Besparingspotensial gjennom automatisering i skipsbygging

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?

Systeme für das automatisierte Zuschneiden und die automatisierte Fertigung arbeiten mit einer programmierten Steuerung, die bei Weitem präziser funktioniert, als ein Mensch es könnte. Das erhöht jedoch nicht nur die Qualität des Endproduktes, sondern verringert auch die Verschwendung von Material und Ressourcen. Ein Beispiel hierfür ist der Zuschnitt von Stahlplatten: Durch eine erhöhte Präzision gibt es viel weniger Verschnitt. Damit wird mehr von dem Stahl auch tatsächlich im Schiff verbaut, was dann wiederum die Materialkosten senkt und selbstverständlich auch der Umwelt zugutekommt.

Wie erhöhen intelligente Nesting-Programme die Ressourceneffizienz?

Sogenannte intelligente Nesting-Programme erhöhen besagte Präzision noch weiter. Neben der Senkung der Materialkosten steigt mit ihnen auch die Ressourceneffizienz. Das wiederum ist ein wichtiger Aspekt im Streben nach einem nachhaltigen Schiffbau.

Wie senkt Automatisierung die variablen Kosten pro Bauteil?

Die Automatisierung senkt die variablen Kosten pro einzelnem Bauteil. Das liegt daran, dass die Prozesse zuerst einmal optimiert werden und dann dank der Programmierung beliebig oft erneut ablaufen können. Gerade bei der Serienfertigung der verschiedenen Module bzw. einzelner, standardisierter Komponenten und Anlagen entstehen so erhebliche Einsparungen. Diese können oft bis zu 30 % erreichen. Wie hoch die Einsparungen in der Realität ausfallen, richtet sich aber auch nach der Komplexität der Teile und dem Integrationsgrad der Automatisierung, dementsprechend muss der Ressourcenverbrauch in den Werften ständig im Auge behalten werden.

Wie sorgen Datenerfassung und Dokumentation für Qualitätsmanagement?

Die Automatisierung arbeitet gerade deswegen mit der Erfassung und der Analyse der Daten in der Produktion. Dabei dokumentieren die Programme jeden Schritt, jede Montagebewegung und jede Schweißnaht genau. So können die Konstrukteure nachverfolgen, was geschieht, und überprüfen, wo sich Mängel zeigen können, welche Ursachen die Mängel haben und wie sich die Störungen in der Zukunft vermeiden lassen.

Die Automatisierung steuert also nicht nur die Fertigung, sie sorgt auch mit ihrer Dokumentation für eine ganz neue Transparenz. Diese erlaubt es, Fehlerquellen noch vor der Produktion zu finden. Zeigen diese sich aber erst während der Fertigung, können die Fachleute die Anlagen nachjustieren. Damit vermeiden sie beim nächsten Durchgang, dass die Fehler erneut auftreten, und sparen somit natürlich Arbeit und anderweitige Ressourcen.

Diese Form des Arbeitens bringt zur gleichen Zeit ein durchgängiges Qualitätsmanagement mit sich. Die lückenlose Dokumentation ist Nachweis und Grundlage von Verbesserungen. Zudem dient sie der Nachvollziehbarkeit und der Zertifizierung von Prozessen und Produkten – auch das ist gerne gesehen.

Eignet sich Automatisierung auch für Einzelfertigung wie Yachten und Forschungsschiffe?

Viele sehen die Automatisierung als eine Entwicklung, die sich nur bei standardisierten Produkten lohnt. Damit liegen – oder lagen – sie nicht unbedingt falsch. Die Zeiten haben sich jedoch etwas geändert, und heutzutage sind viel mehr Faktoren zu beachten. Heute erlauben digitale Zwillinge und die KI-gestützte Planung, Fertigungsprozesse, die nicht repetitiv sind, in eine Software zu integrieren. Das heißt, mit solch adaptiven Systemen und gestützt auf die digitale Planung können automatisierte Systeme nun auch ganz leicht bei der Fertigung von Einzelschiffen arbeiten. Darüber hinaus sind selbst in diesen Einzelschiffen Anlagen zu finden, deren Herstellung in repetitiven Prozessen abläuft.

Das bedeutet, dass heutzutage die Automatisierung bereits zu einem hybriden Modell wird. Sie lässt sich auch bei Yachten und Forschungsschiffen anwenden, denn sie ergänzt mit ihrer Fähigkeit zur Einzelfertigung nunmehr auch das Handwerk.

