Mit dem Projekt "Neue Prüftechnologie" wollen die Bayerischen Motorenwerke die Zahl der Prüfstände verringern, Qualität. Rationalisierung und Technologie erheblich vergrößern. Vor gut zwei Jahren begann die Planungsphase. Inzwischen zeichnet sich der Erfolg bereits ab.
Das Auto besteht heute aus doppelt so vielen Teilen wie noch vor 20 Jahren. Zudem haben die ständig optimierten Funktionen zu einer Komplexität geführt, die eine Herausforderung sowohl bei der Produktion als auch in den Reparaturwerkstätten darstellt. Und deshalb zahlt sich Qualität aus, muß sie Gleichschritt mit Präzision fassen. Die Bayerischen Motorenwerke, die unter ihrem Vorstandsvorsitzenden Eberhard von Kuenheim ein Umsatzvolumen von 20 Milliarden Mark und eine Jahresproduktion von 480 000 Autos vorzuweisen haben, wollen mit dem Projekt Neue Prüftechnologie (NTP) sämtliche Serienmotoren vollautomatisch kontrollieren.
Rechnerverbund über 70 Megabit Datenbus
Der Startschuß für die Planungsphase des Projekts NTP fiel bereits im Sommer 1986. 54 manuell zu bedienende Motorprüfstände waren damals in Halle 140 des Autobauers installiert. Aber die umfangreichen Funktionstests brauchen viel Zeit. Denn die verschiedenen Modellreihen sind mit verschiedenen Motoren mit unterschiedlichem Leistungsverhalten ausgestattet. Das aber bedeutet für BMW: Jede Motorversion bedarf auch einer eigenen Prüfversion. Immerhin rund 2000 Ländervarianten produzieren die Münchner. Das bedeutet rund 100 Prüflaufvarianten. Standardverfahren reichen da nicht mehr aus.
Doch BMW wollte den Kontrollablauf gleichzeitig rationalisieren und optimieren. "Mehr Prüflinge an einem Tag abfertigen und dabei nicht nur Kosten und Zeit sparen, sondern vor allem das Prüfniveau anheben"; das war der Anspruch, den Projektleiter Siegbert Tillmann an eine neue Prüftechnologie hatte.
In diesem Sommer wird es soweit sein. Dann nämlich sind die 54 manuellen Prüfstände durch 25 vollautomatische ersetzt. Bis dahin wird bei BMW im Münchner Norden ein komplett neues Prüffeld entstanden sein. Das ganze Motorspektrum, von kleinen Sechszylindern (Modellreihen 320/325i; 520/525i) und großen Sechszylindern (Modellreihen 530/ 535i; 730/735i} bis zu den Sondermotoren (Modellreihen M3/M5; 750i) wird durch die neuen Kontrolleinheiten fahren.
Rund 1300 Prüflinge durchlaufen dann täglich spezielle Prüfkabinen. Neben der hohen Stückzahl an Motoren, die auf ihre Qualitätsmerkmale hin getestet werden, bieten die ,neuen Prüfstände auch bessere Umweltbedingungen für die Menschen in der Werkshalle. Durch die Kabinen wird der Motorenlärm gedämpft, die entstehenden Abgase werden abgesaugt und in Halle 140 wird es leiser werden.
Auch das BMW-Motorenwerk im österreichischen Steyr arbeitet mit diesem Kontrollverfahren. Daß das Unternehmen damit aber zwangsläufig zur voll automatisierten "Fabrik der Zukunft" wird, hält Produktionschef Hans C. Koch für unwahrscheinlich. BMW konzentriere sich darauf, Teillösungen zu schaffen. automatisiert werde nur dort, wo es sich wirklich lohne. "Computer Integrated Manufacturing (CIM) verwirklichen wir mit der NPT-Entwicklung nicht", ergänzt denn auch Franz Jungbauer, Leiter der Gruppe Prüfstände, "dafür fehlt dem Projekt die kommerzielle Anbindung."
