Làn đường nhanh để sản xuất pin

Tương lai của sản xuất pin bắt đầu từ đây. Tại Viện Nghiên cứu Fraunhofer về Sản xuất Pin FFB, các nhóm phát triển các tế bào pin bền vững về mặt kinh tế và môi trường. Siemens hỗ trợ FFB với các công nghệ và phần mềm sản xuất tiên tiến.

Liên hệ với chúng tôi

Giai đoạn đầu tiên của dự án là “FFB PreFab.” Ngay bên ngoài Münster, một số nhóm liên ngành đang làm việc với các đối tác trong ngành và dự án để nghiên cứu cách các công nghệ pin mới có thể được sản xuất ở Đức hiệu quả hơn, bền vững, tiết kiệm chi phí và chất lượng cao nhất.

Là một “nhà máy nghiên cứu”, FFB PreFab không chỉ kết hợp khoa học, lý thuyết và ứng dụng thực tế lại với nhau mà còn tích cực thúc đẩy chúng. Các phòng thí nghiệm và dây chuyền sản xuất sẽ giúp tối ưu hóa thiết bị, công nghệ số hóa và thiết kế tế bào từ quy mô thí điểm đến quy mô công nghiệp cũng như nâng cao phương pháp và quy trình sản xuất và cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, đào tạo các chuyên gia cần thiết khẩn cấp.

Sản xuất có thể mở rộng

FFB PreFab cho phép sản xuất pin có thể mở rộng từ nghiên cứu đến cấp độ công nghiệp. Hệ thống linh hoạt và lập kế hoạch kỹ thuật số cho phép thử nghiệm nhanh chóng và mở rộng các công nghệ mới để tăng cường hiệu quả và mở rộng quy mô trong tương lai.

Tích hợp dữ liệu

Tích hợp dữ liệu liền mạch giữa các hệ thống đảm bảo tính minh bạch và nhất quán. Bằng cách liên kết máy móc, quy trình và công cụ kỹ thuật số, FFB PreFab xây dựng cơ sở dữ liệu thống nhất để đưa ra quyết định tốt hơn và cải tiến liên tục.

Sản xuất bền vững

Tính bền vững là trọng tâm của FFB PreFab, nơi các quy trình hiệu quả, tối ưu hóa sử dụng tài nguyên và các giải pháp kỹ thuật số cho phép sản xuất pin có trách nhiệm với môi trường đồng thời hỗ trợ các mục tiêu khí hậu và năng lượng dài hạn.

FFB PreFab được chính thức khai trương vào ngày 30 tháng 4 năm 2024 bởi các đại diện từ North Rhine-Westphalia, Chính phủ Liên bang, thành phố Münster, Fraunhofer-Gesellschaft và quản lý Fraunhofer FFB (từ trái sang phải: Silke Krebs, Ina Brandes, Bettina Stark-Watzinger, Hendrik Wüst, Markus Lewe, Giáo sư Dr.-Ing. Holger Hanselka, Giáo sư Tiến sĩ Achim Kampker, Giáo sư Tiến sĩ Jens Tübke và Giáo sư Tiến sĩ Simon Lux).

Định hình chuyển đổi bền vững

FFB PreFab có hai mục tiêu, cũng là hướng dẫn quan trọng đối với Siemens trong các hoạt động kinh doanh của công ty: tạo điều kiện đổi mới và đẩy nhanh quá trình chuyển đổi kỹ thuật số cho một tương lai bền vững. Công nghệ pin và lưu trữ sẽ rất quan trọng đối với sự thành công của quá trình chuyển đổi năng lượng và giao thông và sẽ đóng góp đáng kể vào việc đạt được các mục tiêu khí hậu. Với chuyên môn và nhiều thập kỷ kinh nghiệm, Siemens là một phần không thể thiếu trong hệ sinh thái tạo ra giá trị địa phương trong di chuyển điện.

Với tư cách là đối tác dự án của Fraunhofer FFB, Siemens đang hỗ trợ cơ sở, dựa trên nền tảng kinh doanh kỹ thuật số mở Siemens Xcelerator, với các giải pháp phần mềm và phần cứng cho hệ thống sản xuất và tự động hóa tòa nhà - và trên hết là mô hình số hóa toàn diện sẽ lập bản đồ kỹ thuật số toàn bộ nhà máy nghiên cứu, từ thiết bị điều khiển và tự động hóa tòa nhà đến dây chuyền sản xuất với tất cả các bước quy trình.

