Automaatio laivanrakennuksessa: vaikutukset ja taloudellisuus

Automatisierung im Schiffbau verändert grundlegend, wie Schiffe geplant, gefertigt und gewartet werden – von CNC-Maschinen über Schweißroboter bis zu digitalen Zwillingen und Industrie 4.0. Wenn Sie als Werft oder Zulieferbetrieb wissen möchten, wie dieser Wandel wirtschaftlich wirkt und welche Fachkräfte er erfordert, gibt Ihnen dieser Beitrag den Überblick über Technologie und wirtschaftliche Auswirkungen gleichermaßen.

Wie hat sich der Schiffbau vom Handwerk zur Automatisierung entwickelt?

Wie in der gesamten Fertigung in allen Industrien, so hat auch die Automatisierung im Schiffbau tiefgreifende Veränderungen verursacht. So werden Schiffe heute anders geplant, gefertigt und gewartet. Dabei übernehmen digitale Systeme, KI und Roboter immer mehr Aufgaben in jeder Phase der Arbeiten.

Gerade im deutschen Schiffbau dient die Automatisierung dazu, die Position der Unternehmen im internationalen Wettbewerb zu stärken. Dieser Wandel zieht wirtschaftliche und soziale Auswirkungen mit sich und zeichnet bereits wichtige Trends für die Zukunft ab.

Der Schiffbau war und ist ein handwerklich geprägtes Gewerbe. Dafür herrschten früher auf den Werften vor allem manuelle Fertigungsprozesse vor. Die Schiffe waren alle unterschiedlich, die Teile riesig groß, und der Bau fand oft im Freien statt. Damit war auch für die ersten Maschinen in der Fertigung nicht unbedingt viel Raum, sich einzubringen. Das heißt, Menschen übernahmen den Zuschnitt der Stahlplatten, das Schweißen der Sektionen und den gesamten Innenausbau. Maschinen, wenn sie überhaupt zum Einsatz kamen, wurden manuell gesteuert.

Wie veränderte die Digitalisierung die Konstruktion von Schiffen?

Dann aber kam die Digitalisierung, die den Beginn der Automatisierung mit sich brachte. Die einzelnen Schiffe und Konstruktionen wurden bis dahin ausschließlich auf dem Papier gezeichnet. Nun konnten die Konstrukteure und Ingenieure sie digital modellieren. Damit ließen sie sich im Computer besser testen, planen und ihre Zeichnungen viel präziser gestalten.

Welche Rolle spielen CNC-Maschinen im modernen Schiffbau?

Dann kam der Einsatz von CNC-Maschinen. CNC steht dabei für „Computerized Numerical Control“. Diese Maschinen waren in der Lage, präzise Zuschnitte von Metallplatten anzufertigen. Auch konnten sie in automatisierten Schweißanlagen arbeiten. Damit begann der Prozess, die reine Handarbeit durch neue Vorgänge zu ergänzen und teilweise zu ersetzen.

Im Moment unterliegt der Schiffbau in Deutschland weiterhin einem rasanten Wandel. Dabei ist die Veränderung im Moment die einzige Konstante in den Unternehmen. Es gibt neue digitale Fertigungssysteme, Roboter, KI-Steuerungen und dergleichen, die nun überall ihren Einzug halten.

Wo werden Roboter im Schiffbau heute eingesetzt?

Ein großer Anwendungsbereich für Roboter sind die verschiedenen Schweißverfahren, das Brenn- und Laserschneiden, das Anbringen von Lackierungen und das präzise Montieren von Teilen. Hier bewähren sie sich, denn sie können Menschen teils von diesen gefährlichen Arbeiten fernhalten und können diese Arbeiten oft viel präziser ausführen. Letzteres gilt nicht nur für einen bestimmten Moment, sondern auch für stunden- und tagelanges Arbeiten. Wo Menschen ermüden und Fehler machen, kann ein Schweißroboter auch nach zwölf Stunden noch genaue Schweißnähte setzen.

Wie profitieren Marineschiffe und Kreuzfahrtschiffe von Schweißrobotern?

Gerade bei Marineschiffen und auf großen Kreuzfahrtschiffen lassen sich Roboter mit ihren Armen gut einsetzen. Sie setzen die Schweißnähte präzise und mit hoher Qualität. Vor allem aber können sie diese Arbeiten beliebig wiederholen und dabei ihr Maß an Präzision und Qualität beibehalten.

Was sind digitale Zwillinge, und wie nutzt KI sie?

Digitale Zwillinge sind die Abbilder bzw. Modelle der realen Schiffe, die im Computer existieren. Diese Modelle gleichen dem realen Schiff, welches sie abbilden, und dienen der Planung von Konstruktion, Wartung, Upgrades und Nutzung.

