Volkswagen Sachsen GmbH

> Strategieberatung zur Industrial IoT-Readiness

> Track & Trace

Als Tochterunternehmen der Volkswagen AG vereint die Volkswagen Sachsen GmbH mit dem Fahrzeugwerk Zwickau, der Gläsernen Manufaktur in Dresden sowie dem Motorenwerk Chemnitz drei sächsische Produktionsstandorte mit insgesamt 10.000 Beschäftigten.

Das Fahrzeugwerk Zwickau besteht aus den klassischen Fertigungsbereichen Karosseriebau, Lackiererei und Fahrzeugendmontage. Darüber hinaus verfügt der Standort über ein Presswerk und Kompetenzzentren für Aluminium-Anbauteile und den Sonderfahrzeugbau. Ein leistungsfähiges Pilotzentrum dient zur Serienvorbereitung und -begleitung. Im Fahrzeugwerk Zwickau wurden zuletzt arbeitstäglich bis zu 1.350 Volkswagen und 90 Luxuskarosserien gebaut. Im Zuge der Neuausrichtung Richtung Elektromobilität in Zwickau wird sich die arbeitstägliche Produktionszahl mittelfristig auf 1.500 Fahrzeuge der Marken Volkswagen, Audi und Seat erhöhen.

Strategieberatung zur IoT-Readiness

Die Zielsetzung

Im Zuge der Elektro-Offensive verfolgt die Volkswagen Sachsen GmbH das Ziel, ab November 2019 im Fahrzeugwerk Zwickau schrittweise mehrere Modelle der sogenannten ID-Familie für die Marke Volkswagen und weitere Konzernmarken wie Audi und Seat zu fertigen. Die erste Produktionslinie wurde  bereits auf die Fertigung auf Basis des Modularen Elektrifizierungsbaukasten (MEB) umgestellt. Die veränderten Anforderungen der MEB-Fertigung sowie die Erweiterung zum Mehrmarkenwerk erfordern umfassende Maßnahmen hinsichtlich Modernisierung und Digitalisierung. Die Vision lautet „Leitwerke in der Anwendung von Industrie 4.0 Technologien" aufzubauen und damit die Führung im Brownfield-Benchmark der Marke Volkswagen für die Digitalisierung der Groß- und Kleinserienproduktion von Elektrofahrzeugen und Komponenten zu übernehmen.

Die Lösung

Das Projekt „IoT-Readiness“ bewertete den aktuellen Stand der Digitalisierung in den einzelnen Gewerken der automobilen Prozesskette inklusive Logistik und Qualitätssicherung. Die jeweiligen potentiellen Digitalisierungsthemen werden gemeinsam mit den Fachbereichen analysiert, bewertet und anschließend in einer Roadmap zeitlich geordnet. Speziell für die Anforderungen der Digitalisierung in der Automobilindustrie wurde ein Vorgehensmodell erarbeitet, das auf einem ganzheitlichen Ordnungsrahmen basiert, der Mensch, Technik und Organisation auf der physischen, infrastrukturellen und virtuellen Ebene betrachtet.

Um dem kompakten Zeitrahmen gerecht zu werden, wurden die Prozessschritte Reifegradermittlung, Potentialanalyse und Wettbewerbsanalyse parallel durchgeführt. Nach diesem Muster wurden in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Dresden sowie der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden Lösungen und Anwendungskonzepte in den Bereichen Predictive Maintenance, Condition Monitoring, Edge Computing, Track & Trace und cloudbasiertes Anlagenmanagement erarbeitet. Ziel des Projekts war es, den Status Quo der Prozesse des Produktionssystems mittels Modularem Querbaukasten (MQB) in puncto Digitalisierung und IoT-Readiness zu bewerten. Insgesamt sind in mehr als  50 Terminen in neun Bereichen 31 bestätigte Potenziale erarbeitet worden.

Der Nutzen

Die definierten und erarbeiteten Themen zur IoT-Readiness Strategie der Volkswagen Sachsen GmbH bieten enorme Potentiale und entsprechende Einsparungen im mehrfachen Millionenbereich.

