6. Mai 2020
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Archiv der Kategorie: Consulting
Auswirkungen der Elektrifizierung auf den Maschinenbau und die Zulieferindustrie
FEV Studie
FEV Studie
Der Wandel der Antriebssysteme für Pkws von Verbrennungsmotoren zu elektrifizierten und vollständig elektrischen Antriebssträngen gewinnt an Fahrt. FEV geht davon aus, dass bis 2030 batterieelektrische Fahrzeuge auf den drei wichtigsten Automobilmärkten EU, USA und China bis zu 22 Prozent und Full- und Plug-in-Hybridfahrzeugen weitere 13 Prozent des Absatzes ausmachen werden. Dieser Wandel wirkt sich erheblich auf die automobile Lieferkette aus, da ein elektrischer Antriebsstrang ca. 60 Prozent weniger Herstellungsaufwand als ein konventioneller Antriebsstrang benötigt. Dafür ist der Herstellungsaufwand eines Antriebsstrangs für ein Plug-in-Hybridfahrzeug um ca. 25 Prozent höher. Angesichts des zukünftigen Absatzvolumens von Antriebssträngen sowie des dafür erforderlichen Herstellungsaufwands geht FEV davon aus, dass die mit dem Herstellungsprozess verbundene Wertschöpfung zwischen 2017 und 2030 jährlich um 1,7 Prozent zunehmen wird. Einige Systeme und Märkte werden sich jedoch mit einer Konsolidierung konfrontiert sehen. Unternehmen in der automobilen Lieferkette müssen ihre Marktpositionierung beurteilen und Ressourcen zur aktiven Gestaltung des Wandels und zur Teilnahme am wachsenden Geschäft mit elektrifizierten Antriebssträngen neu zuweisen.
Trends zur Elektrifizierung von PKW-Antrieben
Die drei betrachteten Marktregionen Europa, USA und China machen circa 58 Prozent des globalen Marktes für Personenkraftwagen im Jahr 2030 aus. Für Europa und die USA wird von einem konstanten Absatzvolumen ausgegangen. Für China und den Rest der Welt wird insgesamt ein jährliches Absatzmarktwachstum zwischen 1,5 Prozent und 4 Prozent angenommen. Global werden im Jahr 2030 circa 20 Millionen Einheiten elektrischer Antriebe erwartet. Dies beinhaltet fast ausschließlich batterieelektrische Antriebe. Die Marktdurchdringung von Antrieben, welche auf Brennstoffzellen basieren, wird erst für die Zeit nach 2030 in größerem Umfang prognostiziert. Dies gilt gleichermaßen für sogenannte Power-to-X Kraftstoffe, das heißt aus regenerativ erzeugter Elektrizität produzierte e-Fuels. Die Anzahl der auf einen Verbrennungsmotor basierenden Antriebe (inklusive Hybridantriebe) erreicht im Basisszenario zwischen dem Jahr 2025 und dem Jahr 2030 ein Maximum. Bis zur Erreichung des Peaks wird es voraussichtlich noch einen Anstieg um 12 Prozent auf circa 100 Millionen Einheiten geben.
In den drei Märkten Europa, USA und China
vollzieht sich der Wandel im Antrieb bereits deutlich früher als in weniger reifen Märkten. Das erwartete Marktwachstum in China wird fast vollständig durch Elektrofahrzeuge erreicht. Dies bedeutet: Die Anzahl verkaufter Verbrennungsmotoren reduziert sich in der Gesamtbetrachtung der drei wichtigen Märkte im Basisszenario im Jahr 2030 um circa 10 Prozent gegenüber dem Jahr 2016. Hybridantriebe (inklusive milder Hybridisierung mit 48 V Technologie) stellen einen Anteil von circa 56 Prozent aller Antriebstypen dar.
>> Global werden im Jahr 2030 etwa 20 Millionen elektrische Antriebe erwartet
Der Wandel wirkt sich auch auf die Komponenten in Fahrzeugen aus. So reduziert sich im Durchschnitt die Zylinderzahl in diesen drei Märkten um acht Prozent von 4,3 auf 4,0. Der Trend in Richtung aufgeladener Drei- und Vierzylinder-Motoren setzt sich fort.
Im Durchschnitt der drei Marktregionen Europa, USA und China wird im Basisszenario im Jahr 2030 ein Absatzanteil elektrischer Antriebe von 22 Prozent erwartet. Dabei ergibt sich für die Märkte ein durchaus unterschiedliches Bild. In Europa wird ein Anteil an elektrischen Fahrzeugen von 21 Prozent prognostiziert. Dies beruht insbesondere auf der Regulierung der CO2-Emissionen für Neufahrzeuge. In den USA wird ein Anteil von neun Prozent vorhergesagt. Im Vergleich zu Europa begünstigt hier die Regulierung der CO2-Emissionen für Neufahrzeuge Elektrofahrzeuge in einem geringeren Maße. Zusätzlich ist der Markt durch schwere Fahrzeuge und andere Mobilitätsmuster geprägt. In China wird, insbesondere aufgrund des politischen Drucks, ein Anteil von 29 Prozent erwartet – dies entspricht in etwa neun Millionen verkauften Elektrofahrzeugen. Dabei wird bis 2030 ein jährliches Marktwachstum von 2,4 Prozent auf insgesamt 32 Millionen Fahrzeuge zugrunde gelegt.
Wandel in den Herstellungsprozessen von Antriebssystemen
Die zur Herstellung der Antriebssysteme notwendige Wertschöpfung wird neben dem Antriebstyp auch maßgeblich von dessen Komplexität geprägt. Zur Erreichung der CO2-Emissionsziele für Neufahrzeuge wird neben der Elektrifizierung auch eine weitere Effizienzsteigerung der Verbrennungsmotoren umgesetzt. Daraus resultiert eine erhöhte Anforderung an die Fertigungstechnologie.
Im Vergleich zu einem Antrieb mit Verbrennungsmotor weist ein elektrischer Antriebsstrang einen deutlich höheren Anteil an Materialkosten auf (bezogen auf die direkten Herstellkosten). Ursache dafür sind insbesondere die Batterie und die darin verwendeten Materialien. Die Wertschöpfung der Fertigungsprozesse sinkt hingegen. Die Auswirkungen auf die Fertigungsprozesse, welche bei konventionellen Antrieben dominieren, sind sehr erheblich. So reduziert sich deren Wertschöpfung beim batterieelektrischen Antrieb im Durchschnitt um 64 Prozent gegenüber einem Mildhybridantrieb. Die einzelnen Fertigungsverfahren sind unterschiedlich stark betroffen – die Bandbreite der Reduktion reicht von circa 50 Prozent bis 80 Prozent. Im Gegensatz dazu steigt beim (Plug-in-) Hybridantrieb die Wertschöpfung um 24 Prozent, da hier neben einem Verbrennungsmotor ein elektrischer Antrieb verbaut wird.
Insgesamt wird die Wertschöpfung durch Hybridantriebe und die Steigerung der Komplexität sehr positiv beeinflusst. So kann trotz der geringeren Wertschöpfung bei der Produktion von elektrischen Antrieben davon ausgegangen werden, dass ein jährliches Wachstum der Wertschöpfung (ohne Batteriezellproduktion) von 1,7 Prozent erzielt werden kann.
Dieses Wachstum muss allerdings im Detail betrachtet werden: Es bezieht sich auf alle Antriebstechnologien zusammen. Eine Untersuchung der Wertschöpfung lediglich für Verbrennungsmotoren zeigt für den Absatzmarkt Europa einen Rückgang von jährlich -1,3 Prozent und lässt für die USA eine Stagnation erwarten.
Lediglich für China wird ein Anstieg von jährlich 1,5 Prozent prognostiziert. Bis 2030 wird eine Steigerung in der Wertschöpfung für Produktionsprozesse im Bereich der elektrischen Antriebe für hybride und rein elektrische Fahrzeuge gesehen. Die Batteriezellproduktion erschließt ein zusätzliches Wertschöpfungspotenzial von 11,1 Mrd. Euro.
Zero Emission Vehicle Index: Ein neues Monitoringsystem
Zukünftig soll die weitere Entwicklung des Wandels in den Antriebssystemen durch ein Monitoringsystem beobachtet werden. Dazu wurde im Rahmen der Studie der „Zero Emission Vehicle Index“ (ZEV-Index) entwickelt. Im ZEV-Index werden mehr als 40 Parameter untersucht. Folgende Dimensionen gehen in die Analyse ein: Regulierung, Technologieverfügbarkeit, Ladeinfrastrukturausbau, Verhalten der Industrie, wirtschaftliche Aspekte sowie Akzeptanz der Elektromobilität. Der ZEV-Index erfasst marktspezifisch für die drei Regionen Europa, USA und China die Ausprägung der Parameter im Jahr 2016 und deren erwartete Entwicklung bis 2030. Die unterschiedlichen Parameter werden normiert und so vergleichbar gemacht. Ein Wert von 100 bedeutet, dass ein Elektrofahrzeug in der Gesamtbewertung eine gleichwertige Attraktivität aufweist wie ein konventionelles Fahrzeug. Der ZEV-Index ist ein komplementäres Instrument zur Erstellung von Marktszenarien. Unbeständige Einflussfaktoren werden analysiert. Dadurch können Treiber identifiziert und Handlungsbedarfe abgeleitet werden.
Für Europa wird für das Jahr 2024 eine gleichwertige Attraktivität von Elektrofahrzeugen vorhergesagt. 2016 war der ZEV-Index noch auf einem Stand von 47 Punkten. Ausschlaggebend sind unter anderem ein breiteres Modellangebot mit praxistauglichen Reichweiten sowie der Ausbau der Ladeinfrastruktur. Das verändert die Kundenakzeptanz von Elektrofahrzeugen sehr positiv. China erreicht diese Parität bereits zwei bis drei Jahre früher als Europa. In China wirken sich insbesondere die strengen regulatorischen Rahmenbedingen sehr stark aus. Für die USA wird die gleichwertige Attraktivität erst im Jahr 2028 erwartet.
