Halbleiterbauteile haben einen entscheidenden Anteil an der Entwicklung von Automobilen. Mikroprozessoren, Speicherbausteine sowie analoge Bauteile stellen die Basis für Komponenten wie Sicherheitssysteme, Displays oder Navigationssysteme dar. Der hohe Anteil der Elektronik an der Wertschöpfung eines Autos dürfte in den nächsten Jahren auch auf Grund der steigenden Vernetzung von Automobilen mit ihrer Umwelt auf bis zu 50 Prozent klettern. Dabei spielt die Zusammenarbeit mit Lieferanten für Elektronikbauteile und deren Zulieferern in der Halbleiterbranche eine entscheidende Rolle.

Bild: Fraunhofer IPA

Die akuten Schwierigkeiten bei der Versorgung der Automobilindustrie mit Halbleiterprodukten während der letzten drei Jahre zeigen die Herausforderung in der logistischen Zusammenarbeit beider Industrien: Der starke Ab- und Aufschwung des Automobilmarktes führte innerhalb der Lieferkette für Halbleiterbauteile erst zu starken Überproduktionen und anschließend zu gravierenden Kapazitätsengpässen. Als Folge fanden insbesondere in den Jahren 2009 und 2010 eine Vielzahl von kostenintensiven Materialallokationen und kurzfristigen Änderungen in der Produktionsplanung statt. Da die Marktteilnehmer von einem zunehmend volatilen Marktumfeld für Elektronikbauteile ausgehen, gilt es zur Vermeidung zukünftiger Krisen und einer grundsätzlichen Verbesserung der Versorgungssicherheit, die Planungs- und Steuerungsprozesse an der Schnittstelle beider Lieferketten zu harmonisieren.

Unterschiedliche Anforderungen der Absatzmärkte

Die Herausforderungen in der Zusammenarbeit beider Branchen verschärfen sich durch die unterschiedlichen Logistik-Anforderungen der Automobilindustrie im Vergleich zu anderen Absatzmärkten der Halbleiterbranche. Im Gegensatz zur Mehrzahl der automobilen Zuliefersegmente ist die Halbleiterindustrie nicht primär an der Planungsphilosophie der Automobilhersteller ausgerichtet. Stattdessen ist die Branche geprägt durch große internationale Konzerne, die nur einen kleineren Anteil ihres Umsatzes mit der Belieferung der Automobilindustrie erzielen. So verantwortet die Automobilindustrie im Branchendurchschnitt weltweit nur sieben Prozent des Absatzes der Halbleiterbranche, die größten Umsatzanteile fallen mit 38 Prozent für die Bereiche Datenverarbeitung sowie mit 24 Prozent für die Mobilfunk- und Festnetzkommunikation an. Charakteristisch für die Datenverarbeitungsbranche sind hohe Leistungs- und Innovationsanforderungen sowie kurze Produktlebenszyklen, auf die sich die Halbleiterbranche ausgerichtet hat. So wird in Deutschland bei Laptops von einer durchschnittlichen Nutzungsdauer von drei Jahren ausgegangen. Im Gegensatz dazu weisen Automobile in der EU eine durchschnittliche Nutzungsdauer von 8,2 Jahren auf. Darüber hinaus muss durch die Anforderungen des Ersatzteilegeschäftes die Verfügbarkeit von Produkten bis zu 25 Jahren sichergestellt werden.

Geringe Flexibilität in der Halbleiterfertigung

Der gesamte Auftragsdurchlauf in der Automobilindustrie von der Bestellung bis hin zur Auslieferung an den Kunden erfolgt momentan innerhalb von etwa zehn Tagen. Die Produktionsdurchlaufzeit von Halbleiterbauteilen beträgt hingegen rund acht bis 16 Wochen. Auch längerfristige Kapazitätsanpassungen erfolgen in der Automobilindustrie schneller als bei den Halbleiterproduzenten. Innerhalb der Automobilindustrie erfolgt die Planung weitestgehend nach einem sukzessiven Planungsansatz, bei dem Sekundärbedarfe jeweils an die vorgelagerten Lieferstufen weitergegeben werden. Dieser Ansatz führt zu einer Zeitverzögerung in der Informationsweitergabe und einer Verstärkung von Bedarfsschwankungen in der Lieferkette. Die Halbleiterproduzenten sind durch ihre geringere Flexibilität in der Fertigung gezwungen, dieser Situation durch hohe Lagerbestände und damit verbundenen hohen Kosten zu begegnen.

