La fabrication de piles à combustible et d'électrolyseurs à hydrogène est un secteur à forte croissance où les lignes de production passent rapidement de volumes pilotes à des volumes commerciaux.
La mise en œuvre d'un logiciel OEE à ce stade du développement de l'industrie est particulièrement précieuse parce que les processus de production sont encore en cours d'optimisation, et la surveillance systématique de l'OEE accélère l'apprentissage en fournissant des données objectives sur les endroits où se produisent les pertes de procédé plutôt que de s'appuyer sur l'intuition des opérateurs dans un environnement de production relativement nouveau.
La fabrication d'ensembles électrode-membrane (MEA) pour piles à combustible PEM combine des procédés de revêtement de précision (dépôt de la couche catalytique, application de la membrane) avec des étapes d'assemblage (mise en place de la couche de diffusion des gaz, scellement) qui exigent des tolérances strictes.
La disponibilité (OEE) dans la fabrication des MEA est dominée par les changements planifiés entre spécifications de membrane et par des arrêts imprévus dus à des défauts de revêtement nécessitant le redémarrage de la ligne.
Des pertes de performance surviennent lorsque la vitesse de revêtement est réduite en dessous de la capacité nominale pour maintenir l'épaisseur et l'uniformité du revêtement.
L'assemblage d'empilements d'électrolyseurs, qu'il s'agisse de la technologie PEM ou alcaline, implique l'inspection des plaques bipolaires, l'assemblage des cellules, la compression de l'empilement et les tests d'étanchéité, étapes qui sont principalement manuelles ou semi-automatisées.
La surveillance OEE pour l'assemblage des empilements se concentre sur le respect des temps de processus (temps d'assemblage réel par rapport au temps standard selon la configuration de l'empilement), les taux de défaillance qualité lors des tests d'étanchéité (qui identifient les problèmes du processus d'assemblage avant
que les empilements n'atteignent les clients) et les taux de dommages liés à la manutention qui surviennent lors de la manipulation des empilements avant l'essai final sous pression.
Rendement des MEA, la proportion de MEA passant les contrôles de qualité électriques et physiques, est la métrique de qualité la plus importante pour les fabricants de piles à combustible PEM.
La fabrication des MEA implique des matériaux coûteux (catalyseurs à base de métaux du groupe platine, membranes en acide perfluorosulfonique) où chaque MEA rejeté représente un coût matériel significatif en plus d'une perte de temps de production.
Le suivi Qualité via l'OEE qui enregistre les taux de rejet des MEA par type de défaut (épaisseur de revêtement, écart de charge en catalyseur, dommage à la membrane, détection de microtrous) permet des améliorations de processus ciblées réduisant le gaspillage de matériaux parallèlement à l'amélioration de la productivité.
Performance en densité de puissance de l'empilement, le rapport entre la puissance réelle produite par unité de volume d'empilement et l'objectif de spécification, est un résultat de qualité qui alimente la composante Qualité de l'OEE pour les opérations d'assemblage d'empilements.
Les empilements qui passent les tests d'étanchéité mais dont la performance est inférieure à la spécification de densité de puissance représentent une perte de qualité qui n'apparaît qu'au moment des tests de performance en fin de ligne.
Un logiciel OEE capturant ce résultat de qualité en fin de ligne parallèlement aux taux de défauts en cours de processus fournit une vision complète de la qualité qui soutient l'analyse des causes profondes des insuffisances de performance.
À mesure que les fabricants d'hydrogène augmentent la production, la constance des temps de cycle devient de plus en plus importante.
Le suivi de la performance OEE qui capture la distribution des temps d'assemblage autour de la norme révèle quelles opérations présentent une forte variabilité, et une forte variabilité des temps d'assemblage est généralement associée à des lacunes de formation
à une incohérence des outillages ou à une ambiguïté des spécifications de processus qu'il convient de résoudre pour maintenir le débit à des volumes de production plus élevés.
Cette information est particulièrement précieuse lors des phases de montée en puissance, où les premières données OEE orientent les investissements dans la standardisation des processus avant que la variabilité ne se cumule sur plusieurs lignes.
Les fabricants de technologies de l'hydrogène opèrent généralement à une échelle de production où des logiciels OEE conçus à cet effet deviennent tout juste rentables, passant du suivi manuel dans Excel ou des journaux de production simples à une surveillance OEE structurée.
Ce point de bascule est celui où les décisions de sélection d'un logiciel OEE ont le plus d'impact à long terme: la plateforme choisie maintenant sera celle qui accompagnera l'entreprise lors d'une multiplication par 10 du volume de production, et un système nécessitant une reconfiguration importante à mesure que les processus de production mûrissent constitue un coût opérationnel significatif.
La flexibilité dans la configuration du calcul de l'OEE est particulièrement importante pour les fabricants d'hydrogène dont les processus de production évoluent encore.
La capacité à redéfinir les temps de cycle prévus au fur et à mesure des améliorations de procédé, à ajouter de nouvelles catégories de causes d'arrêt lorsque de nouveaux modes de défaillance sont découverts
et à ajuster les indicateurs de qualité à mesure que les spécifications sont affinées, le tout sans l'intervention du fournisseur, est une capacité critique pour les entreprises dont l'ingénierie des procédés progresse plus vite que le service d'implémentation ou de configuration du fournisseur ne peut suivre.
L'intégration aux systèmes de gestion de la qualité et de traçabilité est une exigence à court terme pour les fabricants d'hydrogène visant des clients de services publics et industriels, qui exigeront la traçabilité des composants et la documentation de la qualité de production dans le cadre des accords d'approvisionnement.
Un logiciel OEE qui conserve des enregistrements de production avec une granularité suffisante pour étayer des requêtes de traçabilité, en reliant des empilements spécifiques à leurs lots de MEA et aux conditions du processus de revêtement dans lesquelles ils ont été fabriqués
met les fabricants en mesure de satisfaire aux exigences futures de traçabilité des clients sans investissement dans un système distinct.
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