Γρήγορη λωρίδα για την παραγωγή κυψελών μπαταρίας

Το μέλλον της παραγωγής μπαταριών ξεκινά εδώ. Στο ερευνητικό ίδρυμα Fraunhofer για την παραγωγή κυψελών μπαταρίας FFB, οι ομάδες αναπτύσσουν οικονομικά και περιβαλλοντικά βιώσιμες κυψέλες μπαταριών. Η Siemens υποστηρίζει την FFB με καινοτόμες τεχνολογίες παραγωγής και λογισμικό.

Επικοινωνήστε μαζί μας

Η πρώτη φάση του έργου είναι το «FFB PreFab». Ακριβώς έξω από το Münster, αρκετές διεπιστημονικές ομάδες συνεργάζονται με τη βιομηχανία και τους εταίρους του έργου για να ερευνήσουν πώς οι νέες τεχνολογίες μπαταριών μπορούν να παραχθούν στη Γερμανία πιο αποτελεσματικά, βιώσιμα, οικονομικά αποδοτικά και με την υψηλότερη ποιότητα.

Ως «εργοστάσιο έρευνας», το FFB PreFab όχι μόνο συνδυάζει την επιστήμη, τη θεωρία και την πρακτική εφαρμογή, αλλά και τις προωθεί ενεργά. Τα εργαστήρια και οι γραμμές παραγωγής θα βοηθήσουν στη βελτιστοποίηση του εξοπλισμού, των τεχνολογιών ψηφιοποίησης και των σχεδίων κυψελών από πιλοτική κλίμακα έως βιομηχανική κλίμακα, καθώς και στη βελτίωση των μεθόδων και των διαδικασιών κατασκευής και, τέλος, στην εκπαίδευση επειγόντων αναγκαίων ειδικών.

Επεκτάσιμη παραγωγή

Το FFB PreFab επιτρέπει την κλιμακούμενη παραγωγή μπαταριών από έρευνα σε βιομηχανικό επίπεδο. Τα ευέλικτα συστήματα και ο ψηφιακός σχεδιασμός επιτρέπουν ταχείς δοκιμές και επέκταση νέων τεχνολογιών για αποτελεσματική αναβάθμιση και μελλοντική κλιμάκωση.

Ενσωμάτωση δεδομένων

Η απρόσκοπτη ενσωμάτωση δεδομένων σε όλα τα συστήματα εξασφαλίζει διαφάνεια και συνέπεια. Συνδέοντας μηχανές, διαδικασίες και ψηφιακά εργαλεία, το FFB PreFab δημιουργεί μια ενοποιημένη βάση δεδομένων για καλύτερες αποφάσεις και συνεχή βελτίωση.

Βιώσιμη παραγωγή

Η βιωσιμότητα είναι κεντρική για το FFB PreFab, όπου οι αποτελεσματικές διαδικασίες, η βελτιστοποιημένη χρήση πόρων και οι ψηφιακές λύσεις επιτρέπουν την περιβαλλοντικά υπεύθυνη παραγωγή μπαταριών υποστηρίζοντας παράλληλα μακροπρόθεσμους στόχους για το κλίμα και την ενέργεια.

Προκατασκευασμένη μπαταρία Fraunhofer FFB

Το FFB PreFab άνοιξε επίσημα στις 30 Απριλίου 2024 από εκπροσώπους της Βόρειας Ρηνανίας-Βεστφαλίας, της Ομοσπονδιακής Κυβέρνησης, της πόλης του Münster, της Fraunhofer-Gesellschaft και της διοίκησης της Fraunhofer FFB (από αριστερά προς τα δεξιά: Silke Krebs, Ina Brandes, Bettina Stark-Watzinger, Hendrik Wsüt, Markus Lewe, καθηγητής Dr.-Ing. Χόλγκερ Χάνσελκα, Καθηγητής Δρ. Achim Kampker, Καθηγητής Δρ. Jens Tübke και Καθηγητής Δρ Simon Lux).

