Automobilfertigung bezeichnet die industrielle Herstellung von Automobilen in der Automobilindustrie . Die Produktion erfolgt in Fabriken der Automobilhersteller . Die Herstellung eines Automobils erfordert einen großen Aufwand an technischen Ressourcen und Mitarbeitern.

Abhangig vom Typ des gefertigten Fahrzeuges, der geforderten Stuckzahl und dem Standort der Fabrik hat die Fertigung einen unterschiedlichen Automatisierungsgrad . Einige in geringen Stuckzahlen gefertigte Fahrzeuge werden komplett in Handarbeit hergestellt. Auch in Niedriglohnlandern werden große Arbeitsumfange manuell durchgefuhrt. Typisch fur die Automobilfertigung ist jedoch ein großer Anteil an Automation . So ist beispielsweise der Einsatz an Industrierobotern in der Automobilindustrie am hochsten, so kommen in Japan oder Deutschland jeweils auf 10.000 Arbeiter schon uber 1.000 Roboter. ^[1]

Meistens werden Autos heute in Linienfertigung hergestellt. Dabei durchlauft das unfertige Fahrzeug zahlreiche Stationen, an denen automatisch oder durch Werker jeweils einige wenige Arbeitsschritte ausgefuhrt werden, die das Auto weiter komplettieren (siehe auch Fließbandfertigung ). Die Automobilhersteller versuchen moglichst nur noch Fahrzeuge nach Kundenauftrag Build-to-Order herzustellen und streben das Prinzip des Mass Customization an. Dafur wird der Produktionsprozess so organisiert, dass moglichst viele Fahrzeugvarianten ohne Unterbrechung in einer Produktionsanlage oder an einem Montageband hergestellt werden konnen. Falls dies nicht oder nur schwer moglich ist, werden bestimmte Tatigkeiten nicht mehr am Endmontageband erledigt, sondern in die Vormontage, zum Lieferanten oder in Logistikzentren verlegt.

Die Automobilhersteller fertigen die Fahrzeuge, Aggregate und Teile in zahlreichen Produktionswerken, die miteinander einen internationalen Produktionsverbund bilden. Um die Qualitat der Fahrzeuge weltweit sicherzustellen und eine effiziente und kostengunstige Produktion zu erreichen, haben die meisten Automobilhersteller inzwischen die Prinzipien und Standards ihrer Produktionsorganisation, die Produktionsablaufe sowie die Fertigungsverfahren und Produktionsmethoden in einem Produktionssystem beschrieben. Aufgrund des Erfolges von Toyota, orientieren sie sich dabei mehr oder weniger an dem Toyota-Produktionssystems (TPS), das zuerst ein solches Produktionssystem entwickelte und einfuhrte. In Deutschland fuhrte zuerst die Adam Opel AG, als Tochter von General Motors, ein eigenes Produktionssystem ein. Dem folgten um die Jahrtausendwende Mercedes, Porsche und MAN, danach auch AUDI und VW. Auch große Lieferanten im Automobilsektor, wie die Fa. Bosch und die Fa. Hella, haben mittlerweile eigene Produktionssysteme eingefuhrt, die sich prinzipiell nicht voneinander unterscheiden. ^[2]

Vor der Produktion eines neuen Fahrzeugtyps steht dessen Entwicklung, in der ganz bestimmte Planungs- und Entwicklungsphasen (s. unten) durchlaufen werden. Die verschiedenen Phasen und Schritte im Produktentwicklungsprozess verlaufen teilweise parallel, um die Entwicklungszeit zu verkurzen (s. a. Simultaneous Engineering ). Nicht alle Entwicklungsumfange und -tatigkeiten mussen vom Automobilhersteller selbst durchgefuhrt werden. Vielmehr werden bestimmte Entwicklungstatigkeiten von speziellen Entwicklungsfirmen und den Zulieferfirmen selber ubernommen.

Zunachst wird aufgrund von Marktanalysen festgelegt, welche Art von Fahrzeug eigentlich gebaut werden soll, welche Stuckzahlen gewunscht werden und welche allgemeinen Eigenschaften das Produkt haben soll. Auch der spatere Preis des Autos wird hier festgelegt und beeinflusst die nachsten Entwicklungsschritte (s. a. Produktionsprogramm ). Hierzu gehort insbesondere die Festlegung, mit welchen Produktionsverfahren und nach welchen Produktionsprinzipien und -standards das Fahrzeug, die Aggregate und Komponenten an welchen Fertigungsstandorten gebaut werden soll. Dies umfasst auch die Festlegung der Fertigungstiefe .