Kiến trúc sản xuất linh hoạt, có thể mở rộng

Sự tích hợp sâu của OT (công nghệ vận hành) và CNTT (công nghệ thông tin) là điều kiện tiên quyết thiết yếu để điều tra và tối ưu hóa nhiều loại công nghệ và vật liệu trong điều kiện thực tế và định hướng công nghiệp trong FFB PreFab.

Sự tích hợp OT và CNTT này cho phép các máy móc từ các nhà sản xuất khác nhau được tích hợp vào một thiết kế dây chuyền linh hoạt và thông qua việc tiêu chuẩn hóa tự động hóa và giao diện, tạo điều kiện cho khả năng tương tác của các hệ thống - tiêu chí quan trọng cho một cơ sở sản xuất nghiên cứu trong đó các kịch bản sản xuất sáng tạo sẽ hoạt động như bình thường.

Solutions cho Internet of Things công nghiệp

Không gian cho sự đổi mới: FFB PreFab có một cơ sở sản xuất pin hoàn chỉnh để sản xuất tế bào túi và tế bào lăng trụ cho mục đích nghiên cứu ở quy mô công nghiệp.

Bằng cách triển khai Hệ thống thực thi Sản xuất (MES) và nền tảng IIoT (Internet of Things), Fraunhofer FFB có thể lập kế hoạch, kiểm soát, tối ưu hóa và quy mô quy mô linh hoạt các quy trình sản xuất. Với nền tảng quản lý tòa nhà, Desigo CC Siemens sẽ tự động hóa, trong số những thứ khác, toàn bộ tòa nhà FFB PreFab, bao gồm các phòng làm sạch và sấy khô, có diện tích khoảng 1.000 mét vuông. Hệ thống thực thi sản xuất hiện đại (MES) và hệ thống quản lý sản xuất linh hoạt sẽ kết hợp các quy trình và dữ liệu khác nhau lại với nhau và cung cấp chúng cho các nhóm.

Hệ thống quản lý sản xuất Quản lý sản xuất pin, dựa trên SIMATIC WinCC OA, là một nền tảng Internet vạn vật công nghiệp (IIoT) thu thập dữ liệu từ cấp máy và quy trình và cung cấp chúng cho các hệ thống cấp cao hơn như ứng dụng MES và CNTT. Thông tin đơn hàng được xử lý trong Siemens Opcenter Execution MES và được chuyển đến máy thông qua lớp IIoT. Dữ liệu từ các máy móc và hệ thống được nối mạng thông qua một mô hình thông tin tiêu chuẩn hóa để tất cả thông tin có sẵn dọc theo toàn bộ chuỗi giá trị. Các trường hợp sử dụng và thư viện dành riêng cho pin đảm bảo kỹ thuật hiệu quả và tiêu chuẩn hóa của các chức năng.

Công nghệ pin là một công nghệ quan trọng của tương lai. Với FFB PreFab là một nhà máy pin mở để nghiên cứu và phát triển, chúng tôi đang đóng góp quan trọng vào việc thúc đẩy sản xuất pin ở Đức. Bằng cách này, chúng tôi không chỉ giải quyết nhu cầu thị trường quốc tế mà còn giúp thiết lập thành công Đức và Châu Âu như một trung tâm công nghệ quốc tế hàng đầu trong dài hạn.

Giáo sư Tiến sĩ Simon Lux, Giám đốc điều hành, Fraunhofer FFB

Từ FFB PreFab đến FFB Fab

Theo Markus Birkhan, Trưởng bộ phận Pin Vertical tại Siemens AG, kết quả sẽ không kém gì một cuộc cách mạng trong sản xuất pin. “Cùng với Fraunhofer FFB, chúng tôi muốn đưa ngành công nghiệp pin ở Đức lên một tầm cao mới.” Bằng cách này, chuyên gia có nghĩa là công suất có thể được mở rộng nhanh chóng, chất lượng sản xuất tối ưu và giảm lượng chất thải nhờ các quy trình minh bạch và khả năng nhanh chóng mở rộng các công nghệ pin mới hoặc thay thế.
FFB PreFab là một bước quan trọng hướng tới việc xây dựng FFB Fab, sẽ tạo ra 20.000 mét vuông không gian sản xuất và nghiên cứu bổ sung và cho phép nghiên cứu và phát triển sản xuất theo định hướng công nghiệp trong phạm vi gigawatt với công nghệ hệ thống trên quy mô công nghiệp lớn. Münster cuối cùng sẽ trở thành “Thành phố pin” của châu Âu.

