Modularisierung in der Karosserie von morgen
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Modularisierung in der Karosserie von morgen
Modularisierung in der Karosserie von morgen Die Zukunft der Kfz-Karosserie: Modularisierung Überschrift 1 Definition & Anforderungen K.-Module früher Typische K-Module Modularisierung in der Karosserie von morgen IIR – Fachkonferenz Ort: Karlsruhe Tag: 9. Juli 2002 Referent: Prof. Dr.-Ing. Th. Röth Bedeutung in Fzg.-Industrie Schnittstellenmanagement Zkft. Aspekte & Zusammenf. Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite1 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen Agenda 1. Definition und Anforderungen 2. Alte Geschichte: Karosseriemodule? 3. Typische Module in der Karosserie Definition & Definition & Anforderungen Anforderungen K.-Module früher Typische K-Module Bedeutung in Fzg.-Industrie 4. Bedeutung der Modularisierung in der Fahrzeugindustrie 5. Schnittstellenmanagement bei Karosseriemodulen 6. Zukünftige Aspekte und Zusammenfassung Schnittstellenmanagement Zkft. Aspekte & Zusammenf. Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite2 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen 1. Definitionen Komponenten Definition & Definition & Anforderungen Anforderungen Module Systeme K.-Module früher Typische K-Module Modularisierung ist das räumliche Zusammenfassen von Einzelumfängen zu individuellen Arbeitspaketen und dient der organisatorischen und funktionalen Optimierung des Fahrzeugentstehungsprozesses. Module definieren sich als geschlossener Entwicklungs- und Lieferumfang mit festgelegten Modulgrenzen. Es lassen sich Multifunktionsmodule (MFM) und Systemmodule (SM) unterscheiden. Des weiteren unterscheiden sich Bedeutung in Fzg.-Industrie Schnittstellenmanagement Zkft. Aspekte & Zusammenf. Karosseriemodule durch ihre geometrischen Funktionen. Umfang an gesamtkarosserie- Bereitstellung von „Class A“ im spezifischen Struktureigenschaften Außen- und Innenbereich Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite3 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen 1. Anforderungen und Erwartungen an Module Modullieferant Fahrzeughersteller Variantenbildung im Vorfeld Eindeutigkeit der Verantwortlichkeiten Wirtschaftlichkeit Komplexitätsreduzierung – Logistische Beherrschbarkeit Konzentrierte Entwicklungsschnittstellen Produktqualität Endkunde Uneingeschränkte Einzelsystemleistungen Montagereihenfolge und -richtung Gewicht „Plug and Play“ Entlastung in der Fzg.-Endmontage Definition & Definition & Anforderungen Anforderungen K.-Module früher Typische K-Module Bedeutung in Fzg.-Industrie Schnittstellenmanagement Zkft. Aspekte & Zusammenf. Servicefreundlichkeit Recycling Entwicklungszeit Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite4 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen 2. Alte Geschichte: Karosseriemodule? Definition & Anforderungen K.-Module K.-Module früher früher Typische K-Module Prototyp aus den 80igern: British Leyland Mini Cooper (2 schalige Komplett-Karosserierohbaumodule aus PUR-RIM mit eingelegter Stahlstruktur) Ford Custom 1958 (KarosserieVorderwagen als Modul) Bedeutung in Fzg.-Industrie Schnittstellenmanagement Zkft. Aspekte & Zusammenf. Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite5 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen 2. Alte Geschichte: Karosseriemodule? Béta Barényi: Patentschrift von 1956 Definition & Anforderungen K.-Module K.-Module früher früher Typische K-Module Bedeutung in Fzg.-Industrie A. Dornhöfer: Offenlegungsschrift 1998 Schnittstellenmanagement Zkft. Aspekte & Zusammenf. Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite6 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen 3. Typische Module in der Karosserie Definition & Anforderungen Mulifunktionsmodul - MFM Systemmodule - SM (Funktionsübergreifend) (Systemverwandte Funktionen) § Instrumententafel § Sitze § „Front End“-Module (FEM) § Heckmodule (REM) § Dach(himmel)module § Tür- und Klappen(module) § Spritzwandmodule § Bodenmodule § Vorderwagenmodule § Airbagmodule § Stoßfänger (ohne Leuchten) § Spiegel (innen & außen) § Mittelkonsolenmodule § Pedalmodule § MFM-Teilmodule § Scheibenmodule § Kofferraumtrennwand K.-Module früher Typische K-Module K.-Module Bedeutung in Fzg.-Industrie Schnittstellenmanagement Zkft. Aspekte & Zusammenf. Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite7 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen Ei Ko nze lte m po il ne e & nt en 3. Typische Module in der Karosserie Definition & Anforderungen Systeme SM K.