Szybki pas do produkcji ogniw akumulatorowych

Przyszłość produkcji baterii zaczyna się tutaj. W Fraunhofer Research Institute for Battery Cell Production FFB zespoły opracowują ekonomicznie i ekologicznie zrównoważone ogniwa akumulatorowe. Siemens wspiera FFB innowacyjnymi technologiami produkcji i oprogramowaniem.

Skontaktuj się z nami

Pierwszą fazą projektu jest „FFB Prefab”. Na obrzeżach Münster kilka interdyscyplinarnych zespołów współpracuje z partnerami branżowymi i projektowymi, aby zbadać, w jaki sposób nowe technologie akumulatorów mogą być produkowane w Niemczech w sposób wydajniejszy, zrównoważony, opłacalny i najwyższej jakości.

Jako „fabryka badawcza” FFB PreFab nie tylko łączy naukę, teorię i praktyczne zastosowanie, ale także aktywnie je rozwija. Laboratoria i linie produkcyjne pomogą zoptymalizować sprzęt, technologie cyfryzacji i projekty ogniw od skali pilotażowej po skalę przemysłową, a także usprawnić metody i procesy produkcyjne oraz, wreszcie, przeszkolić pilnie potrzebnych specjalistów.

Skalowalna produkcja

FFB PreFab umożliwia skalowalną produkcję baterii od badań do poziomu przemysłowego. Elastyczne systemy i planowanie cyfrowe umożliwiają szybkie testowanie i rozbudowę nowych technologii w celu wydajnego przyspieszenia i przyszłego skalowania.

Integracja danych

Bezproblemowa integracja danych między systemami zapewnia przejrzystość i spójność. Łącząc maszyny, procesy i narzędzia cyfrowe, FFB Prefab buduje zunifikowaną bazę danych w celu lepszych decyzji i ciągłego doskonalenia.

Zrównoważona produkcja

Sustainability jest kluczowym elementem FFB PreFab, gdzie wydajne procesy, zoptymalizowane wykorzystanie zasobów i rozwiązania cyfrowe umożliwiają odpowiedzialną dla środowiska produkcję baterii przy jednoczesnym wspieraniu długoterminowych celów klimatycznych i energetycznych.

FFB PreFab został oficjalnie otwarty 30 kwietnia 2024 roku przez przedstawicieli Nadrenii Północnej-Westfalii, Rządu Federalnego, miasta Münster, Fraunhofer-Gesellschaft i zarządu Fraunhofer FFB (od lewej do prawej: Silke Krebs, Ina Brandes, Bettina Stark-Watzinger, Hendrik Wüst, Markus Lewe, prof. dr Ing. Holger Hanselka, prof. dr Achim Kampker, prof. dr Jens Tübke i prof. dr Simon Lux).

Kształtowanie zrównoważonej transformacji

FFB PreFab ma dwa cele, które są również ważnymi wytycznymi dla firmy Siemens w przedsiębiorczości: umożliwienie innowacji i przyspieszenie transformacji cyfrowej dla zrównoważonej przyszłości. Technologie akumulatorów i magazynowania będą miały kluczowe znaczenie dla powodzenia transformacji energetycznej i transportowej i przyczynią się znacząco do osiągnięcia celów klimatycznych. Dzięki swojej wiedzy i wieloletniemu doświadczeniu Siemens jest integralną częścią ecosystem tworzenia lokalnych wartości w elektromobilności.

Jako partner projektowy Fraunhofer FFB, Siemens wspiera zakład, oparty na otwartej cyfrowej platformie biznesowej Siemens Xcelerator, rozwiązaniami programowymi i sprzętowymi dla automatyki budynków i systemów produkcji — a przede wszystkim kompleksowym modelem cyfryzacji, który będzie cyfrowo mapował całą fabrykę badawczą, od urządzeń automatyki i sterowania budynków po linie produkcyjne ze wszystkimi etapami procesu.

