Die Zukunft der Batterieherstellung mit Digitalisierung gestalten

Ein vollständiges, detailliertes Manufacturing Execution System (MES) verankert die Aktivitäten in der Fertigung durch eine zentrale Datenerfassung in der gesamten Gigafabrik. Manufacturing Operations Management (MOM) kann zusätzlich die auftragsbezogenen Produktionsabläufe sowie die Materialbeschaffung und Instandhaltungsaufgaben orchestrieren. Diese Systeme dienen nicht nur als digitaler Zwilling auf Anlagenebene, sondern entwickeln die Idee zu einem organisatorischen, kostensparenden Maßstab für das gesamte Unternehmen weiter. Die kontextualisierten Fertigungsdaten sind so miteinander verknüpft, dass sie widerspiegeln, wie die Dinge in der realen Welt zueinander in Beziehung stehen oder Verbunden sein müssen. Die Überwachungsfunktionen unterstützen auf Makroebene die Planung und die Überwachung. Außerdem ermöglichen sie die detaillierte Anleitung der Bediener und der Wartung. Der konsistente Betrieb und die Einhaltung gesetzter Standards werden sichergestellt. Hinzu kommt die visuelle Validierung konzeptioneller Geschäftsmodelle. Sie erhalten Analysen der End-to-End-Prozessleistung in Echtzeit. Fertigungsdaten aus der physischen Welt werden durch analytische Algorithmen verarbeitet und liefern detaillierte, genaue und umsetzbare Erkenntnisse für die Ursachenanalyse. Das System löst Benachrichtigungen aus, um genaueres Monitoring und die Identifizierung von Problemen zu veranlassen. Sie können automatische Parameteranpassungen veranlassen. Betriebspläne werden effektiver ausgeführt. Insgesamt erzielen Sie eine stabilere und zuverlässigere Betriebsleistung, wodurch sich die Produktivität steigern und die Qualität verbessern lässt.  Die Vorhersagefunktionen ermöglichen es den Entscheidungsträgern, die Auswirkungen verschiedener Szenarien zu testen und zu verstehen. So können Chancen erkannt und Risiken minimiert werden. 

Als Batteriehersteller streben Sie nach höherer Energiedichte und Sicherheit in Verbindung mit besserer Qualität und längerer Lebensdauer. MES/MOM sind als IT-Lösungen bestens dazu geeignet, um Produktivität und Rentabilität zu steigern. 

Kunden möchten heute „echte“ und zuverlässige Produkte in ihren Händen halten. Sie erwarten garantierte Produktsicherheit und -qualität sowie einen ethischen Kauf (z.B. konfliktfreie Mineralien, umweltfreundliche Materialien). Erschwerend kommt das Tempo der heutigen digitalen Wirtschaft hinzu – die Erwartungen an die Lieferketten sind so hoch wie nie zuvor: Schnelligkeit, Reaktionsfähigkeit und Rückverfolgbarkeit. 

In der Welt der Automobilindustrie ist die durchgängige Produktgenealogie sehr wichtig. Bei der Batterieherstellung ist es nicht anders. camLine bietet eine Batterie-Genealogie mit lückenloser Fertigungshistorie vom ersten bis zum letzten Prozessschritt, zusammen mit Produkt-, Prozess- und Materialdaten. Diese werden mit Bezug auf die Fertigung kontextualisiert, um von einem zentralisierten System für statistische Prozesskontrolle (SPC) analysiert und überwacht zu werden. Die Rückverfolgbarkeit umfasst Compliance, Datenintegrität, Los-/Chargenidentifikation, Serialisierung, Produktlebensdauer und Rückrufe. Bei vollständiger Transparenz, Prozessverriegelung (Interlocking) und Rückverfolgung kommen zielgenaue Eskalationsmechanismen ins Spiel. Bei der Batterieherstellung kann der Übergang entlang der Wertschöpfung von der kontinuierlichen zur diskreten Fertigung in Echtzeit verfolgt werden. 