-Module früher Typische K-Module K.-Module MFM Heute Bedeutung in Fzg.-Industrie Schnittstellenmanagement Ei n Ko zel t m po eile ne & nt en Zkft. Aspekte & Zusammenf. Systeme SM MFM Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik Zukünftig FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite8 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen 3. Weniger typische Module in der Karosserie Definition & Anforderungen K.-Module früher Typische K-Module K.-Module Bedeutung in Fzg.-Industrie Schnittstellenmanagement VW/2000: Kofferraum-/Hutablagemodul ITT/96: Wasserkasten-, Scheibenwischermodul Zkft. Aspekte & Zusammenf. Prof. Dr.-Ing T. Röth VW/99: Modular aufgebaute Mittelkonsole Porsche/96: Verdeck-, Überrollbügelmoduleinheit Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite9 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen 4. Bedeutung der Modularisierung in der Fahrzeugindustrie hoch Auftragsentwicklung Kosten pro Fahrzeug + „Time to Market“ gering Definition & Anforderungen K.-Module früher Gleichteileentwicklung Modulare Entwicklung Plattformentwicklung [Quelle: Angelehnt an Duddenhöfer / 1998] Bedeutung in Bedeutung in Fzg.-Industrie Fzg.-Industrie Badge Engineering gering Produktdifferenzierung Typische K-Module hoch Schnittstellenmanagement Zkft. Aspekte & Zusammenf. Sitzkomponente: Gleichteileprinzip ohne Fahrzeugherstellerbindung [Quelle: Keiper] Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite10 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen 4. Bedeutung der Modularisierung in der Fahrzeugindustrie VW Golf VW Golf Cabriolet VW Golf Variant Definition & Anforderungen K.-Module früher Typische K-Module VW Bora Bedeutung in Bedeutung in Fzg.-Industrie Fzg.-Industrie VW Bora Variant Schnittstellenmanagement VW New Beetle Audi TT coupé Seat Toledo Audi TT roadster Skoda Oktavia Audi A3 Zkft. Aspekte & Zusammenf. Skoda Oktavia Kombi Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite11 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen In po no te va nz tio ia ns l - 4. Bedeutung der Modularisierung in der Fahrzeugindustrie - Volumen (je Modell) + - - + Komponentenspezialist Volumenanbieter Definition & Anforderungen K.-Module früher Modul-/ Systemspezialist Typische K-Module Systemintegrator Bedeutung in Bedeutung in Fzg.-Industrie Fzg.-Industrie Schnittstellenmanagement Zkft. Aspekte & Zusammenf. Nischenanbieter Integrationspotenzial + Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik [Quelle: Mercer Management Consultant / Automobiltechnologie 2010] Seite12 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen 4. Bedeutung der Modularisierung in der Fahrzeugindustrie Definition & Anforderungen K.-Module früher Typische K-Module Bedeutung in Bedeutung in Fzg.-Industrie Fzg.-Industrie Schnittstellenmanagement Zkft. Aspekte & Zusammenf. Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik [Quelle: Angelehnt an Mercer Management Consultant / Automobiltechnologie 2010] FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite13 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen 4. Bedeutung der Modularisierung in der Fahrzeugindustrie Konzentration des OEM auf Kernkompetenzen und direkte Endkundenbelange! K.-Module früher ENDKUNDE hoch niedrig Kernkompetenz Sy mpo o (K en nt r ra to t) fe ra lis lie eg zia ul int spe od m en M ste nent Package schwach Change Konzepte Managemnet „Kliniken“ und Bechmarking Bestreben sich einzusetzen Typische K-Module Bedeutung in Bedeutung in Fzg.-Industrie Fzg.-Industrie OEM Styling r e r e f e li u Z Definition & Anforderungen Schnittstellenmanagement Zkft. Aspekte & Zusammenf. hoch Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite14 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen 4. Bedeutung der Modularisierung in der Fahrzeugindustrie Wertschöpfungs- und Entwicklungsanteile von OEM und Zulieferern! 20-30% 25-35% 80% 30-40% 100% Wertschöpfungsanteil Entwicklungsanteil OEM Definition & Anforderungen K.-Module früher Typische K-Module Bedeutung in Bedeutung in Fzg.-Industrie Fzg.-Industrie 67% 57% 49% Schnittstellenmanagement 20% Zkft. Aspekte & Zusammenf. 70-80% 65-75% 40% 60-70% 60% 43% Zulieferer 51% 33% 0% 2000 2005 2010 [Quelle: Roland Berger & Partner] 2000 2005 2010 Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite15 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen 4. Bedeutung der Modularisierung in der Fahrzeugindustrie FuE-Ausgaben der Automobilzulieferer bezogen auf den Bauteileumfang Definition & Anforderungen K.