Mercedes-Benz Vans

Fertigung digital: Vernetzung für den Sprinter

| Autor: Thomas Günnel

RFID-Leser erkennen das korrekte Bauteil am entsprechenden Fahrzeug: Mercedes-Benz Vans setzt die Technik im Werk Ludwigsfelde bereits in der Serienfertigung ein.
RFID-Leser erkennen das korrekte Bauteil am entsprechenden Fahrzeug: Mercedes-Benz Vans setzt die Technik im Werk Ludwigsfelde bereits in der Serienfertigung ein. (Bild: Daimler)

Mercedes-Benz Vans bringt im kommenden Jahr den neuen Sprinter. Vor dem Produktionsstart tut sich in der Fertigung einiges – die Stichworte heißen: RFID, fahrerlose Transportsysteme und harmonisierte IT-Infrastruktur.

Der Sprinter von Mercedes-Benz ist ein gefragter Typ: Mehr als 96.000 Einheiten verkaufte der Geschäftsbereich Vans im ersten Halbjahr 2017. Im kommenden Jahr soll die neue Version folgen und auf dessen Produktion bereitet sich der Hersteller aktuell vor. Effizienter und flexibler soll der Transporter entstehen – im Werk in Ludwigsfelde bei Berlin zeigte Mercedes jetzt, was das technisch bedeutet. Ein Stichwort ist die „Radio-frequency Identification“, RFID. Mit dieser Technik lokalisiert und identifiziert der Hersteller in einer Pilotphase Seitenspiegel und Sitze automatisch und kontaktlos per Funk.

Für die Umsetzung arbeitet Mercedes-Benz Vans mit dem Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung (IFF) zusammen. Ziel ist, in den nächsten Jahren bis zu 40 Teile per RFID mit dem Produktionssystem digital zu vernetzen. Mit dem Anlauf des neuen Sprinter wird die Technik fester Bestandteil der Serienproduktion in Ludwigsfelde, die anderen Standorte der Transportersparte sollen folgen. Für die Mitarbeiter im Werk bedeutet das: Sie werden von Routineaufgaben entlastet. Mussten sie bislang an den jeweiligen Stationen Strichcodes auf den Spiegeln und Sitzen mehrfach händisch scannen, erfolgen diese Schritte jetzt automatisch. In Summe entfallen so pro Fahrzeug allein bei diesen beiden Bauteilen sieben Arbeitsschritte bei der Dokumentation – gleichzeitig steigt die Sicherheit, dass die richtigen Teile verbaut worden sind.

Diese Prozesseffizienz ist schon allein aus Kostengründen notwendig, wie Frank Klein, Leiter Operations Mercedes-Benz Vans, bei der Veranstaltung erklärte. Denn: Der Geschäftsbereich Vans ist der einzige Hersteller im Segment großer Transporter, der weiterhin auch in Deutschland produziert – in Ludwigsfelde und in Düsseldorf.

Vernetzt ab dem Zulieferer-Werk

Die Zulieferer der entsprechenden RFID-Komponenten profitieren ebenfalls von der Technik: Sie bringen an den Bauteilen die elektronischen Etiketten an – sogenannte RFID-Tags – und können deren Funktionen innerhalb ihrer Logistik und Fertigung nutzen. Bei den Etiketten handelt es sich um etwa briefmarkengroße Computerchips, die Informationen speichern und senden können. Für die Ortung der Bauteile über diese Transponder sind Lesegeräte an zentralen Punkten von Logistik und Produktion installiert – die Mitarbeiter der Produktionssteuerung wissen so jederzeit, wo sich das entsprechende Bauteil gerade befindet. Verzögert sich der Ablauf, können sie schneller umdisponieren. Der drahtlose Kontakt zwischen den Tags und dem Empfänger kommt über Funkwellen zustande, die von den Lesegeräten erzeugt werden. Die Wellen versorgen die Chips mit Energie und bringen sie so dazu, die auf ihnen hinterlegten Informationen zu senden.

Die hinterlegten Informationen lassen sich aber auch nach der Produktion noch sinnvoll nutzen: Service-Mitarbeiter etwa können einfach nachvollziehen, welche Teile im und am Fahrzeug verbaut sind. Noch einen Schritt weitergedacht, lassen sich die Daten nutzen, wenn das Fahrzeug sein Lebensende erreicht hat und recycelt werden soll – und Angaben über die verwendeten Materialien erforderlich sind, Stichwort „PLM“, also „Product Lifecycle Management“. Aktuell endet die Vernetzung jedoch noch am Tor der Werkshalle – Datenschutz. Die RFID-Tags die während der Produktion Aufschluss über die Bauteile gegeben haben, werden vor der Fahrzeugauslieferung auf elektronischem Weg zerstört.

Fahrerlose Transportsysteme etabliert

Erfahrungen mit dem Thema RFID sammeln die Mitarbeiter im Werk Ludwigsfelde bereits seit rund fünf Jahren – 2012 etablierte der Automobilhersteller fahrerlose Transportsysteme (FTS) erfolgreich in Teilbereichen der Montage. Sie ermöglichen eine vollautonome Materialversorgung in fast allen Bereichen der Montage –Gabelstapler sind selten geworden. Die FTS liefern so genannte „Warenkörbe“ an die Fertigungslinie, Boxen, in denen sich die für das gerade zu montierende Fahrzeug richtigen Teile befinden. Regalwände entlang der Linie gibt es hier nicht mehr.