Qualifizieren, skalieren, stabilisieren und verbessern … egal, in welchem Stadium sich Ihre Batterieproduktion befindet, die systematische Qualitätssicherung ist für Hersteller in einem äußerst anspruchsvollen Umfeld das A und O, um zuverlässige Produkte zu liefern. Wenn Sie das Ziel haben, dass „die Qualität einheitlich und überall genau gleich sein muss”, ist die Zeit gekommen, um Ihre Qualitätssicherung in allen Werken zu standardisieren. Ihre Organisation erhält so eine leistungsstarke zentrale Datenbank als Rückgrat für alle Prozesse und Messdaten mit kontextbezogener End-to-End-Verbindung zum Fertigungsprozess und den gesamten Lieferketten, ggf. unter Verwendung digitaler Versionen von Analysezertifikaten (engl.: Certificate of Analysis, CoA). Mit kürzester Reaktionszeit ermöglicht das System das sofortige Eingreifen in den laufenden Fertigungsprozess oder in die Lieferkette. Im Hinblick auf CAPA (engl.: Corrective And Preventive Actions) ist ein systematischer Lösungsansatz von Trouble Shooting Guides bis hin zu einer voll integrierten Workflow-Engine implementiert, der den Bedienern einen ausführbaren Leitfaden durch jeden Schritt bietet. Das System stellt automatisierte Eskalationsstrategien für Ihr Unternehmen bereit. Die Online-Überwachung in Echtzeit sorgt für Transparenz bei jedem Produktionsschritt. Dies trägt dazu bei, in der heutigen wettbewerbsintensiven Produktionslandschaft Null-Fehler zu erreichen. 

Bei näherer Betrachtung macht diese Automatisierung der Qualitätssicherung die Eingangskontrolle effektiver und kostensparender. Außerdem schafft sie die besten Voraussetzungen für Kundenaudits und die Einhaltung internationaler Standards. Basierend auf mehr als 30 Jahren Erfahrung vermeiden diese „Flaggschiff“-Lösungen von camLine effektiv Umwege und stärken stattdessen Ihre Wettbewerbsfähigkeit.

Aufgrund geopolitischer Überlegungen werden viele Gigafabriken in verschiedenen Regionen gebaut, um die örtlichen Lieferketten zu sichern. Doch wie sieht es mit der internen Kommunikation zwischen den verschiedenen Produktionsstandorten aus? Der Aufbau einer unternehmensweiten Überwachung und Berichterstattung ist sicher hier die richtige Antwort. Sie erleichtert generell die Verwaltung, verschafft Überblick über auftretende Verstöße gegen Best Practices, ermöglicht die Kommunikation zwischen den Fabriken und bietet die Berichterstattung über den Abgleich von Werkzeugen und die Prozessleistung in allen Fabriken. Auf diese Weise können standortübergreifende KPI-Berichte und Vergleiche automatisch durchgeführt werden. Dies ist für verschiedene Verantwortlichkeiten im Unternehmen wertvoll, um z. B. die Ursachenanalyse effektiver zu gestalten oder eine präzisere Entscheidungsfindung zu unterstützen, um so Zeit und Aufwand zu sparen. 

Typische Funktionen der Unternehmensüberwachung und -berichterstattung sind Drill-Down-Funktionen, klare hierarchische Datenstrukturen sowie die Gruppierung und Filterung. Das Besondere ist, dass diese durchaus üblichen Fähigkeiten auf Live-Fertigungsdaten angewendet werden. Anfragen werden dank kurzer Antwortzeiten interaktiv beantwortet. camLine bietet Möglichkeiten für den Zugriff auf Informationen wie konfigurierbare Dashboards, Tabellen, Karten und Grafiken – und dies alles ohne Programmierung. Die Verantwortlichen in der Fabrik erhalten einen für sie extra autorisierten Überblick, um Qualitätsdaten für Technologie, Prozessablauf und Produktstatus im Detail zu erfassen. Die Lösung ist vorlagenbasiert und zeichnet sich durch Schnelligkeit und Komfort aus. Ihre Teams können sich auf Abruf oder zyklisch in bestimmten Abständen über den aktuellen Stand informieren.

