Sparpotenziale durch Automatisierung im Schiffbau

In unserem Beitrag zum Einfluss der Automatisierung auf den Schiffbau sind wir bereits auf die technologischen Grundlagen eingegangen. In diesem Beitrag vertiefen wir das Thema und zeigen konkret, welche Sparpotenziale sich für Werften bei Material, Energie und Arbeitsstunden ergeben – inklusive eines Rechenbeispiels für drei unterschiedlich große Schiffsprojekte.

Wie senkt automatisiertes Zuschneiden Materialverschwendung?

Automatisierte Zuschneide- und Fertigungssysteme können Bauteile präzise und mit gleichbleibender Qualität bearbeiten. Bei geeigneter Programmierung und Einstellung lassen sich dadurch fehlerhafte Zuschnitte und Materialverluste reduzieren. Beim Zuschneiden von Stahlplatten tragen präzise Schnitte und eine effiziente Anordnung der Bauteile dazu bei, das vorhandene Material besser zu nutzen. Das kann die Materialkosten senken und Ressourcen schonen.

Wie erhöhen intelligente Nesting-Programme die Ressourceneffizienz?

Nesting-Programme optimieren die Anordnung der auszuschneidenden Bauteile auf einer Materialfläche, beispielsweise einer Stahlplatte. So lässt sich die verfügbare Fläche besser ausnutzen und der Verschnitt verringern. Dies kann die Materialkosten senken und zu einem ressourcenschonenderen Schiffbau beitragen.

Wie senkt Automatisierung die variablen Kosten pro Bauteil?

Automatisierung kann die variablen Kosten pro Bauteil senken, indem sie den Arbeitsaufwand, den Materialverbrauch und die Nachbearbeitung reduziert. Besonders bei der Serienfertigung standardisierter Komponenten und Module lassen sich optimierte Abläufe wiederholt nutzen. Wie hoch die Einsparungen ausfallen, hängt unter anderem von der Komplexität der Bauteile, der Auslastung der Anlagen und dem Automatisierungsgrad ab. Werften sollten den tatsächlichen Arbeits- und Ressourcenverbrauch deshalb regelmäßig erfassen und auswerten.

Wie sorgen Datenerfassung und Dokumentation für Qualitätsmanagement?

Automatisierte Fertigungssysteme können Produktionsdaten erfassen und zur Auswertung bereitstellen. Welche Arbeitsschritte, Montagevorgänge und Schweißparameter dokumentiert werden, hängt von der eingesetzten Technik und ihrer Konfiguration ab. Die Daten helfen den zuständigen Fachkräften, Abläufe nachzuvollziehen, mögliche Fehlerursachen zu untersuchen und Maßnahmen zur Verbesserung der Prozesse abzuleiten.

Die digitale Dokumentation macht Fertigungsabläufe transparenter. Erkenntnisse aus bisherigen Produktionsdaten können helfen, Fehlerquellen vor einem erneuten Fertigungsdurchlauf zu erkennen. Werden während der Produktion Abweichungen festgestellt, können Fachkräfte die Ursachen prüfen und die Anlagen bei Bedarf nachjustieren. Dadurch lässt sich das Risiko wiederkehrender Fehler verringern und der Aufwand für Nacharbeit reduzieren.

Eine systematische Datenerfassung und Dokumentation unterstützt das Qualitätsmanagement. Sie macht Abläufe und Prüfergebnisse nachvollziehbar und schafft eine Grundlage für kontinuierliche Verbesserungen. Die dokumentierten Informationen können außerdem als Nachweise bei Audits und Zertifizierungsverfahren dienen, sofern sie die jeweiligen Anforderungen erfüllen.

Eignet sich Automatisierung auch für Einzelfertigung wie Yachten und Forschungsschiffe?

