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Stromer-Produktion bei e.GO: Smart Factory statt Produktionshölle


Computerwoche - epaper ⋅ Ausgabe 9/2019 vom 18.02.2019

Klein, aber oho: Das Aachener Startup e.GO Mobile entwickelte in kürzester Zeit agil und mit relativ geringem Kapitaleinsatz ein Elektroauto, das mit Industrie-4.0-Methoden gefertigt wird .


Artikelbild für den Artikel "Stromer-Produktion bei e.GO: Smart Factory statt Produktionshölle" aus der Ausgabe 9/2019 von Computerwoche. Dieses epaper sofort kaufen oder online lesen mit der Zeitschriften-Flatrate United Kiosk NEWS.

Bildquelle: Computerwoche, Ausgabe 9/2019

Von Manfred Bremmer ,
Senior Editor IoT &Mobile


Der Grund, warum der japanische Autogigant Toyota bereits mehrere Male Firmenvertreter in die Demo-Fabrik des European 4.0 Transformation Center der RWTH Aachen gesandt hat, heißt e.GO Life. Das E-Mobil ist gerade einmal dreieinhalb Meter lang und weniger als 900 Kilo schwer.

Preiswert, verfügbar, liebenswert

Nein, der Tesla-Killer ist es nicht, an dem die Aachener ...

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... Tüftler gerade arbeiten. Damit ist gegenwärtig wohl eher der Rest der deutschen Autoindustrie beschäftigt. Das Startup aus dem Rheinland hat den Elektroflitzer gezielt für die besonderen Mobilitätsanforderungen der Innenstädte entwickelt. Um hier Erfolg zu haben, so führt Ernest Debets, Vice President Information Technology and Digitalization bei e.GO, anlässlich einer Führung von Pressevertretern durch die Demo-Fabrik aus, darf ein entsprechendes Fahrzeug nur wenig kosten (unter 15 Cent pro Kilometer und Passagier), muss bei Bedarf sofort verfügbar sein und eine ausreichende Privatsphäre für die Passagiere bieten.

Um das Stadt-Elektroauto preisgünstig anbieten zu können, hat e.GO bewusst Einschränkungen vorgenommen. So verzichteten die Aachener etwa auf eine Schnellladefunktion. Reichweite (Akku) und Höchstgeschwindigkeit wurden an die Nutzung als Stadt- oder Zweitfahrzeug angepasst. Beim verwendeten Material setzt e.Go auf einen Spaceframe-Rahmen und durchgefärbte Thermoplastteile als Verkleidung. Damit ist für die Kleinserienfertigung kein Presswerk und keine Lackiererei erforderlich. Unterm Strich kommt der kleine Stromer damit auf einen Einstiegspreis von 15.900 Euro, die staatliche Prämie von 4000 Euro zur Förderung von Elektroautos noch nicht berücksichtigt.

Klein und wendig – auch in der Produktentwicklung

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist die agile Produktentwicklung, die mit dafür sorgte, dass der e.GO Life nur ein Drittel der normalen Entwicklungszeit (eineinhalb Jahre) und ein Zehntel der üblichen Investitionen in Fabrik und Produktionstechnik (unter 30 Millionen Euro) in Anspruch genommen hat. Was bei der Softwareentwicklung mittlerweile gang und gäbe ist, ist im Autobau in der Regel (noch) Zu kunftsmusik. Herkömmliche Fahrzeuge werden am (digitalen) Reißbrett entwickelt, dann entsteht ein Prototyp, die Anlagen werden eingerichtet und schließlich beginnt die Serienproduktion. Änderungen an der Hardware sind kostspielig und spätestens mit Beginn der Serienfertigung wirtschaftlich kaum mehr praktikabel

Ein früher e.GO-Life- Prototyp: In den zweieinhalb Jahren Entwicklungszeit haben die e.GO-Ingenieure einiges geändert


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Im Gegensatz dazu durchlief der e.GO Life zwischen 2015 und März 2017 zahlreiche Veränderungen: So wechselte das 150-köpfige Team von einer Stahl- zu einer Alukarosserie. Der Kleinwagen war außerdem zunächst als leichtes vierrädriges Kraftfahrzeug (L7e-Modell) geplant worden. Später entschied man sich jedoch anders und entwickelte innerhalb von vier Monaten ein normales Auto (Fahrzeugklasse M1). Anschließend wurde dann auch der 48-Volt-Antriebsstrang durch einen 230-Hochvolt-Elektromotor von Bosch ersetzt.

Industrie-4.0-Architektur als Produktionsfaktor

Der iterative Entwicklungsansatz stellt allerdings hohe Anforderungen an die Produktion. So müssen Change Requests schnell während der Prototypen- und Serienproduktion imple mentiert werden und Kosten, Zeitaufwand und Qualität einbeziehen

Dabei sind laut CIO Debets ein bereinigter Datenbestand (Single Source of Truth), die Möglichkeit der Rückverfolgung in zwei Richtungen (bidirectional traceability) und Connectivity die drei Pfeiler, die von der IT-Architektur getragen werden müssen. Denn, so Technikchef Debets: Nur eine vollintegrierte Industrie-4.0-Architektur ermögliche einen agilen Produktentwicklungszyklus und einen hocheffektiven Produktionsprozess, der wiederum wichtig für eine Kleinserienproduktion mit geringem Kapitalinvestment sei.

