Toyotas neue Produktionstechnik gegen den "Tesla-Schock"

Der Erfolg des US-amerikanischen E-Auto-Pioniers Tesla hat der Autobranche vor Augen geführt, dass eine kostengünstige, hocheffiziente und unkonventionelle Produktionstechnik die Geheimzutat für die Herstellung moderner Elektrofahrzeuge ist. Jetzt geht Toyota – der Erfinder der schlanken Produktion – zurück zu seinen Wurzeln, um Fabriken, Produktionslinien und Logistik zu optimieren und Tesla dadurch die Stirn zu bieten.

Eine verbesserte Art der Fahrzeugmontage soll Toyota dabei helfen, in nur drei Jahren eine neue Generation von Elektrofahrzeugen auf den Markt zu bringen. Einer der Wege, die das Unternehmen in Angriff nehmen wird, ist die Möglichkeit, dass sich die Autos selbst durch die Fabriken fahren, ohne dass es dazu Fließbänder gibt.

Tesla mag Toyota bei der Neuerfindung wichtiger Aspekte des Automobilbaus mit seinen eigenen Waffen geschlagen haben. Aber der japanische Riese besteht darauf, dass sein weltbekanntes Toyota-Produktionssystem noch viele Tricks auf Lager hat. Und Führungskräfte sagen, dass die kommenden Durchbrüche, die auf dem traditionellen Prinzip des Kaizen beruhen, also auf der kontinuierlichen Verbesserung, Toyota mit der nächsten Generation von Elektroautos ab 2026 nach vorne katapultieren werden.

"Natürlich geben wir zu, dass Tesla über eine wunderbare Technologie verfügt", sagt Yoshio Nakamura, stellvertretender Leiter der weltweiten Produktion, gegenüber der amerikanischen Automobilwoche-Schwester Automotive News. "Aber das motiviert uns nur, noch härter zu arbeiten, um aufzuholen. Wenn wir von ihnen lernen sollen, dann nicht durch Kopieren. Wir werden sie durch Kaizen verbessern."

Nakamura und andere hochrangige Toyota-Mitarbeiter präsentierten ihre neuen Produktionstechnologien während einer Informationsveranstaltung in diesem Monat im Higashi-Fuji Technical Center des Unternehmens am Fuße des Mount Fuji. Ihr Ziel ist es, die Anzahl der Produktionsprozesse, die Investitionen in die Anlagen und die Vorlaufzeit für die Produktion neuer Modelle zu halbieren.

Die Maßnahmen sind Teil von Toyotas neuer BEV-First-Mentalität, die von CEO Koji Sato ausgerufen worden ist. Insgesamt will Toyota im Jahr 2030 weltweit 3,5 Millionen Elektrofahrzeuge verkaufen. Im Vergleich dazu wurden im Jahr 2022 weltweit nur 24.466 Elektroautos verkauft. Die nötige Steigerung erfordert ein radikales Umdenken, angefangen in der Produktion.

Während die Produktionsingenieure daran arbeiten, die neuen Techniken im Jahr 2026 einzuführen, fasst Takero Kato, Präsident von Toyotas neuer Abteilung für die Entwicklung batterieelektrischer Fahrzeuge – der BEV Factory – die Strategie so zusammen: "Unser Ziel ist es, die Zukunft mit BEVs zu verändern."

Die Realität aber ist, dass viele der neuen Akteure in der Automobilindustrie das Gesicht der Branche bereits verändert haben. Neuere Marken wie Tesla und das chinesische Unternehmen BYD haben die japanischen Metallbauer der alten Schule erschaudern lassen. Die jüngeren Marktteilnehmer sind frei von alten Fabriken und Lieferketten und frei von Vorurteilen über das Autodesign, die ihre Wurzeln im Zeitalter des Verbrennungsmotors haben. Sie denken anders, und das zeigt sich in einer kostengünstigen Fertigung, um die sie jeder Kaizen-Guru beneidet.

In einem Interview mit der japanischen Zeitung "Nikkei" bezeichnete Honda-CEO Toshihiro Mibe diesen Paradigmenwechsel als "Tesla-Schock". Aber Toyota war wohl am meisten verblüfft, als das Tesla Model Y den unverwüstlichen Corolla im ersten Quartal 2023 als meistverkauftes Auto der Welt in den Schatten stellte.