Empfohlene Maßnahmen für Maschinen- und Komponentenzulieferer
Zwischen 2016 und 2030 dürfte die mit dem Herstellungsprozess verbundene Wertschöpfung für die drei Märkte Europa, USA und China um jährlich 1,7 Prozent zunehmen. Der Rückgang der Wertschöpfung im Bereich konventioneller Antriebsstränge kann durch elektrifizierte Antriebsstränge, die Anwendung fortschrittlicher Technologie und steigende Fahrzeugverkäufe ausgeglichen werden.
Bis 2030 dürfte die Zahl der in Europa, den USA und in China verkauften Verbrennungsmotoren um zehn Prozent im Vergleich zu 2016 zurückgehen. China bleibt weiter der größte Markt für Verbrennungsmotoren.
Der Bereich Verbrennungsmotoren wird für die Maschinenindustrie sowie Komponentenzulieferer weiter ein wichtiger Geschäftsbereich bleiben. Einzelne Marktakteure sollten jedoch angesichts der konsolidierten Märkte in Europa und den USA ihre Geschäftsmodelle analysieren und entsprechend anpassen. Die Zuweisung von Entwicklungs- und Produktionsressourcen sollte zur Aufrechterhaltung der Profitabilität neu bewertet werden. Der wachsende Markt in Asien wird immer wichtiger werden, daher sollten Marktakteure die Verstärkung ihres Asiengeschäfts erwägen und dazu analysieren, ob Verkaufs- und Produktionsstrukturen erweitert werden müssen.
Auch im Bereich der konventionellen Antriebsstränge gibt es Gelegenheiten für zusätzliche Geschäfte. Bei den meisten Verbrennungsmotoren wird eine Zunahme der technologischen Komplexität infolge der Anwendung fortschrittlicher Motorentechnologie erwartet. Zur Teilnahme an der darausfolgenden Wertschöpfung müssen Marktakteure ihre führende technologische Position durch die kontinuierliche Verbesserung ihrer Kompetenzen und Fähigkeiten erreichen oder aufrechterhalten.
Das Marktvolumen elektrischer Antriebsstrangkomponenten, die in Hybrid- und reinen Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommen, wird stark ansteigen. Infolgedessen entstehen neue Geschäftsgelegenheiten für Marktakteure in der ganzen automobilen Lieferkette. Alle Unternehmen sollten die für sie zutreffenden Gelegenheiten ermitteln, um an diesen Märkten teilnehmen zu können. Bestehende Kernkompetenzen und -fähigkeiten sollten durch den dedizierten Aufbau von zusätzlichem Know-how ausgebaut werden. Zur Entwicklung neuer Kompetenzen können nachhaltige Innovationsnetzwerke, in denen Branche und Wissenschaft zusammenkommen, beitragen.
In dieser Studie orientiert sich der zeitliche Ablauf für den Wechsel von Antriebssystemen an den erwarteten Fahrzeugverkäufen. Die Auswirkungen auf das Geschäft von Komponenten- und Maschinenzulieferern treten jedoch wesentlich früher ein, da F&E- und Herstellungsinvestitionen eine erhebliche Vorlaufzeit erforderlich machen. Der Geschäftstransformationsprozess sollte daher bereits angelaufen sein oder unverzüglich initiiert werden. Schnell und flexibel handelnde Unternehmen können ihre Führungsposition ausbauen und das Potenzial für neue Geschäfte ausnutzen. Langfristig gesehen ist die Teilnahme am Markt der elektrifizierten Antriebsstränge für den wirtschaftlichen Erfolg von Komponenten- und Maschinenzulieferer unerlässlich.
Zugrunde liegende Studie
In diesem Artikel wird ein Teil der Ergebnisse der Studie „Transformation of Powertrain ‒ the electrification and its impact on the value added of vehicle powertrains by 2030“ (Antrieb im Wandel – Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs von Fahrzeugen und ihre Auswirkung auf die Wertschöpfung bis 2030) zusammengefasst. FEV Consulting hat die Studie gemeinsam mit den deutschen Branchenverbänden „Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbauer (VDMA)“, „Forschungsvereinigung Antriebstechnik (FVA)“ und „Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV)“ durchgeführt. Dabei standen drei Fahrzeugkategorien im Mittelpunkt und wurden einzeln analysiert: Pkws, Nutzfahrzeuge und nicht am Straßenverkehr teilnehmende bewegliche Arbeitsmaschinen.
Die drei wichtigsten Automobilmärkte Europa, China und die USA wurden im Detail betrachtet; die Ergebnisse lassen sich jedoch auch auf andere Märkte übertragen. Die Ergebnisse der Studie beinhalten eine Prognose des Absatzvolumens konventioneller und elektrifizierter Antriebsstränge sowie eine Analyse der für verschiedene Antriebsstrangarten erforderlichen Herstellungsprozesse. Durch die Verknüpfung dieser beiden Faktoren wurde eine Prognose für die gesamte mit dem Herstellungsprozess verbundene Wertschöpfung erzeugt.
REFERENZEN
[1] Lüdiger, T.; Wittler, M.; Nase, A VDMA study: Transformation of Powertrain – the electrification and its impact on the value added of vehicle powertrains by 2030, Frankfurt, 2018
[2] Scharf, J.; et al., Gasoline engines for hybrid powertrains – high tech or low cost? 38. Internationale Wiener Motorensymposium, Wien, 2017
[3] Glusk, P.; et al. Electrified Future Of Mobility – Is The Expected Value Chain Shift Opportunity Or Threat For OEMs And Suppliers?
Kostenentwicklung von E-Fahrzeugen unter zukünftigen Marktbedingungen
Marktstudie- und Kostenanalyse zu Elektro-, Hybrid- und Brennstoffzellenfahrzeugen
Marktstudie- und Kostenanalyse zu Elektro-, Hybrid- und Brennstoffzellenfahrzeugen
Der Anteil von batteriebetriebenen Elektro- und Plug-In-Hybridfahrzeugen („xEV-Fahrzeuge“) an den Neufahrzeugverkaufszahlen liegt lediglich bei ungefähr einem Prozent und damit – aus europäischer Marktperspektive – weit unter den Erwartungen. In Deutschland beträgt der xEV-Marktanteil sogar nur 0,6 Prozent, was etwa 25.000 verkauften Fahrzeugen im Jahr 2016 entspricht. Damit liegt Deutschland sogar unter dem EU-Durchschnitt. Es wird deutlich, dass die von der deutschen Regierung gewährten Kauf- und Steuervorteile bisher keine große Wirkung gezeigt haben: In den ersten drei Monaten wurden nur 4.500 beantragte Verkäufe zum Abschluss gebracht. Trotz der verhaltenen Marktnachfrage hat sich die Anzahl der öffentlichen Ladestationen für Elektrofahrzeuge zwischen 2015 und 2016 verdreifacht. Vor diesem Hintergrund hat FEV Consulting eine Markt- und Kostenstudie durchgeführt, um die Frage zu beantworten, wie sich die Kosten von Elektrofahrzeugen unter zukünftigen Marktbedingungen – darunter steigende Umsatzvolumina, wachsende Nachfrage nach Rohmaterialien und sich entwickelnde Produktionskapazitäten – verändern werden. Das Hauptziel besteht in der Einschätzung, ob xEV-Fahrzeuge hinsichtlich der Kosten mit konventionellen Fahrzeugen konkurrieren können und welche Art von Antrieb den Markt dominieren wird. Vor dem Hintergrund von Dieselgate, gesetzlichen Vorschriften, Regulierungsdruck und technologischen Fortschritten haben sich alternative Antriebe (beziehungsweise xEV-Fahrzeuge) zu einem Schlüsseltrend in der Automobilbranche entwickelt. Zahlreiche europäische OEMs sind davon überzeugt, dass die kritische Masse für Elektrofahrzeuge bald erreicht sein wird: OEMs und Tier-X-Unternehmen investieren gegenwärtig stark in die Entwicklung ihres Angebots an Elektrofahrzeugen und Komponenten für E-Fahrzeuge. Volkswagen gab vor Kurzem den Startschuss für seine xEV-Plattform (MEB), die die Entwicklung des Kompaktfahrzeugkonzepts „I.D.“ mit einer elektrischen Reichweite von 600 Kilometern zum Ziel hat. Daimler stellte auf der Paris Motor Show eine Studie zu einem elektrisch angetriebenen SUV-Coupé mit der Bezeichnung „Generation EQ“ vor, das auf einer dedizierten E-Architektur basiert. Andere OEMs planen ähnliche Konzepte, darunter reine Elektrofahrzeuge sowie Hybrid- und Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge mit elektrischen Reichweiten von mehr als 350 km. Zusätzlich zu aufsichtsrechtlichen Anforderungen und gesetzlichen Vorschriften sind auch die finanziellen Auswirkungen für OEMs in den nächsten zehn Jahren derzeit noch nicht klar erkennbar. Die Frage, ob xEV-Fahrzeuge einen erheblichen Marktanteil erringen können, ist zum großen Teil von ihrer zukünftigen preislichen Wettbewerbsfähigkeit im Vergleich zu Fahrzeugen mit konventionellen Antrieben abhängig.