Aus den Vorgaben der Strategischen Planung wird das Design des Fahrzeuges abgeleitet. Hier wird das spatere Aussehen des Fahrzeuges im Wesentlichen festgelegt ( Cubingmodell ). Schon hier kann sich entscheiden, wie gut sich das Auto spater verkaufen lasst. Anhand dieser Festlegung werden die Auslegung und Parameter der Produktionsanlagen und -prozesse uberpruft und mussen ggf. angepasst werden.

In diesem Schritt wird die gesamte technische Gestaltung des Autos festgelegt. Hier werden alle Einzelteile des Fahrzeuges konstruiert und festgelegt, wie diese zusammengebaut werden, um ein Automobil zu erhalten, das den Designvorgaben entspricht. Folgende Punkte mussen bei der Konstruktion berucksichtigt werden:

• Gesetzesvorgaben: Fur unterschiedliche Markte wie die USA, Europa und RdW (Rest der Welt) sind verschiedenste gesetzliche Vorgaben einzuhalten, um das Fahrzeug dort verkaufen zu durfen. Diese Vorschriften beziehen sich u. a. auf die Insassen (Kopffreiheit, Sichtwinkel …), die Fußganger (keine hervorstehenden Teile; Daimler u. a. haben aus historischen Grunden Sondererlaubnisse) und die Umwelt (Emissionen wie Gerausche, Geruche, Abgase, Recycling …).
• Kosten: Die Gestaltung der einzelnen Bauteile und der Gesamtkonstruktion beeinflusst maßgeblich die spateren Herstellungskosten des Fahrzeuges.
• Eigenschaften des Endproduktes: Das fertige Fahrzeug soll bestimmte Eigenschaften bekommen ( Crashsicherheit , Komfort etc.). Dementsprechend muss die Konstruktion ausgefuhrt werden. Zur Uberprufung wird haufig Simulation eingesetzt. Immer wichtiger wird auch die Positionierung gegenuber den Wettbewerbsfahrzeugen bezuglich unterschiedlichster Abmessungen (Lange, Hohe, Breite, Kopffreiheit, Ladevolumen …). Dazu werden in der Vorentwicklung die entsprechenden Maße und Dimensionen der Wettbewerber analysiert und die eigene Entwicklung dementsprechend ausgelegt.
• Qualitat: Die spatere Qualitat des Autos ergibt sich aus seiner Konstruktion. Eine hohere Qualitat bedingt in der Regel auch hohere Kosten. Hier muss entsprechend den Vorgaben aus der strategischen Planung ein Kompromiss gefunden werden.
• Herstellbarkeit: Die Konstruktion muss nicht nur so erfolgen, dass das Auto die gewunschten Eigenschaften erhalt, sondern die einzelnen Bauteile mussen sich auch (moglichst gunstig) herstellen, zusammenbauen und fur etwaige Reparaturen wahrend des Produktlebenszyklus austauschen lassen. Auch bei der Fertigung (z. B. Ziehsimulation bei Blechteilen) und dem Zusammenbau (Montageplanung) kommt Simulation zum Einsatz. Die eigentliche Konstruktion des Autos und der dazugehorigen Werkzeuge lauft bei großen Automobilherstellern in mehreren Schleifen ab, wobei CA-Techniken (CA = Computer Aided = computergestutzt) verwendet werden. In der Regel wird zuerst ein virtueller Prototyp des Autos aufgebaut, d. h. das komplette Fahrzeug wird als virtuelles Modell im Computer konstruiert und dargestellt. Anschließend folgen meistens mehrere Schleifen, bei denen zu definierten Terminen fahrfertige Prototypen gebaut werden. Diese Fahrzeuge mussen sich in den Labors, auf den Testgelanden der Automobilhersteller, auf gemieteten Rennstrecken und teilweise in der Offentlichkeit, als Erlkonig verschiedensten Prufungen unterziehen. Auch der Zusammenbau der einzelnen Komponenten des Fahrzeuges wird hierbei erprobt. Die Ergebnisse aus all diesen Versuchen fließen in die nachste Schleife bei der Konstruktion mit ein. Parallel zur Verbesserung und Optimierung der Bauteile fur das Auto erfolgt auch die Konstruktion der dazugehorigen Werkzeuge.