Skalowalna, elastyczna architektura produkcji

Głęboka integracja OT (technologia operacyjna) i IT (technologia informacyjna) jest niezbędnym warunkiem badania i optymalizacji szerokiej gamy technologii i materiałów w rzeczywistych i branżowych warunkach w FFB PreFab.

Ta integracja OT i IT pozwala na zintegrowanie maszyn różnych producentów w elastyczny projekt linii, a dzięki standaryzacji automatyzacji i interfejsów stwarza warunki dla interoperacyjności systemów — ważne kryteria dla zakładu produkcyjnego badawczego, w którym innowacyjne scenariusze produkcji będą funkcjonować jak zwykle.

Solutions dla przemysłowego Internetu Rzeczy

Przestrzeń dla innowacji: FFB PreFab mieści kompletny zakład produkcji ogniw akumulatorowych do produkcji ogniw torebkowych i ogniw pryzmatycznych do celów badawczych na skalę przemysłową.

Dzięki wdrożeniu Manufacturing Execution System (MES) i platformy IIoT (Industrial Internet of Things), Fraunhofer FFB jest w stanie planować, kontrolować, optymalizować i elastycznie skalować procesy produkcyjne. Dzięki platformie zarządzania budynkiem Desigo CC Siemens zautomatyzuje między innymi cały budynek FFB PreFab, w tym pomieszczenia czystości i suszarnie, które zajmują około 1000 metrów kwadratowych. Najnowocześniejszy system produkcji (MES) i elastyczny system zarządzania produkcją połączą różne procesy i dane i udostępnią je zespołom.

System zarządzania produkcją baterii, oparty na SIMATIC WinCC OA, jest platformą Industrial Internet of Things (IIoT), która zbiera dane z poziomu maszyny i procesu i udostępnia je systemom wyższego poziomu, takim jak MES i aplikacje IT. Informacje o zamówieniu są przetwarzane w Siemens Opcenter Execution MES i przesyłane do maszyn za pośrednictwem warstwy IIoT. Dane z maszyn i systemów są połączone w sieć za pomocą standardowego modelu informacyjnego, dzięki czemu wszystkie informacje są dostępne w całym łańcuchu wartości. Przypadki użycia i biblioteki specyficzne dla baterii zapewniają wydajną i ustandaryzowaną inżynierię funkcji.

Technologia baterii to kluczowa technologia przyszłości. Dzięki FFB PreFab jako otwartej fabryce ogniw akumulatorowych do badań i rozwoju, wnosimy ważny wkład w rozwój produkcji ogniw akumulatorowych w Niemczech. W ten sposób nie tylko zaspokajamy zapotrzebowanie na rynki międzynarodowe, ale także pomagamy skutecznie ugruntować Niemcy i Europę jako wiodące międzynarodowe centrum technologiczne na dłuższą metę.

Prof. dr Simon Lux, Dyrektor zarządzający, Fraunhofer FFB

Od FFB Prefab do FFB Fab

Według Markusa Birkhana, szefa działu Battery Vertical w Siemens AG, wynik będzie niczym innym jak rewolucją w produkcji ogniw akumulatorowych. „Wspólnie z Fraunhofer FFB chcemy przenieść przemysł akumulatorów w Niemczech na wyższy poziom”. Dzięki temu ekspert oznacza pojemność, którą można szybko zwiększyć, optymalną jakość produkcji oraz redukcję liczby odrzutów dzięki przejrzystym procesom i możliwość szybkiego skalowania nowych lub alternatywnych technologii akumulatorów.
FFB PreFab jest ważnym krokiem w kierunku budowy FFB Fab, który stworzy 20 000 metrów kwadratowych dodatkowej powierzchni produkcyjnej i badawczej oraz umożliwi przemysłowe badania i rozwój produkcji w zakresie gigawatów z technologią systemową na dużą skalę przemysłową. W ten sposób Münster w końcu stanie się europejskim „miastem baterii”.