Automatisierung bietet besonders bei standardisierten und wiederkehrenden Fertigungsabläufen Vorteile. Sie kommt jedoch auch für ausgewählte Arbeitsschritte beim Bau einzelner Yachten oder Forschungsschiffe infrage. Digitale Planung, digitale Zwillinge und gegebenenfalls KI-gestützte Verfahren können dabei helfen, Prozesse auf unterschiedliche Bauteile und Anforderungen abzustimmen. Auch individuell gebaute Schiffe enthalten Komponenten, deren Herstellung wiederkehrende Arbeitsschritte umfasst. Ob deren Automatisierung wirtschaftlich ist, hängt unter anderem vom Programmier- und Rüstaufwand sowie von der Auslastung der Anlagen ab.

Im Yacht- und Forschungsschiffbau können automatisierte Verfahren und handwerkliche Arbeit miteinander kombiniert werden. Dabei werden geeignete Fertigungsschritte automatisiert, während Fachkräfte individuelle Anpassungen und komplexe Montagearbeiten übernehmen.

Rechenbeispiel: Wie wirkt sich Automatisierung auf die Kosten dreier Schiffstypen aus?

Anhand einer kleinen Yacht, einer mittleren Fregatte und eines großen Kreuzfahrtschiffs lässt sich beispielhaft veranschaulichen, wie Einsparungen durch Automatisierung berechnet werden können. Die folgenden Werte dienen ausschließlich als vereinfachte Modellannahmen. Sie sind keine Richtwerte für den tatsächlichen Aufwand dieser Schiffstypen.

Für das Modell gelten folgende Annahmen:

• Der manuelle Arbeitsaufwand sinkt um 30 %.
• Je Arbeitsstunde wird ein Kostenansatz von 35 € verwendet.
• Der Energieverbrauch sinkt um 10 %. Der angenommene Energiepreis beträgt 0,20 € pro kWh.
• Die Verschnittmenge sinkt gegenüber dem Ausgangswert um 15 %.
• Der Anteil der Nachbearbeitung an den Arbeitsstunden sinkt von 5 % auf 1 %.

Für die anschließende Berechnung sind noch zwei Festlegungen nötig:

• Die ursprüngliche Verschnittmenge beziehungsweise ihr Materialwert muss angegeben werden. 15 % weniger Verschnitt entsprechen nicht 15 % weniger gesamten Materialkosten.
• Es muss feststehen, ob die eingesparte Nachbearbeitung bereits in den 30 % weniger Arbeitsstunden enthalten ist. Andernfalls besteht die Gefahr einer doppelten Anrechnung. Außerdem braucht der Anteil von 1 % eine eindeutige Bezugsgröße.

Für die drei Modellprojekte werden folgende Ausgangswerte angenommen:

Schiffstyp	Arbeitsstunden	Materialkosten	Energieaufwand
Kleine Yacht	20.000 Stunden	300.000 €	50.000 kWh
Mittlere Fregatte	150.000 Stunden	2,5 Mio. €	500.000 kWh
Großes Kreuzfahrtschiff	1,2 Mio. Stunden	25 Mio. €	5 Mio. kWh

Für die Anwendung auf ein konkretes Schiffbauprojekt müssen die Modellannahmen durch projektspezifische Daten ersetzt werden.

Im Folgebeitrag berechnen wir auf dieser Grundlage die beispielhaften Einsparungen für alle drei Schiffstypen.

Hinweis: Auch beim Betrieb automatisierter Fertigungssysteme bleiben qualifizierte Fachkräfte für Programmierung, Überwachung und Nachjustierung unverzichtbar. Diese lassen sich rechtssicher über Arbeitnehmerüberlassung nach AÜG vermitteln. Mehr dazu lesen Sie in unserem Beitrag zum Arbeitnehmerüberlassungsgesetz (AÜG). Die technologischen Grundlagen der Automatisierung im Schiffbau lesen Sie in unserem vorherigen Beitrag zur Automatisierung im Schiffbau.