Parallel zur Konstruktion des Fahrzeugs mussen die Produktionsgebaude und Fertigungsanlagen geplant werden. Hier geht es um die Planung aller relevanten Fertigungsbereiche, in der das (neue) Fahrzeug kostengunstig und qualitatsgerecht gebaut werden kann. Oft muss die Fahrzeugproduktion in bestehende Fabriken integriert werden, daher nutzt man (ganz oder teilweise) die bereits vorhandenen Betriebsmittel . In diesem Fall ist zu berucksichtigen, dass die bestehende Fertigung wahrend der Umbaumaßnahmen moglichst durchgehend funktionsfahig bleibt. Auch Zulieferteile mussen gepruft werden, um ihr Zusammenwirken mit Teilen anderer Zulieferer bezuglich Optik, Haptik, Spaltmaßen, Montierbarkeit zu beurteilen, zum Beispiel mit dem Meisterbock .

Nach Abschluss der Produktionsplanung mussen vor dem echten Produktionsstart die Produktionsprozesse, Anlagen und Maschinen getestet und eingefahren werden. Zudem werden die ersten Fahrzeuge noch als Vorserie gefertigt, um die Qualitat der Produkte sicherzustellen. Erst danach wird mit der eigentlichen Serienfertigung der Fahrzeuge begonnen; in diesem Zusammenhang spricht man auch vom Start of Production .

Bei der Fertigstellung des Automobils werden in der Regel die nachfolgend beschriebenen Produktionsbereiche durchlaufen. In modernen Fabriken ist dabei schon von Anfang an bekannt, fur welchen Endkunden jedes Fahrzeug gefertigt wird. Es werden also wahrend der Produktion genau die Komponenten eingebaut, die ein bestimmter Kunde bestellt hat. Aufgrund der Variantenvielfalt haben sich im Automobilbau spezielle Methoden und Verfahren der Produktionsplanung und -steuerung entwickelt, die sich besonders gut fur die in der Automobilfertigung verbreitete Fließfertigung eignen. Die Produktionsstruktur im Automobilbau kann auch als geschlossene Intervall-Algebra abgebildet werden. Die hintereinander liegenden Fertigungsbereiche bilden eine sequentielle Materialflussstrecke, wobei die einzelnen Strecken (Intervalle) jeweils durch einen eindeutigen Erfassungspunkt Zahlpunkt (Logistik) voneinander abgegrenzt werden. Auf Basis dieser Struktur kann der gesamte Fertigungsverlauf durch entsprechende Regelkreise geplant und gesteuert werden. ^[3] Der Produktionsfortschritt der Fahrzeuge kann an den Erfassungspunkten uberwacht werden, bei Abweichungen konnen geeignete Steuerungsmaßnahmen eingeleitet werden. Das in der Fertigung befindliche Fahrzeug wird zwischen den einzelnen Fertigungsbereichen und -stationen per Fordertechnik transportiert. Eine typische Automobilfertigung erstreckt sich dabei uber mehrere Hallen und teilweise auch uber mehrere Etagen. Im Erdgeschoss befinden sich meistens die Anlieferbereiche und Bereiche zur Komponentenfertigung. Wegen der schweren Maschinen und dynamischen Belastungen ist das Presswerk, die Gießerei in der Regel ebenerdig aufgestellt. In der Hauptfertigungslinie (Endmontagelinie) wird das Fahrzeug immer weiter komplettiert. Die Endmontagelinie wird dabei entweder aus der darunterliegenden Etage mit Teilen oder aus den Vormontagen, die auf die Endmontagelinie zulaufen und mit dieser steuerungstechnisch gekoppelt sind, mit Baugruppen und Modulen versorgt. Der Transport der Fahrzeuge zwischen dem Karosseriebau, dem Karossenlager und der Endmontagelinie erfolgt haufig auf einer hoherliegende Forderebene, in der die Fahrzeuge zwischen weiter auseinander liegenden Bereichen uber Forderketten und Fordergehange transportiert werden.