Διαμόρφωση βιώσιμου μετασχηματισμού

Το FFB PreFab έχει δύο στόχους, οι οποίοι αποτελούν επίσης σημαντικές κατευθυντήριες γραμμές για τη Siemens στις εταιρικές επιχειρηματικές της δραστηριότητες: την προώθηση της καινοτομίας και την επιτάχυνση του ψηφιακού μετασχηματισμού για ένα βιώσιμο μέλλον. Οι τεχνολογίες μπαταριών και αποθήκευσης θα είναι κρίσιμες για την επιτυχία της μετάβασης στην ενέργεια και τις μεταφορές και θα συμβάλουν σημαντικά στην επίτευξη των κλιματικών στόχων. Με την τεχνογνωσία και την εμπειρία της δεκαετιών, η Siemens αποτελεί αναπόσπαστο μέρος του οικοσυστήματος τοπικής δημιουργίας αξίας στην ηλεκτροκίνηση.

Ως συνεργάτης έργου της Fraunhofer FFB, η Siemens υποστηρίζει την εγκατάσταση, βασισμένη στην ανοιχτή ψηφιακή επιχειρηματική πλατφόρμα Siemens Xcelerator, με λύσεις λογισμικού και υλικού για συστήματα αυτοματισμού κτιρίων και παραγωγής - και πάνω από όλα ένα ολοκληρωμένο μοντέλο ψηφιοποίησης που θα χαρτογραφήσει ψηφιακά ολόκληρο το ερευνητικό εργοστάσιο, από τον εξοπλισμό αυτοματισμού και ελέγχου κτιρίων έως τις γραμμές παραγωγής με όλα τα στάδια της διαδικασίας.

Επεκτάσιμη, ευέλικτη αρχιτεκτονική παραγωγής

Η βαθιά ενσωμάτωση της ΟΤ (επιχειρησιακή τεχνολογία) και της πληροφορικής (τεχνολογία πληροφοριών) αποτελεί ουσιαστική προϋπόθεση για τη διερεύνηση και τη βελτιστοποίηση μιας ευρείας ποικιλίας τεχνολογιών και υλικών υπό πραγματικές και βιομηχανικές συνθήκες στο FFB PreFab.

Αυτή η ενσωμάτωση OT και πληροφορικής επιτρέπει την ενσωμάτωση μηχανημάτων διαφορετικών κατασκευαστών σε έναν ευέλικτο σχεδιασμό γραμμών και, μέσω της τυποποίησης των αυτοματισμών και των διεπαφών, δημιουργεί τις προϋποθέσεις για τη διαλειτουργικότητα των συστημάτων - σημαντικά κριτήρια για μια εγκατάσταση παραγωγής έρευνας στην οποία καινοτόμα σενάρια παραγωγής θα λειτουργούν ως συνήθως.

Solutions για το Βιομηχανικό Διαδίκτυο των Πραγμάτων

Χώρος για καινοτομία: το FFB PreFab στεγάζει μια πλήρη εγκατάσταση παραγωγής κυψελών μπαταριών για την παραγωγή κυψελών σακουλών και πρισματικών κυψελών για ερευνητικούς σκοπούς σε βιομηχανική κλίμακα.

Με την εφαρμογή του Συστήματος Εκτέλεσης Κατασκευής (MES) και της πλατφόρμας IIoT (Industrial Internet of Things), η Fraunhofer FFB είναι σε θέση να σχεδιάζει, να ελέγχει, να βελτιστοποιεί και να κλιμακώνει ευέλικτα τις διαδικασίες παραγωγής. Με την πλατφόρμα διαχείρισης κτιρίων Desigo CC, η Siemens θα αυτοματοποιήσει, μεταξύ άλλων, ολόκληρο το κτίριο FFB PreFab, συμπεριλαμβανομένων των δωματίων καθαρισμού και στεγνώματος, που καλύπτουν περίπου 1.000 τετραγωνικά μέτρα. Ένα υπερσύγχρονο σύστημα εκτέλεσης κατασκευής (MES) και ένα ευέλικτο σύστημα διαχείρισης παραγωγής θα συγκεντρώσουν τις διάφορες διαδικασίες και τα δεδομένα και θα τα καταστήσουν διαθέσιμα στις ομάδες.

