Audi macht die Cloud zum Taktgeber der vernetzten Fabrik

Die Automobilproduktion war lange eine Welt der Maschinen, Anlagen und Steuerungsschränke. Heute rücken Daten, Software, Rechenleistung und künstliche Intelligenz näher an die Linie. Für Hersteller wie Audi wird damit die Frage wichtiger, wie sich moderne IT und Produktionswissen verbinden lassen, damit neue Anwendungen schneller in die Werke kommen und zugleich die Verfügbarkeit der Linien gesichert bleibt.

Eine Antwort darauf ist die „Edge Cloud 4 Production“, kurz EC4P. Mit ihr verlagert Audi Rechenleistung, die früher direkt an der Linie in Industrie-PCs oder Steuerungshardware steckte, in eine produktionsnahe Cloud-Umgebung. Die Anwendungen bleiben dabei nah genug an der Fertigung, um kurze Reaktionszeiten einzuhalten. Zugleich lassen sie sich zentraler betreiben, leichter warten und flexibler erweitern. Was zunächst in Laboren und kleineren Serienumgebungen entstand, ist inzwischen in der Großserie angekommen.

Sonderheft Konzern-IT Audi

Dieser Beitrag ist Teil des automotiveIT-Sonderhefts „Konzern-IT Audi“. Für die Ausgabe haben wir zentrale Themen und Projekte der Audi-IT unter die Lupe genommen – vom Enterprise IT Target Operating Model und der strategischen Kompetenzentwicklung über Künstliche Intelligenz und Produktions-IT bis zum Software-Defined Vehicle.

Das vollständige Sonderheft können Sie hier als E-Paper lesen.

In Neckarsulm steuert die Plattform im Karosseriebau der Baureihen A5 und A6 bereits Prozesse im Dreischichtbetrieb. Für den Automobilhersteller geht es dabei um mehr als um eine weitere IT-Plattform. Die EC4P soll Produktionssysteme stärker vernetzen, Daten näher an den Anlagen verarbeiten und künftige KI-Anwendungen schneller in die Fertigung bringen. Michael Häffner, der bei Audi im Zentralbereich Produktion und Logistik Digitalisierungsprojekte verantwortet, beschreibt den Ansatz als zentrales Element für die Transformation der Fabrik: „Für uns ist die EC4P ein absolutes Innovationsvorhaben, um unsere Produktionshallen zukunftsfähig zu machen und sie für die digitale Fabriktransformation sowie für den Einsatz von KI vorzubereiten.“

Was die Edge Cloud in der Produktion verändert

Der Begriff Cloud kann schnell in die Irre führen, wenn man dabei nur an große Public-Cloud-Rechenzentren denkt. Genau darum geht es bei Audi nicht. Die EC4P ist eine Edge-Cloud-Architektur. Sie bringt Rechenleistung nah an die Fertigung und verarbeitet Daten dort, wo geringe Latenzen und hohe Verfügbarkeit entscheidend sind. Gerade in der Großserie sind diese Anforderungen hoch. Roboter, Fördertechnik und Steuerungen müssen in sehr kurzen Zeitfenstern reagieren.

Markus Matauschek, Head of IT Infrastructure und Workplace Services bei Audi erläutert, warum sich der OEM für eine Edge Cloud entschieden hat: „Wir haben Anwendungen im Einsatz, die es so bislang in der Automobilindustrie nicht gibt und die eine hohe Produktionsnähe erfordern. Gerade die virtuellen SPSen, die wir in dieser Form erstmals einsetzen, bringen so hohe Latenzanforderungen mit, dass eine Public Cloud nicht infrage kommt.“

Mit der Virtualisierung der SPSen verändert Audi ein Grundmuster der Fertigung. Bislang standen viele Rechner direkt an den Anlagen. Sie waren robust gebaut, staubgeschützt und auf den Produktionseinsatz ausgelegt. Diese Industrie-PCs übernahmen Aufgaben wie Visualisierung, Werkerführung oder Teile der Anlagensteuerung. Jeder Rechner musste jedoch einzeln gewartet, aktualisiert und abgesichert werden. Fiel ein Gerät aus, musste die Instandhaltung physisch an die Linie.