"Das war ein schwerer Schlag, der die Dinge wirklich ins Wanken brachte", sagt ein Toyota-Insider. Einige Branchenbeobachter haben Toyotas Übergang in das Zeitalter der Elektroautos als zu langsam kritisiert. Das erste Elektroauto, der lang erwartete Crossover bZ4X, hatte einen holprigen Start. Nur zwei Monate nach seiner Markteinführung im Jahr 2022 musste das Fahrzeug zurückgerufen werden, da die Gefahr bestand, dass die Räder abfallen könnten.

Viele von Toyotas neuen Produktionsideen spiegeln jedoch die von Tesla entwickelten Ideen wider, darunter die vertikale Integration, die Umstellung auf ein rollendes Chassis, der Verzicht auf ein Fließband und die Umstellung auf Gigacasting, so Sandy Munro, CEO von Munro & Associates in Michigan, das Fahrzeugzerlegungen durchführt und den Autoherstellern Verbesserungen empfiehlt.

"Der Toyota-Plan, den ich sehe, ist dem Tesla-Produktionsplan sehr ähnlich, und das ist gut so, denn er ist derzeit der beste auf dem Markt", sagt Munro. "Toyota muss sich auch nach anderen Gesichtspunkten umsehen, wie das Unternehmen zu führen ist“, fährt er fort, "wie man experimentiert und entwickelt, wie man die Produktion neu überdenkt und wo man die neue Technologie findet."

Toyotas Unternehmenskultur ist manchmal durch den Stolz auf eine jahrzehntelange Reihe von Erfolgen beeinträchtigt, die das Unternehmen an die Spitze der globalen Industrie gebracht haben. Takahiro Ishijima, der neue Präsident von Toyotas Fahrzeugentwicklungszentrum, räumt ein, dass dies den weltgrößten Autohersteller anfällig für die Selbstgefälligkeit eines Großunternehmens macht.

"Toyotas Geschichte ist voll von Erfolgen", sagt er. "Manchmal ist das ein Stolperstein." Toyotas neuer Ansatz findet sich in Katos BEV Factory wieder, einer eigenständigen Gruppe, die sich mit Elektrofahrzeugen beschäftigt. Dabei handelt es sich nicht um eine Fabrik in einem Gebäude, sondern um eine Organisation, die alle Funktionen unter einem Dach vereint, von Design und Technik bis hin zu Fertigung und Vertrieb. Die Fertigung erfolgt in bestehenden Werken oder auf neuen EV-Linien, wobei die von der BEV Factory entwickelten Technologien an diesen Standorten eingesetzt werden.

"Toyotas BEV-Factory-Plan ist genau das Gespräch, das sie führen müssen, um nicht irrelevant zu werden", sagt Conrad Layson, Senior Analyst für alternative Antriebe bei AutoForecast Solutions. "Der BEV-Factory-Plan würde Toyota beim Übergang zu Elektrofahrzeugen wieder in die erste Reihe der etablierten Automobilhersteller bringen", glaubt er. "Die Produktionsprozesse, die durch das Toyota-Produktionssystem überwacht werden, bedürfen eines Updates."

Eine der wichtigsten Neuerungen ist das Gigacasting. Bei dieser von Tesla eingeführten Technik werden unzählige Teile eingespart, indem die Vorder- und Rückseite des Fahrzeugs als zwei riesige Module gegossen werden. Der hintere Teil des Toyota bZ4X beispielsweise ist ein komplexes Amalgam aus 86 Teilen, die in 33 Verfahren hergestellt werden. Toyota arbeitet jedoch an einem Prototyp, mit dem das gleiche Teil in einem einzigen Prozess gestanzt werden kann, und zwar mit Hilfe einer Gigapresse.

Toyota verwendet eine 4000-Tonnen-Presse des japanischen Pressenherstellers Ube zur Überprüfung von Gussmodulen, sagt Nakamura. Man versuche auch, seine eigenen Gigapressen zu entwickeln. Toyota hat noch nicht versucht, eine eigene Gigapresse zu kaufen, sagt Nakamura. Das weltweite Angebot an Gigapressen ist äußerst knapp, da das Interesse der Automobilhersteller an dieser Technologie zunimmt. Volvo stellt ebenfalls auf Gigapressen um, und auch andere Hersteller ziehen sie in Betracht.