Το σύστημα διαχείρισης παραγωγής παραγωγής για μπαταρίες, που βασίζεται στο SIMATIC WinCC OA, είναι μια πλατφόρμα Βιομηχανικού Διαδικτύου των Πραγμάτων (IIoT) που συλλέγει δεδομένα από το επίπεδο μηχανής και διαδικασίας και τα καθιστά διαθέσιμα σε συστήματα υψηλότερου επιπέδου όπως οι εφαρμογές MES και πληροφορικής. Οι πληροφορίες παραγγελίας υποβάλλονται σε επεξεργασία στο Siemens Opcenter Execution MES και μεταφέρονται στα μηχανήματα μέσω του επιπέδου IIoT. Τα δεδομένα από τα μηχανήματα και τα συστήματα δικτυώνονται μέσω ενός τυποποιημένου μοντέλου πληροφοριών, έτσι ώστε όλες οι πληροφορίες να είναι διαθέσιμες σε ολόκληρη την αλυσίδα αξίας. Οι περιπτώσεις χρήσης και οι βιβλιοθήκες για συγκεκριμένες μπαταρίες εξασφαλίζουν αποτελεσματική και τυποποιημένη μηχανική των λειτουργιών.

Η τεχνολογία μπαταριών είναι μια βασική τεχνολογία του μέλλοντος. Με το FFB PreFab ως ανοιχτό εργοστάσιο κυψελών μπαταριών για έρευνα και ανάπτυξη, συμβάλλουμε σημαντικά στην προώθηση της παραγωγής κυψελών μπαταριών στη Γερμανία. Με αυτόν τον τρόπο, όχι μόνο αντιμετωπίζουμε τη διεθνή ζήτηση της αγοράς, αλλά και βοηθάμε στην επιτυχή καθιέρωση της Γερμανίας και της Ευρώπης ως κορυφαίου διεθνούς τεχνολογικού κόμβου μακροπρόθεσμα.

Καθηγητής Δρ. Simon Lux, Διευθύνων Σύμβουλος, Φράουνχοφερ FFB

Από το προκατασκευασμένο FFB στο FFB Fab

Σύμφωνα με τον Markus Birkhan, επικεφαλής της κάθετης μπαταρίας στη Siemens AG, το αποτέλεσμα δεν θα είναι τίποτα λιγότερο από μια επανάσταση στην παραγωγή κυψελών μπαταριών. «Μαζί με την Fraunhofer FFB, θέλουμε να οδηγήσουμε τη βιομηχανία μπαταριών στη Γερμανία στο επόμενο επίπεδο». Με αυτό, ο ειδικός σημαίνει ικανότητα που μπορεί να επεκταθεί γρήγορα, βέλτιστη ποιότητα παραγωγής και μείωση των απορρίψεων χάρη στις διαφανείς διαδικασίες και τη δυνατότητα γρήγορης κλιμάκωσης νέων ή εναλλακτικών τεχνολογιών μπαταριών.
Το FFB PreFab είναι ένα σημαντικό βήμα προς την κατασκευή του FFB Fab, το οποίο θα δημιουργήσει 20.000 τετραγωνικά μέτρα πρόσθετου χώρου παραγωγής και έρευνας και θα επιτρέψει έρευνα και ανάπτυξη παραγωγής προσανατολισμένη στη βιομηχανία στη σειρά gigawatt με τεχνολογία συστήματος σε μεγάλη βιομηχανική κλίμακα. Έτσι, το Münster θα γίνει τελικά η «πόλη μπαταριών» της Ευρώπης.

Συνεργασία έργου για ολοκληρωμένη παραγωγή μπαταριών

Η Fraunhofer FFB και η Siemens προωθούν την τυποποίηση και την ενσωμάτωση διαδικασιών και συστημάτων στο FFB PreFab σε άλλα έργα. Οι εταίροι του έργου διευκρινίζουν έτσι σημαντικά ερωτήματα στην έρευνα και την ανάπτυξη, αλλά και στην παραγωγή κυψελών μπαταριών, όπως, πώς μπορούν να τυποποιηθούν τα δεδομένα, οι διεπαφές και η αλληλεπίδραση στην παραγωγή κυψελών μπαταρίας; Ποια είναι τα οφέλη των τεχνολογιών αιχμής για τον έλεγχο της διαδικασίας και της ποιότητας; Πώς θα μοιάζει μια ευέλικτη, κλιμακούμενη και ασφαλής πλατφόρμα ανταλλαγής δεδομένων για την τεχνική εφαρμογή μιας ολοκληρωμένης στρατηγικής ψηφιοποίησης για την αποτελεσματική και βιώσιμη χρήση δεδομένων μπαταριών; Και τελευταίο αλλά εξίσου σημαντικό: Πώς μπορούν τα ψηφιακά δίδυμα του προϊόντος, των συστημάτων και του κτιρίου να συνδυαστούν για να δημιουργήσουν μια ολοκληρωμένη ψηφιακή εικόνα ολόκληρου του εργοστασίου;

Το FFB PreFab στεγάζει εργαστήρια και μια πλήρη εγκατάσταση παραγωγής κυψελών μπαταριών με καινοτόμο ευρωπαϊκή τεχνολογία μηχανών σε περίπου 6.450 τετραγωνικά μέτρα ερευνητικού χώρου.