Was leiste Edge Computing in der Autoindustrie?

Edge Computing bezeichnet ein Architekturprinzip, bei dem Daten dort verarbeitet werden, wo sie entstehen – also nahe an Maschinen, Sensoren oder Fahrzeugen –, statt sie zunächst vollständig in zentrale Rechenzentren zu übertragen. Die Vorverarbeitung am „Rand“ des Netzwerks reduziert Latenzen, entlastet die Datenübertragung und ermöglicht schnellere Reaktionen auf Ereignisse. Gleichzeitig werden nur relevante Informationen an die Cloud weitergeleitet.

Für die Automobilindustrie spielt Edge Computing vor allem beim Aufbau moderner IT-Infrastrukturen und der digitalen Produktion eine zentrale Rolle. In vernetzten Werken erfassen Tausende Sensoren und Anlagen kontinuierlich Betriebsdaten. Werden diese direkt in lokalen Edge-Systemen analysiert, lassen sich Qualitätsabweichungen, Anlagenausfälle oder Prozessstörungen nahezu in Echtzeit erkennen. Dadurch sinken Reaktionszeiten, Produktionsabläufe werden stabiler und ungeplante Stillstände können vermieden werden.

Gleichzeitig entstehen hybride IT-Architekturen, in denen Edge- und Cloud-Ressourcen zusammenarbeiten. Während Edge-Knoten zeitkritische Aufgaben vor Ort übernehmen, dient die Cloud für übergreifende Analysen, KI-Modelle oder die standortübergreifende Auswertung von Produktionsdaten. Dieser Ansatz gilt als Schlüssel für datengetriebene Fabriken und Industrie-4.0-Konzepte. Allerdings steigt mit der Verlagerung der Rechenleistung auch die Komplexität bei Betrieb, Orchestrierung und Cybersicherheit verteilter Systeme.

Mit der EC4P werden solche Funktionen in eine virtualisierte Umgebung übertragen. Anwendungen laufen nicht mehr zwingend auf einem Rechner an der Anlage, sondern als virtuelle Maschine oder Container in einer zentraleren Infrastruktur. An der Linie bleibt ein schlankeres Endgerät. Für die Mitarbeitenden soll sich möglichst wenig ändern. Sie arbeiten weiter mit ihren Anwendungen. Im Hintergrund aber verändert sich der Betrieb grundlegend.

Der Abschied vom Rechner an der Linie

Der Nutzen zeigt sich besonders bei Veränderungen im laufenden Betrieb. Softwareupdates, Betriebssystemwechsel oder Security-Patches waren in klassischen Strukturen häufig aufwendig, weil jede Maßnahme mit dem Linientakt abgestimmt werden musste. Matauschek beschreibt den Grundgedanken der EC4P deshalb als bewussten Bruch mit der bisherigen Hardwarelogik an der Linie: „Wir schaffen es, die althergebrachten Strukturen der Rechner an der Linie aufzubrechen und sie in eine virtualisierte Welt im Rechenzentrum zu überführen.“ Dadurch ließen sich Softwarestände zentral vorbereiten, aktualisieren und kontrolliert umschalten.

Matauschek nennt als Beispiel den Wechsel von Windows 10 auf Windows 11. Solche Aufgaben seien in traditionellen Architekturen aufwendig, weil jeder Rechner in der Linie einzeln betrachtet werden müsse. In der Cloud-Architektur kann eine Instanz aktualisiert werden, während eine andere weiterläuft. Das reduziert Aufwand und senkt das Risiko von Stillständen. Audi erwartet dadurch spürbare Effekte im Betrieb: Mehrere tausende wartungsintensive Industrie-PCs sollen entfallen. Das reduziert die Hardwarekomplexität, senkt Kosten und schafft zusätzlichen Platz an den Linien.

