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.
Abhängig vom Typ des gefertigten Fahrzeuges, der geforderten Stückzahl und dem Standort der Fabrik hat die Fertigung einen unterschiedlichen Automatisierungsgrad. Einige in geringen Stückzahlen gefertigte Fahrzeuge werden komplett in Handarbeit hergestellt. Auch in Niedriglohnländern werden große Arbeitsumfänge manuell durchgeführt. Typisch für die Automobilfertigung ist jedoch ein großer Anteil an Automation. So ist beispielsweise der Einsatz an Industrierobotern in der Automobilindustrie am höchsten, so kommen in Japan oder Deutschland jeweils auf 10.000 Arbeiter schon über 1.000 Roboter.World robotics 2011, executive summary. In: SlideShare, abgerufen am 14. Oktober 2018 (PDF; englisch)
Meistens werden Autos heute in Linienfertigung hergestellt. Dabei durchläuft das unfertige Fahrzeug zahlreiche Stationen, an denen automatisch oder durch Werker jeweils einige wenige Arbeitsschritte ausgeführt werden, die das Auto weiter komplettieren (siehe auch Fließbandfertigung). Die Automobilhersteller versuchen möglichst nur noch Fahrzeuge nach Kundenauftrag Build-to-Order herzustellen und streben das Prinzip des Mass Customization an. Dafür wird der Produktionsprozess so organisiert, dass möglichst viele Fahrzeugvarianten ohne Unterbrechung in einer Produktionsanlage oder an einem Montageband hergestellt werden können. Falls dies nicht oder nur schwer möglich ist, werden bestimmte Tätigkeiten nicht mehr am Endmontageband erledigt, sondern in die Vormontage, zum Lieferanten oder in Logistikzentren verlegt.
Produktionssystem Die Automobilhersteller fertigen die Fahrzeuge, Aggregate und Teile in zahlreichen Produktionswerken, die miteinander einen internationalen Produktionsverbund bilden. Um die Qualität der Fahrzeuge weltweit sicherzustellen und eine effiziente und kostengünstige Produktion zu erreichen, haben die meisten Automobilhersteller inzwischen die Prinzipien und Standards ihrer Produktionsorganisation, die Produktionsabläufe sowie die Fertigungsverfahren und Produktionsmethoden in einem Produktionssystem beschrieben. Angesichts des Erfolges von Toyota orientierten sie sich dabei mehr oder weniger am Toyota-Produktionssystem (TPS). In Deutschland führte zuerst die Adam Opel AG (Tochter von General Motors) ein eigenes Produktionssystem ein. Dem folgten um die Jahrtausendwende Mercedes, Porsche und MAN, danach auch AUDI und VW. Auch große Automobilzulieferer wie Bosch und Hell haben ähnliche Produktionssysteme.Wilmjakob Herlyn: PPS im Automobilbau. Hanser Verlag, München 2012, ISBN 978-3-446-41370-2, S. 46–57.
Fahrzeugentwicklung 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 verkürzen (s. a. Simultaneous Engineering). Nicht alle Entwicklungsumfänge und -tätigkeiten müssen vom Automobilhersteller selbst durchgeführt werden. Vielmehr werden bestimmte Entwicklungstätigkeiten von speziellen Entwicklungsfirmen und den Zulieferfirmen selber übernommen.
Strategische Planung Zunächst wird aufgrund von Marktanalysen festgelegt, welche Art von Fahrzeug eigentlich gebaut werden soll, welche Stückzahlen gewünscht werden und welche allgemeinen Eigenschaften das Produkt haben soll. Auch der spätere Preis des Autos wird hier festgelegt und beeinflusst die nächsten Entwicklungsschritte (s. a. Produktionsprogramm). Hierzu gehört 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.
Designphase, (Vor-)Entwicklung Aus den Vorgaben der Strategischen Planung wird das Design des Fahrzeuges abgeleitet. Hier wird das spätere Aussehen des Fahrzeuges im Wesentlichen festgelegt (Cubingmodell). Schon hier kann sich entscheiden, wie gut sich das Auto später verkaufen lässt. Anhand dieser Festlegung werden die Auslegung und Parameter der Produktionsanlagen und -prozesse überprüft und müssen ggf. angepasst werden.