Partnerstwo projektowe w zakresie zintegrowanej produkcji baterii

Fraunhofer FFB i Siemens napędzają standaryzację i integrację procesów i systemów w FFB PreFab w innych projektach. Partnerzy projektu wyjaśniają w ten sposób ważne pytania w zakresie badań i rozwoju, ale także w produkcji ogniw akumulatorowych, takie jak: w jaki sposób można ujednolicić dane, interfejsy i interakcje w produkcji ogniw akumulatorowych? Jakie są zalety technologii brzegowych w zakresie kontroli procesów i jakości? Jak będzie wyglądać elastyczna, skalowalna i bezpieczna platforma wymiany danych służąca technicznej realizacji kompleksowej strategii cyfryzacji w celu efektywnego i zrównoważonego wykorzystania danych baterii? I wreszcie: w jaki sposób można połączyć cyfrowe bliźniaki produktu, systemów i budynku, aby stworzyć kompleksowy cyfrowy obraz całej fabryki?

FFB PreFab mieści laboratoria i kompletny zakład produkcji ogniw akumulatorowych z innowacyjną europejską technologią maszynową na około 6450 metrach kwadratowych powierzchni badawczej.

Modele oparte na danych i optymalizacje w nowoczesnej produkcji są tak dobre, jak podstawowa jakość danych. Aby zapewnić wysoką jakość danych w produkcji baterii, wymagana jest skuteczna integracja systemów IT i OT. Konsekwentne standardy produkcji akumulatorów upraszczają ten proces integracji i są niezbędne do skalowania do poziomu gigafactory.

Arno Schmetz, Lider grupy, akwizycja i agregacja danych, Fraunhofer FFB

Ekspertyza w jutrzejszej produkcji ogniw akumulatorowych

Siemens wspiera projekt Fraunhofer FFB tymi rozwiązaniami i systemami, między innymi:

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

Planowanie fabryczne i procesowe

Symulacja jest kluczowym elementem strategii digitalizacji FFB PreFab, łączącej planowanie, rozwój i produkcję. Cyfrowe modele fabryczne, liniowe i logistyczne umożliwiają wczesną walidację, optymalizację i redukcję ryzyka, wspierając elastyczną, wydajną i skalowalną produkcję ogniw akumulatorowych.

Spotkanie z wyzwaniami Opcenter-Siemens-SI-Produkcja baterii

System realizacji produkcji

Zarządzanie operacjami produkcyjnymi łączy planowanie, inżynierię i produkcję w czasie rzeczywistym. Jako rdzeń cyfrowego ecosystem FFB PreFab umożliwia przejrzyste operacje oparte na danych, ciągłą optymalizację oraz skalowalną, wysokiej jakości produkcję ogniw akumulatorowych.

Platforma IIoT

Kontrola nadzorcza i akwizycja danych zapewniają ujednoliconą platformę do monitorowania, wizualizacji i kontroli w czasie rzeczywistym w ramach FFB Prefab. Zapewnia przejrzyste operacje, płynny przepływ danych i niezawodne podejmowanie decyzji, wspierając wydajną i skalowalną produkcję ogniw akumulatorowych.

Desigo CC

W firmie Fraunhofer FFB Siemens wykorzystuje Desigo CC do automatyzacji i zarządzania całym obiektem prefabrykatów, w tym pomieszczeniami czystymi i suchymi. Platforma integruje systemy budowlane, zapewnia przejrzystość operacyjną i wspiera wydajną, skalowalną i zrównoważoną produkcję ogniw akumulatorowych.

Digital Infrastructure

Siemens pomaga firmie Fraunhofer FFB zbudować fabrykę baterii przyszłości poprzez integrację cyfrowego planowania, automatyzacji, zarządzania budynkami i systemów produkcji. Ta połączona infrastruktura poprawia wydajność, zrównoważony rozwój i skalowalność produkcji ogniw akumulatorowych.