Fazit

Automatisierung kann im Schiffbau den Arbeitsaufwand verringern, die Materialausnutzung verbessern und das Qualitätsmanagement unterstützen. Ob auch der Energieverbrauch sinkt, hängt von den eingesetzten Anlagen und Prozessen ab. Neben der Serienfertigung kommen ausgewählte Anwendungen auch beim Bau individueller Yachten und Forschungsschiffe infrage. Entscheidend sind geeignete Prozesse, qualifizierte Fachkräfte und eine wirtschaftlich sinnvolle Integration. Die vorgestellten Modellannahmen bilden die Grundlage für die Beispielrechnung im Folgebeitrag. Wie hoch die Einsparungen tatsächlich ausfallen, muss für jedes Projekt anhand konkreter Daten ermittelt werden.

FAQ

Wie viel Materialkosten lassen sich durch automatisierten Zuschnitt sparen?

Präziser Zuschnitt und eine optimierte Anordnung der Bauteile auf den Stahlplatten können Materialverluste und damit die Materialkosten reduzieren. Wie hoch die Einsparungen ausfallen, hängt unter anderem von der Bauteilgeometrie und der bisherigen Materialausnutzung ab. Ein allgemeiner Prozentsatz lässt sich dafür nicht angeben.

Wie hoch können die Einsparungen durch Automatisierung bei Serienfertigung sein?

Bei standardisierten Komponenten und Modulen kann Automatisierung die variablen Kosten pro Bauteil senken. Die Höhe der Einsparungen hängt unter anderem vom Automatisierungsgrad, der Auslastung der Anlagen und den bisherigen Fertigungsabläufen ab. Die im Rechenbeispiel angenommenen 30 % beziehen sich auf weniger manuelle Arbeitsstunden, nicht auf die gesamten variablen Kosten.

Wofür dient die Datenerfassung bei automatisierten Fertigungsprozessen?

Die Datenerfassung macht dokumentierte Fertigungsabläufe nachvollziehbar und unterstützt die Untersuchung von Fehlerursachen sowie die kontinuierliche Verbesserung der Prozesse. Die erfassten Daten können außerdem als Nachweise für Zertifizierungsverfahren dienen, sofern sie die jeweiligen Anforderungen erfüllen. Der Umfang der Dokumentation hängt vom eingesetzten System ab.

Lohnt sich Automatisierung auch bei Einzelanfertigungen wie Yachten?

Automatisierung kann sich auch bei Einzelanfertigungen lohnen, insbesondere bei wiederkehrenden Arbeitsschritten oder ähnlichen Bauteilen. Ob der Einsatz wirtschaftlich ist, hängt unter anderem vom Programmier- und Rüstaufwand sowie von der Auslastung der Anlagen ab. Automatisierte Verfahren und handwerkliche Arbeit können sich dabei ergänzen.

Welche Annahmen liegen dem Rechenbeispiel zugrunde?

Das vereinfachte Modell nimmt 30 % weniger manuelle Arbeitsstunden, einen Kostenansatz von 35 € je Arbeitsstunde und 10 % weniger Energieverbrauch bei einem Energiepreis von 0,20 €/kWh an. Zusätzlich werden 15 % weniger Materialverschnitt und ein Rückgang des Nachbearbeitungsanteils von 5 % auf 1 % angenommen. Diese Werte dienen der Veranschaulichung und sind keine allgemeinen Branchenrichtwerte.

Wie viele Arbeitsstunden benötigt die Fertigung der Beispielschiffe?

Als Ausgangswerte vor der angenommenen Automatisierung werden im Modell 20.000 Arbeitsstunden für die kleine Yacht, 150.000 für die mittlere Fregatte und 1,2 Millionen für das große Kreuzfahrtschiff angesetzt. Es handelt sich um illustrative Modellwerte, nicht um allgemeine Richtwerte für diese Schiffstypen.

Werden trotz Automatisierung noch Fachkräfte gebraucht?

Automatisierte Anlagen müssen programmiert, überwacht und bei Bedarf nachjustiert werden, weshalb qualifiziertes Personal weiterhin unverzichtbar bleibt.