Hier werden im Gussverfahren Teile hergestellt, die in das Fahrzeug eingebaut werden (z. B. Motorblock ). Speziell Motorblocke werden in eigenstandigen Anlagen und oft an anderen Standorten hergestellt; viele Automobilhersteller gießen sogar gar nicht selber, sondern kaufen von Zulieferern ein. Auch die Gussteile fur Turbolader werden meist zugekauft.

Im Presswerk werden die Blechteile hergestellt, aus denen spater die Karosserie zusammengefugt wird. Das Blech wird in Form von großen Rollen geliefert (?Coils“). Diese werden in geeignete Stucke zerschnitten, die dann in großen Pressen zur gewunschten Form umgeformt werden. Dieses erfolgt in mehreren Operationen (OP). Eine ?Operationstraße“ kann sieben hintereinander folgende OPs aufweisen, die das Blech in die gewunschte Form bringen.

In diesem Bereich werden die Blechteile aus dem Presswerk durch Punktschweißverfahren und Klebetechniken zur Rohkarosserie zusammengefugt.

Die Rohkarosse wird hier zunachst gegen Korrosion geschutzt. Dazu werden haufig ein oder mehrere Tauchbader durchlaufen. Je nach Verfahren gibt es ein oder zwei Schutzschichten, die wahrend des Lackiervorgangs aufgetragen werden. Vorbereitend fur die Schmucklacke wird die Karosserie durch die Kathodische Tauchlackierung (KTL) vor Korrosion geschutzt. Danach wird ein sogenannter Fuller aufgetragen, der den gleichmaßigen Auftrag der Decklacke ermoglicht. Danach wird der Decklack aufgetragen, der dem Fahrzeug seine gewunschte Farbe verleiht. Er wird mit einem Klarlack versiegelt.

Zum Fahrwerk gehoren alle Teile und Baugruppen wie Achsen, Antriebsgelenkwellen, Stoßdampfer, Federbeine, Bremsen usw. Diese Teile bestehen uberwiegend aus Metall und werden vorwiegend mechanisch bearbeitet (drehen, frasen, schleifen, …). Viele der Fahrwerkskomponenten werden von Zulieferern gekauft, die sich auf die Herstellung dieser Teile spezialisiert haben.

Zu diesem Fertigungsbereich zahlen alle Teile und Baugruppen, die im Innenbereich des Fahrzeugs verbaut werden wie Tur- und Seitenverkleidungen, Innenspiegel, Himmel, Matten, Facher, Ablagen und Abdeckungen. Hierzu zahlen auch die zahlreichen Bedienungs- und Zierelemente wie Schalter, Drehknopfe, Dekoreinlagen usw.

Zu diesen Fertigungsbereich zahlen alle Teile und Baugruppen, die im Außenbereich des Fahrzeugs sichtbar sind wie Stoßfanger, Spoiler, Außenspiegel, Turschweller, Zierleisten, Dachgepacktrager usw.

Im Getriebebau werden die benotigten Getriebe fur die Fahrzeuge hergestellt. In das Getriebegehause werden in der Getriebemontage nach Getriebeart und Anzahl der Gange die unterschiedlichen Getriebeachsen und Zahnrader verbaut. Nach einer technischen Prufung erfolgt die Freigabe.

Im Motorenbau werden die unterschiedlichen Motoren fur die Fahrzeuge hergestellt. Wesentliche Bestandteile eines Verbrennungsmotors sind der Motorblock, der Zylinderkopf, die Kolben, Pleuelstangen, die Kurbelwelle und die Nockenwelle. Diese werden zum Rumpfmotor zusammengesetzt und dann Schritt fur Schritt in der Montage zu einem lauffahigen Motor komplettiert. Am Ende erfolgt eine technische Prufung und Freigabe.