Ein Modell des Fraunhofer IPA stellt ein umfassendes Maßnahmenpaket zur Harmonisierung der Schnittstelle zwischen Automobil- und Halbleiterbranche vor.

Verbessertes Zusammenspiel in der Lieferkette

Um die Versorgung mit Halbleiterbauteilen auch unter volatilen Marktbedingungen zu tragbaren Kosten zu gewährleisten, muss das Zusammenspiel der beiden Industrien innerhalb der Lieferkette verbessert werden. Das betrifft sowohl die langfristige Kapazitäts- und Investitionsplanung als auch das kurzfristige Auftragsmanagement. Ein am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) auf Basis von Industrieprojekten entwickeltes Referenzmodell enthält eine Vielzahl von Maßnahmen und Ansätze zur Harmonisierung der Schnittstelle zwischen Automobil- und Halbleiterbranche. Eine entwickelte Maßnahme im Bereich ‚Prozess‘ ist die Harmonisierung der Kapazitätsplanung auf Basis des Collaborative Planning, Forecasting and Replenishment-Konzeptes (CPFR). Das entwickelte Konzept sieht die Organisation regelmäßiger Treffen zwischen Lieferanten und Kunden zur Abstimmung der Kapazitäts- und Investitionsentscheidungen vor.

Der Fokus liegt dabei auf der frühzeitigen Erkennung von Investitionsbedarfen bei Produktgruppen und Halbleitertechnologien. Die Abstimmungstreffen sollten durch eine standardisierte Vorgehensweise und gemeinschaftlich definierte Kennzahlen unterstützt werden. Darüber hinaus sind künstliche Bedarfsschwankungen innerhalb der automobilen Lieferkette zu vermeiden. Ein Ansatz hierzu ist die Verringerung der Anzahl der Dispositionsstufen, um die Bedarfszahlen schnell und unverfälscht vom Endproduzenten bis hin zum Halbleiterlieferanten zu übertragen. Eine Maßnahme hierfür ist der verstärkte Einsatz des Supplier Managed-Inventory-Konzeptes (SMI). Beim SMI-Konzept basieren die den Halbleiterlieferanten übermittelten Bedarfszahlen direkt auf den Produktionsprogrammen der Automobilzulieferer, um planungsbedingte Bedarfsschwankungen zu reduzieren. Im Bereich ‚Technologie und Strategie‘ bietet sich unter anderem die Verlagerung der kundenindividuellen Anpassung von Halbleiterbauteilen an das Ende des Fertigungsprozesses an.

Hierdurch können Bedarfe an halbfertigen Produkten zusammengefasst und Sicherheitsbestände reduziert werden. Halbleiterbauteile sollten aus logistischen Gesichtspunkten möglichst so gestaltet werden, dass sie nach den eigentlichen Produktionsschritten durch Software konfiguriert und kundenindividuell angepasst werden können. Eine Alternative zur dieser ‚Soft Customization‘ ist die ‚Hard Customization‘. Dabei werden Elektronikkomponenten durch eine hohe Modularisierung und Standardisierung nach dem Baukastenprinzip möglichst konfigurierbar gestaltet. Bei beiden Strategien sind eventuell entstehende Nachteile im Produktdesign gegen geringere Logistikkosten und Planungsrisiken abzuwägen. Die Vorteile liegen insbesondere in der Flexibilisierung der Halbleiterfertigung, da die Produktdifferenzierung erst nach Auftragseingang erfolgt. Eine verbesserte Versorgungssicherheit der Automobilindustrie mit Halbleiterbauteilen ist nur durch solche gemeinschaftlich umgesetzte Maßnahmen von Automobil- und Halbleiterindustrie zu erzielen.

