Komplexitätsmanagement in der Automobilindustrie Globale Wertschöpfung zwischen Elektrifizierung und Leichtbau

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1 Komplexitätsmanagement in der Automobilindustrie Globale Wertschöpfung zwischen Elektrifizierung und Leichtbau Zulieferertag Automobil Baden-Württemberg 13. November 2012 Prof. Dr.-Ing. Thomas Bauernhansl Institutsleiter IFF, Universität Stuttgart Fraunhofer IPA, Stuttgart

2 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 Arbeitszeitmodelle Bildquellen: Gresh et al. Le Monde Diplomatique

3 Wie reagiert bisher die Automobilindustrie darauf Handhabung 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 management Bildquellen: webdesigndev.com, gemeinde.bozen.it, business-wissen.de, auto-medienportal.net/audi IT-Lösungen 3

4 Die 4 Lebenszyklen in der industriellen Fertigung CAI PDM CRM SCM ERP CAx Simulation MES PRODUKTION CAx QMS/ CRM PLM 4

5 IT als Verursacher von Komplexität IT-Komplexität im Unternehmen resultiert aus 1 : 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 Quellen 1 : Beetz, R.: IT Organisation und Machtverteilung zwischen Fachbereich / IT und die Auswirkungen auf IT Komplexität in Unternehmen Hansche, I.: Beherrschen der IT-Komplexitat mit hilfe von EAM International IT Benchmark Associtaion 5

6 Komplexität im Wertschöpfungsnetzwerk nimmt zu Pkw-Verkäufe weltweit Globale Nachfrage nach individueller Mobilität wächst weiter Local content und nutzen der Standortfaktoren (Marktnahe Produktion) Pricing Automobilbesitz-Szenario Innovationsdruck Verkürzung der Entwicklungszeiten Quelle: IEA World Energy Outlook 2011, Paris

7 Herausforderungen der Automobilindustrie in China Umsatzprognose Automotive Markt China Pkw in Mio. 12. Fünfjahresplan: zum ersten Mal Vorgabe zur CO 2 -Senkung: -17% je BIP-Einheit Pkw-Verbrauch: 160 g CO 2 /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. Quelle: CAAM & CATARC, Global Insight, Arthur D. Little expertise 7

8 Paradigmenwechsel zur emissionsfreien Mobilität führt zu einer Komplexitätsexplosion Treiber des Paradigmenwechsels in der Automobilindustrie Gesetze Werte Rohstoffe Infrastruktur Ansätze zur nachhaltigen Entwicklung individueller Mobilität Elektrifizierung Recycling Leichtbau Mobilität als Produkt Bildquellen: 8

9 Fehlendes dominantes Design führt zu neuen Wettbewerbsbedingungen Bildquellen: focus.de; pagenstecher.de; topnews.de; spiegel.de; bmw.de 9

10 Steigende Variantenvielfalt Steigende Varianz bei Technologie und Stückzahl erfordert flexible Lösungen in wandlungsfähigen Strukturen! Antriebsvielfalt 10

11 Leichtbau im Materialmix Das richtige Material an der richtigen Stelle Leichtbau in Mobilität und Fertigung Chancen für Baden-Württemberg Schlüsseltechnologie für Wettbewerbsvorsprung Deutschland führend in Entwicklung und Produktion Großes Potenzial für Umsatzsteigerung und Arbeitsplätze Großer Forschungsbedarf im Bereich Recycling 11

12 Wandlungsfähigkeit und Komplexität Automobilproduktion: OEM-Wertschöpfung im Umbruch Verschiebung der Machtverhältnisse in der Zuliefererpyramide Neue Definition Eketrifizierung (make or buy) WS OEM Gefahr der Entwertung von WS know-how (neue Wettbewerber) Lieferant Hohe Investitionen notwendig Automotive Nonautomotive Lieferanten Lieferanten (ROI?) OEM Wertschöpfungskette: von Zuliefererpyramide zum netzwerk Quellen: Grafik re.o.: Prof. Weber, Daimler AG; Grafik unten: Dr. Göschel, BMW Group System integrators, Component manufacturers, 12

13 Alte Wertschöpfungsstrukturen müssen neu gedacht werden Heute: Getaktete Herstellung des Automobils am Band Bildquelle: PSA 13

14 Dezentralisierung Von 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

15 Die Automobilproduktion in 10 Jahren 15

16 Alte Wertschöpfungsstrukturen müssen neu gedacht werden Morgen: 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 16

17 Active Research Environment for the Next Generation of Automobiles ARENA2036 PPP Dauer: 15 Jahre Forschungsfabrik als Integrationsplattform Forschungsfabrik 17

18 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 18

19 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 19

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Prof. Dr.-Ing. Thomas Bauernhansl

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