Die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien kombiniert Hochgeschwindigkeits- und Präzisionsbeschichtungsverfahren mit strengen Anforderungen an die Umweltkontrolle. Elektrodenbeschichtungsanlagen, die wichtigste Produktionsanlage in der Zellfertigung, arbeiten mit hoher Geschwindigkeit und engen Vorgaben hinsichtlich Schichtdicke und Porosität. Daher ist die Überwachung der Gesamtanlageneffektivität (OEE) entscheidend für Durchsatz und Qualitätsmanagement. Geschwindigkeitsreduzierungen der Beschichtungslinie (OEE-Verlust) und Beschichtungsfehler (OEE-Qualitätsverlust) hängen beide mit der Instandhaltung zusammen: Verschleiß der Düsenlippen, Degradation des Lösungsmittelrückgewinnungssystems und der Zustand der Kalanderwalzenoberfläche beeinflussen die Beschichtungsqualität. Ein integriertes OEE+CMMS-System verknüpft die Leistungsdaten der Beschichtungslinie direkt mit der Instandhaltungsplanung für diese qualitätskritischen Komponenten. Dies ermöglicht eine zustandsorientierte Instandhaltung, die durch den OEE-Qualitätstrend und nicht durch ein Kalenderintervall ausgelöst wird. Die Aufrechterhaltung der Trockenraumumgebung, die Kontrolle des Taupunkts unter -40 °C, um Feuchtigkeitskontamination zu vermeiden, ist eine wichtige Anforderung an die vorbeugende Instandhaltung mit direkten Auswirkungen auf die Produktqualität. Die CMMS-gestützte Instandhaltungsplanung für Trockenräume, verknüpft mit der Überwachung der OEE-Qualitätsrate, schafft ein Frühwarnsystem für feuchtigkeitsbedingte Qualitätsabweichungen, bevor diese zu defekten Zellen führen.
Die Batterieformierung, der erste Lade-Entlade-Zyklus, der die Zellchemie aktiviert, und die Alterung sind zeitaufwändige Prozesse, die die Zellkapazität und die Zyklenlebensdauer bestimmen. Die Wartung der Formierungsanlagen hat direkten Einfluss auf die Produktqualität: Eine Formierungsanlage, die aufgrund von Kalibrierungsdrift mit einer Spannung oder einem Strom außerhalb der Spezifikation arbeitet, produziert Zellen mit einer Kapazität unterhalb der Spezifikation. Das integrierte OEE+CMMS-System erfasst die Gesamtanlageneffektivität (OEE) der Formierungsanlagen (Zyklusabschlussrate, Ausbeute von der Formierung bis zur Spezifikation) zusammen mit den Kalibrierungsdaten des CMMS für die Messgeräte zur Strom- und Spannungsmessung bei der Formierung. Wenn die Formierungsausbeute unter einen Schwellenwert fällt, gleicht das integrierte System den Kalibrierungsstatus der Formierungsanlagen ab, um eine Messdrift als mögliche Ursache zu identifizieren. Dadurch wird die Untersuchungszeit für Abweichungen der Formierungsausbeute, die derzeit in separaten Systemumgebungen Tage in Anspruch nimmt, deutlich reduziert. Für Batteriezellhersteller, die Automobilhersteller beliefern, umfasst die Rückverfolgbarkeit der Zellen auch den Kalibrierungsstatus der Formierungsanlagen zum Zeitpunkt der Formierung, die integrierten Daten gewährleisten diese Rückverfolgbarkeit automatisch.
Batteriehersteller, die eine integrierte OEE+CMMS-Lösung evaluieren, sollten folgende Prioritäten setzen: Integration der OEE-Qualitätsüberwachung der Beschichtungslinie mit der Wartungsplanung, vorbeugendes Management der Anlagen in Trockenräumen, Rückverfolgbarkeit der Kalibrierung von Formierungsanlagen und die Möglichkeit zur schnellen Skalierung der Produktionslinie für den Aufbau von Gigafactorys. Fabrico bietet eine integrierte OEE- und CMMS-Lösung mit der qualitätsbezogenen Rückverfolgbarkeit der Wartung und der skalierbaren Linienkonfiguration, die die Batteriefertigung erfordert. Für Batteriehersteller, die Automobilhersteller gemäß den IATF-16949-Anforderungen beliefern, bietet die integrierte IATF-TPM-Nachweisfunktion Unterstützung bei der Qualifizierung der Lieferkette. Die Gigafactory-Größe neuer Batteriefertigungsanlagen, oft 10 bis 50 Produktionslinien innerhalb von 24 Monaten, stellt eine Implementierungsherausforderung dar, die cloudbasierte, integrierte Plattformen mit schneller Linienkonfiguration gegenüber veralteten Unternehmenssystemen mit langen Implementierungszeiten begünstigt.
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