Beispielhafte Kostenaufschlüsselung für ausgewählte Brennstoffzellen-Komponenten im Jahr 2025 [in €] Ausgewählte Fahrzeugkonzepte zum Kostenvergleich zukünftiger xEVs
Die xEV-Studie von FEV beantwortet die folgenden Schlüsselfragen:
Methodologie und Annahmen
Für die Studie wurden zum Zweck des Kostenvergleichs mehrere Fahrzeugkonzepte mit alternativem Antrieb und ein konventionelles Kompaktfahrzeug definiert. Zu den ausgewählten Modellen gehörten typische PHEV-, BEV- und FCEV-Kompaktfahrzeug-Konfigurationen. Es wurden drei Szenarien entwickelt, um Unsicherheiten in Bezug auf Markt und Technologie zu reflektieren. Diese Szenarien berücksichtigen bestimmte Marktfaktoren, wie die Entwicklung von Technologiekosten und schwankende Preise für Rohmaterialien. Für alle drei Szenarien wurde eine Reihe von Rahmenbedingungen festgelegt, um einen fairen Kostenvergleich der verschiedenen Konzepte zu ermöglichen.
Für die Kosten-Baseline des Jahres 2016 ausgewählte Rahmenbedingungen:
- Fahrzeugsegment: Kompaktauto
- Baseline-Fahrzeug für den Kostenvergleich hat einen konventionellen Verbrennungsmotor mit Start-Stopp-Automatik und 12 Volt-Elektriksystem
- Geringes Produktionsvolumen für Brennstoffzellenfahrzeuge
- Batteriespezifikationen basierend auf gegenwärtigen Marktkonzepten
Für die Kosten-Prognose für das Jahr 2025 ausgewählte Rahmenbedingungen:
- Fahrzeugsegment: Kompaktauto
- Konventionelles Baseline-Fahrzeug ist ein Mild-Hybrid (MHEV, 48 Volt) mit zusätzlichen 12 kW elektrischer Leistung
- Produktionsvolumen für Brennstoffzellen-EV wurde auf 50.000 Stück erhöht
- Höhere spezifische Energie [Wh/kg]
Beispielergebnisse der Studie
Im Jahr 2016 lagen die Kosten von Plug-In-Hybrid- und batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen (PHEV und BEV) ungefähr um ein Drittel höher als die eines konventionellen Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor und Start-Stopp-Automatik. Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (VCEV) weisen nahezu den fünffachen Preis eines konventionellen Fahrzeugs auf. Die Gründe hierfür sind in beschränkten Umsatzvolumina und hohen Kosten für F&E im Jahr 2016 zu suchen.
Für 2025 wird erwartet, dass sich die elektrische Reichweite von xEV-Fahrzeugen bei einer Kosteneinsparung von ungefähr fünf Prozent nahezu verdoppelt (Allrounder-EV). Im Vergleich zu Mild-Hybrid-Vergleichsfahrzeugen mit 48 Volt-Technologie liegen die Kosten ungefähr 20 Prozent höher. Bei verringerter Reichweite von 300 Kilometern (City-EV) liegen die Kosten hingegen auf gleichem Niveau. Die Kosten für Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge mit einer elektrischen Reichweite von ungefähr 800 Kilometern sinken zwar voraussichtlich auf ein Fünftel des heutigen Preises, verbleiben jedoch weiterhin rund 60 Prozent über den Kosten des Baseline-Fahrzeugs für das Jahr 2025 (Mild-Hybrid). Es ist zu erwarten, dass die Batteriekosten für konventionelle OEM-Hersteller aufgrund von Massenproduktion und Verbesserungen bei den Zellentechnologien um 50 Prozent sinken werden. Für die Batteriekapazität eines typischen BEV wird eine beträchtliche Steigerung erwartet – von 36 auf bis zu 70 kWh (500–600 Kilometer). Neben dem Vergleich der Gesamtkosten und der Delta-Analyse der ausgewählten xEV-Fahrzeuganwendungen enthält die Studie auch detaillierte Aufschlüsselungen der Antriebskosten in Bezug auf Schlüsselkomponenten wie Elektromotor, Steuergerät, Batterie, Getriebe usw. Jede Schlüsselkomponente wurde weiter in Hauptkostentreiber aufgeschlüsselt – darunter Materialkosten, Rohteilproduktion und -fertigung sowie Gemeinkosten (FEV-Zielkostenansatz). Unsicherheiten in Bezug auf zukünftige Produktionsvolumen werden in den Szenarien „Konservativ“, „Am wahrscheinlichsten“ und „Progressiv“ in Betracht gezogen.
Auswirkungen auf die Automobilindustrie
Vollelektrische Antriebe sind weit weniger komplex als ihre konventionellen Gegenstücke, da zahlreiche Komponenten eines konventionellen Antriebs nicht mehr notwendig sind. Durch steigende EV-Verkaufszahlen werden neben dem Motor auch Verkäufe von Komponenten wie Einspritzventilen, Kraftstoffpumpen, Filtersystemen und Turboladern negativ beeinflusst. Im Gegenzug nimmt die strategische Bedeutung von neuen Komponenten wie Elektromaschinen, Batterien und Leistungselektronik zu. OEMs müssen künftig entscheiden, welcher Anteil der Wertschöpfung innerhalb und außerhalb des Unternehmens erbracht werden soll. Diese Entscheidung – für die Herstellung oder den Einkauf – wird in starkem Maße durch Faktoren wie beispielsweise Kostenwettbewerbsfähigkeit, schwankende Rohmaterialpreise, Fahrzeugreichweite und die zukünftige Entwicklung der Ladeinfrastruktur beeinflusst. Zulieferer – insbesondere die mit einem Produktangebot, das sich auf konventionelle Antriebe konzentriert – werden in den nächsten 15 Jahren einen grundlegenden Wandel durchlaufen müssen, der in drei Schritte untergliedert werden kann:
BIS ZUM JAHR 2025 KÖNNEN E-FAHRZEUGE MIT EINER REICHWEITE VON 300 KM ZU GLEICHEN KOSTEN WIE VERGLEICHBARE MILD-HYBRIDE REALISIERT WERDEN
Modifizierungen/Änderungen von Antriebskonfigurationen in den nächsten 15 Jahren
1 Heute: Strategische Analyse und Vorbereitung der Neuausrichtung
Obwohl sich die Branche im Umbruch befindet, ist nur minimale Zurückhaltung zu verzeichnen. Einerseits ist der Wandel zur Entwicklung von alternativen Antrieben in den Organisationen von bedeutenden OEMs und großen oder spezialisierten Tier-1-Zulieferern bereits sichtbar. Andererseits befinden sich traditionelle Zulieferer, die auf dem Markt für Verbrennungsmotoren tätig sind, noch in der Vorbereitungsphase.
2 2020: Umsetzung der Neuausrichtung und Übergang
Sobald sich die Marktanteile von xEV-Fahrzeugen erhöht haben, müssen Produkt- und Dienstleistungsangebote neu ausgerichtet sowie Wertschöpfungsketten neu organisiert werden. Die Orchestrierung einer geordneten Reduzierung des traditionellen Geschäfts erfordert eine solide strategische Planung und engagierte Umsetzung. Wahrscheinlich werden zunächst ineffiziente Zulieferer dem Wandel in der Branche zum Opfer fallen und aus dem Markt ausscheiden. Als weitere Folge wird sich der zukünftige F&E-Fokus der OEMs noch deutlicher in Richtung Elektrifizierung und anderer wertschöpfender Produktangebote wie Automatisierung und (digitale) Mobilitätsdienstleistungen verschieben.
3 Ab 2025: Abschluss der Übergangsphase
Die Marktanteile von konventionellen Antrieben mit Verbrennungsmotor werden abhängig vom jeweiligen Szenario erheblich schrumpfen. In einem radikalen Szenario sind bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor Umsatzrückgänge auf 75 Prozent des Niveaus von 2016 denkbar. Einerseits werden als Ergebnis von schrumpfenden Marktvolumina weitere – und sogar noch stärkere – Konsolidierungen der verbleibenden Zulieferer im Bereich von konventionellen Antrieben erwartet. Andererseits werden Marktteilnehmer mit einem frühzeitigen strategischen Fokus auf die Neuausrichtung und den Übergang zu den neuen Rahmenbedingungen für den zukünftigen xEV-Markt und technologischen Wettbewerb gut positioniert sein.
Schrittweiser Wandel für Zulieferer in den nächsten 15 Jahren
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Die Vergangenheit und Zukunft von FEV Consulting
Die Vergangenheit und Zukunft von FEV Consulting
Prof. Stefan Pischinger, CEO und geschäftsführender Gesellschafter der FEV Group Holding, erklärt im Interview, warum die FEV Consulting gegründet wurde, was sie ausmacht und wo er sie in fünf Jahren sieht.
Herr Prof. Stefan Pischinger, zunächst möchten wir Ihnen zum 5. Jahresjubiläum der FEV Consulting GmbH gratulieren und freuen uns, dass Sie sich zu diesem Interview bereit erklärt haben. Was waren 2011 die ausschlaggebenden Beweggründe, eine FEV Consulting zu gründen?
Prof. Pischinger: Tatsächlich ist die FEV seit ihrer Gründung 1978 immer wieder zu Beratungsleistungen hinsichtlich Antriebsstrangthemen, insbesondere dem Verbrennungsmotor, von Kunden aus der Automobil- und Motorenindustrie angefragt worden. Hier hat es auch etliche erfolgreiche Projekte gegeben. Der Schwerpunkt der FEV-Dienstleistung lag aber in den frühen Jahren im angewandten Forschungs- und Engineering-Bereich. In diesem Themenfeld hat man im Laufe der Jahre eine enorme Tiefe und Breite mit hoher Marktdurchdringung erreicht. Insbesondere Markt- und Strategiethemen sind dabei in den Hintergrund getreten, wobei sie selbstverständlich nicht weniger bedeutsam für unsere Kunden sind. Bei vielen Kundenanfragen ist es ja sogar so, dass es erst die Kombination von Dienstleistungen, d.h. Marktbetrachtungen, Strategieentwicklung und Engineering, gewünschte umfassende Aussagen zulassen und zukunftsweisende Entscheidungen ermöglichen.
Gab es darüber hinaus Gründe?