Die 4000-Tonnen-Presse von Ube ist etwas kleiner als der Industriestandard, der bei 6500 Tonnen liegt, so Nakamura. Aber es gibt keinen japanischen Lieferanten für solch große Pressen, fügt er hinzu. Die bei den Tests verwendete Presse ist fast doppelt so groß wie die größte Presse, die Toyota zum Gießen von Teilen verwendet. Diese Presse, eine 2500-Tonnen-Presse, stellt vordere und hintere Aufhängungstürme her.

Die Gigapresse ist in der Produktionsvorbereitung und in den Betriebskosten billiger als Toyotas derzeitige Methode. Sie ist auch "überwältigend schneller", sagt Nakamura. Das bZ4X-Hinterradunterteil kann in etwa 100 Sekunden gigagepresst werden, sagte er. Bei der derzeitigen Methode können die Dutzenden Prozesse, die zur Herstellung desselben Moduls erforderlich sind, 30 Minuten dauern; obwohl in der Praxis viele dieser Prozesse gleichzeitig ablaufen.

Laut Nakamura wird Gigacasting ab 2026 in den Fabriken für die nächste Generation von Elektroautos zum Einsatz kommen. Diese Autos werden im Wesentlichen aus drei vereinfachten Modulen bestehen: einer vorderen, einer hinteren und einer mittleren Batteriewanne. Dieser Ansatz werde die Fertigungseffizienz um 20 Prozent verbessern, prognostiziert er – was bedeutet, dass Toyota mit der gleichen Menge an Materialien und Prozessen 20 Prozent mehr Fahrzeuge herstellen könnte.

Nakamura sagt, Toyota habe einen Vorteil bei der Anwendung dieser Technologie, da das Unternehmen seit langem die Qualität seiner Stanzvorgänge kontrolliere. Aufgrund des extremen Drucks und der Komplexität, die damit verbunden sind, ist die Kontrolle von Dehnung und Torsion der Teile beim Gigacasting besonders wichtig. "Diese Art der Fertigung wird uns eine höhere Produktivität ermöglichen", so Nakamura.

Ein weiterer neuer Ansatz ist die Abschaffung der verankerten Produktionslinien bei Toyota. Bei der selbstfahrenden Produktion fahren die Autos selbstständig durch das Werk. Toyota verwendet dieses Konzept bereits in seinem Motomachi-Montagewerk in Toyota City, wo der bZ4X selbst fährt, allerdings nur von der Endmontage bis zur Endkontrolle. Diese Fahrzeuge steuern sich selbst aus einem Gebäude heraus, durch ein Garagentor, biegen nach rechts auf eine Werkszufahrt ab und dann nach links, bevor sie durch ein anderes Tor in ein benachbartes Gebäude fahren – und das alles ohne einen Fahrer am Steuer.

Das System nutzt eine Fernsteuerungstechnologie, ähnlich der eines funkgesteuerten Autos, um die Fahrzeuge zu bewegen. Und da es sich um Elektrofahrzeuge handelt, können sie sich mit Hilfe ihrer Batterien fortbewegen. Die Ingenieure wollen diesen Selbstfahrmodus auf die gesamte Endmontage ausdehnen und das Auto im Wesentlichen dorthin fahren lassen, wo seine verschiedenen Teile sind, anstatt die Teile zum Auto zu bringen. Der Plan dürfte die Investitionen in den Fabriken verringern, da es keine festen Förderbänder geben wird, die die Autos durch die Fabrik schleppen. Außerdem wird der Arbeitsaufwand reduziert.

"Wir wären in der Lage, die Aufhängungen in unseren Anlagen vollständig zu entfernen, und hätten völlig flexible Layouts", sagt Nakamura. "Wir schließen die Batterie an, und das Fahrzeug bewegt sich von selbst." Dies ermöglicht kompaktere Layouts und eine flexiblere Lagerung von Teilen. Nakamura sagt voraus, dass allein bei den Förderanlagen Hunderte von Millionen Dollar an Investitionen eingespart werden könnten. Fazit: Die Produktionszeit könnte um die Hälfte reduziert werden.

