Samsung SDI Battery Systems befindet sich auf einem rasanten Wachstumskurs. Der Umsatz hat sich in den letzten drei Jahren vervierfacht. © Rockwell Automation
Schlag Mitternacht erhöhen die vollautomatischen Anlagen der Samsung SDI Battery Systems für zwei Stunden ihre Produktivität. Ein Mysterium? Wohl kaum. Ein universell einsetzbares Analyse-Tool von Roc
Die Vision von Samsung SDI ist es, die Verbreitung von Elektroautos voranzutreiben. Die Zeichen dafür stehen gut: Einerseits gibt es bereits mehrere europäische Länder wie die Niederlande, Großbritannien oder Frankreich, die sich dazu entschlossen haben, Benzin- und Dieselfahrzeuge in absehbarer Zukunft von den Straßen zu verdrängen. Anderseits stehen auch Indien und China voll und ganz hinter dem Thema E-Mobilität.
Eine verbrennungsmotorfreie Welt wird also von mehreren Seiten angepeilt und unterstützt. Das Forschungs- und Beratungsunternehmen Wood Mackenzie, auch bekannt als WoodMac, geht in einer aktuellen Studie davon aus, dass die Anzahl elektronisch betriebener Fahrzeuge von heute fünf Millionen auf 300 ansteigen wird bis zum Jahr 2040. Schnellere Ladezeiten und größere Reichweiten sollen dieser Entwicklung den nötigen „Boost“ verleihen. Und an dieser Stelle kommt Samsung SDI Battery Systems ins Spiel: Denn letztendlich ist es vor allem auch die Batterie, die über die Akzeptanz oder Nichtakzeptanz eines Elektrofahrzeugs entscheidet. „Wichtigstes Kriterium ist die Größe einer Batterie. Weitere wichtige Faktoren sind u. a. die Energiedichte, die Langlebigkeit und natürlich die Qualität des eingesetzten Produkts. Schließlich ist eine Batterie im Falle einer Fehlfunktion nicht ganz ungefährlich“, zählt Christian Neubauer, Leiter Production-IT bei der Samsung SDI Battery Systems GmbH in Premstätten (Steiermark, Österreich), auf, worauf es sowohl den Automobilunternehmen, die solche Akkus für ihre PKW ordern, als auch den Endkunden, die letztendlich damit fahren, wirklich ankommt.
Unter den Automobilherstellern gibt es viele „klingende“ Namen, die auf das Know-how von SDI vertrauen. Kein Wunder: Geschäftsführer Stefan Röpke und sein 530 Mitarbeiter starkes Team wissen genau, was sie tun. „Wodurch sich Samsung besonders auszeichnet, ist, dass auch die Batteriezellen im eigenen Haus entwickelt werden. Das ist ein großer Vorteil, weil diese den Hauptbestandteil einer Batterie bilden“, erklärt Christian Neubauer.
Die Herausforderung
Samsung SDI Battery Systems befindet sich auf einem rasanten Wachstumskurs. Der Umsatz hat sich in den letzten drei Jahren vervierfacht und geht mittlerweile auf die 300 Millionen Euro zu. Und die Jahresproduktion beläuft sich aktuell auf rund 70.000 Batterien. Damit sei laut Christian Neubauer auch die Kapazitätsgrenze des Premstättner Werks erreicht: „Wir fertigen auf vier Linien. Allerdings ist die Herstellung von Lithium-Ionen-Akkus für Elektroautos und Hybridfahrzeuge nicht mit einer typischen Serienproduktion zu vergleichen, wo alle paar Sekunden ein fertiges Produkt vom Band kommt. Das ist ein sehr aufwendiger Prozess, der entsprechend länger dauert. Bei uns dominieren Taktzeiten von fünf Minuten in etwa“, sagt er.
SDI-Akku-Packs bestehen aus einzelnen prismatischen Zellen, die zu Modulen weiterverarbeitet werden. Je nach Batterietyp und je nach damit zu erzielender Fahrleistung kommen mehrere solcher Module inklusive Elektronik und Steuergeräte in ein robustes Gehäuse. Am Schluss erfolgt eine „End-of-Line-Prüfung“, wo die fertigen Packs auf Herz und Nieren geprüft werden. „Die Anforderungen der Automobilindustrie steigen: Die Time-to-Market, sprich: die Zeitspanne zwischen der Ausschreibung eines Projekts und dem Start einer Serienproduktion, wird immer kürzer. Das bedeutet für uns: Neben einem maßgeschneiderten Hightech-Produkt ist zeitgleich auch noch die passende Fertigungslinie zu entwerfen, um möglichst schnell mit einer entsprechenden Lösung aufwarten zu können. Es ist die mechanische Sicherheit der Batterie zu gewährleisten, weshalb wir sogar Crashtests durchführen, bei denen ein LKW mit 120 km/h auf ein Elektroauto auffährt, und last but not least muss alles, was in der Fertigung passiert, dokumentiert werden“, beschreibt Neubauer.
Das Thema Traceability, also die lückenlose Nachvollziehbarkeit des gesamten Entstehungsprozesses einer Autobatterie made by Samsung SDI, wird in Premstätten mit dem skalierbaren FactoryTalk® Production Centre® Manufacturing Execution System von Rockwell Automation gelöst. „Viele Fertigungsbetriebe arbeiten noch mit unterschiedlichen Systemen sowie mit papiergestützten Prozessen – Stichwort Excel-Listen. Das macht es schwierig, Daten aus den verschiedensten Quellen zusammenzuführen, in einen Kontext zu bringen und in Echtzeit auszuwerten. Darum empfehlen wir unseren Kunden, alle relevanten Prozesse und die damit verbundenen Informationen zu digitalisieren“, sagt Johannes Landschauer, Account Manager End User bei Rockwell Automation.