Prof. Pischinger: Ja, selbstverständlich. Die erwähnte Kombination von klassischer Beratungsleistung und tiefem Engineering-Know-how ermöglicht es uns, unseren Kunden umfassende und gleichzeitig maßgeschneiderte Lösungen anbieten zu können. Weiterhin erreichen wir mit der Beratungsleistung einen noch sehr viel größeren Kundenkreis, dem wir unsere Erfahrung und Expertise zur Verfügung stellen können; dies geschieht sehr oft bei Bestandskunden, aber auch außerhalb der Automobil- und Motorenindustrie. Darüber hinaus trägt eine agile, gut vernetzte Beratertruppe mit eigenen komplementären Service-Themen positiv zum Ausbau des breiten Engineering-Portfolios der FEV Gruppe bei, ermöglicht den Zugang zu weiteren relevanten Ansprechpartnern in den Häusern unserer Kunden und rundet schlicht das Dienstleistungsportfolio hervorragend ab. Nicht verschweigen möchte ich an dieser Stelle, dass die FEV Consulting aufgrund ihrer Eigenständigkeit und Exzellenz immer wieder in der Lage ist, mit frischen Impulsen und innovativen Lösungswegen auch den Kollegen in den Unternehmen der FEV Gruppe neue Denkanstöße zu geben.
Setzen Sie die FEV Consulting sehr stark innerhalb des Konzerns ein?
Prof. Pischinger: Ganz im Gegenteil. Die FEV Consulting macht 95% ihres Umsatzes mit externen Kunden und verfügt nach fünf Jahren über einen großen eigenen, industriellen Kundenstamm. Selbstverständlich, und das ist ja auch absolut so gewollt, gibt es viele Kundenprojekte, in denen die FEV Consulting und die Engineering-Gesellschaften im Schulterschluss für unsere Kunden agieren. Ich halte diese wirtschaftliche Eigenständigkeit in Paarung mit der besetzten professionellen Themenvielfalt für sehr wichtig, da sie erheblich zur Akzeptanz der FEV Consulting im Konzern beiträgt und sie bei Strategiethemen innerhalb des FEV-Konzerns zu einem attraktiven Partner macht.
Wo sollte die FEV Consulting in weiteren fünf Jahren stehen?
Prof. Pischinger: Die FEV Consulting hat in ihrem kurzen Leben bereits sehr viel erreicht – wächst seit ihrer Gründung kontinuierlich, erschließt für die FEV neue Themenfelder, gewinnt neue Kunden und ist wirtschaftlich erfolgreich. Ich würde mich freuen, wenn die FEV Consulting mit dem gleichen Elan wie bisher auf diesem Weg kraftvoll weiter marschiert und somit einen wichtigen Beitrag zum erfolgreichen globalen Wachstum der FEV Gruppe leisten würde. Dabei kann ich mir sehr gut vorstellen, dass die FEV Consulting ihre weltweite Präsenz durch weitere Standorte vergrößert und ihr positives Momentum weiter verstärkt.
Herr Prof. Pischinger, wir danken Ihnen für dieses Interview.
FEV Consulting: Verknüpfung von Beratungsexpertise und technischem Know-How
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Best of two worlds
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Die Kombination von Kompetenzen im Bereich Management Consulting und Ingenieursdienstleistungen ermöglicht der FEV Consulting ein breites Service-Portfolio. Dabei erstrecken sich die Projekte über verschiedene Industrien, von der Vorentwicklungsphase bis in die After-Sales Prozesse und vom Gesamtprojektmanagement bis hin zu fachspezifischen Teilprojekten.
Technology Roadmapping
Um einen Innovationsprozess innerhalb eines Unternehmens von Anfang an strukturiert anzugehen, erstellt FEV Technology Roadmapping einen Fahrplan, der drei wichtige Fragen beantwortet: Welche Markt- und Technologietreiber gibt es? Wie sehen die technologischen Lösungen aus? Wann erlangen sie eine kritische Marktdurchdringung? Auf diese Weise lässt sich das so genannte „fuzzy front-end“ vermeiden, also die oft nur schwer greifbaren ersten Phasen, mit denen jeder Innovationsprozess beginnt. Je nachdem, welche Anforderungen der Kunde hat, lässt sich der Roadmapping-Prozess flexibel anpassen. Immer jedoch beinhaltet er die zentralen Aspekte – von der Analyse der Trends und Treiber bis hin zu sinnvollen Technologieszenarien für künftige Motoren, Getriebe und Antriebsstränge aller transportrelevanten Applikationen. FEV Consulting zeigt den Kunden auf, welche Produkt- und Unternehmensstrategien für sie sinnvoll sind und hilft ihnen, diese umzusetzen.
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Ob technologische Innovationen gelingen oder nicht, hängt in hohem Maße von den Entwicklungsprozessen ab, die dahinterstehen – und davon, wie diese organisatorisch integriert und umgesetzt sind. An dieser Stelle setzt FEV Consulting an: Die Berater unterstützen ihre Kunden sowohl intern wie auch extern mit gesammelten Erfahrungen im Bereich der Produktentwicklung sowie auf Basis des direkten und einzigartigen Zugriffs auf die Kapazitäten der FEV Group. Dabei werden sowohl spezifische Kundenanforderungen als auch die drei Kernelemente einer erfolgreichen Produktentwicklung, Qualität, Kosten und Zeit, berücksichtigt.
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Insbesondere Pkw-Hersteller versuchen, den stetig komplexer werdenden Antriebssträngen Herr zu werden, indem sie Produktbaukästen einführen. Durch umfassendes Branchen-Know-how ist FEV Consulting in der Lage, aktuelle Modularisierungstrends und -ansätze globaler OEMs in individuellen Studien zu erläutern und die Vorteile und Herausforderungen offenzulegen. Die Berater identifizieren kundenspezifische Rahmenbedingungen, Komplexitätstreiber und Anforderungen, um auf Basis der branchenübergreifenden Best-Practices eine maßgeschneiderte Modularisierungsstrategie für ihre Kunden abzuleiten.
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Um bei technischen Produkten wesentliche Kosteneinsparungen zu erzielen, agieren FEV-Experten aus verschiedenen Fachbereichen in interdisziplinären Projektteams. Detailliert analysieren sie bestehende Kostentreiber, benchmarken Wettbewerbsprodukte und erstellen eine „Bottom-up Should Cost“ Kalkulation. Zusätzlich generieren sie mittels Value Engineering innovative Lösungen zur Kostensenkung und setzen sie durch ein internationales Sourcing und/oder ein strukturiertes Lieferantenmanagement kommerziell und in der geforderten Qualität um. Die FEV schult Kundenmitarbeiter umfassend und installiert erprobte Methoden und Tools. So sind die realisierten Einsparungen nachhaltig abgesichert.
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Um dem globalen Wettbewerb standhalten zu können, müssen Unternehmen Strukturen und Prozesse entwickeln, die sowohl schlank als auch flexibel genug sind, um kostengünstig zu arbeiten. Darüber hinaus bewegen sich die Unternehmen zunehmend in digitalen Systemen, deren Anforderungen an Schnittstellen und Daten einen großen Einfluss auf die Geschäfts- und Fertigungsprozesse haben. Gemeinsam mit seinen Kunden erarbeitet FEV Consulting die strategischen und taktischen Hebel, um den individuellen Herausforderungen international agierender Unternehmen in Fertigung, Logistik und Einkauf zu begegnen.
Mergers & Acquisitions
Kunden, die Unternehmensfusionen oder Unternehmensübernahmen planen, bietet FEV Consulting eine einzigartige Kombination aus betriebswirtschaftlicher und technischer Expertise. FEV Consulting unterstützt ihre Kunden dabei, potentielle Zielunternehmen zu identifizieren, deren Erwerb eine spezifische Unternehmens- oder Investitionsstrategie unterstützt. Im Rahmen der Due Diligence Phase analysieren die Berater detailliert das Geschäftsmodell sowie die betriebswirtschaftliche Leistungs- und Zukunftsfähigkeit des Zielunternehmens. Weiter unterstützt FEV Consulting im Post-Merger Prozess bei Integration und Umstrukturierung.
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Um die Performance zu steigern beziehungsweise den CO2-Ausstoß zu reduzieren, analysiert FEV Consulting in Fahrzeugprojekten einzelne Technologien und Technologiekonzepte, insbesondere Elektrifizierungsstrategien, Fahrerassistenzsysteme und Fahrzeugmaßnahmen. Beim zielorientierten Leichtbau findet der FEV Consulting Smart Weight Reduction Process Anwendung. Darüber hinaus werden Kunden bei der Entwicklung von Gesamtfahrzeugstrategien mittels Planung und Definition von spezifischen Produkteigenschaften unterstützt.
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Kompetenz in der Luftfahrtindustrie
Helmut Färber spricht im Interview über die Herausforderungen in der Luftfahrt und die Projekte mit FEV Consulting
Helmut Färber spricht im Interview über die Herausforderungen in der Luftfahrt und die Projekte mit FEV Consulting
Während die FEV Gruppe insgesamt deutlich auf die Automobilindustrie fokussiert ist, hat sich FEV Consulting schon seit ihren ersten Tagen zusätzlich mit umfangreichen Projekten stark in der Luftfahrtindustrie engagiert. Bei vielen Tier-1-Lieferanten konnten sich die Berater eine hervorragende Reputation in den Bereichen Launch und Ramp Up Management, Lean, Supply Chain, Fehlteil- und Supplier Intervention Management sowie Project Turnaround und Performance Management aufbauen. Einer der Kunden ist Airbus Helicopters.
2015 war FEV Consulting für Airbus Helicopters am Standort Donauwörth tätig. Dort unterstützte sie die Flugzeugtürenproduktion im Bereich des A350 Produktionshochlaufs. Verantwortlich für diesen Bereich ist Helmut Färber.