In diesem Bereich wird die lackierte Karosse um alle noch fehlenden Teile erganzt. ^[4] Dazu werden in der Regel die Turen und manchmal auch die Heckklappen demontiert und parallel zur Fahrzeugmontage, in separaten Vormontagebereichen, komplettiert und ausgestattet. Am Anfang werden die elektrischen Kabelstrange im Kabelbaum verlegt, weil dies spater, nach dem Einbau der anderen Teile und der Verkleidung nicht mehr moglich ist. Danach folgt die Montage des Interieur (Teppiche, Innen-Verkleidungen, Himmel, Cockpit, Sitze usw.) und weiterer Anbauteile (Scheibenwischer, Leuchten, Rader, Anhangerkupplung). Das Zusammenfuhren der Karosse mit dem Motor oder einem kompletten Antriebsstrang wird in der Automobilfertigung als ?Hochzeit“ bezeichnet. ^[5] Zum Schluss werden die vorher demontierten Turen und Klappen an dem auf den eigenen Radern stehenden Automobil wieder angebaut und die Betriebsstoffe (Kraftstoff/Ole) eingefullt. Zum Abschluss erfolgt die Prufung der elektrischen Funktionen und verschiedenen Einstellungen am Fahrzeug. Dazu gehort heute auch das ? Flashen “ von Steuergeraten, die zahlreiche Informationen uber das Fahrzeug erhalten, die fur ihre Funktionen notwendig sind. Dies sind z. B. Verbauinformationen fur eine Zentralverriegelung, deren Steuergerat konfiguriert wird, ob das Fahrzeug ein 3- oder 5-Turer ist und ob die Heckklappe eine automatische Schließeinrichtung besitzt, aber auch Freischaltoptionen fur Zusatzausstattungen oder Sonderschnittstellen fur Taxis oder Polizeifahrzeuge, sowie ein Fahrzeugschlussel zur Identifikation.

In der Regel braucht ein Fahrzeughersteller heute ca. 15 bis 20 Stunden, um ein Fahrzeug der Golfklasse aus allen Einzelteilen komplett zu montieren, je nach Komplexitat der angelieferten Baugruppen. Der Rekordhalter hierbei ist der Kleinwagen Smart , der in ca. 4 Stunden komplett zusammengebaut wird. Dies ist auf die große Anzahl vorgefertigter und vormontierter Module zuruckzufuhren, die die Zulieferer an der Montagelinie bereitstellen und die der Fahrzeughersteller nur noch zusammenfugen muss.

Erst nach der vollstandigen Montage kann die Funktionsfahigkeit des Fahrzeugs durch verschiedene Einstellungsarbeiten (z. B. Einstellen der Spur) und Kontrollen sichergestellt werden, dass das Auto fehlerfrei produziert wurde und allen Anforderungen entspricht. Aufgrund des zunehmenden Einsatzes von Steuergeraten im Fahrzeug sind heute umfangreiche elektronische Funktionstests erforderlich. Diese werden auf Pruf- und Einfahrstanden oder auch auf Erprobungsfahrten durchgefuhrt, die den Betrieb der einzelnen und das Zusammenwirken aller Steuergerate und ihrer angeschlossenen Komponenten uberprufen. Fur die Uberprufung werden spezielle ausstattungsspezifische Prufprogramme benotigt, die teilweise den Einsatz von unterschiedlichen Datenlogger und Fahrzeugdiagnosesystemen erfordern. Schließlich werden noch echte Testfahrten durchgefuhrt, wobei spezielle Straßenprofile (Ruttelstrecke, …) und Wetterverhaltnisse (Regen, …) simuliert werden. Nach den Uberprufungen und Einstellarbeiten wird bei einigen Fahrzeugen von der Qualitatssicherung noch ein Produkt- Audit durchgefuhrt, fur das der Verband der Automobilindustrie entsprechende Empfehlungen im Rahmen des Qualitatsmanagement verfasst hat.

Im Sonderwagenbau werden Einbauten vorgenommen, die in der Serienfertigung nicht (rentabel) durchgefuhrt werden konnen. Es handelt z. B. um Sonderausstattungen fur Firmen oder spezielle Berufsgruppen (Taxis, Krankenwagen), oder um Einzelanfertigungen fur Kunden mit besonderen Wunschen. Die deutschen Hersteller haben dafur sogar eigene Tochterfirmen gegrundet, die sich um die Individualisierung der Fahrzeuge fur diese speziellen Kundengruppen kummern (s. Mercedes-AMG , quattro GmbH , Volkswagen R , BMW M ).