Essenzielle Bestandteile sind dabei
→ die Sammlung von Daten aller physischen Bestandteile,
→Business-Software für höchstmögliche Produktivität (ALM, CAD, PLM, ERP, MES, CAQ, CRM, Produktdaten aus dem IoT),
→Ad-hoc- und skalierbare Datenintegration über Middleware,
→die Aggregation und generische Veredelung der Daten zu Smart Data (bezüglich Fahrzeug, Qualität, Gewicht etc.), D rollenbasierte, aufgabenspezifische und einfach nutzbare Anwendungen

Gewichts-Management im Griff

Ein Beispiel dafür, wie verschiedene Anwendungen bei e.GO die iterative Entwicklung unterstützen, ist die Echtzeitberechnung des Fahrzeug-Endgewichts. Hier fließen sukzessive die Rohdaten und Werte aus den Applikationen in das Modell ein, angefangen von einem Zielwert aus dem Requirements Model über das geschätzte Gewicht aus dem PLM, dem berechneten Wert aus dem CAD bis zu den tatsächlichen Werten aus ERP und CAQ (Computer-aided Quality Assurance). Die Stati der Werte (gewogen, berechnet, geschätzt, undefiniert, nicht relevant) werden dabei mit verschiedenen Farben dargestellt und im Fertigungsprozess aktualisiert. Änderungen wie etwa der Wechsel von Stahl-auf Aluminiumrahmen können somit sofort berücksichtigt werden.

Referenzfabrik an der RWTH Aachen

Dass es beim e.GO etwas anders läuft, ist nicht zuletzt auf den Hauptberuf des Gründers und Geschäftsführers Professor Günther Schuh zurückzuführen: Der 60-Jährige leitet seit über 15 Jahren den Lehrstuhl für Produktionssystematik an der RWTH Aachen und kann über dievon Elon Musk häufig genutzte Bezeichnung Produktionshölle nur lächeln. Anders als Tesla testet e.GO mobile Prozesse, Programme und Komponenten, bevor sie für die Serienfertigung des e.GO Life herangezogen werden, zuerst in einer Demo-Fabrik auf dem Campus der RWTH Aachen. Auf 1600 Quadratmetern wird die vollständige Wertschöpfungskette einer Kleinserienproduktion von der Fertigung bis zur Montage abgebildet. Darüber hinaus erarbeitet das Team Optimierungsansätze zur fertigungsgerechten Konstruktion und kosteneffizienten Fertigung.

Elisa Smart Factory erstellt einen digitalen Zwilling der Produktionsumgebung. Dazu sammelt die Lösung alle relevanten Daten von Maschinen, Geräten und Systemen in einem virtuellen Data Lake


Digitale Zwillinge von Fahrzeugen und Produktion

Bei der Produktion kommen verschiedene Lösungen des Softwareanbieters PTC zum Einsatz, darunter Windchill (PLM), Kepware (Middleware) und die IoT-Suite Thingworx. ERP- und MES-System stammen von PSI. Außerdem nutzt e.GO zur Visualisierung der Prozesse in Echtzeit Elisa Smart Factory. Die von dem finnischen TK-Anbieter Elisa stammende Lösung sammelt alle relevanten Daten von Maschinen, Geräten und Systemen in einem virtuellen Data Lake und erstellt daraus einen digitalen Zwilling der Produktionsumgebung. Durch die ganzheitliche Betrachtung der Operations unterstützt Elisa eine bessere und schnellere Entscheidungsfindung, reduziert die Ausfallzeiten und garantiert letztendlich eine höhere Produktqualität. Daneben existiert von jedem Fahrzeug über die Fertigung hinweg ein digitaler Zwilling in Thingworx Objects.

In der Demofabrik wird aber auch mit einer Reihe kleinerer Lösungen experimentiert. Dazu gehört etwa der Bossard SmartBin, ein Kleinteilebehälter mit integrierter digitaler Waage, der bei Unterschreitung eines angegebenen Füllgewichts automatisch einen Bestellvorgang an das ERP-System auslöst.

Batteriefertigung 2.0

Schuh glaubt daran, dass bald auch die Produktion von Batteriezellen für Elektroautos revolutioniert werden könnte. Dafür soll ein Konsortium sorgen, an dem neben e.GO Mobile auch seine an die Post verkaufte Vorgängerfirma Streetscooter und der Batteriehersteller BMZ beteiligt sind. Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier (CDU) hat deutschen Unternehmen für eine Zellfertigung Fördergelder von bis zu einer Milliarde Euro in Aussicht gestellt.

Auch in diesem Bereich wird an der RWTH Aachen bereits geforscht. Ein Hauptproblem bei der Produktion von Lithium-Ionen-Batteriezellen, die rund 40 Prozent der Wertschöpfung von Elektroautos ausmachen, ist die hohe Fehlerrate von 20 Prozent. Ein kritischer Aspekt ist dabei die Beschichtung der Trägerfolien mit Elektrodenpaste („Slurry“) zu Beginn des Prozesses. Ob die Fertigung der Batterietaschen erfolgreich war, stellt sich immer erst drei Wochen später heraus, nach Abschluss des erforderlichen Reifeprozesses (Aging) nämlich. Werden hier die Zusammenhänge besser erforscht und dokumentiert, könnte man die Fehlerquote mit Hilfe von Predictive Analytics deutlich senken oder zumindest die Weiterbearbeitung voraussichtlich defekter Batterietaschen frühzeitig erkennen und stoppen.


Fotos: e.GO Mobile GmbH

Foto: Manfred Bremmer