Ein weiteres neues Instrument wird die massenhafte Einführung der Digitalisierung in den Fabriken sein. Ziel ist es, die Technologie des digitalen Zwillings zu nutzen, die es den Toyota-Produktionsingenieuren ermöglicht, die Entwicklung, das Testen und die Überprüfung von neuen Fabrikanlagen zu beschleunigen, indem sie einen Doppelgänger in der virtuellen Welt erstellen. Nach Angaben von Toyota können die Vorbereitungszeiten für die Massenproduktion um die Hälfte reduziert werden, indem die Genauigkeit der Reproduktion von Linienlayouts auf einen Millimeter genau verbessert wird.

Der Wandel wird auch zu hyperautomatisierten Fabriken mit mehr Robotern und weniger Menschen führen. "Wir werden zu effizienteren Produktionslinien mit unbemannten Transporten unter Verwendung von vernetzter Technologie und autonomen Inspektionen übergehen und uns der Herausforderung stellen, die Fertigungssituation durch die Einführung von TPS-Konzepten drastisch zu verändern", so Toyota in seiner Präsentation.

Toyota geht davon aus, dass diese neuen Technologien in allen Werken auf der ganzen Welt eingesetzt werden können, in denen die nächste Generation von Elektroautos des Unternehmens gebaut wird. Da die neuen Systeme jedoch in Japan entwickelt werden, wird wahrscheinlich ein heimischer Standort das Stammwerk für die erste Produktion sein. Toyotas Lexus-Werk auf der südwestlichen Insel Kyushu ist ein Hauptanwärter für die Erstinstallation, da das erste Elektroauto der nächsten Generation unter der Premiummarke des Unternehmens eingeführt werden soll.

Toyotas großer Sprung ist keine Garantie dafür, dass das Unternehmen bei den Elektroautos die Nase vorn hat oder gar wettbewerbsfähig bleibt, denn die Konkurrenz steht nicht still. Caresoft Global Technologies, ein Ingenieurbüro in Michigan, das sich mit digitalem und physischem Benchmarking und Kostensenkungen befasst, prognostiziert, dass Tesla in der Lage sein wird, die Kapitalinvestitionen in den Fabriken um bis zu 30 Prozent zu senken und die Montagezeiten bei seinen nächsten Modell-Upgrades um bis zu 25 Prozent zu verkürzen. Gleichzeitig geht Caresoft davon aus, dass Tesla die Produktionsfläche um 30 Prozent verkleinern und die Effizienz der Lackiererei deutlich verbessern wird.

"Tesla hat eine Unternehmenskultur, die von Jahr zu Jahr radikale Verbesserungen anstrebt, selbst beim Design desselben Modells", sagt Caresoft-CEO Mathew Vachaparampil. So wurde beispielsweise das Model Y von einem zweiteiligen Heckteil im Jahr 2020 auf ein einteiliges Heckteil im Jahr 2021 umgestellt. Die Veränderungen bei Tesla seien revolutionär und würden lange im Voraus geplant, sagt er, während die älteren Autohersteller sich schrittweise nach dem Kaizen-Prinzip weiterentwickeln. Tesla hat viele Lernzyklen bei Elektrofahrzeugen durchlaufen und ist weiterhin führend in der Branche, so Vachaparampil, während Toyota noch einiges aufzuholen hat. Laut der Caresoft-Analyse von EVs hinkt der bZ4X bei den Material- und Herstellungskosten etwa drei Jahre hinter dem Model Y von Tesla zurück.

"Die Vergangenheit ist in der Regel der beste Indikator dafür, wie sich ein Unternehmen in Zukunft entwickeln wird", so Vachaparampil. "Ich finde die jüngsten Ankündigungen von Toyota zwar faszinierend, aber bei ihrem nächsten Elektroauto müssen sie das erstmal umsetzen. Wenn Toyota seine Designs in den letzten Jahren nicht gründlich überarbeitet hat, würde ich das Fahrzeug gerne sehen, bevor ich sage, dass es machbar ist."

Aus dem Datencenter:

Modellvorschau Toyota bis 2025