Konstruktion 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 müssen bei der Konstruktion berücksichtigt werden: Gesetzesvorgaben: Für unterschiedliche Märkte wie die USA, Europa und RdW (Rest der Welt) sind verschiedenste gesetzliche Vorgaben einzuhalten, um das Fahrzeug dort verkaufen zu dürfen. Diese Vorschriften beziehen sich u. a. auf die Insassen (Kopffreiheit, Sichtwinkel …), die Fußgänger (keine hervorstehenden Teile; Daimler u. a. haben aus historischen Gründen Sondererlaubnisse) und die Umwelt (Emissionen wie Geräusche, Gerüche, Abgase, Recycling …). Kosten: Die Gestaltung der einzelnen Bauteile und der Gesamtkonstruktion beeinflusst maßgeblich die späteren Herstellungskosten des Fahrzeuges. Eigenschaften des Endproduktes: Das fertige Fahrzeug soll bestimmte Eigenschaften bekommen (Crashsicherheit, Komfort etc.). Dementsprechend muss die Konstruktion ausgeführt werden. Zur Überprüfung wird häufig Simulation eingesetzt. Immer wichtiger wird auch die Positionierung gegenüber den Wettbewerbsfahrzeugen bezüglich unterschiedlichster Abmessungen (Länge, Höhe, Breite, Kopffreiheit, Ladevolumen …). Dazu werden in der Vorentwicklung die entsprechenden Maße und Dimensionen der Wettbewerber analysiert und die eigene Entwicklung dementsprechend ausgelegt. Qualität: Die spätere Qualität des Autos ergibt sich aus seiner Konstruktion. Eine höhere Qualität bedingt in der Regel auch höhere 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 gewünschten Eigenschaften erhält, sondern die einzelnen Bauteile müssen sich auch (möglichst günstig) herstellen, zusammenbauen und für etwaige Reparaturen während 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 dazugehörigen Werkzeuge läuft bei großen Automobilherstellern in mehreren Schleifen ab, wobei CA-Techniken (CA = Computer Aided = computergestützt) 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 müssen sich in den Labors, auf den Testgeländen der Automobilhersteller, auf gemieteten Rennstrecken und teilweise in der Öffentlichkeit, als Erlkönig verschiedensten Prüfungen unterziehen. Auch der Zusammenbau der einzelnen Komponenten des Fahrzeuges wird hierbei erprobt. Die Ergebnisse aus all diesen Versuchen fließen in die nächste Schleife bei der Konstruktion mit ein. Parallel zur Verbesserung und Optimierung der Bauteile für das Auto erfolgt auch die Konstruktion der dazugehörigen Werkzeuge.
Fabrikplanung und Produktionsplanung Parallel zur Konstruktion des Fahrzeugs müssen die Produktionsgebäude und Fertigungsanlagen geplant werden. Hier geht es um die Planung aller relevanten Fertigungsbereiche, in der das (neue) Fahrzeug kostengünstig und qualitätsgerecht 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 berücksichtigen, dass die bestehende Fertigung während der Umbaumaßnahmen möglichst durchgehend funktionsfähig bleibt. Auch Zulieferteile müssen geprüft werden, um ihr Zusammenwirken mit Teilen anderer Zulieferer bezüglich Optik, Haptik, Spaltmaßen, Montierbarkeit zu beurteilen, zum Beispiel mit dem Meisterbock.
Fertigungsversuch und Vorserie Nach Abschluss der Produktionsplanung müssen vor dem echten Produktionsstart die Produktionsprozesse, Anlagen und Maschinen getestet und eingefahren werden. Zudem werden die ersten Fahrzeuge noch als Vorserie gefertigt, um die Qualität der Produkte sicherzustellen. Erst danach wird mit der eigentlichen Serienfertigung der Fahrzeuge begonnen; in diesem Zusammenhang spricht man auch vom Start of Production.
Produktionsschritte und Produktionsstruktur Bei der Fertigstellung des Automobils werden in der Regel die nachfolgend beschriebenen Produktionsbereiche durchlaufen. In modernen Fabriken ist dabei schon von Anfang an bekannt, für welchen Endkunden jedes Fahrzeug gefertigt wird. Es werden also während 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 für 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 Zählpunkt (Logistik) voneinander abgegrenzt werden. Auf Basis dieser Struktur kann der gesamte Fertigungsverlauf durch entsprechende Regelkreise geplant und gesteuert werden.W. Herlyn: PPS im Automobilbau. Hanser Verlag, München 2012, ISBN 978-3-446-41370-2, S. 134–144. Der Produktionsfortschritt der Fahrzeuge kann an den Erfassungspunkten überwacht werden, bei Abweichungen können geeignete Steuerungsmaßnahmen eingeleitet werden. Das in der Fertigung befindliche Fahrzeug wird zwischen den einzelnen Fertigungsbereichen und -stationen per Fördertechnik transportiert. Eine typische Automobilfertigung erstreckt sich dabei über mehrere Hallen und teilweise auch über 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 häufig auf einer höherliegende Förderebene, in der die Fahrzeuge zwischen weiter auseinander liegenden Bereichen über Förderketten und Fördergehänge transportiert werden.
Gießerei Hier werden im Gussverfahren Teile hergestellt, die in das Fahrzeug eingebaut werden (z. B. Motorblock). Speziell Motorblöcke werden in eigenständigen Anlagen und oft an anderen Standorten hergestellt; viele Automobilhersteller gießen sogar gar nicht selber, sondern kaufen von Zulieferern ein. Auch die Gussteile für Turbolader werden meist zugekauft. mini|Motorblock
Presswerk