>> FEV ERKENNT SCHNELL DEN KERN EINES PROBLEMS
Herr Färber, ein typischer Verbrennungsmotor besteht aus circa 500 Einzelteilen und braucht 3-4 Jahre Entwicklung. Belächelt man diese Größenordnungen in der Luftfahrt?
Helmut Färber: Nein, keinesfalls! Die Entwicklung des Airbus A350 hat z. B. auch fast 10 Jahre gedauert. Der große Unterschied zum Automobilbau findet sich aber nicht im Produktentwurf. Der Markt zwingt uns, schon in einem sehr frühen Entwicklungsstadium die Produktion zu starten. Das ist der entscheidende Unterschied.
Können Sie das genauer erklären?
Färber: Flugzeuge können durchaus Stückpreise von über 200 Millionen US-Dollar haben und werden in geringeren Stückzahlen als in der Autoindustrie produziert. Damit das Programm auch ein finanzieller Erfolg wird und sich die Entwicklungskosten von mehreren Milliarden Euro rechnen, muss quasi schon der Prototyp und die Vorproduktion auf Serienniveau verlaufen und verkauft werden können.
Und wie erreichen Sie das?
Färber: Indem wir einen fließenden Übergang vom Prototypenbau zur Serienproduktion erzeugen und die Rückmeldungen aus den Erprobungsflügen direkt in die Produktion integrieren. Das erklärt auch geringere Lieferraten in den ersten Jahren eines neuen Flugzeugprogramms.
In Ihrer aktuellen Position sind Sie für die Flugzeugtüren verantwortlich. Läuft hier inzwischen alles auf Serienniveau?
Färber: Wie jedes neue Programm hatte auch die Türenproduktion der A350 verschiedene Anlaufschwierigkeiten. Wir haben bei den Produktionsverfahren und –materialien weitestgehend Neuland betreten. Diese Schwierigkeiten sind aber behoben und der Produktionshochlauf verläuft wie geplant.
A350 Türstruktur aus CFK im Airbus Helicopters Werk Donauwörth – Hochlaufschwierigkeiten behoben
Sie kennen FEV Consulting quasi seit den ersten Tagen. Ende 2011 kam es zum ersten Projekt – es ging um den A350.
Färber: Ja, ich war Werkleiter beim Luftfahrtzulieferer Premium Aerotec in Nordenham. Mehrere Strategie-Beratungen haben das „A350 Joint Improvement Project“ unterstützt, FEV Consulting war eine davon.
Sie waren von dieser Unterstützung nicht von Anfang an überzeugt.
Warum?
Färber: (lacht) Das kann gut sein. Ich habe leider sehr unterschiedliche Erfahrungen mit Beratungen gemacht. Einige treten erst dominant auf und verursachen dann aber mehr Betreuungsaufwand bei den Mitarbeitern, als sie dem Unternehmen an umsetzbarem Nutzen zurückgeben.
Und FEV ist da anders?
Färber: Nun, der Betreuungsaufwand war immer sehr gering. Die meisten Berater haben fundierte Erfahrung im Luftfahrtbereich. FEV hat den Kern eines Problems schnell erkannt und ist auch gleich mit einem umsetzbaren Lösungsvorschlag gekommen.
Ist es das, was Sie an FEV schätzen?
Färber: Ja. Und ich schätze die unterstützende Arbeitsweise. Im Gegensatz zu anderen Beratungen hat FEV kein Problem damit, im Hintergrund zu bleiben und die Entscheider im Unternehmen durch Rat und Tat zu stärken.
Helmut Färber (Airbus Helicopters, Vice President, Head of Plant Airplane Doors)
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Die Flotte im Blick
Wie FEV Consulting Automobilherstellern und Zulieferern hilft, mit Strategien für Antriebs- und Fahrzeugtechnologien die Emissionen zu senken
Wie FEV Consulting Automobilherstellern und Zulieferern hilft, mit Strategien für Antriebs- und Fahrzeugtechnologien die Emissionen zu senken
Automobilhersteller sehen sich mit immer strengeren CO2-Emissionszielen konfrontiert, die sie bis 2025 und danach hinaus herausfordern. Die Hersteller müssen es schaffen, die Erwartungen der Kunden kostengünstig und gleichzeitig emissionsarm umzusetzen. Helfen können dabei Konzepte, die nicht nur zum Unternehmen passen, sondern mit denen sie auch flexibel auf neue Rahmenbedingungen reagieren können. Üblicherweise gibt es mehr als eine optimale Lösung. FEV Consulting unterstützt die Hersteller und Zulieferer mit einem strukturierten und umfangreichen Ansatz, um aus vielen Technologiestrategien die für sie optimalen herauszusuchen.
Im Technologie Roadmapping identifiziert FEV Consulting neue Technologien und bewertet deren Einfluss auf wichtige Eigenschaften. Daran anschließend werden Strategien für Antriebs- und Fahrzeugtechnologien untersucht und damit die Produktplanung unterstützt. Die Zielwerte bzw. die Auswirkungen einzelner Konfigurationen werden durch die Betrachtung der Fahrzeugflotte ermittelt. Somit ist sichergestellt, dass das Ergebnis im Kontext der CO2-Emissionsziele der Fahrzeughersteller bewertbar ist.
Analyse von Antriebstechnologiestrategien
Neben dem Verhalten des Fahrers und den Fahrzeugeigenschaften ist es vor allem der Antriebsstrang, der den CO2-Ausstoß eines Fahrzeugs beeinflusst. Und der wird immer komplexer: Zum konventionellen Verbrennungsmotor und dem Getriebe kommen zusätzliche elektrische Komponenten, die möglichen Antriebstopologien vervielfältigen sich. Bei so vielen Faktoren ist klar, dass es gleich mehrere Wege geben muss, die Emissionen effizient zu senken: „Die vorteilhafteste Strategie hängt stark vom spezifischen Technologieportfolio und den bestehenden Kompetenzen der Automobilhersteller ab“, sagt Dr. Michael Wittler, Manager bei FEV Consulting.
In einem umfassenden Ansatz bewerten die Experten der FEV deshalb Technologien am Verbrennungsmotor, am Getriebe und am gesamten Fahrzeug. Die Datenbasis dafür wird stetig erweitert. Mit den Ergebnissen bestimmen die Berater die Technologiekonfiguration, die sie für den jeweiligen Automobilhersteller für vorteilhaft erachten. Mit dem FEV-Ansatz lassen sich außerdem Technologietrends analysieren und vergleichen. Zudem beantwortet er Fragen, die bei wechselnden Randbedingungen aufkommen, wie etwa: Ist Downsizing der richtige Ansatz, wenn der NEDC durch den WLTP ersetzt wird?
Die Flottenstrategie
Um die CO2-Zielwerte für die gesamte Flotte eines jeweiligen Automobilherstellers zu erreichen, berücksichtigt FEV Consulting sowohl das Portfolio jedes Fahrzeugsegments als auch die wichtigsten Antriebsstrangtypen: Welcher Kraftstoff wird genutzt? Ist es ein Hybridfahrzeug und wenn ja – wie viel Elektrifizierung wird eingesetzt? Wie viele Elektrofahrzeuge bietet der Hersteller an? Wie gut werden bestimmte Fahrzeugtechnologiekonzepte vom Kunden angenommen? All diese Daten fließen in die Prognosen der FEV-Berater mit ein, wie das zukünftige Fahrzeugsegmentportfolio aussehen sollte und wie sich die Antriebsstrangtypen verteilen müssen, um auf die gesamte Flotte gesehen weniger CO2 auszustoßen. Auch Fahrzeugmaßnahmen rechnen sie mit ein, da leichtere Autos mit weniger Fahrwiderständen ebenfalls helfen, Emissionen einzusparen. Nicht zuletzt berücksichtigen die Experten der FEV die regionalen gesetzlichen Vorschriften. „Schließlich lassen sich Szenarien modellieren, so dass unterschiedliche Strategien gegeneinander bewertet werden können. Die Sensitivitätsanalyse offenbart, wie Effizienzmaßnahmen mit einem möglichst großen Hebel in der Gesamtfahrzeugflotte angewandt können“, fasst Dr. Michael Wittler zusammen.
Durch die Verknüpfung der Elemente Technologie Roadmapping, Analyse von Antriebsstrategien und Fahrzeugflottenstrategien ist FEV Consulting in der Lage, durchgängige Strategien zu entwickeln. Dabei werden sowohl Fragestellungen der Zulieferer als auch der Fahrzeughersteller adressiert.