„Das Denken in Wertströmen macht uns schneller und flexibler“

Im Interview erläutern Audis Finanzvorstand Jürgen Rittersberger und CIO Frank Loydl, wie das Unternehmen seine IT entlang von Wertströmen neu organisiert, welche Rolle Daten dabei spielen und wo Audi beim Aufbau einer „Agentic Enterprise“ steht.

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Auch bei der Cybersecurity, die in der Autoindustrie weiter an Bedeutung gewinnt, sieht Audi Vorteile durch die Virtualisierung. Matauschek beschreibt den Perspektivwechsel so: „Ein Industrie-PC steht bei uns an der Linie in der Produktionshalle, zu der vergleichsweise viele Menschen Zugang haben. Ein Rechenzentrum hingegen ist ein Hochsicherheitsbereich. Dort kommt nur eine sehr kleine Zahl von Personen überhaupt hinein.“ Hinzu kämen etablierte IT-Sicherheitsmaßnahmen, eine abgesicherte Netzwerkarchitektur und zusätzliche Schutzmechanismen. So lasse sich schneller erkennen, ob sich ein System ungewöhnlich verhält oder ein Angriffsmuster abzeichnet.

Wenn die Steuerung in die Cloud zieht

Der anspruchsvollste Anwendungsfall der EC4P ist laut den Audi-Experten die virtuelle SPS. Audi hat diesen Baustein im Neckarsulmer Karosseriebau virtualisiert. Betroffen sind die Karosseriebauanlagen der Baureihen A5 und A6. Nach Angaben des Herstellers setzt Audi die virtuelle SPS weltweit erstmals in dieser Form in der Großserie ein. Die technischen Anforderungen dabei sind hoch. Häffner berichtet von Datenpaketen, die innerhalb von vier Millisekunden übertragen werden müssen. Sonst könne eine Anlage in den Stopp gehen. Im Karosseriebau müssen rund einhundert Automatisierungskomponenten aus der Cloud heraus zusammenspielen, damit täglich mehrere hundert Karosserien in drei Schichten entstehen.

Matauschek beschreibt diesen Schritt als Wechsel von einer eher sequenziellen Fertigung hin zu einem stärker vernetzten Produktionssystem. Früher hätten einzelne Anlagen vor allem für sich gearbeitet und ihr Ergebnis anschließend an die nächste Station übergeben. Mit der EC4P rücke dagegen der kontinuierliche Datenaustausch zwischen Anlagen, Steuerungen und IT-Systemen stärker in den Mittelpunkt. „Das, was wir damit schaffen, ist eine Produktion, die wie ein Symphonieorchester funktioniert, in dem alle Elemente zusammenspielen und sich kontinuierlich austauschen“, vergleicht Matauschek.

Vom Labor in die Großserie

Bis eine Architektur wie die EC4P in der Großserie eingesetzt werden kann, braucht es jedoch mehrere Zwischenschritte. Bei Audi begann die Entwicklung nicht direkt in einer hochgetakteten Linie. Eine wichtige Rolle spielte zunächst das Audi Production Lab in Gaimersheim. Dort werden neue Technologien erprobt und in erste Konzepte überführt. Häffner bezeichnet Henning Löser, den Leiter des P-Lab, als einen der prägenden Köpfe hinter dem Konzept.

Der nächste Schritt führte in die Böllinger Höfe am Standort Neckarsulm. Dort fertigt Audi in kleinerer Serie. „Die Böllinger Höfe waren für uns ein geeigneter Zwischenschritt, weil wir dort in einer realen Serienumgebung arbeiten konnten, die Auswirkungen einer möglichen Nichtverfügbarkeit aber deutlich beherrschbarer geblieben wären als in der Großserie“, kommentiert Häffner. In den Böllinger Höfen sammelte Audi Erfahrungen mit mehreren Anwendungen. Dazu gehörten Prüftechnik, Werkerführung und später die virtuelle SPS. Die Virtualisierung von Industrie-PC-Funktionen war ein früher Baustein. Die virtuelle SPS folgte als komplexerer Schritt, weil sie deutlich höhere Anforderungen an Netzwerk, Virtualisierung und Automatisierungstechnik stellt.