Das könnte Sie auch interessieren:

Datenübernahme aus E-CAD-Tools
Engineeringdaten nahtlos integriert

Der Maschinen- und Anlagenbau sowie die Gebäudeautomation zeichnen sich durch anspruchsvolle elektrische Komponenten und einen hohen Vernetzungsgrad aus. Zudem rücken Planung und Konstruktion immer näher an die Fertigung heran. Engineering-und ERP-Systeme miteinander zu verbinden, ist zur Königsdisziplin geworden.‣ weiterlesen

Schwachstelle ausgenutzt
Weltweiter Ransomware-Angriff auf ESXi-Server

Bei einem weltweit breit gestreuten Ransomware-Angriff wurden laut Medienberichten tausende ESXi-Server, die u.a. zur Virtualisierung von IT-Fachverfahren genutzt werden, verschlüsselt. Wie das BSI mitteilt, sind auch Systeme in Deutschland betroffen.‣ weiterlesen

SAP-Tools für die Logistik
Was EWM und TM zu bieten haben

Mit Extended Warehouse Management und Transportation Management bietet SAP neue Tools für die Logistik an. Doch wann lohnt sich ein Wechsel und welche Vorteile bieten EWM und TM im Vergleich zu ihren Vorgängern?‣ weiterlesen

DSAG-Statement zur geplanten Stärkung des SAP-ERP-Geschäfts
Positives Signal, doch es bleiben Fragen

Im Rahmen der Bilanzpressekonferenz hat SAP mitgeteilt, das Enterprise-Resource-Planning (ERP)-Geschäft stärken und Einschnitte in Programmen für Vertrieb und Marketing (CRM) vornehmen zu wollen. Jens Hungershausen, Vorstandsvorsitzender der Deutschsprachigen SAP-Anwendergruppe (DSAG) ordnet die Strategie ein. ‣ weiterlesen

Software-defined Manufacturing
Iterative Planung für Losgröße 1

Durch flexible Produktionssysteme Unsicherheit und Volatilität entgegnen. Dazu müssen starre Verbünde gelöst und auch die Produktions- und Fertigungsplanung flexibilisiert werden. Digitale Zwillinge können helfen, die Produktion in Losgröße 1 zu ermöglichen und dabei Abweichungen im Materialfluss zu kompensieren.‣ weiterlesen

Marc Fischer folgt auf Johannes Koch
Neuer Deutschlandchef bei HPE

Hewlett Packard Enterprise hat Marc Fischer zum Deutschland-Chef ernannt. Sein Vorgänger Johannes Koch übernimmt die Leitung für die Region Zentraleuropa. ‣ weiterlesen

Arbeitsvorbereitung
Effizient vom Engineering zur Fertigung

Im Anlagenbau ist das Zusammenspiel von Engineering und Fertigung alles andere als trivial. Es gilt, fertigungsrelevante Daten projektbezogen in die jeweiligen Prozesse an Maschinen zu übermitteln, oft mit erheblichem Aufwand und manchen Schnittstellenhürden. Helfen kann das RiPanel Processing Center von Rittal, ein neues Jobmanagement-Tool zur zentralen Arbeitsvorbereitung.‣ weiterlesen

Flugzeug-Engineering mit Dassault Systèmes
Libelle mit Wasserstoffantrieb

Das französische Luftfahrt-Startup Blue Spirit Aero entwickelt ihr Leichtflugzeug Dragonfly mit den Werkzeugen der 3DExperience-Plattform von Dassault Systèmes. Neben der Leistungsfähigkeit der Anwendungen hat das den Effekt, dass sich Meilensteine des Startups etwa Investoren gegenüber glaubwürdig darstellen lassen.‣ weiterlesen

Erwartungen wieder positiv
Geschäftslage der Autoindustrie bessert sich

Die deutsche Autoindustrie ist laut einer Ifo Befragung zuversichtlicher gestimmt als noch zuletzt. So sind auch die Erwartungen erstmals seit fünf Monaten wieder im positiven Bereich. ‣ weiterlesen

Forschungsprojekt ’Fluently’
Wenn Roboter Empathie zeigen

Im Forschungsprojekt ’Fluently’ wollen die Beteiligten das Teamwork von Mensch und Maschine optimieren. So sollen zwischen beiden echte soziale Interaktionen ermöglicht werden.‣ weiterlesen

Softwareentwicklung
Prozesse verbinden mit mobilen Low-Code-Apps

Selbst gut ausgeprägte ERP-Systemlandschaften weisen meist Lücken auf, in denen Prozesse ohne digitales Abbild ablaufen. Individuell erstellte mobile Anwendungen können solche Lücken schließen - und so manch andere Schwachstelle in der ERP-Landschaft ausbügeln.‣ weiterlesen