Eine der größten Herausforderungen für eine Gigafactory ist die Erfassung von Daten aus verschiedenen Anlagentypen. Die moderne Fertigungsautomatisierung ermöglicht es den Anlagenherstellern, mit minimalem Aufwand Produktionsanlagen mit einer SEMI SECS/GEM und SEMI PV2 konformen Schnittstelle zu liefern. Viele weitere Protokolle werden unterstützt. Sie ist hochflexibel für Prozess- und Anlagendatenerfassung und ermöglicht die zeitnahe Feedback-Kommunikation. 

Selbst für Nicht-SEMI-SECS/GEM-Experten ist die Anlagenintegration von camLine einfach zu bewerkstelligen. Unterstützt werden alle gängigen SPS-Produkte und PCs mit industriellen Anwendungen. Komplexe Logik wird für verschiedene Industriestandards zur Verfügung gestellt. Optionale MES-Schnittstellen sind vorhanden, um mit anderen Systemen wie Datenbanken zu kommunizieren. 

Durch Wiederverwendbarkeit und Konfiguration der Schnittstellen und den damit einhergehenden verkürzten Zeiten für die Anlagenintegration können Sie weitere Kosten reduzieren. Die zentrale Verwaltung hilft bei der Standardisierung der Fertigungsautomation in Kombination mit flexibler Handhabung. Sowohl Ansteuerung als auch Weitergabe an prozessperiphere MES-Komponenten sind möglich. Sie erhalten eine Ereignis- und Alarmverwaltung, eine Prozessdatenerfassung, eine Rezeptverwaltung, eine Fernsteuerung und die Administration von Anlagenkonstanten. 

Für den Aufbau ein Gigafabrik können Sie auf die langjährige Expertise von camLine in der Shopfloor-Automatisierung aus vielen Branchen, z.B. Halbleiter, Medizintechnik, Automotive und Solarpanels, zurückgreifen. camLine hat weltweit mehr als 300 Fertigungsstandorte voll integriert. Die Infrastrukturlösungen erreichen eine Hochverfügbarkeit von bis zu 99,99%. Bis heute laufen ausfallsichere Datenbank-Cluster mit mehr als 1.000 Serverknoten. 

Die Rentabilität von Prozessabläufen wird maßgeblich durch die Maximierung der Anlagennutzung und der -produktivität bestimmt. Das erklärt, warum das Motto für das Asset Performance Management (APM) lautet: „Sorgen Sie dafür, dass Ihre Anlagen unter besten Bedingungen laufen“. Die Überwachung der Gesamtanlageneffizienz (Overall Equipment Efficiency, OEE) reduziert die Ausfallzeiten der Anlagen und minimiert den Bedarf an reaktiver Wartung. Die Administration der Lebenszyklen von Anlagen, die Wartung und die Online-Überwachung von Anlagenzuständen und -ereignissen sind entscheidende Komponenten im Hinblick auf die OEE, um das Risiko unerwarteter Ausfälle zu mindern. Dies hilft auch bei der Bewältigung von Engpässen (wie in der Theory of Constraints angesprochen) und bei der Standardisierung der Gerätekommunikation, um mit Asset Management auf Unternehmensebene loszulegen. 

Die Orchestrierung aller Wartungsaufgaben erhöht den Durchsatz, optimiert die Gesamtkapitalrendite (ROI) und initiiert kontinuierliche Verbesserungen. Digitale Wartungsworkflows in Kombination mit dem Ersatzteilmanagement verbessern die Betriebszeiten durch schnellere Problemerkennung und Korrekturmaßnahmen. Prädiktive und präventive Wartungsaufgaben werden mit klaren Anweisungen durchgeführt und mit Zeitaufwand und Materialverbrauch dokumentiert. 

Ein (von MES/MOM) unabhängiges Data Warehouse für die Fertigung ist die Grundlage für jedes Nachhaltigkeitsprogramm. Es bietet Ihnen die notwendige Voraussetzung, um die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften oder Branchenstandards nachzuweisen. Im Sinne der „digitalen Kontinuität“ baut es die unterschiedlichen Datensilos ab und vereinheitlicht die Informationen, um eine maximale Datenkonsistenz zu erreichen. Für die mittel- und langfristige Berichterstattung müssen Sie genau die richtigen Strukturen für alle Berichtsdaten spezifizieren, wie sie in Zukunft benötigt werden. Wenn Daten aus verschiedenen Quellen stammen, müssen Sie diese aus Gründen der Sicherheit, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit in so genannten “Datenwürfeln” in einem zentralen Repository zusammenfassen und speichern. Als Hersteller müssen Sie auf diese Daten zugreifen und sie analysieren können, um Wettbewerbsvorteile daraus zu erzielen, z.B. um Rückrufaktionen zu verschlanken. 