Der Wechsel in die Großserie verändert die Maßstäbe. Was in einer kleineren Fertigung beherrschbar bleibt, kann in einer hoch getakteten Linie schnell teuer werden. Dort zählt jede Minute. Häffner betont deshalb: „Die größte Herausforderung hierbei ist die Verfügbarkeit. Natürlich passieren Fehler, dann muss aber auch der entsprechende Fehlerabstellprozess perfekt sitzen. Maßnahmen und Failover-Strukturen müssen sofort greifen, damit die Anwendung in der Großserienfertigung funktionieren kann“, sagt Häffner.

Audi hat dafür einen Leitstand aufgebaut, der die EC4P rund um die Uhr überwacht. Das Team erkennt Störungen, wertet Monitoringdaten aus und koordiniert im Ernstfall die nächsten Schritte. Die Instandhaltung vor Ort bleibt wichtig, weil sie die Anlagen kennt und direkt in der Halle handeln kann. Gleichzeitig verschieben sich einige Aufgaben stärker in Richtung zentraler IT-Betrieb.

Häffner beschreibt den Leitstand als Übersetzer zwischen Produktion, Instandhaltung und Unternehmens-IT. Ob diese Struktur dauerhaft an jedem Standort nötig sein wird, lässt der Audi-Experte offen. In der aktuellen Phase sei sie wichtig, weil neue Routinen entstehen. Langfristig sollen auch die lokalen Teams mehr Kompetenzen im Umgang mit der Cloud-Architektur aufbauen.

Wenn IT und Produktion zusammenrücken

Damit wird deutlich, dass die EC4P kein reines Infrastrukturprojekt ist. Die Plattform verändert Rollen, Zuständigkeiten und Abläufe. IT und Produktion müssen enger zusammenarbeiten als früher. Die eine Seite bringt standardisierte Betriebsmodelle und Rechenzentrums-Know-how ein. Die andere Seite kennt die Anlagen, den Takt und die Folgen eines Stillstands. Matauschek beschreibt den Zielkonflikt, der dadurch entsteht wie folgt: „Der IT-Betrieb ist hochstandardisiert und seit Jahren darauf ausgerichtet, kosteneffizienter zu werden. Wenn dann innovationsnahe Bereiche aus der Produktion mit neuen Ideen kommen, passen diese Technologien im ersten Augenblick vielleicht nicht in den bestehenden Standardbaukasten.“ Entscheidend sei deshalb, beide Perspektiven zusammenzubringen. Technisch habe Audi viele Themen gut lösen können. Schwieriger sei es jedoch, Menschen aus unterschiedlichen Welten zusammenzubringen. Unternehmens-IT und Produktion hätten eigene Routinen, Sprachen und Prioritäten, die es zu vereinen gilt, um die vielversprechenden Vorteile der EC4P zu realisieren.