Dennoch entschieden sich die NPT-Verantwortlichen bei der Wahl eines DV-Herstellers für den CIM-Spezialisten: für die Digital Equipment GmbH. Beim Computer Aided Manufacturing gilt der Branchenzweite langst als erster. In der Werk statt, dem tatsächlichen Produktionsstandort, behauptet Digital weltweit einen Marktanteil von 40 Prozent. Dagegen nehmen sich die Konkurrenten Hewlett-Packard und IBM mit 20 Prozent beziehungsweise zehn Prozent eher bescheiden aus.
Für BMW hat sich die Digital Equipment GmbH als langjähriger Partner bewährt: Schon Mitte 1977 wurden die ersten PDP-11- Computer für die Datenerfassung und Auswertung der Meßwerte bei Motorenprüfständen installiert. Mittlerweile stehen mehr als 200 PDP-11-Rechner und über 70 VAXen im Dienst der Bayerischen Motorenwerke.
"Für Digital Equipment spricht ganz einfach das dezentral konzipierte VAXcluster", faßt Projektleiter Tillmann die Entscheidung zu Gunsten des Vernetzungsexperten zusammen. Eine Cluster-Konfiguration ermöglicht, mehrere Rechner über einen schnellen 70 Megabit pro Sekunde leistungsfähigen Datenbus zu verbinden, wobei intelligente Controller und Datenspeicher von allen Systemen benutzt werden können. Maximal lassen sich so 15 Rechner miteinander verknüpfen. Die Hauptspeicherkapazität umfaßt dann bis zu sieben Gigabyte.
Für das Projekt NPT bei den Bayerischen Motorenwerken arbeiten zwei VAXen. Als Leitrechner fungiert die VAX 8530, die im März 1987 von Digital Equipment als Nachfolgemodell der VAX 8500 vorgestellt wurde. 1989 wird dieses System zur leistungsstärkeren VAX 8550 ausgebaut; damit folgt BMW einem Migrationsangebot für die VAX-Familien 8500 und 8530, mit dem sich die Digital Equipment Corporation schon im Frühjahr 1987 an ihre Kunden wandte. Mit dem Leitrechner verbunden sind zwei Massenspeicher-Server HSC-70. Diese Steuereinheiten bestehen jeweils aus mehreren parallel arbeitenden Mikroprozessoren, die den Datenzugriff optimieren und dadurch den Durchsatz maximieren.
Für die Versorgung des Leitrechners mit Stammdaten ist der Aggregaterechner Sicomp 70 von der Münchner Siemens AG zuständig. Auch der Minirechner Sicomp 70 ist mit dem VAXcluster verbunden. "Ihr" Projekt soll bis zum Betriebsurlaub 1989 abgeschlossen sein. Der DEC-Leitrechner wird dann in vollem Umfang als Auskunftssystem - beispielsweise für Statistiken, Grafiken sowie Listings - und als Kontrollsystem fungieren. Da sehen die BMW-Planer einigen Spielraum. Die Wachstumsgrenzen der VAX 8530 (VAX 8550) sind noch lange nicht erreicht.
Das Standard-Betriebssystem von Digital, VMS, ermöglicht die Shadowing-Option, also die gespiegelte und damit doppelte Datenhaltung auf zwei autarken Rechnern. Dies sind in der BMW-Installation der Leitrechner VAX 8530 (VAX 8550) und das Digital-Backup-System, eine kleinere VAX. Aber die Datenredundanz gewährleistet nicht allein Ausfallsicherheit. Auch andere Abteilungen des blau-weißen Autobauers können systemübergreifend mit diesen Daten arbeiten. Wenn auch Franz Jungbauer und Siegbert Tillmann nicht von CIM sprechen wollen - Integration findet dennoch statt.
