Siemens Defence : Was die Rüstungsindustrie von der Automobilindustrie lernen kann

Was in der Automobilindustrie längst zum Alltag gehört – die enge Verzahnung von Entwicklung, Simulation und Fertigung –, ist in vielen Unternehmen der Verteidigungsindustrie noch keine Selbstverständlichkeit. Dabei liegen die technologischen Grundlagen dafür längst vor. „Wir transformieren große Kunden dahingehend, wie man aus einer Werkstattfertigung ein Stück weit industrialisierter arbeiten kann“, erklärt Matthias Merten, Strategic Account Director Aerospace & Defense bei Siemens. Allerdings lasse sich dieser Ansatz nicht auf jedes Produkt gleichermaßen übertragen. Zwischen einem hochkomplexen Kampffahrzeug und einer in großen Stückzahlen produzierten Drohne liegen erhebliche Unterschiede bei Montage, Automatisierungsgrad und Fertigungstiefe. 

Merten bringt dabei Erfahrungen aus der Automobilindustrie ein. Dort sind digitale Produktentstehungsprozesse und die kontinuierliche Optimierung der Fertigung seit Jahrzehnten etabliert. Die Übertragung dieser Methoden auf die Rüstungsindustrie bildet einen Schwerpunkt seiner Tätigkeit. Siemens hat seine bereits bestehenden Aktivitäten in Luftfahrt und Verteidigung vor rund zwei Jahren strategisch im Bereich Aerospace & Defense gebündelt.

Im Zentrum der industriellen Transformation steht das Product Lifecycle Management, kurz PLM. Darunter versteht Siemens weit mehr als die digitale Verwaltung von Konstruktionsdaten. Es geht um eine durchgängige Verbindung zwischen Produktanforderungen, Engineering, Simulation, Produktionsplanung und späteren Änderungen am System. Ein wesentlicher Ansatzpunkt ist die Verknüpfung zweier traditionell getrennter Datenwelten: der Engineering Bill of Materials (EBOM), die ein Produkt aus konstruktiver Sicht beschreibt, und der Manufacturing Bill of Materials (MBOM), die seine tatsächliche Fertigung abbildet. Veränderungen an einem Waffensystem können so frühzeitig hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf Produktion, Materialbedarf und verfügbare Kapazitäten bewertet werden. Gerade bei komplexen militärischen Systemen ist das von Bedeutung. Änderungen an bestehenden Fahrzeugplattformen oder Flugzeugen können erhebliche Anpassungen entlang der gesamten Produktionskette auslösen. 

Merten beschreibt die Konsequenzen am Beispiel eines Radpanzers: Zwischen einer konstruktiven Änderung und ihrer Umsetzung in der Produktion könnten ohne digitale Zwillinge und die Simulation der Prozesskette nicht nur Monate, sondern unter Umständen Jahre vergehen. Im ungünstigsten Fall werden währenddessen Fahrzeuge ausgeliefert, bei denen die vorgesehene Änderung noch nicht berücksichtigt wurde. Der digitale Zwilling soll solche Informationsbrüche vermeiden. Bereits in der Entwicklungsphase lassen sich Produktvarianten und Fertigungsprozesse virtuell prüfen. Änderungen an Konstruktion und Montage können aufeinander abgestimmt werden, bevor physische Anlagen umgebaut oder Komponenten beschafft werden. „Es hilft nicht, einzig das Produkt zu beherrschen, nicht aber die Produktion“, sagt Merten. Die industrielle Fertigungsfähigkeit müsse deshalb von Beginn an Teil der Produktentwicklung sein.

Eine zentrale Voraussetzung dafür sind offene Architekturen. Denn gerade in der Rüstungsindustrie treffen unterschiedliche Softwarelandschaften, Automatisierungssysteme und über Jahrzehnte gewachsene Produktionsstrukturen aufeinander. Eine vollständige technische Vereinheitlichung ist weder kurzfristig realistisch noch immer wirtschaftlich sinnvoll. Wolfgang Jelinek, Vertical Market Expert Aerospace & Defense bei Siemens, sieht in offenen Schnittstellen deshalb einen entscheidenden Faktor. „Wir als Siemens mögen Standards, weil auf Basis dieser kann man skalieren“, erklärt er. Proprietäre Sonderlösungen für einzelne Kunden würden sowohl beim Hersteller als auch beim Anwender zusätzlichen Aufwand verursachen. 

Bei neuen Fabriken lässt sich eine standardisierte Systemarchitektur von Anfang an berücksichtigen, IEC 62443-konforme Beispiele findet man in den Referenzarchitekturen von Siemens. Schwieriger wird es in bestehenden Werken. Dort sind Produktionszellen im Einsatz, die teilweise mehrere Jahrzehnte alt sind, aber weiterhin zuverlässig arbeiten. Selbst im Flugzeugbau bestehe nicht zwangsläufig ein Grund, solche Anlagen auszutauschen, solange sie ihren Zweck erfüllen. Die Herausforderung besteht darin, diese Bestandsanlagen in moderne Daten- und Steuerungsarchitekturen einzubinden. Jelinek beschreibt Lösungen, mit denen sich Informationen aus einer PLM-Plattform wie Siemens Teamcenter auch an 20 Jahre alte Fertigungszellen übertragen lassen – unabhängig davon, von welchem Hersteller diese stammen. 

Das eröffnet Möglichkeiten für die laufende Produktionsoptimierung. Daten können direkt am Standort aufbereitet und ausgewertet werden, ohne sämtliche Informationen an eine zentrale Cloud übertragen zu müssen. Gerade in der Verteidigungsindustrie, wo Vertraulichkeit, Datenhoheit und unterschiedliche Sicherheitsanforderungen eine große Rolle spielen, ist diese Flexibilität wesentlich. Die Architektur soll damit offen für unterschiedliche Hersteller und Technologien bleiben, ohne auf die Kontrolle über sensible Produktionsinformationen zu verzichten.

