Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) betreibt seit 2014 am Standort Ulm eine Forschungsproduktionslinie (FPL) für die seriennahe Herstellung von großformatigen Li-Ionen-Zellen.
In dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekt „ZellkoBatt“ erweitert das ZSW die vorhandene Anlagentechnik. Dabei wird auch ein neues Produktionsleit- und liniensystem benötigt, das zusätzlich zur Automatisierung vor allem die Digitalisierung in eine neue Dimension bringt. Durch die Zuordnung aller anfallenden Betriebs-, Maschinen- und Prozessdaten sowie der Produkt-, Qualitäts- und Maintenancedaten zu jedem einzelnen Bestandteil einer individuell zu identifizierenden Batteriezelle wird das ZSW in die Lage versetzt, Auswertungen und Analysen zur Prozessoptimierung, z.B. mittels KI-Anwendungen, durchzuführen.
Das System ist komplett modular aufgebaut. Somit kann zukünftig möglichst schnell und flexibel auf neue Anforderungen reagiert werden. Bei technischen Implementierungen ist mit möglichst kurzen Stillstandszeiten zu rechnen.
Die wesentlichen Herausforderungen gehen dabei weit über eine klassische Teilung in SCADA und MES mit Betriebsdatenerfassung (BDE) hinaus. Bei dieser werden Aufträge und evtl. Arbeitsgänge vorgegeben und zurückgemeldet. Auch eine klassische Maschinendatenerfassung (MDE) würde die Anforderungen nicht erfüllen, da diese nur die Zustände einer Maschine (In Betrieb, Produziert, in Störung, …), wenige Prozessparameter und evtl. Störungen zurückmeldet. Erst in Kombination mit einer detaillierten Prozessdatenerfassung werden die Anforderungen der ZSW erfüllt.
Die reale Produktion wird mit Hilfe von ThingWorx als Digitaler Zwilling abgebildet und mit Kepware an diesen angebunden. Die Prozessdaten werden als Zeitreihen aufgenommen und in einer entsprechenden Datenbank verwaltet. Die Prozesssteuerung, das Alarmmanagement, die Anlagenverwaltung und das Kennzahlenmonitoring werden ebenfalls darauf umgesetzt. Die Standardfunktionen wie Auftrags-, Rezept-, Material- und Lagerverwaltung werden mit dem Standard MES S4P abgebildet.
Durch diese zukunftsweisende Architektur sind auch die Integration von KI Algorithmen und der Einsatz moderner, auf AR aufbauender Human Machine Interfaces (HMI) für die Zukunft leicht möglich.