Künstliche Intelligenz kann nun mit diesen Modellen arbeiten. Dafür simuliert sie zum Beispiel das Strömungsverhalten, um bessere Rumpf- bzw. Propellerformen zu finden. Die KI kann auch den Energieverbrauch berechnen und die Materialbelastung bestimmen. Damit können die digitalen Zwillinge genauer geplant werden. Anstatt zum Beispiel kritische Bereiche zu schwach und unkritische Bereiche zu stark auszubauen, können die Ingenieure die Verstärkungen genau dort planen, wo sie im Leben des Schiffes auch wirklich gebraucht werden.

Wie vernetzt Industrie 4.0 die Produktionsschritte auf der Werft?

Auch das Prinzip der Industrie 4.0 erreicht die Werften. Hierbei werden die einzelnen Produktionsschritte und Aufgaben komplett miteinander vernetzt. Das reicht von der Planung über die Materialbeschaffung bis zur Endmontage und Ausrüstung. Dank der Vernetzung wird aus diesen vielen Einzelschritten ein einziger, kontinuierlicher Prozess.

Die Verbindung aller Schritte erlaubt es, Fehlerquellen zu finden und vor allem Engpässe von vornherein zu vermeiden bzw. so zu planen, dass sie keine negativen Auswirkungen auf den Gesamtprozess haben. Fehler, die dann auch tatsächlich auftreten, können direkt in Echtzeit festgestellt und sofort berichtigt werden. Dabei gehen die einzelnen Arbeiten in den jeweiligen Phasen Hand in Hand vonstatten, sodass sie einander unterstützen und nicht behindern.

Wenn zum Beispiel die Segmente aus der Vorfertigung kommen, installieren die Fachleute die Anlagen und Versorgungssysteme direkt gemeinsam, bevor die Zugänge durch das Zusammensetzen des Rumpfes verschlossen bzw. erschwert werden. Die Planung des gesamten Prozesses als ein Vorgang kann so verschiedene Teams für verschiedene Arbeiten direkt zusammenbringen, die dann miteinander vor Ort kooperieren.

Welche wirtschaftlichen Auswirkungen hat die Automatisierung im Schiffbau?

Die Automatisierung im deutschen Schiffbau ist ein technologischer Faktor, der auch erhebliche wirtschaftliche Auswirkungen mit sich bringt. Diese reichen von einer besseren Kosteneffizienz über mehr Produktivität bis hin zu Wettbewerbsvorteilen, der Lieferkette und verschiedenen Förderprogrammen.

Welche Vorteile bringt Automatisierung für Kosteneffizienz und Produktivität?

Die Automatisierung ist einer der wichtigsten Faktoren im Hinblick auf die Steigerung der Produktivität und damit zugleich auch der Kosteneffizienz. Früher führten die Mitarbeiter auf den Werften viele Arbeitsschritte manuell aus. Das reichte vom Plasmaschnitt der einzelnen Stahlplatten bis hin zum Verschweißen der verschiedenen Sektionen. Heute übernehmen Roboter diese Aufgaben ebenso wie digitale Steuerungssysteme und CNC-gesteuerte Maschinen. Die sich daraus ergebenden Vorteile bewirken dann die Kostenersparnis und die höhere Produktivität. Sie bestehen aus:

• Einer höheren Präzision und geringeren Fehlerquote
• Schnelleren Durchlaufzeiten und effizienterer Fertigung
• Verbessertem Materialeinsatz
• Gleichbleibender Qualität bei niedrigeren Stückkosten
• Besserer Planbarkeit und Qualitätssicherung
• Flexibilität auch bei komplexen Vorgängen

Werften, die diese automatisierten Anlagen betreiben, benötigen dafür qualifiziertes Personal, das die Systeme programmiert, überwacht und wartet. Genau diese Kombination aus klassischem Handwerk und digitaler Steuerungskompetenz ist am Arbeitsmarkt oft knapp und lässt sich gezielt über spezialisierte Zeitarbeit ergänzen.

Warum erhöht Wiederholgenauigkeit die Qualität in der Fertigung?

Automatisierte Prozesse zeigen viele Vorteile, doch einer der wichtigsten wird gern übersehen. Dank der Automatisierung und der präzisen Steuerung können sie beliebig oft wiederholt werden. Wo ein Mensch bei jeder Wiederholung ständig neue, kleine Abweichungen macht, wiederholt ein Roboter den Vorgang millimetergenau immer und immer wieder.

Die Roboter, zum Beispiel beim Schweißen, folgen einem vorgegebenen Plan. Zeigen sich Fehler, kann der Plan angepasst werden. Das geschieht, bis er perfektioniert ist, und dann wiederholen die Roboter die Vorgaben bei jedem Durchgang. Das geht ohne Ermüdung und unabhängig von den äußeren Bedingungen vonstatten.