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Tief getaucht und exakt kartiert
Technology roadmapping: Wie die Experten von FEV Consulting die perfekte Technologie für ihre Kunden finden
Technology roadmapping: Wie die Experten von FEV Consulting die perfekte Technologie für ihre Kunden finden
Technology Roadmapping ist seit Gründung der FEV Consulting im Jahr 2011 ein wesentlicher Pfeiler des Produktportfolios. Schon beim ersten Projekt der Firmengeschichte startete die Service Line mit rund 80 Technologien auf dem Radar und einer excelbasierten Lösung, mit deren Hilfe die FEV-Experten Technologien dokumentierten und Reports erstellten. Seitdem hat FEV Consulting den Ansatz des Technology Roadmapping stetig weiterentwickelt: Heute fußt die Datenbasis auf einer Datenbanklösung und umfasst mehr als 450 Technologien aus unterschiedlichen Bereichen des Antriebsstrangs und des Gesamtfahrzeugs. Der FEV Technology Roadmapping Ansatz hilft dabei, das „fuzzy front-end“ eines Innovationsprozesses, also die Phase der frühen Technologieerkennung, zu strukturieren. In diesem Stadium befinden sich viele Technologien, die entweder in einer frühen Forschungsphase stecken, in einer ersten Konzeptphase oder schon in einer fortgeschrittenen Prototypenphase. Diese Technologien zu erkennen, zu beschreiben und zu bewerten gehört wesentlich zur frühen Technologieerkennung. Das fordert OEMs und Zulieferer zwar heraus, ist aber bei beiden von hoher Relevanz für strategische Entscheidungen. Um Technologien zu erfassen – egal, ob in einer frühen Phase der Entwicklung oder bereits etabliert – ist der FEV Technology Roadmapping Prozess eine effiziente Lösung. Die FEV-Berater erörtern dabei typischerweise drei Kernfragen: • Welche Trends und Treiber beeinflussen aktuell und in Zukunft die Forschung und Entwicklung relevanter Produkte? Für die Aufbereitung der Trends und Treiber werden sowohl übergreifende Megatrends sowie daraus resultierende spezifische Treiber analysiert. Dafür bedienen sich die Experten ihres globalen Netzwerks, besuchen entsprechende Fachvorträge und Messen, führen Interviews mit Schlüsselpersonen in der Industrie, bei Zulieferern und Endkunden oder analysieren Gesetzgebungen, die in den nächsten 20 Jahren wichtig werden können. Im Rahmen eines Kundenprojektes stehen die spezifischen Randbedingungen und Anforderungen des Kunden im Vordergrund. Unter Berücksichtigung des individuellen Produktumfelds eines Kunden sowie seiner Kernkompetenzen und ggf. speziell gewünschter Technologiethemen werden in der Service Line Technologien identifiziert, die – entweder in Serienentwicklung oder gerade erst in einer frühen Forschungsphase – für den Kunden von besonderem Interesse sind. Hierzu werden in der Regel Interviews mit ausgewählten FEV Fachexperten geführt, Fachvorträge und Literatur analysiert sowie Konferenzen und Messen besucht. Für den Kunden werden diese Technologien dann standardisiert aufbereitet. Hierbei wird das Funktionsprinzip beschrieben, Vor- und Nachteile sowie Wechselwirkungen zu anderen Technologien herausgearbeitet und das Verwendungspotenzial in den unterschiedlichen Anwendungen von Pkw über Nutzfahrzeug bis hin zu Industrie-, Marine- oder Bahnanwendungen bewertet. Als ein wesentliches Herausstellungsmerkmal bietet die FEV Consulting ihren Kunden sogenannte „Technologie Deep Dives“ an, in denen ausgewählte Themen mit hohem technischen Tiefgang und zahlreichen Fallbeispielen aus Simulationen oder Messungen der FEV Experten ausgearbeitet werden. Abschließend werden Technologien hinsichtlich ihres Einflusses auf vordefinierte Technologiepakete anhand verschiedener, kundenspezifischer Kriterien und definierter Skalen bewertet. Die Kriterien umfassen u. a. Kraftstoffverbrauch, Emissionen, Leistung, Gewicht oder Kosten. Diese werden um individuell auf die Bedürfnisse der Kunden abgestimmte Kriterien wie z. B. Parameter im Abgassystem oder wichtige Randbedingungen für bestimmte Systemkomponenten ergänzt, um einen größtmöglichen Kundennutzen zu bieten. Für die Ableitung der Technology Roadmaps werden auf Basis von Expertenworkshops sowohl die technologische Reife als auch mögliche Marktdurchdringungsszenarien diskutiert. Dies wird für verschiedene Applikationen (Pkw Benzin oder Diesel, Nutzfahrzeuge, Arbeitsmaschinen, etc.) und für verschiedene Regionen (Europa, USA, China, Japan, Indien, etc.) durchgeführt, so dass ein detaillierter Überblick verfügbar ist, welche Technologie sich in welcher Applikation, in welcher Region, in welchem Zeitraum und mit welcher Marktdurchdringung etablieren wird.
Kunden haben das Technology Roadmapping in den vergangenen Jahren mehrfach dazu genutzt, neue Produktchancen zu identifizieren und zu bewerten. Dazu wählen die FEV-Berater Technologien aus, die für den Kunden attraktiv sein könnten – und zwar entweder, weil sie zu seinen Kernkompetenzen im Bereich der Produkte und/oder der Fertigungstechnologien passen, oder zu seiner strategischen Ausrichtung. Diese Auswahl treffen sie typischerweise nach der Technologiefrüherkennung im Innovationsprozess. Um zu entscheiden, ob die Technologien das aktuelle Portfolio tatsächlich sinnvoll ergänzen, gibt es einen zusätzlichen, detaillierteren Bewertungsprozess ‒ die Phase 2 umfasst eine Markt- und Branchenstrukturanalyse, in der die FEV unter anderem das Marktvolumen und Wachstumspotenzial aufzeigt, die Wettbewerbsintensität untersucht sowie eine Patentrecherche durchführt. Mit Hilfe der Ergebnisse können die Experten einschätzen, ob eine Technologie profitabel sein wird. Parallel dazu prüfen sie die Technologie daraufhin, wie funktional sie sein wird, in der Regel durch einen intensiven „Technology Deep Dive“. Dieser erklärt detailliert, wie die Technologie funktioniert, welche Vor- und Nachteile es gibt, wie sie andere Technologien und Technologiekonzepte beeinflusst, welche Hauptwettbewerber existieren und welches mögliches Differenzierungspotenzial es mit dieser Technologie auf dem weltweiten Markt gibt. In Workshops benennen und dokumentieren die Berater gemeinsam mit dem Kunden bereits früh potentielle Produktideen bzw. –verbesserungen. Zusätzlich gleichen sie die erforderlichen Kompetenzen mit denen ab, die beim Kunden schon vorhanden sind und zeigen so Lücken auf. Erweist sich eine Technologie danach weiterhin als vielversprechend, entwickelt die FEV ein Implementierungsszenario: Dabei entscheidet der Kunde zunächst über die eigene Wertschöpfungstiefe und mögliche Kaufteile sowie darüber, ob er selbst lieber ein Pionier bei der Markteinführung sein möchte oder vielleicht eher ein „Fast Follower“ oder ein „Me too“. Basierend auf dieser Einschätzung definieren die Berater dann, was wann zu tun ist in Hinblick auf Forschung und Entwicklung, Produktion und Einkauf sowie Vertrieb, um einen gewünschten Produktionsstart einzuhalten. Im letzten Schritt kann das höhere Management auf Basis dieser Informationen entscheiden, wie die Entwicklung der Technologie im eigenen Haus zu finanzieren ist.
Anzahl Roadmapping Projekte pro Jahr
OEMs und Zulieferer weltweit nutzen die Ergebnisse des FEV Technology Roadmapping Prozesses in vielfältiger Weise: FEV befähigt den Kunden, technologische Entwicklungen über die Reife, die Marktrelevanz und den Einfluss auf andere Technologiekonzepte einschätzen zu können. So kann der Kunde zukünftige R&D-Budgets ableiten, neue Produktideen entwickeln, Marketingstrategien zielgerecht ausrichten oder auch neue Geschäftsfelder erschließen. In den Ergebnissen ist das Wissen aus knapp 40 Jahren FEV-Geschichte gebündelt – ein einzigartiges Herausstellungsmerkmal, das die hohe Qualität des FEV Technology Roadmapping unterstreicht. Seit den Anfängen im Jahr 2011 hat sich der FEV-Technology Roadmapping Ansatz stetig weiterentwickelt, sowohl inhaltlich als auch funktional. Hat FEV 2011 noch mit knapp 80 Technologien und einer Anwendung begonnen, so umfasst die Datenbank aktuell mehr als 450 Technologien und eine Vielzahl von Anwendungen und Märkten. Die Experten haben in den vergangenen fünf Jahren erfolgreich viele verschiedene Kunden weltweit beraten. Die Technologien befassen sich längst nicht mehr nur mit dem Motor an sich, sondern beinhalten auch Technologien aus den Bereichen Getriebe, alternative Kraftstoffe, unterschiedlichste Elektrifizierungskonzepte, Batterien und Brennstoffzellentechnologien oder aus dem Gesamtfahrzeug (etwa Leichtbautechnologien). Die Zahl der Applikationen ist ebenfalls gewachsen: Angefangen bei Landmaschinen befasst sich FEV nun mit Pkw (Benzin und Diesel), Nutzfahrzeugen, verschiedensten mobilen Arbeitsmaschinen, Lokomotiven, Marineapplikationen, Generatoren und auch Themen aus den Bereichen Luftfahrt und Windenergie. Alexander Gulden from thyssenkrupp on the necessity of building more efficient vehicles and how Technology Roadmapping helped the Group to implement new product ideas. Dr. Gulden, thyssenkrupp, as an automotive industry supplier, is also active in the powertrain area. What challenges are you currently facing? Dr. Alexander Gulden: Given that regulation makers are demanding a significant reduction of CO2 emissions, the vehicles have to become more efficient. To do this, we need new technologies. In addition to the well-known combustion engines, the hybrid drive is therefore becoming more and more important, as are electric vehicles. How are you preparing for these topics? Our mission is to identify projects for which we are able to provide our specific expertise and skills as a diversified technology group in order to generate added value for our clients from the automotive industry. What role did FEV Consulting play in all this? Dr. Gulden: We already knew FEV to be a skilled development partner. FEV Consulting combines the technical expertise of FEV with the abilities of a management consulting firm. The Technology Roadmapping concept that the consultants presented to us won us over. The evolution of the projects and the results confirmed our expectations. Can you go into more detail? What particularly impressed you? Dr. Gulden: Over the course of the project, we received a proven specialist perspective on development trends in powertrain technology. We have had in-depth technical discussions. We were thus able to compare our own assessments and discover new information. At the same time, the structured project approach made sure we did not lose sight of our goal. Out of a wide variety of product options, the consultants identified the most attractive ones for us in a step-by-step process using interesting workshops. How is the project result helping you now? Dr. Gulden: Out of more than 450 technology choices, FEV Consulting selected 7 that are attractive for us. In addition to the technical implementation, the market and competition situation was comprehensively assessed; product development processes were created. In doing so, all the necessary core competencies for development and production were established. This enabled us to clearly see which specialist areas within thyssenkrupp had to be involved. At the end of the day, that is our success – we now know how to successfully implement the selected new product ideas with our know-how. Contact:
Was ist FEV Technology Roadmapping?