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

Hier ist ein Beispiel dafür, wie sich die Automatisierung auf die Kosten für ein Projekt auswirken kann. Zur Veranschaulichung nehmen wir eine kleine Yacht, eine mittlere Fregatte und ein großes Kreuzfahrtschiff als Berechnungsgrundlage. Hier sind die Annahmen, die für dieses Beispiel gelten:

• Die Einsparung bedeutet insgesamt – konservativ gerechnet – 30 % weniger manuelle Arbeitsstunden
• Der Lohn für die Arbeit beträgt 35 € pro Stunde
• Im Bereich der Energie sparen die automatisierten Prozesse 10 % ein bei einem angenommenen Preis von 0,20 € pro kWh
• Der Materialverschnitt fällt um 15 % kleiner aus
• Die Nachbearbeitung sinkt von 5 % der Gesamtarbeitsstunden auf nur 1 % dank der Automatisierung und der damit einhergehenden höheren Präzision

Für die drei Schiffe in dem Beispiel besteht dieser Aufwand als Ausgangswert:

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

Diese Zahlen können selbstverständlich je nach echtem Beispiel durch reale Werte ersetzt werden, wenn jemand die Berechnung für ein bestimmtes Schiffbauprojekt anwenden möchte.

In einem folgenden Beitrag setzen wir diese Berechnung fort und analysieren die konkreten Ersparnisse für alle drei Schiffstypen genauer.

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 Lov om midlertidig ansettelse (AÜG). Die technologischen Grundlagen der Automatisierung im Schiffbau lesen Sie in unserem vorherigen Beitrag zur Automatisierung im Schiffbau.

Konklusjon

Die Automatisierung im Schiffbau spart nicht nur Zeit, sondern messbar auch Material, Energie und Arbeitsstunden – von präziserem Zuschnitt über intelligente Nesting-Programme bis zur lückenlosen Datenerfassung für das Qualitätsmanagement. Dank digitaler Zwillinge und KI-gestützter Planung profitieren mittlerweile auch Einzelanfertigungen wie Yachten und Forschungsschiffe von diesen Effekten. Wie groß die Einsparungen konkret ausfallen, zeigt das Rechenbeispiel für Yacht, Fregatte und Kreuzfahrtschiff – und wird im nächsten Beitrag weiter vertieft.

VANLIGE SPØRSMÅL

Wie viel Materialkosten lassen sich durch automatisierten Zuschnitt sparen?

Durch höhere Präzision und weniger Verschnitt beim Zuschnitt von Stahlplatten sinken die Materialkosten spürbar, wobei der genaue Wert von der Komplexität der Teile abhängt.

Wie hoch können die Einsparungen durch Automatisierung bei Serienfertigung sein?

Bei standardisierten Komponenten und Modulen können die Einsparungen bei den variablen Kosten pro Bauteil oft bis zu 30 % erreichen.

Wofür dient die Datenerfassung bei automatisierten Fertigungsprozessen?

Sie dokumentiert jeden Arbeitsschritt lückenlos, erlaubt die Rückverfolgung von Mängeln und deren Ursachen und bildet die Grundlage für kontinuierliche Prozessverbesserung und Zertifizierung.

Lohnt sich Automatisierung auch bei Einzelanfertigungen wie Yachten?

Ja. Digitale Zwillinge und KI-gestützte Planung erlauben es heute, auch nicht repetitive Fertigungsprozesse zu automatisieren, sodass Automatisierung und Handwerk sich ergänzen.

Welche Annahmen liegen dem Rechenbeispiel zugrunde?

30 % weniger manuelle Arbeitsstunden, ein Stundenlohn von 35 €, 10 % Energieeinsparung bei 0,20 €/kWh, 15 % weniger Materialverschnitt und ein Rückgang der Nachbearbeitung von 5 % auf 1 % der Arbeitsstunden.

Wie viele Arbeitsstunden benötigt die Fertigung der Beispielschiffe?

Im Beispiel sind es 20.000 Stunden für die kleine Yacht, 150.000 Stunden für die mittlere Fregatte und 1,2 Millionen Stunden für das große Kreuzfahrtschiff.

Werden trotz Automatisierung noch Fachkräfte gebraucht?

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