Projektvernetzung in Konzernnetze eingebunden
Als Backup-Rechner für das Projekt "Neue Prüftechnologie" setzt BMW eine VAX 8250 ein, die zum Jahreswechsel auf eine VAX 8350 aufgestockt wird. Diese beiden Midrange-Systeme kündigte Digital - ebenso wie die VAX 8530 - im ersten Quartal 1987 an, um dem Informationssystem der IBM, der als "Vax-Killer" angekündigten 9370, die Stirn zu bieten.
Die VAXen sind das "Gehirn" der Prüfstandkonfiguration. An sie sind angrenzende Lösungen gekoppelt wie ein Qualitätssicherungs- und -berichtssystem. Sie bilden den Mittelpunkt, um den herum sich die NPT-Inseln gruppieren, die über "lebenswichtige" Nervenstränge mit diesem Zentrum verbunden sind. Das Digital-Vernetzungskonzept DECnet sowie TCP/IP realisieren diese Anbindung; ein Breitbandsystem ist der Backbone der Kommunikation. Die Vernetzungssoftware ist Teil des gesamten DECnets, in das innerhalb des BMW-Konzerns über 70 VAX-Systeme verwoben sind.
Projektsteuerung über eigenes Rechenzentrum
Das Thema Networking ist BMW mit Digital Equipment auch schon in anderen Bereichen angegangen. Sowohl die Aktiengesellschaft als auch deren Tochter, die BMW Technik GmbH, setzen im technischen und im Entwicklungsbereich das Bürosystem All-in-1 ein. All-in-1 hat eine einheitliche Benutzerführung, eignet sich zudem als Werkzeug für die Softwareentwicklung und bietet Kommunikationsmöglichkeiten zu IBM-Rechnern. Allein bei der BMW Technik, die zukunftsbezogene Produkte und Verfahren auf dem Automobilsektor entwickelt, arbeiten rund 100 Mitarbeiter mit der Bürosoftware.
Zurück in Halle 140, in der das Projekt NPT, gesteuert von einem eigens hierfür errichteten Werksrechenzentrum, anläuft. In vier autarke, dennoch miteinander kommunizierende Prüfinseln ist das neue Verfahren gegliedert. Diese "Inseln" stellen freilich alles andere als isolierte Lösungen dar, denn die Inseln haben Brücken zu ihrer Umwelt geschlagen. An jeder einzelnen dieser Basen führt ein sogenannter "Inselrechner", eine PDP-11/73 von Digital Equipment, Regie. Auch hier übernehmen zwei zusätzliche PDP- 11-Systeme die Backup-Funktionen.
Rechnergesteuerte Carrier übernehmen Motortransport
Die Inselrechner stehen in direkter Verbindung mit ihren Prüfstandrechnern. Darüber hinaus können sie ebenfalls mit den Leitrechnern kommunizieren. Zwischen ihnen schieben sich 80 fahrerlose Transportsysteme (FTS-Carrier) hin und her. Sie befördern die Motoren. Die Wegeoptimierung dieser "stillen Diener" obliegt den PDP-11/73-Rechnern.
Inseln 1 und 2 verfügen jeweils über zehn Prüfkabinen. Auch hier bürgt wieder Datenredundanz für Ausfallsicherheit. In die Testkabinen bringen die fahrerlosen Transportsysteme die in der Hubstation entgegengenommenen und anschließend aufgerüsteten Motoren. Der Prüflauf beginnt. Alle Funktionen werden kontrolliert; von der Leerlauf- bis zur Warmlaufmessung. Der Prüfstandrechner, ein 16-Bit-Computer, mit angeschlossenem Prüfstandterminal erfaßt die Kontrollergebnisse und wertet sie aus. Freilich nicht alle Meßwerte, "Wenn es irgendwo tropft oder Abgase austreten", schränkt Projektleiter Siegbert Tillmann ein, "dann merkt das der Rechner natürlich nicht".