Um die Transportsysteme zu steuern, sind sie mit dem IT-System des Werks vernetzt, außerdem befinden sich RFID-Transponder mit gespeicherten Fahrbefehlen im Boden der Werkshallen. Aktuell sorgen rund 20 Fahrzeuge für Nachschub an den Produktionslinien – mit dem Produktionsstart des neuen Sprinter sollen rund zehn weitere FTS hinzukommen, die zusätzliche Routen abdecken. Künftig sollen die FTS aber mehr tun, als nur Bauteile an die Linie zu liefern: Dann bewegen sie ganze Karosserien individuell im Werk – und deutlich flexibler.

Seit rund einem Jahr ist bereits die zweite Generation der FTS im Werk unterwegs. Diese Fahrzeuge kommunizieren per Bluetooth miteinander, um sich gemeinsam automatisiert zu koordinieren. Selbst wenn sich nun mehrere FTS kreuzen, läuft der Verkehr weiterhin flüssig. Bislang ist eine Koordination nur für wenige Fahrzeuge gleichzeitig möglich. Bis zum Jahresende sollen sich erste Fahrzeuge auch mit optischen Sensoren frei und damit flexibel in den Hallen orientieren können. Derzeit folgen sie noch fest vorgegebenen Pfaden. Hindernisse wie Gabelstapler oder Fußgänger erkennen auch die FTS der ersten Generation per Laser-Abtastung – und stoppen automatisch.

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Harmonisierte IT-Struktur

Der Nebeneffekt der Vernetzung: Die Bauteile und fahrerlosen Fahrzeuge generieren viele Daten. Um sie aufzunehmen, zu verarbeiten und anderen Bereichen in Echtzeit zur Verfügung zu stellen, muss die IT-Infrastruktur entsprechend leistungsfähig sein. Deshalb entstand gemeinsam mit Partnern eine komplett überarbeitete IT-Architektur. Zentrales Element ist eine „Datenautobahn“, auf die alle Systeme gleichzeitig zugreifen können. Zusätzlich werden die unterschiedlichen IT-Plattformen der weltweiten Werke harmonisiert, sodass ein Datenaustausch möglich ist. Die Architektur ermöglicht es zudem, kurzfristig neue digitale Anwendungen hinzuzufügen – analog des „App“-Prinzips von Smartphones. Für das RFID-Pilotprojekt bedeutet das: Wurde es erfolgreich abgeschlossen, können andere Werke die fertige Software sofort nutzen. Ab dem kommenden Jahr will der Hersteller die neue IT-Architektur einsetzen. Das übergeordnete Ziel ist die weltweit vollständig digitalisierte Produktion – bis zum Jahr 2025 soll es soweit sein.

Auf dem Weg dorthin liegen ambitionierte Zwischenziele: Digitale Abbilder von Hallen, Anlagen und Prozessen sollen die Basis bilden, jeden Fertigungsprozess digital durchzuspielen – auf Grundlage realer Daten, während der Planung. So wird früh ersichtlich, ob sich neue Fahrzeug-Varianten mit bestehenden Anlagen und Maschinen fertigen lassen. Bei der hohen Variantenvielfalt im Transportergeschäft ist das eine wertvolle Prognose: Allein beim Sprinter entstehen aktuell bis zu 700 unterschiedliche Rohbauvarianten. Deren reale Fertigung soll künftig basierend auf umfangreichen Daten vorhersagbar sein. Anlagen können dann gewartet werden, noch bevor eine Störung eintreten könnte; der transparente Energiebedarf erlaubt es, sie möglichst energieeffizient zu betreiben.

Rund 100 Technologie- und IT-Experten von Mercedes-Benz Vans arbeiten aktuell in über 20 Projekten zur intelligenten Produktion. Die weltweit aufgestellten Teams arbeiten eng vernetzt und in flachen Hierarchien zusammen und binden auch die Mitarbeiter der Produktion frühzeitig ein – um zu Projektbeginn schon zu wissen, ob das Vorhaben praxistauglich ist.

Den Mittelstand einbinden

Insgesamt will der Geschäftsbereich Vans zwischen den Jahren 2017 bis 2025 über 200 Millionen Euro in den Ausbau der intelligenten Produktion investieren – und sich laut Klein „mehr nach außen öffnen, um intensiver mit Zulieferern, Technologieunternehmen, Forschungseinrichtungen, Tech-Startups und Hochschulen zusammenzuarbeiten.“ Schüler und Studenten sollen zudem stärker Einblicke in das Unternehmen erhalten, um frühzeitig Interesse am Thema Produktion und am Unternehmen zu wecken.

Und was bedeutet das für die Zulieferer? Viele Mittelständler sind bei Themen wie der Digitalisierung auch abseits von Investitionsfragen noch sehr zurückhaltend – zu zurückhaltend, findet Dipl.-Ing. Holger Seidel, Geschäftsfeldleiter Logistik- und Fabriksysteme beim Fraunhofer IFF, der eng in das Pilotprojekt „RFID“ bei Mercedes-Benz Vans eingebunden ist. Sein Rat: „Der deutsche Mittelstand soll aufbrechen und loslegen – es ist soweit!“

Wie dieser Aufbruch aussehen kann und wie der aktuelle Stand ist, darüber diskutieren Zulieferer und Automobilhersteller auf dem Smart Factory Day am 28. November in München. Die Veranstaltung bringt die Trends Big Data, IT und Vernetzung zusammen. Referenten von Zulieferern und OEMs tauschen sich hier über die intelligente Fabrik aus – Stichworte: Wandlungsfähigkeit, Ressourceneffizienz und Ergonomie sowie die Integration von Kunden und Geschäftspartnern in Wertschöpfungsprozesse.

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