Nach erfolgreich absolvierter Prufung wird das Fahrzeug in der Regel vom Endmontagewerk mittels Autotransporter (Lkw, Bahn, Schiffe) an die ausliefernden Handler weltweit uberfuhrt und dort dem Kunden ubergeben. Einige Hersteller bieten den Kunden fur einige Werke an, ihr Fahrzeug selber direkt am Endmontagewerk abzuholen (z. B. Autostadt ).

Die Steuerung der Automobilproduktion erfolgt auf drei Ebenen.

• 1. die Ausfuhrungs-Ebene , auf der die einzelnen Anlagen und Maschinen gesteuert und die echten Betriebsdaten erfasst werden (s. a. BDE ). Hier spielen vor allem speicherprogrammierbare Steuerungen eine große Rolle.
• 2. die Steuerungs-Ebene , die fur die Beauftragung und Koordination der einzelnen Anlagen und Fertigungsabschnitte der 1. Ebene zustandig ist. Hier werden alle Einzelfahrzeuge verwaltet und ihr Durchlauf durch die Produktionsanlagen uberwacht und die Produktionsergebnisse festgehalten. Hier wird zum Beispiel gesteuert, dass die Fahrzeugturen nach dem Ausbau wieder zu ihrem Fahrzeug zuruckfinden. Diese Ebene hat Schnittstellen zur Lagerhaltung, zum Logistikzentrum und direkt zu den Lieferanten fur die Belieferung entsprechend der Just-in-time-Produktion . Auf dieser Ebene befinden sich auch der Fertigungsleitstand , das Manufacturing Execution System und/oder die Werkstattsteuerung .
• 3. die Programm-Ebene , die fur die Erstellung des Produktionsprogramms und die Beauftragung der unterschiedlichen Fertigungsbereiche der 2. Ebene zustandig ist. In dem Produktionsprogramm stehen die einzelnen Fahrzeugbestellungen der Kunden und Handler mit den detaillierten Ausstattungsinformationen des Fahrzeugs und dem Fertigstellungstermin. Diese Informationen werden an die einzelnen Fertigungsbereiche weitergegeben und deren Ruckmeldung werden abgeglichen in dem nachsten Programmlauf berucksichtigt. Diese Ebene ist in das PPS-System eingebunden und hat Schnittstellen zu den Software -Systemen der anderen Unternehmensbereiche wie der Finanz, der Beschaffung und dem Vertrieb. Diese Ebene ist eng mit den MRP I , MRP II und dem ERP -Systemen verknupft.

• August-Wilhelm Scheer: CIM Computer Integrated Manufacturing: Der computergesteuerte Industriebetrieb. 4., neubearb. u. erw. Auflage. Springer, Berlin 1990, ISBN 3-540-52158-5 .
• J. Ihme: Logistik im Automobilbau ? Logistikkomponenten und Logistiksysteme im Fahrzeugbau. Hanser Verlag, Munchen 2006, ISBN 3-446-40221-7 .
• F. Klug: Logistikmanagement in der Automobilindustrie. Springer Verlag, Berlin 2010, ISBN 978-3-642-05293-4 .
• Peter Kurze: Borgward Isabella ? Vom Zeichenbrett zum Roll-out. Verlag Peter Kurze, Bremen 2020, ISBN 978-3-927485-08-2 .
• W. Herlyn: PPS im Automobilbau ? Produktionsprogrammplanung und -steuerung von Fahrzeugen und Aggregaten. Hanser Verlag, Munchen 2012, ISBN 978-3-446-41370-2 .

1. ↑ World robotics 2011, executive summary. In: SlideShare , abgerufen am 14. Oktober 2018 (PDF; englisch)
2. ↑ W. Herlyn: PPS im Automobilbau. Hanser Verlag, Munchen 2012, ISBN 978-3-446-41370-2 , S. 46?57.
3. ↑ W. Herlyn: PPS im Automobilbau. Hanser Verlag, Munchen 2012, ISBN 978-3-446-41370-2 , S. 134?144.
4. ↑ J. Ihme: Logistik im Automobilbau. Hanser Verlag, Munchen 2006, ISBN 3-446-40221-7 , S. 341 ff.
5. ↑ W. Herlyn: PPS im Automobilbau. Hanser Verlag, Munchen 2012, ISBN 978-3-446-41370-2 , S. 213.