• Welche relevanten Technologien oder Konzepte sind bekannt und welchen Einfluss haben sie?
• Wann werden die Technologien sowohl eine technologische Reife als auch eine relevante Marktdurchdringung erreichen?
Neue Produktchancen dank Roadmapping und Deep Dives
Was hat der Kunde davon?
Was hat sich seit 2011 getan?
CASE EXAMPLE: SEEKING AND FINDING THE IDEAL TECHNOLOGY
Dr. Michael Wittler
wittler@fev.com
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Mit dem Ikea-Prinzip zum Erfolg?
Konzepte für Motorbaureihen „aus einem Guss“
Konzepte für Motorbaureihen „aus einem Guss“
Halogen, Xenon oder LED Scheinwerfer, Dachreling in Wagenfarbe oder Aluminium? Und der Make-up Spiegel: beleuchtet oder nicht? Wer heute einen Fahrzeug-Konfigurator nutzt, stellt fest, dass die Anzahl der möglichen Ausstattungsvarianten schier grenzenlos scheint. Manche Hersteller sprechen von bis zu 1038 möglichen Kombinationen – eine Zahl mit 39 Stellen. Besonders der Antriebsstrang leidet unter den vielen verschiedenen Zielen. Können modulare Konzepte tatsächlich dabei helfen, die Komplexität zu beherrschen?
Hersteller setzen zunehmend auf Baukastenprinzipien, um der Komplexität Herr zu werden. Sie vermarkten öffentlichkeitswirksam Begriffe wie den „Modularen Querbaukasten“ (MQB, Volkswagen), die „Modulare Frontantriebsarchitektur“ (MFA, Mercedes-Benz) oder „Volvo Engine Architecture“ (VEA, Volvo). In vergangenen Projekten konnte FEV Consulting bereits erfolgreich die Potentiale, aber auch die Einschränkungen und Risiken dieser Konzepte darlegen.
Weltweit unterschiedliche Anforderungen – etwa an Leistung, Verbrauch und Preis – sowie gesetzliche Emissionsgrenzen führen dazu, dass insbesondere der Antriebsstrang eine bisher unbekannte technische Vielfalt im Spannungsfeld aus Kraftstoffen, hybriden Leistungsverzweigungen, Getrieben und Energiespeichern darstellen muss. Häufig in ein und demselben Fahrzeug.
Diesem Problem widmet sich FEV Consulting in der Service Line „Modularization Strategies“ und entwickelt maßgeschneiderte Modularitätskonzepte – ähnlich den bewährten Systemen des schwedischen Möbelriesen.
Innenstadtmotor trifft Schwerlastbetrieb
So gezeigt in einem einjährigen Projekt für einen international erfolgreichen Nutzfahrzeughersteller: Ziel war es, einen Baukasten zu entwickeln, der mehrere bislang eigenständige Motor-Baureihen vereint. Das Konzept sollte vom kostensensitiven, mittelgroßen Motor für den innerstädtischen Verteilerverkehr bis zum leistungsoptimierten Kraftpaket für den Schwerlastbetrieb funktionieren. Die Rahmenbedingungen: kleine Stückzahlen, ein hoher Individualisierungsgrad, lange Produktlebenszyklen und hohe Kundenanforderungen. Weiterhin sollte deutlich werden, in welchen Bereichen am meisten einzusparen ist und wie das Lieferantenportfolio die Entwicklung beeinflussen darf. Zuletzt sollten Prozesse, Methoden und Tools implementiert werden, um die Nachhaltigkeit zu sichern.
Ein interdisziplinäres Team aus Vertretern verschiedener Fachbereiche des Kunden sowie Experten der FEV verfolgten einen ganzheitlichen Ansatz: In der Grundlagenphase untersuchten sie den Status Quo hinsichtlich der Variantentreiber und –ursachen, leiteten die Anforderungen des Kunden an die Motoren und dessen Bauteile ab und dokumentierten die Kosten der entstandenen Varianten. Auf dieser Basis bauten sie für jede Baugruppe unterschiedliche Konzeptszenarien auf und bewerteten sie jeweils hinsichtlich monetärer Ziele und individueller Anforderungserfüllung.
Stringentes Konzept mit Einsparpotential
Graue Theorie oder tatsächlich machbar? Durch die Kooperation mit den FEV-Experten konnte der Kunde die attraktivsten Konzepte bereits in der frühen Vorentwicklungsphase auf Basis von CAD-Daten daraufhin untersuchen, wie sie im Gesamtsystem umzusetzen sind.
Am Ende stand ein stringentes Konzept von Bauteilvereinheitlichungen, -ähnlichkeiten, Schnittstellen und geplanten Varianten. Die Motorbaureihen „aus einem Guss“ boten mehr als zehn Prozent Einsparung in der Entwicklung sowie ein jährlich zweistelliges Millionenpotential in der Fertigung – und das alles, ohne Kompromisse in der Leistungsfähigkeit der Aggregate machen zu müssen.
Ziele eines Modulbaukastens
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Weniger Verbrauch und Emissionen durch ein ganzheitliches Coaching-System
Wie zukünftige plattformübergreifende Assistenzsysteme den Energieverbrauch / Emissionen, die Kosten und die Dauer für eine Transportaufgabe minimieren können
Wie zukünftige plattformübergreifende Assistenzsysteme den Energieverbrauch / Emissionen, die Kosten und die Dauer für eine Transportaufgabe minimieren können
Eine der größten Herausforderungen der Automobil- und Transportindustrie bleibt es, Treibhausgase und Energieverbrauch ökonomisch zu reduzieren. Um den Realverbrauch gezielt zu verringern, hat FEV Consulting einen ganzheitlichen Optimierungsansatz entwickelt, der die gesamte Wirkkette einer Fahrt mit einbezieht. Zentral dabei: der Fahrer und sein Fahrverhalten.
Die Umstände, unter denen der Kraftstoff- bzw. Energieverbrauch eines Fahrzeugs verringert werden soll, sind sehr individuell. Bisherige Ansätze, die den Ausstoß von Emissionen verringerten, fokussierten sich primär auf die Verbesserung einzelner Komponenten. Die FEV-Systembetrachtung hingegen optimiert die gesamte Wirkkette mit allen Abhängigkeiten. Dazu gehören die Fahrt- bzw. Transportvorbereitung, die Auswahl des Fortbewegungsmittels sowie eine optimierte Fahrweise und Betriebsstrategie unter Berücksichtigung der Außenwelt. Die ganzheitliche Systemoptimierung gliedert sich in drei Teilbereiche: Fahrzeug-, Fahrer- und Transport-Coaching.
Fahrzeug-Coaching: Das Fahrzeug lernt mit
Statt nur die Hardware einzelner Komponenten weiterzuentwickeln, helfen optimierte Betriebsstrategien wesentlich dabei, den Verbrauch eines Fahrzeugs zu verringern. Heutige hybride Antriebsstränge können sich auf Fahrstrecken einstellen und beispielsweise die Batterie-Ladestrategie und andere Komponenten optimieren. Ein Trend hierbei sind flexible modell- statt regelbasierte Betriebsstrategien. Diese Regelungen erlauben es, mit der situativ optimalen Kalibrierung zu steuern, basierend auf aktuellen Sensor- und Betriebsdaten.
Was hingegen in den Modellen nach wie vor eine große Unbekannte bleibt, ist die exakte Prädiktion des Fahrerverhaltens. Weicht das Fahrverhalten von der Vorhersage ab, scheitert im ungünstigen Fall die gesamte Betriebsstrategie und der Verbrauch steigt. Das Fahrzeug-Coaching versucht daher, genau das zu vermeiden: Indem das Fahrzeug ein Fahrerprofil „erlernt“ ist es möglich, dass es sich auf den Fahrer und die Situation einstellt und den Fahrerwunsch (verbrauchs-) optimiert verarbeitet. Nimmt ein Fahrer etwa Kurven regelmäßig zu schnell, kann der Coach den Gaspedalgradienten kurzfristig anpassen – sofern es die äußeren Umstände zulassen. Im besten Fall kann er sogar Segelzeiten frühzeitiger einleiten oder verlängern, um die (elektrische) Reichweite zu erhöhen.
Durch die verstärkte Vernetzung der Fahrzeuge kommt in Zukunft die Schwarmintelligenz ins Spiel: So können sich Fahrzeug-Coaches in Zukunft untereinander abstimmen. Dabei werden Fahrerabsichten und Betriebsstrategien verglichen, um ein gruppenoptimiertes Manöver einzuleiten. Diese Manöver brauchen unter Umständen einen lokalen Richter, der Entscheidungen trifft und ein Optimum, z. B. an einer Ampelanfahrt bestimmt. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass sich Fahrzeuge nach Regeln eines bestimmten Protokolls untereinander einigen, das jedoch vorher zentral festgelegt und implementiert werden muss.