Τα μοντέλα και οι βελτιστοποιήσεις που βασίζονται σε δεδομένα στη σύγχρονη παραγωγή είναι τόσο καλά όσο η υποκείμενη ποιότητα δεδομένων. Απαιτείται αποτελεσματική ενσωμάτωση συστημάτων πληροφορικής και OT για τη διασφάλιση υψηλής ποιότητας δεδομένων στην παραγωγή μπαταριών. Τα συνεπή πρότυπα παραγωγής μπαταριών απλοποιούν αυτήν τη διαδικασία ενοποίησης και είναι απαραίτητα για την κλιμάκωση σε επίπεδο gigafactory.

Άρνο Σμέτς, Υπεύθυνος ομάδας, Απόκτηση και Συγκέντρωση Δεδομένων, Φράουνχοφερ FFB

Εξειδίκευση για την αυριανή παραγωγή κυψελών μπαταρίας

Η Siemens υποστηρίζει το έργο Fraunhofer FFB με αυτές τις λύσεις και συστήματα, μεταξύ άλλων:

tecnomatix-plant-simulation-professional-mhero-1280x720.jpg

Σχεδιασμός εργοστασίων και διαδικασιών

Η προσομοίωση αποτελεί βασικό στοιχείο της στρατηγικής ψηφιοποίησης FFB PreFab, συνδέοντας τον σχεδιασμό, την ανάπτυξη και την παραγωγή. Τα ψηφιακά μοντέλα εργοστασίων, γραμμών και εφοδιαστικής επιτρέπουν την έγκαιρη επικύρωση, τη βελτιστοποίηση και τη μείωση του κινδύνου, υποστηρίζοντας την ευέλικτη, αποτελεσματική και επεκτάσιμη κατασκευή κυψελών μπαταρίας.

OPCENTER-SIEMENS-SI-μπαταρία-κατασκευή-προκλήσεις-συνάντηση

Σύστημα εκτέλεσης κατασκευής

Η διαχείριση εργασιών κατασκευής συνδέει τον προγραμματισμό, τη μηχανική και την παραγωγή σε πραγματικό χρόνο. Ως πυρήνας του ψηφιακού οικοσυστήματος FFB PreFab, επιτρέπει διαφανείς λειτουργίες βάσει δεδομένων, συνεχή βελτιστοποίηση και κλιμακωτή, υψηλής ποιότητας κατασκευή κυψελών μπαταρίας.

Πλατφόρμα IIoT

Ο εποπτικός έλεγχος και η απόκτηση δεδομένων παρέχουν μια ενοποιημένη πλατφόρμα για παρακολούθηση, οπτικοποίηση και έλεγχο σε πραγματικό χρόνο σε ολόκληρο το FFB PreFab. Εξασφαλίζει διαφανείς λειτουργίες, απρόσκοπτη ροή δεδομένων και αξιόπιστη λήψη αποφάσεων, υποστηρίζοντας αποτελεσματική και επεκτάσιμη παραγωγή κυψελών μπαταρίας.

Desigo CC

Στην Fraunhofer FFB, η Siemens χρησιμοποιεί το Desigo CC για την αυτοματοποίηση και τη διαχείριση ολόκληρης της εγκατάστασης PreFab, συμπεριλαμβανομένων των καθαρών και στεγνών δωματίων. Η πλατφόρμα ενσωματώνει συστήματα κτιρίων, εξασφαλίζει λειτουργική διαφάνεια και υποστηρίζει αποτελεσματική, επεκτάσιμη και βιώσιμη παραγωγή κυψελών μπαταρίας.

Digital Infrastructure

Η Siemens βοηθά την Fraunhofer FFB να κατασκευάσει το εργοστάσιο μπαταριών του μέλλοντος ενσωματώνοντας συστήματα ψηφιακού σχεδιασμού, αυτοματισμού, διαχείρισης κτιρίων και παραγωγής. Αυτή η συνδεδεμένη υποδομή βελτιώνει την αποδοτικότητα, τη βιωσιμότητα και την επεκτασιμότητα της κατασκευής κυψελών μπαταρίας.