Kurze Reaktionszeiten erleichtern die Normalisierung von Daten und Deep-Dive-Analysen. Darüber hinaus bietet Ihnen ein Data Warehouse KPIs mit Trend- und Vergleichsfunktionen auf verschiedenen Gruppierungsebenen. Sie können neue Standards für Ihr Unternehmen setzen, die die Service-Levels aller Ihrer Produktionsstandorte mittel- und langfristig messbar und vergleichbar machen. 

Der drastische Anstieg der Nachfrage nach EV-Batterien revolutioniert die Lieferketten und den Geschäftsbereich der Batteriehersteller. Automobilunternehmen suchen die Zusammenarbeit mit Batterieherstellern, während bestehende, etablierte Batteriemarktteilnehmer als Reaktion auf die steigende Nachfrage neue Gigafabriken ausbauen bzw. errichten. Ziel ist es, fortschrittliche Technologien zu entwickeln, die eine höhere Energiedichte und höhere Sicherheit bei geringeren Kosten bieten. Neu entwickelte Technologien wie Lithium-Luft-, Lithium-Schwefel- und All-Solid-State-Batterien stehen in starkem Wettbewerb mit der modernen Lithium-Ionen-Technologie. Keine der Technologien kann jedoch aktuell von sich behaupten, die gewünschte Serienreife erreicht zu haben. 

Es besteht die Frage, wie man die Markteinführung am besten beschleunigen kann. In diesem Fall ist diejenige End-to-End-Lösung eine große Hilfe, die alle Zyklen von der Experimentierphase bis zur Massenproduktion verfolgt. camLines IT-Lösung zur Unterstützung von Technologieentwicklungen verkürzt diese Lernkurven. Sie ermöglicht volle Transparenz des Entwicklungsfortschritts für das gesamte Entwicklungsteam. Die Produktgenealogie beginnt schon ganz am Anfang. Das System erfasst gewonnene Erkenntnisse und speichert sie als verfügbares Wissen für die Zukunft. Dies reduziert die Kosten für zusätzliche Experimente und ermöglicht darüber hinaus die Übertragung der Prozessabläufe auf eine Fertigungsumgebung. Durch diese Versuchsverwaltung unterstützen und sichern Sie Ihr geistiges Eigentum, insbesondere durch die detaillierte Dokumentation aller Entwicklungsaktivitäten. Die benötigten Informationen werden nahtlos in kürzester Zeit und mit höchster Datenintegrität in das MES für die Massenproduktion übertragen. 

Agilität, Effizienz und Zuverlässigkeit in Sachen Produktionssoftware sind die DNA von camLine. In den letzten drei Jahrzehnten hat camLine viele Erfahrungen in verschiedenen Branchen gesammelt, vor allem in der Halbleiter-, Automobil-, Medizintechnik- und Solarindustrie. Die globale Präsenz umfasst Europa, Asien und Nordamerika, wo Fertigungssoftwarelösungen für globale Unternehmen bereitgestellt werden. Die von camLine entwickelten Geschäftsanwendungen basieren auf modernster IT-Technologie für die Massenproduktion und unterstützen massive Transaktionsvolumina. Durch die Teilnahme und Mitarbeit an industriellen Förder- und Forschungsprojekten bringt das Unternehmen seine Kompetenz in der Softwaretechnologie ein und pflegt einen intensiven Austausch mit Fertigungsexperten. Innovatives Prototyping und Machbarkeitsstudien weisen den Weg in die Zukunft für IT-Richtlinien der Fertigung. 

Ab 2022 wird camLine den Nachweis des Konzepts und seiner Fähigkeiten erbringen, um Batteriehersteller bei der Bewältigung absehbarer Herausforderungen zu unterstützen.