Für BMW gilt: Der Operator betreut die Automationsprozesse und nicht umgekehrt. Und deshalb wird Halle 140 auch künftig nicht menschenleer sein. "Wir werden immer Leute brauchen, die auf akustische und optische Störungen reagieren können und die Systeme kontrollieren". Dafür sind die Prüfstandrechner auch konzipiert, deren Programme die Grazer Softwareschmiede AVL entwickelt hat.
Besteht der Motor den Qualitätstest - und das ist der Regelfall -, so wird er abgerüstet und gelangt über die Hubstation in den Versand. Fällt er jedoch durch den Test in der Prüfkabine durch, dann befördert der FTS-Carrier ihn zur Insel 4: zur Nacharbeit. Zehn Plätze sind dafür eingerichtet.
Meßdaten als Grundlage optimierter Konstruktionen
Während der Motor hier von Meisterhand für seinen zweiten Prüflauf präpariert und anschließend in die Kabine transportiert wird, überträgt das Prüfstandsystem die Daten über Symptome an den Leitrechner, die VAX 8530. Abgelegt werden diese Meßwerte online in der relationalen Datenbank Oracle. Die Grundlage für eine Wissensbasis für das Prüffeld entsteht.
Und das ist wichtig: Die beste Qualitätssicherung ist die, mit deren Hilfe bereits Fehler in der Konstruktion und in der Fertigung ausgeschlossen werden können. Aus den auf den Prüfständen entstandenen Meßdaten der Motoren lassen sich im Laufe der Zeit wertvolle Erkenntnisse für die Konstruktion neuer Motorengenerationen gewinnen. Darüber hinaus dienen diese Informationen auch der ständigen Kontrolle des aktuellen Fertigungsprozesses. Grundsätzliche Störfaktoren können so erkannt und beseitigt werden. Drittens aber stehen auf den individuellen Motor bezogen sämtliche Prüfungsdaten zur Verfügung. Der Motor hat seine "eigene Geschichte".
Auf der Insel 3 gibt es nur fünf Prüfstände. Hier werden die Sondermotoren getestet. Hier muß der Zwölfzylinder, der manuell nicht prüffähig ist, zeigen, was er kann. Der Zwölfzylinder ist die Topversion der BMW-Motoren: Er bietet den Vorteil kleiner Zylindereinheiten und erlaubt damit einen nahezu schwingungsfreien Motorlauf. Die Motoren sämtlicher Modellserien unterliegen dem gleichen strengen Kontrollverfahren. In den ersten neun Monaten des letzten Jahres wurden bundesweit knapp 2,2 Millionen Autos zugelassen. Das sind lediglich zwei Prozent weniger als im Vergleichszeitraum des vergangenen Jahres, als zum hundertsten Geburtstag des Automobils in der Bundesrepublik Rekordzahlen geschrieben wurden. Aber das Rennen um Absatz- und Umsatzrekorde wird riskanter. Lange Wartezeiten wollen nur wenige Autobauer ihren Kunden zumuten. Qualitätsmängel werden immer weniger akzeptiert. Imageverlust durch kostspielige Rückrufaktionen kann sich kein Automobilbauer leisten. Beispiele der jüngsten Vergangenheit zeigen dies.
Computergestützte Wartung erhöht Service und Qualität
Das Phänomen ist nicht allein auf die Produktionsebene beschränkt. Auch Autowerkstätten investieren verstärkt in Motortester und Prüfstände, beschreibt Fritz Haberl, Präsident des Zentralverbandes des Kraftfahrzeuggewerbes (ZDK) den neuen Trend der Werkstätten. Der Grund: Die komplexeren Fahrzeugaggregate verlangen auch immer ausgeklügelter Wartungsmethoden. Auch hier werden keine Abstriche bei der Qualität geduldet. Die Automobilbranche nutzt die Synergieeffekte, die die Computerbranche bietet. Denn geeignete Testwerkzeuge , wie die "Neue Prüftechnologie" bei BMW, liefern gleichzeitig die Grundlage für Neukonstruktionen. Aus den Erkenntnissen von heute resultieren die Konstruktionsergebnisse von morgen.