-Module früher Typische K-Module 8,0% 7,0% 6,0% 5,0% 4,0% 3,0% 2,0% 1,0% 0,0% Bedeutung in Bedeutung in Fzg.-Industrie Fzg.-Industrie Schnittstellenmanagement Komplexe Anlagen Komplexe, mehrteilige Erzeugnisse Einfache, mehrteilige Erzeugnisse Einteiligen Erzeugnisse Zkft. Aspekte & Zusammenf. [Quelle: Frauenhofer Institut für Systemtechnik und Innovationsforschung / 1999] Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite16 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen 4. Bedeutung der Modularisierung in der Fahrzeugindustrie Definition & Anforderungen Profitieren OEM von der Integration der Zuliefermarken? (Befragung der OEM) Nachteilig für OEM Weder noch K.-Module früher 1,0% 13,0% 69,0% Profitieren Profitieren wesentlich 17,0% 0,0% 10,0% 20,0% 30,0% 40,0% 50,0% 60,0% 70,0% 80,0% Typische K-Module Bedeutung in Bedeutung in Fzg.-Industrie Fzg.-Industrie Schnittstellenmanagement [Quelle: CAR-Center of Automotive Research] Erwartete Verwendung von Modulen in 2010? 70,0% Gesamtes Interior FEM (REM) 60,0% 60,0% Fahrwerksmodule 40,0% Dachmodule Türen Zkft. Aspekte & Zusammenf. 30,0% 0,0% 10,0% 20,0% 30,0% 40,0% 50,0% 60,0% 70,0% 80,0% [Quelle: Study Modules Estimated Aurora – Magna Steyr]] Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite17 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen 4. Bedeutung der Modularisierung in der Fahrzeugindustrie Umfrage bei OEM‘s - Gründe für das Outsourcing von Modulen/Systemen: Nutzung des Zulieferer Know Hows Bedeutung in Bedeutung in Fzg.-Industrie Fzg.-Industrie 26,0% Qualitätsverbesserung K.-Module früher Typische K-Module 21,0% Fehlende Ressourcen Definition & Anforderungen Schnittstellenmanagement 36,0% Prozess- & Produktverbesserung 49,0% Konzentration auf Kernkompetenzen Zkft. Aspekte & Zusammenf. 67,0% 97,0% Kostenreduktion 0,0% 20,0% 40,0% 60,0% 80,0% 100,0% Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik [Quelle: Roland Berger & Partner] FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite18 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen 5. Schnittstellenmanagement bei Karosseriemodulen Definition & Anforderungen K.-Module früher Integration Typische K-Module Bedeutung in Fzg.-Industrie Organisation SchnittstellenSchnittstellenmanagement management Zkft. Aspekte & Zusammenf. Strukturelle Einbindung Optische Harmonie Prof. Dr.-Ing T. Röth Fahrzeug im Hintergrund: X2CO von GM Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite19 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen 5. Schnittstellenmanagement bei Karosseriemodulen Definition & Anforderungen Die Karosseriefertigung – Vom Differentialbau zum Modulbau K.-Module früher Der Karosserierohbau beinhaltet die tragende Struktur sowie alle VOR DER LACKIERUNG montierten Karosserieteile! • Gestern & heute Heute & Zukunft Zukunft Typische K-Module Bedeutung in Fzg.-Industrie SchnittstellenSchnittstellenmanagement management + Klappen + „Hang On“ KT Lackierung Montage + Softe K-Module + Scheiben + Mechatr. K-Systeme Lackierung Montage + „Hard“ K-Module + „Soft“ K-Module + Scheiben + Mechatr. K-Systeme Lackierung Montage + „Hard“ K-Module + Klappen + „Hang On“ KT + „Soft“ K-Module + Scheiben + Mechatr. K-Systeme Zkft. Aspekte & Zusammenf. Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite20 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen 5. Schnittstellenmanagement bei Karosseriemodulen Definition & Anforderungen Die Karosseriefertigung – Vom Differentialbau zum Modulbau K.-Module früher Rohbau + Tragstruktur Prozessabhängig + Spritzwand + Wasserkasten + Struktur Front Modul + Struktur Heckmodul + Bodenblech + Heckklappe + Stoßfängerträger V/H + Struktur Dach + Motorhaube + Kotflügel + Türrahmen + Türen Endmontage + „Instrumententafel (IP) + Sitze + Teppich + NVH-Materialien + Scheiben + Verkleidungen + Türmechaniken + Dachhimmel + Kofferraumauskleidung + Stoßfänger + Leisten und Blenden + Spiegel + Dichtungen + Grills + Mechatronische Syst. + Sonstige Fzg.-Systeme Prozessabhängige Karosseriesysteme können sowohl im Karosserierohbau als auch bei der Endmontage verbaut werden. Die zunehmende Modularisierung treibt viele Systeme in die Endmontage. Typische K-Module Bedeutung in Fzg.-Industrie SchnittstellenSchnittstellenmanagement management Zkft. Aspekte & Zusammenf. Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite21 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen 5. Schnittstellenmanagement bei Karosseriemodulen Front End Modul MFM mit geringem Strukturbeitrag Dachmodul 1 Spritzwand- &WasserBodenmodul kastenmodule Rear End Modul Definition & Anforderungen K.-Module früher Typische K-Module Bedeutung in Fzg.-Industrie SchnittstellenSchnittstellenmanagement management Zkft. Aspekte & Zusammenf. Dachmodul 2 Vorderwagenmodul Heckmodul MFM mit hohem Strukturbeitrag Aufteilung der Fahrzeugkarosserie nach potentiellen Modulgrenzen in Abhängigkeit vom Strukturbeitrag Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite22 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen 5. Schnittstellenmanagement bei Karosseriemodulen K.-Module früher Modulanbindung Fügeverfahren à Schraubverdingung (lösbare) à Kleben à (Stanz-)Nieten à Warme Fügeverfahren à Kombinierte Verfahren Lastübertragung à 3-Dimensionalität à Großflächigkeit à Zugänglichkeit Definition & Anforderungen Typische K-Module Positionierung à Fit und Finish à Toleranzausgleich Bedeutung in Fzg.-Industrie SchnittstellenSchnittstellenmanagement management Zkft. Aspekte & Zusammenf. 3-dimensionale Karosserieanbindung Einstellbare FEM-Anbindung Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik Module als integraler Bestand der Karosserie: Zielkonflikt „Knotenanbindung“ FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite23 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen 5. Schnittstellenmanagement bei Karosseriemodulen Modulübergänge Optisch „fugenloser“ Spalt (Audi A4) Stylistisch verharmlosen Optisch kaschieren Justieren/zentrieren Definition & Anforderungen K.-Module früher Typische K-Module Bedeutung in Fzg.-Industrie Konstruktiv abstimmen SchnittstellenSchnittstellenmanagement management Áutomatischer Toleranzausgleich [Quelle: Witte] Zkft. Aspekte & Zusammenf. Prof. Dr.-Ing T. Röth Übergänge von Modulen im Sichtbereich – Zielkonflikt „Fit und Finish“ Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite24 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen 6. Zukünftige Aspekte und Zusammenfassung Trends in der Modularisierung: 1) Zunahme des Strukturanteils in den Modulen 2) Hybride Strukturen (Integration und Struktur) 3) Verstärkte Einbindung von Elektronik 4) Module werden größer, aber dafür weniger 5) Modullieferanten übernehmen weitere Definition & Anforderungen K.-Module früher Typische K-Module Bedeutung in Fzg.-Industrie Verantwortungen im Fzg.-Aufbau und der Schnittstellenmanagement Plattform Zkft. Aspekte & Zusammenf. GM-Plattform: „X2CO Scateboard“ für „Fuell Cell“-Antrieb Prof. Dr.-Ing T. Röth Quelle: A. Dornhöfer Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite25 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen 6. Zukünftige Aspekte und Zusammenfassung 1) Module werden die Fahrzeugplattform und den –aufbau in Zukunft weiterhin und in zunehmendem Maße bestimmen. 2) Neue Module und Modulschnittstellen am Fahrzeug werden überdacht und können in der Zukunft erwartet werden. 3) Die Wertschöpfung und der Entwicklungsumfang wird sich vom OEM zum Modullieferanten verlagern. 4) Modulvergaben werden in der Zukunft noch stärker auf Innovation und Kostenreduktion beruhen. 5) Modularisierung des Fahrzeuges heißt ein Aufbrechen der Fahrzeugkarosserie und wird daher von der Beherrschung Definition & Anforderungen K.-Module früher Typische K-Module Bedeutung in Fzg.-Industrie Schnittstellenmanagement Zkft. Aspekte & Zusammenf. struktureller Aufgaben sowie der Lösung der (sichtbaren) Modulübergänge bestimmt sein. 6) Neben den Systemintegratoren und den Komponentenspezialisten besetzen die Modullieferanten die erste Lieferantenriege. 7) Der Modullieferant wird neben höchster Fertigungsexpertise ein hohes Maß an (Teil-)fahrzeug-Know-How und Produktentwicklermentalität bereitstellen. Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite26 v. 26/09.07.02 Modularisierung in der Karosserie von morgen Definition & Anforderungen K.-Module früher Überschrift Typische 4 K-Module Fragen und Antworten Bedeutung in Fzg.-Industrie Schnittstellenmanagement Zkft. Aspekte & Zusammenf. IIR – Fachkonferenz Referent: Prof. Dr.-Ing. Th. Röth Leichtbau und Karosserietechnik Fachhochschule Aachen FB6: Luft- und Raumfahrt Prof. Dr.-Ing T. Röth Leichtbau und Karosserietechnik FB6 Luft- und Raumfahrttechnik Seite27 v. 26/09.07.02