Hợp tác dự án sản xuất pin tích hợp

Fraunhofer FFB và Siemens đang thúc đẩy việc tiêu chuẩn hóa và tích hợp các quy trình và hệ thống trong FFB PreFab trong các dự án khác. Do đó, các đối tác dự án đang làm rõ các câu hỏi quan trọng trong nghiên cứu và phát triển, nhưng cũng trong sản xuất pin, chẳng hạn như, làm thế nào dữ liệu, giao diện và tương tác trong sản xuất pin có thể được tiêu chuẩn hóa? Lợi ích của công nghệ tiên tiến đối với quy trình và kiểm soát chất lượng là gì? Một nền tảng trao đổi dữ liệu linh hoạt, có thể mở rộng và an toàn để thực hiện kỹ thuật chiến lược số hóa toàn diện để sử dụng dữ liệu pin hiệu quả và bền vững sẽ như thế nào? Và cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng: Làm thế nào để kết hợp các cặp song sinh kỹ thuật số của sản phẩm, hệ thống và tòa nhà để tạo ra một hình ảnh kỹ thuật số toàn diện của toàn bộ nhà máy?

FFB PreFab có các phòng thí nghiệm và một cơ sở sản xuất pin hoàn chỉnh với công nghệ máy tiên tiến của châu Âu trên khoảng 6.450 mét vuông không gian nghiên cứu.

Các mô hình dựa trên dữ liệu và tối ưu hóa trong sản xuất hiện đại chỉ tốt bằng chất lượng dữ liệu cơ bản. Cần tích hợp hiệu quả các hệ thống CNTT và OT để đảm bảo chất lượng dữ liệu cao trong sản xuất pin. Các tiêu chuẩn sản xuất pin nhất quán đơn giản hóa quá trình tích hợp này và rất cần thiết để mở rộng quy mô lên cấp gigafactory.

Arno Schmetz, Trưởng nhóm, Thu thập và Tổng hợp dữ liệu, Fraunhofer FFB

Chuyên môn cho sản xuất pin trong tương lai

Siemens đang hỗ trợ dự án Fraunhofer FFB với các giải pháp và hệ thống này, trong số những giải pháp khác:

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

Quy hoạch nhà máy và quy trình

Mô phỏng là một yếu tố quan trọng trong chiến lược số hóa FFB PreFab, kết nối lập kế hoạch, phát triển và sản xuất. Các mô hình nhà máy, dây chuyền và hậu cần kỹ thuật số cho phép xác nhận sớm, tối ưu hóa và giảm rủi ro, hỗ trợ sản xuất pin linh hoạt, hiệu quả và có thể mở rộng.

OPCENTER-SIEMENS-SI-pin sản xuất-thách thức-cuộc họp

Hệ thống thực hiện sản xuất

Quản lý hoạt động sản xuất kết nối lập kế hoạch, kỹ thuật và sản xuất trong thời gian thực. Là cốt lõi của hệ sinh thái kỹ thuật số FFB PreFab, nó cho phép hoạt động minh bạch, dựa trên dữ liệu, tối ưu hóa liên tục và sản xuất pin chất lượng cao, có thể mở rộng.

Nền tảng IIoT

Kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu cung cấp một nền tảng thống nhất để giám sát, trực quan hóa và kiểm soát thời gian thực trên FFB PreFab. Nó đảm bảo hoạt động minh bạch, luồng dữ liệu liền mạch và ra quyết định đáng tin cậy, hỗ trợ sản xuất pin hiệu quả và có thể mở rộng.

Desigo CC

Tại Fraunhofer FFB, Siemens sử dụng Desigo CC để tự động hóa và quản lý toàn bộ cơ sở PreFab, bao gồm cả phòng sạch và khô. Nền tảng tích hợp các hệ thống tòa nhà, đảm bảo tính minh bạch trong hoạt động và hỗ trợ sản xuất pin hiệu quả, có thể mở rộng và bền vững.

Digital Infrastructure

Siemens giúp Fraunhofer FFB xây dựng nhà máy sản xuất pin của tương lai bằng cách tích hợp quy hoạch kỹ thuật số, tự động hóa, quản lý tòa nhà và hệ thống sản xuất. Cơ sở hạ tầng được kết nối này cải thiện hiệu quả, tính bền vững và khả năng mở rộng của sản xuất pin.