Auch bei der Inbetriebnahme neuer Anlagen soll die EC4P helfen. Software kann zentraler bereitgestellt und standardisierter verteilt werden. Neue Anwendungen lassen sich schneller an die Linie bringen. Das ist relevant, weil Produktionssysteme häufiger angepasst werden müssen. Neue Fahrzeugprogramme, zusätzliche Qualitätsanforderungen oder KI-Funktionen verlangen mehr Flexibilität, als klassische Hardwarestrukturen bieten. „Die Compute Power aus der Feldebene herauszubekommen und in eine Ebene zu bringen, die deutlich besser skaliert, ist der Kernschlüssel“, betont Häffner. Genau darin liege aus Sicht von Audi die Voraussetzung, um KI-Anwendungen schneller in die Prozesse zu bringen. Statt für jeden neuen Use Case zusätzliche Hardware an die Linie zu stellen, könnten Anwendungen perspektivisch zentraler bereitgestellt und erweitert werden. Auch in der Robotik sieht Audi Potenzial. Roboter werden heute häufig sehr genau programmiert. KI könnte solche Prozesse künftig flexibler machen. Roboter könnten so schneller eingelernt oder an neue Aufgaben angepasst werden. Dafür braucht es Rechenleistung, die nah an der Produktion verfügbar ist und sich bei Bedarf erweitern lässt.

Der wichtigste Zukunftsnutzen liege in den Daten. Moderne Produktion erzeugt große Mengen an Prozess-, Qualitäts- und Zustandsdaten. Solange diese Informationen verteilt in Anlagen, Steuerungen und lokalen Rechnern liegen, lassen sie sich nur begrenzt systematisch nutzen. Die EC4P soll diesen Datenschatz besser erschließen und zugleich die nötige Rechenleistung näher an die Fertigung bringen. Ein zweites Feld sind Qualitätsregelkreise. Die gesammelten Daten könnten künftig zusätzlich genutzt werden, um Abweichungen früher zu erkennen und Prozesse automatisch oder halbautomatisch nachzuregeln. Häffner nennt Beispiele wie Schweißpunkte, Schraubprozesse oder Lackierprozesse. Wenn Werte in Richtung einer Toleranzgrenze wandern, könnte ein System gegensteuern, bevor Nacharbeit entsteht.

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Audi setzt auf Partner und offene Bausteine

Die EC4P ist zudem ein Beispiel dafür, wie eng Automobilhersteller und Technologieanbieter in der Fabrikautomatisierung inzwischen zusammenarbeiten. Audi verweist im Rahmen der Edge Cloud beispielsweise auf Kooperationen mit Cisco, Broadcom und Siemens. Diese Partner helfen bei der Zusammenführung von Netzwerk, Virtualisierung sowie Automatisierungstechnik und außerdem unterstützen sie bei der Weiterentwicklung der grundlegenden Bausteine für die Großserie. „Die Edge Cloud for Production ist kein einzelnes Produkt von Audi, sondern ein cleveres Konzept mit modularen Lösungsbausteinen, die an und für sich am Markt frei verfügbar sind, aber mit unseren Partnern gemeinsam exakt auf unsere Bedürfnisse abgestimmt wurden“, erklärt Häffner.

Für den Automobilhersteller sei diese Offenheit besonders wichtig. Die Architektur soll nicht vollständig von einem einzigen Anbieter abhängen, sondern unterschiedliche Komponenten kombinieren können. Das kann auch geopolitisch relevant werden, wenn sich Hardwaremärkte, Lieferketten und regionale Anforderungen verändern.

Der Baukasten soll weiter wachsen

Erste synergetische Schritte gemeinsam mit der Volkswagen Group Konzern IT seien hinsichtlich Standardisierung und Skalierung bereits entschieden. Zunächst werde aber bei Audi selbst weiter ausgerollt. Neben Neckarsulm und Ingolstadt stehen weitere Standorte wie Mexiko und Győr auf der Roadmap.

Zusammenfassend markiert die EC4P damit keinen Bruch mit der klassischen Automatisierung. Sie verbindet vielmehr deren Stärken mit den Möglichkeiten moderner IT. Die Produktion bleibt eine Welt der Anlagen, Roboter und Takte. Darüber entsteht jedoch eine zusätzliche Ebene aus Daten, Software und Rechenleistung. In Neckarsulm ist dieses Zusammenspiel bereits Teil der Großserie. Dort wird sichtbar, was Audi mit der vernetzten Fabrik meint: Die Cloud ersetzt nicht die Produktion, sie gibt ihr einen neuen Takt.