Das Resultat ist eine weit höhere Qualität. So müssen Schweißnähte kaum mehr nachbearbeitet werden, und der Ausschuss bei der Fertigung von Teilen ist deutlich kleiner. In der Praxis lassen sich die Fehler um bis zu 70 % senken, was sich selbstverständlich auch in den Produktionskosten zeigt.

Wie verkürzt Automatisierung die Durchlaufzeiten bei Großprojekten?

Sobald die Fertigungssysteme digital vernetzt sind, können sie verschiedene Arbeitsschritte parallel ausführen. Damit erledigen sie die gleiche Arbeit in einer viel kürzeren Zeit. Wenn Schiffssektionen früher Wochen für die Fertigstellung beanspruchten, lässt sich dies nun auf Tage verkürzen.

Gerade für große Werften lohnt sich das. Hier findet eine Produktion statt, die aufgrund der Größe der Projekte und der Anzahl der Bestellungen einer Serienproduktion gleicht. Das ist zum Beispiel vor allem bei Fähren und bei Marineschiffen der Fall. Dabei bringt die parallele Ausführung der Arbeiten Zeiteinsparungen, die sich schnell summieren.

Darüber hinaus ermöglicht die Automatisierung, Anlagen, die selbst teuer waren, viel besser auszulasten. Roboter können ohne Probleme rund um die Uhr arbeiten, ohne damit die Qualität zu beeinträchtigen.

Hinweis: Fachkräfte, die automatisierte Fertigungssysteme programmieren, überwachen und warten, lassen sich rechtssicher über Arbeitnehmerüberlassung nach AÜG vermitteln. Mehr dazu lesen Sie in unserem Beitrag zum Laki vuokratyöstä (AÜG). Wie Digitalisierung und Weiterbildung zusammenspielen, lesen Sie in unserem Beitrag zu Digitalisierung & Weiterbildung im Schiffbau.

Päätelmä

Die Automatisierung hat den deutschen Schiffbau vom rein handwerklichen Gewerbe zu einer hochvernetzten, digital gesteuerten Industrie gemacht. CNC-Maschinen, Schweißroboter, digitale Zwillinge und Industrie-4.0-Vernetzung steigern Präzision, Qualität und Produktivität messbar – bei gleichzeitig kürzeren Durchlaufzeiten und besserer Kosteneffizienz. Für Werften bedeutet das zugleich einen wachsenden Bedarf an Fachkräften, die klassisches Handwerk mit digitaler Steuerungskompetenz verbinden.

FAQ

Wie hat sich der Schiffbau vom Handwerk zur Automatisierung entwickelt?

Früher dominierten manuelle Fertigungsprozesse, bis digitale Konstruktionsmodelle und später CNC-Maschinen die reine Handarbeit ergänzten und teilweise ersetzten.

Wofür stehen CNC-Maschinen im Schiffbau?

CNC steht für „Computerized Numerical Control“ und ermöglicht präzise Zuschnitte von Metallplatten sowie den Betrieb automatisierter Schweißanlagen.

Wo werden Roboter im Schiffbau heute am häufigsten eingesetzt?

Vor allem beim Schweißen, Brenn- und Laserschneiden, Lackieren und präzisen Montieren von Teilen, insbesondere bei Marineschiffen und großen Kreuzfahrtschiffen.

Was ist ein digitaler Zwilling im Schiffbau?

Ein digitaler Zwilling ist ein computerbasiertes Abbild eines realen Schiffes, das für Planung, Wartung, Upgrades und Simulationen mit künstlicher Intelligenz genutzt wird.

Was bedeutet Industrie 4.0 für Werften?

Industrie 4.0 vernetzt alle Produktionsschritte von der Planung bis zur Endmontage zu einem kontinuierlichen Prozess, wodurch Fehlerquellen und Engpässe früh erkannt werden.

Wie stark senkt Automatisierung die Fehlerquote im Schiffbau?

In der Praxis lassen sich Fehler durch automatisierte, wiederholgenaue Prozesse um bis zu 70 % senken, was auch die Produktionskosten deutlich reduziert.

Wie beeinflusst Automatisierung die Durchlaufzeiten bei Großprojekten?

Digital vernetzte Fertigungssysteme können Arbeitsschritte parallel ausführen, wodurch sich die Fertigstellung von Schiffssektionen von Wochen auf Tage verkürzen lässt.

Welche Fachkräfte werden für automatisierte Werften gebraucht?

Gefragt sind Fachkräfte, die klassisches Handwerk mit digitaler Steuerungskompetenz verbinden, etwa zur Programmierung, Überwachung und Wartung von CNC-Maschinen und Robotik.