Auch im PLM-Bereich ist Offenheit eine strategische Voraussetzung. Das gilt insbesondere für große internationale Rüstungsprogramme, an denen zahlreiche Hersteller und Zulieferer beteiligt sind. Solche Projekte benötigen eine technische Infrastruktur, die unterschiedliche Entwicklungswerkzeuge, Datenmodelle und industrielle Kompetenzen zusammenführt. „Wir verschließen uns nicht, im Gegenteil, wir öffnen uns und das ermöglicht Ökosysteme“, betont Merten. Siemens versteht seine Rolle dabei als als Anbieter industrieübergreifender Engineering- und Produktionswerkzeuge. Als Beispiel nennt Merten das internationale Kampfflugzeugprogramm GCAP. Bei derartigen Entwicklungsprogrammen geht es nicht allein um die Konstruktion eines Flugzeugs, sondern auch um die Fähigkeit, ein komplexes Netzwerk von Industriepartnern technisch zu integrieren und die Lieferfähigkeit abzusichern.

Dafür ist eine möglichst durchgängige digitale Verbindung erforderlich – vom ersten Systementwurf über Konstruktionsdaten und Simulationen bis hin zur Produktionsanlage. Siemens spricht in diesem Zusammenhang vom Digital Thread, der die unterschiedlichen Informationen entlang des Produktlebenszyklus miteinander verknüpft. Die zugrunde liegenden Technologien stammen vielfach aus zivilen Industrien. Merten verweist etwa auf den Automobilbau, wo digitale Entwicklungsprozesse wesentlich kürzere Innovationszyklen ermöglichen. Bei Siemens selbst kommen entsprechende Methoden ebenfalls zum Einsatz. Als Beispiel nennt er die eigene Zugproduktion, deren Ausstoß nach seinen Angaben von ungefähr einem Zug pro Woche auf einen Zug pro Tag gesteigert wurde.

Trotz der verfügbaren Werkzeuge steht die europäische Verteidigungsindustrie bei der Digitalisierung vor strukturellen Hürden. Das betrifft insbesondere den Datenaustausch zwischen Herstellern, Streitkräften und öffentlichen Auftraggebern. Militärische Fahrzeuge, Flugzeuge und andere Systeme erzeugen im Betrieb Informationen über ihren Zustand, ihre Belastung und ihren Wartungsbedarf. Diese Daten könnten in die Produktentwicklung zurückfließen und gleichzeitig für eine zustandsorientierte Instandhaltung genutzt werden. In der zivilen Industrie sind vergleichbare Verfahren längst verbreitet. Bei militärischen Beschaffungen hängt ihre Anwendung dagegen wesentlich von bestehenden Verträgen, Datenrechten und organisatorischen Zuständigkeiten ab.

Merten sieht hier weniger ein technologisches als ein rechtliches und wirtschaftliches Problem. Die notwendigen Fähigkeiten auf Seiten der Software- und Produktionsanbieter seien vorhanden. Häufig fehlten jedoch die vertraglichen Voraussetzungen, um Betriebsdaten systematisch zwischen Bedarfsträgern und Herstellern auszutauschen. Damit eng verbunden ist das Konzept der Performance Based Logistics. Beschafft oder vergütet werden dabei nicht ausschließlich Produkte und einzelne Wartungsleistungen, sondern zunehmend definierte Verfügbarkeiten beziehungsweise Einsatzfähigkeiten. Voraussetzung sind belastbare Informationen über den tatsächlichen Zustand der Systeme. Die Entwicklung verläuft international unterschiedlich schnell. Merten verweist auf Schweden und die USA, wo digitale Beschaffungs- und Datenprozesse nach seiner Einschätzung bereits weiterentwickelt sind als in Deutschland.

Bei aller Aufmerksamkeit für künstliche Intelligenz sieht Merten die entscheidende Entwicklung nicht in einer einzelnen neuen Technologie. Vielmehr gehe es darum, bewährte Verfahren aus der zivilen Industrie konsequent in der Verteidigungsproduktion anzuwenden. Dazu gehören die systematische Erfassung von Prozessdaten, simulationsgestützte Planung, die Überwachung von Anlagenzuständen sowie die Verknüpfung bisher isolierter Informationsbestände. Graphdatenbanken und Ontologien können helfen, Zusammenhänge in komplexen Produktionsdaten zu erkennen und Ergebnisse wieder in den Entwicklungsprozess einzubringen. Auch Jelinek betont, dass die Anforderungen stark von der Unternehmensgröße und dem jeweiligen Produktionsmodell abhängen. 

Während große Rüstungskonzerne Fertigungsstandorte vergleichen und Produktionskapazitäten international koordinieren müssen, stehen mittelständische Spezialanbieter vor anderen Aufgaben. Beide Gruppen profitieren jedoch davon, vorhandene Anlagen besser zu vernetzen und qualifiziertes Personal effizienter einzusetzen.

Am Ende geht es nicht darum, jede Rüstungsfabrik nach dem Muster der Automobilindustrie umzubauen. Die Herausforderung besteht darin, industrielle Prozesse so zu digitalisieren, dass sowohl komplexe Einzelprodukte als auch skalierbare Serienfertigung unterstützt werden können. Die dafür notwendigen PLM- und Automatisierungstechnologien seien weitgehend ausgereift. Die eigentliche Aufgabe beginnt bei ihrer Integration in bestehende Produktionsstrukturen und Beschaffungsprozesse.