Beispiele sind eine intelligente Sensorauswerteplattform für die Durchführung von Root-Cause-Analysen, mit dem Ziel den Fehlerabstellprozess zu verbessern oder der Einsatz von IP-Kameras und künstlichen neuronalen Netze zur Steigerung des Automatisierungsgrads in der Qualitätskontrolle.

Erste Projekte wurden bereits in Ausschreibungen und Umsetzungsprojekte überführt.

 

Potentiale der Digitalisierungsstrategie:

  • Reduzierung der manuellen Prozesse
  • Gesteigerte Produktivität und Automatisierung
  • Verringerung des Fehlerrisikos und der Nacharbeit
  • Durchgängige Prozesstransparenz
  • Optimierte Datenhaltung
  • Proaktives Erkennen produktionskritischer Zustände

Track & Trace

Ausgangssituation

Mit der Einführung des Modularen Elektrifizierungsbaukasten (MEB) und der Implementierung neuer Fahrzeugmodelle am Standort Zwickau steigen sowohl das Fertigungsvolumen als auch das Vorserienvolumen an Karossen sowie die manuellen Prozessaufwände erheblich.
Im Zuge dieser Umstellung soll auch die Fahrzeug- und Karossenverfolgung von der bisherigen, manuellen und damit fehleranfälligen „Klemmbrett“-Dokumentation vor Ort in eine schnelle und digitale Nachverfolgung überführt werden.

Projektziel

In dem Projekt soll ein Fahrzeug- und Karossenverfolgungssystem auf Basis der Bluetooth-Low-Energy Technologie (BLE) für einen definierten Hallenbereich von 2,17 ha mit ca. 200 Fahrzeugen implementiert werden. Diese Technologie soll es ermöglichen, Fahrzeuge und Karossen in den o. g. Hallenbereichen zu orten und den aktuellen Standort über eine App zu visualisieren.

Lösung

Für den Rollout der BLE-basierten Lokalisierung wurden zunächst 200 Beacons mit einem Sendeintervall von 10 Sekunden bereitgestellt, die über eine Haltevorrichtung an die Innenspiegel der Karossen angebracht werden können. Zudem erfolgte die Montage von 90 BLE-Ankern zum Empfang der Beacon-Signale und deren Weiterleitung an einen Übergabepunkt per UDP. Die Bereitstellung der Hardware erfolgt durch die Firma ZIGPOS GmbH.
 
Als zentrale Komponente für die Umsetzung der Softwareapplikationen wurde eine Streaming-Datenplattform auf Basis einer Microservice-Architektur gewählt. Deren Grundlage bildet eine Kubernetes-Umgebung, die auf einer bereitgestellten Private-Cloud-Infrastruktur aufsetzt und die Echzeit-Ortungskomponente ZIGPOS RTLS einbettet. Darauf bauen die verschiedenen Stream-Applikationen, z.B. für Pairing und Unpairing der Beacons und Karossen sowie der Track&Trace responsive Webapp auf. Die Fahrzeuge und Karossen können nun über die GUI mit einer Rastergenauigkeit von 10x10 Metern visualisiert werden.

Für die Anreicherung und Weiterverarbeitung der gewonnen Daten wird eine Anbindung an den bestehenden Plant Service Bus (PSB) auf Grundlage des Publish-Subscribe-Patterns realisiert.

Nutzen

Mit dem Einsatz der Track&Trace-Lösung gelingt eine schnelle und effiziente Nachverfolgung und damit eine signifikante Reduzierung der hohen manuellen Aufwände zur Suche einzelner Fahrzeuge bzw. Karossen.

Durch den offenen Plattformansatz ist neben der Anbindung verschiedener Consumer-Systeme auch die Einbindung alternativer Ortungstechnologien wie UWB, RFID und LoRa möglich. Daraus ergeben sich vielfältige weitere Einsatzgebiete und ein umfangreiches und vielfältiges Nutzungspotential.

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