Fahrer-Coaching: Motivation zum optimierten Fahrverhalten
Die nachhaltige Verbesserung des Fahrerverhaltens gewinnt im Zuge der Elektrifizierung und der Vernetzung an Wichtigkeit und an Potential. Der Fahrer-Coach kennt vorausliegende Streckenprofile und Verkehrssituationen und kann dadurch erhöhte Einsparpotentiale durch optimierte Segelmanöver bei hohen Geschwindigkeiten realisieren. Er gibt dem Fahrer genaue Anweisungen, wie sich dieser am besten hinter dem Steuer verhält. Der lernende Fahrer-Coach weiß zudem, welche Fahrhinweise bei einem bestimmten Fahrer gut funktionieren und welche weniger. Ausgereifte HMI- und Motivationskonzepte (z. B. aktives Gaspedal, Head-up-Eco-Anzeigen und Gamification) sind nötig, um das gesamte Potential des Fahrer-Coaches auszuschöpfen, ohne den Fahrer dabei zu sehr abzulenken. Durch iterative Verbesserungen passt der Coach seine Kommunikationsstrategie an den Fahrer an und kann zudem individualisierte Eco-Kampagnen auswählen, um die Motivation gezielt zu erhöhen. Eine auf den Fahrer angepasste Lehrmethode oder Kampagne kann moderne, spielerische Motivationsmechanismen („Game Mechanics“) aus der Spielebranche einsetzen und so größtmögliche Erfolge sichern. Dabei spielt eine nutzerorientierte Gestaltung eine wesentliche Rolle, um den maximalen Nutzen des Assistenten zu erreichen. Heutige Assistenzsysteme und Eco-Anzeigen stehen noch sehr am Anfang, wie unsere Studie „Gamified Eco-Coaches“ zeigt.
Gerade das Zusammenspiel der Funktionen kann Vorteile schaffen: Der Fahrzeug-Coach kann eine Wirkung des Fahrer-Coaches prognostizieren und die Regelung einzelner Komponenten anpassen. Bei einem sehr lernbereiten Fahrer kann so davon ausgegangen werden, dass die empfohlene Kurvengeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit eingehalten wird, so dass der Segelvorgang früher starten kann. Falls nicht, kann der Fahrer-Coach ein Feedback an den Fahrer über das Gaspedal übermitteln. So wird der Fahrer dazu gebracht, das nächste Mal selbst mit der optimalen Geschwindigkeit durch die Kurve zu fahren.
Andersherum kann der Fahrer-Coach aus vergangenen Fahrten und aktuellen Sensordaten dem Fahrer ein optimiertes Geschwindigkeitsprofil empfehlen, unter Berücksichtigung des Verkehrs und der Straßenverhältnisse.
Mobilitäts-Coach: Ganzheitliche Systemoptimierung zur Realverbrauchsminimierung
Transport-Coaching: Multi-modales Transportmanagement
Je höher die Komplexität einer Transportaufgabe, desto größer das Potential des Transport-Coaches: Er hat die Aufgabe, Fahrten zu vermeiden oder Transportarten auszuwählen, die weniger Energie verbrauchen. Dabei plant der Coach ein Transportvorhaben und zieht aktuelle und zukünftige Entscheidungsfaktoren mit ein, etwa das Verkehrsaufkommen, Kosten, Dauer und die Rückfahrtsplanung.
Das Zusammenspiel mit den anderen Coaches ermöglicht ein ausgereiftes Transport- und Flottenmanagement. Durch die Analyse von Transportaufgaben, Einnahmen und Kosten, Streckennetz und Anbieterinformationen können Entscheidungen in Echtzeit auf Ist- oder Standardkosten getroffen werden. Erste Assistenten existiert heutzutage bereits in Flottenmanagementsystemen. Im Personentransportbereich gibt es erste multi-modale Routenplaner von Fahrzeugherstellern, wie beispielsweise BMW i. Erste herstellerunabhängige Apps auf mobilen Geräten zeigen ebenfalls bereits vielversprechende Ergebnisse (z. B. Fraunhofers MyWay).
Große Potenziale durch intelligente Vernetzung
Um den Realverbrauch deutlich zu senken reicht es jedoch nicht mehr aus, sich auf die Weiterentwicklung einzelner Coaches zu konzentrieren. Die starken wechselseitigen Abhängigkeiten zwischen der Trip-Planung, dem Fahrer- sowie dem Fahrzeugverhalten erfordern eine ganzheitliche Systemoptimierung über die gesamte Wirkkette. Die Gewichtung der teilweise disjunkten Ziele ist dabei entscheidend und sehr spezifisch (Kosten, Emissionen, Dauer etc.).
Aktuelle Beispiele und Projekte zeigen, dass folgende Kernelemente wesentlich über den Erfolg und Misserfolg entscheiden:
• Klar formulierte Projektziele, z. B. CO2-Akkreditierung, Endkunden-USP, Verbrauchskosten etc.
• Plattform- und systemübergreifende Lösungen mit maximaler Integration
• Ganzheitliche Transportwegebetrachtung
• Ausgereifte Motivationskonzepte für Fahrer
• Klar verständliche Instruktionen durch geeignete HMI-Konzepte (Sehen, Fühlen, Hören)
• Agile Entwicklung und Rapid Prototyping
Die Umstände, unter denen eine jeweilige Systemoptimierung stattfinden soll, sind sehr individuell und stehen unter den Rahmenbedingungen der spezifischen Ausgangssituation: Wo es im Flottenverkehr bereits telematikgestützte Ansätze gibt, die in eine weitere Optimierung mit einfließen können, gibt es für OEMs im Pkw-Bereich heute nur einfache Assistenzsystem-Ansätze für das Fahrer-Coaching und Apps von Drittanbietern mit fehlender Integration.
FEV Consulting bringt daher viele wichtige Voraussetzungen mit, um Systeme individuell und ganzheitlich zu optimieren: tiefe technische Antriebsstrang- und Fahrzeug-Expertise im Nutzfahrzeug- und Automobilbereich, Projekterfahrung im Bereich Digitalisierung, Eco-Coaching, Motivationskonzepte, App- und Plattformentwicklung sowie Geschäftsmodelldesign.
Vergleich von eingesetzten spielerischen Mechanismen („Game mechanics“)
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Vorausschauendes Fahren 2.0
DENSO und FEV entwickeln eine vorausschauende Betriebsstrategie
DENSO und FEV entwickeln eine vorausschauende Betriebsstrategie
Viele der aktuellen Verbesserungen bei Antriebssträngen zielen auf die Optimierung der Betriebsstrategie des Fahrzeugs im Hinblick auf Fahrverhalten, Kraftstoffverbrauch, Emissionen und NVH ab. Da diese Strategien häufig regelbasiert und nicht prädiktiv sind, werden derzeit nur lokal verfügbare Parameter für die Situationsinterpretation und Fahrzeugsteuerung verwendet. Diese Parameter umfassen aktuelle Fahrerwünsche, Fahrzeuggeschwindigkeit, Ladezustand der Batterie usw. Jedoch werden keine Informationen über das vor dem Fahrzeug liegende Fahrbahnprofil, den Verkehr und die Infrastruktur sowie zukünftige Fahrerwünsche zur optimalen Steuerung des Fahrzeugbetriebs einbezogen. Vordefinierte Fahrzyklen werden genutzt, um Betriebsregeln zu kalibrieren, durch die das Fahrzeug und der Antriebsstrang gesteuert werden. Folglich arbeiten die Fahrzeugsteuergeräte nur dann optimal, wenn das Fahrprofil den vordefinierten Fahrzyklen nahezu entspricht. Mit einem „elektronischen Horizont“ kann der Fahrzeugstatus für einen bestimmten Zeitraum in der Zukunft vorausgesagt werden. Die automatische Anpassung der Steuerung basierend auf vorhergesagten Parametern ermöglicht den Betrieb des Fahrzeugs in einem quasi-global optimierten Zustand.
DENSO und FEV entwickeln derzeit eine vorausschauende Betriebsstrategie, einschließlich eines elektronischen Horizonts, die nicht nur zu zusätzlicher Kraftstoffeinsparung in tatsächlichen Fahrsituationen führt, sondern auch das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert. Die Strategie basiert auf der gemeinsamen Nutzung von a priori-Wissen aus Navigationssystem und Car2X-Technologie. Neben Straßenverlaufsdaten kommen so auch topographische Daten, Verkehrsinformationen, Geschwindigkeitsbegrenzungen und Ampelstatus zum Tragen. Diese Daten werden verwendet, um für den Vorhersagezeitraum eine optimierte Betriebsstrategie für den Antriebsstrang und das HLK-System zu bestimmen.
Vorausschauende Betriebsstrategie
„Mittels der Vorhersage von bevorstehenden Fahrszenarien werden die geeigneten Parameter vorausgewählt und für die Hybrid-Steuergeräte angewendet“, erläutert Max Nakagawa, President und CTO von Denso International Europe. „Ziel ist es, das quasi globale Optimum innerhalb des prognostizierten Horizonts zu erreichen.“ In einer 3D-Fahrzeug-Simulationsumgebung, mit tatsächlichen Fahrsituationen und Verkehrsszenarios für verschiedene Testfälle, wurden Verbesserungspotentiale hinsichtlich Fahrverhalten und Kraftstoffverbrauch evaluiert.
Vorausschauendes Thermomanagement
Insbesondere bei weniger leistungsstarken Fahrzeugen kann sich der Energieverbrauch der Klimaanlage negativ auf das Fahrverhalten und den Kraftstoffverbrauch auswirken. Diese Auswirkung ist in besonders anspruchsvollen Fahrzyklen oder bei besonders hohen Temperaturen sogar noch stärker. Durch die Verwendung eines fortschrittlichen und vorausschauenden Thermomanagement-Systems zusammen mit einem Wärmespeichergerät kann die zusätzliche Last durch den Klimakompressor optimal geplant werden. Der Kraftstoffverbrauch sinkt, während die Temperatur im Fahrgastraum im angenehmen Bereich bleibt.
Fazit und Ausblick
Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die vorausschauende Betriebsstrategie für hybride Antriebsstränge sowie HLK-Anlagen nicht nur den Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen reduzieren, sondern auch das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessern. Da diese Strategien keine zusätzliche Hardware benötigen, verursachen sie keine nennenswerten Zusatzkosten, was sie zu vielversprechenden Kandidaten für die Implementierung in zukünftige, erweiterte Antriebsstränge macht. DENSO und FEV werden gemeinsam die Entwicklung fortsetzen und Testfahrzeuge für Praxistests bereitstellen.
Simulationsumgebung für die vorausschauende Strategie
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