Dezentralisierung ist dafür der Schlüssel

Ein vielversprechender Ansatz zur Beherrschung der Komplexität:

Wandlungsfähigkeit und Flexibilität werden durch cyber-physische

Systeme ermöglicht

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Prof. Dr.-Ing. Thomas Bauernhansl

thomas.bauernhansl@ipa.fhg.de

www.ipa.fhg.de

www.iff.uni-stuttgart.de