Die Lösung
Fragen wie „Was steckt dahinter?“, „Warum sind unsere vollautomatisierten Anlagen ausgerechnet zwischen Mitternacht und zwei Uhr früh am produktivsten?“, „Was ist danach anders?“ lassen sich bei Samsung SDI Battery Systems mittlerweile auf Knopfdruck beantworten. Die FactoryTalk-Performance-Anwendung und die FactoryTalk-Analytics-Plattform machen in Echtzeit transparent, was hinter den Kulissen schief bzw. unrund läuft. „Samsung SDI verfolgt ganz klar das Ziel, die weltweite Nummer 1 bei Automobil-Akkus zu sein. Dazu benötigen wir innovative Produkte in Top-Qualität. Rockwell Automation hilft uns mit seinem FactoryTalk-Angebot dabei, noch besser zu werden, weil diese Softwaretools sofort aufzeigen, wenn irgendwo etwas im Argen liegt“, sagt Neubauer.
Prinzipiell wird bei Samsung SDI Battery Systems alles erhoben. Jeder einzelne Produktionsschritt wird durch das MES dokumentiert. FactoryTalk Analytics könnte beispielsweise darauf aufmerksam machen, dass steigende Fehlerraten bei jener Station, wo einzelne Batteriezellen zusammengeklebt werden, in unmittelbarem Zusammenhang mit einem neu in den Fertigungsprozess eingebrachten Kleberfass stehen. Sie könnte erkennen, welchen Einfluss die Hallentemperatur auf bestimmte Abläufe hat. Sie könnte aber auch sichtbar machen, wann üblicherweise die Stoßzeiten sind, in denen die IT-Abteilung am ehesten in Anfragen „unterzugehen“ droht.
„Wir haben uns deshalb für FactoryTalk Analytics entschieden, weil dieses Tool systemunabhängig funktioniert und universell, also nicht nur für die Darstellung produktionsrelevanter Inhalte, einsetzbar ist. Egal, ob Produktion, Controlling, IT oder Qualitätsmanagement – jede Abteilung kann von dieser anwenderfreundlichen Analysesoftware profitieren“, sagt Neubauer. Kostenstellenrechnungen für die Geschäftsführung sind damit genauso anschaulich visualisierbar wie Soll- und Ist-Statistiken für Produktionsleiter. „Früher war immer die IT-Abteilung gefordert, wenn es darum ging, die benötigten Datensätze zu generieren. Heute können sich unsere Mitarbeiter auf einfachem Wege selbst herausfiltern, was sie für ihre Auswertungen und Reports brauchen und man erkennt so schnell Zusammenhänge, die einem bis dato nicht bewusst waren“, freut sich Christian Neubauer.
Beeindruckende Ergebnisse
Bei Samsung SDI Battery Systems hat sich der Einsatz von FactoryTalk Analytics sehr schnell bezahlt gemacht. „Dieses Analysetool trägt in den unterschiedlichsten Bereichen zu erheblichen Effizienzsteigerungen bei. Es betrachtet nicht nur das Offensichtliche, es stellt die richtigen Zusammenhänge für einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess her und es ist noch dazu sehr einfach zu bedienen. Alleine dadurch, dass jetzt innerhalb von fünf Minuten eruiert werden kann, wofür es früher pro User mindestens eine Stunde pro Tag brauchte, hat sich diese Lösung sehr schnell gerechnet“, betont Neubauer.
Und er weiß auch noch über weitere Vorteile zu berichten: „Egal, ob der Auftritt nach außen vereinheitlicht, das Reporting erleichtert, Qualitätsrelevantes kontinuierlich im Auge behalten oder der gesamte Produktionsprozess in Echtzeit mitprotokolliert werden soll. Wir werden von Rockwell Automations FactoryTalk Software sehr umfassend bei der Erreichung unseres erklärten Unternehmensziels, ‚Best-in-Class‘ zu sein bzw. auch zu bleiben, unterstützt.“
Qualitätsprobleme sind für die Premstättner kritisch. Deshalb wird an zahlreichen Messstellen genau geprüft, was hinter den Kulissen in der Fertigung passiert. „Und wenn wir bei einer vollautomatisierten Roboterstation mit einer Taktzeit von 400 Sekunden dank FactoryTalk Analytics schneller auf einen Fehler reagieren können, weil wir auf einen Blick sehen, dass wir uns sukzessive den vorgegebenen Toleranzgrenzen nähern, ist dies natürlich ein erheblicher Gewinn – und zwar im wahrsten Sinne des Wortes“, erklärt Neubauer.
Alles in allem schafft ein bedarfsgerecht ausgelegtes Analysesystem vor allem eines: ein Maximum an Transparenz. Heimliche, weil oftmals unbeobachtete kurze Stillstände von Maschinen und Anlagen werden dadurch genauso aufgedeckt wie gewisse Tendenzen, die sich bei näherer Betrachtung der Aufzeichnungshistorie bestimmter Datensätze abzeichnen.
„Im Zusammenhang mit dem Thema Analyse denkt man im ersten Moment meist daran, Vergangenes oder aktuell Ablaufendes genauer unter die Lupe zu nehmen“, weiß Christian Neubauer und der IT-Leiter ergänzt: „Wir wollen FactoryTalk Analytics und die dahinterliegenden intelligenten Algorithmen aber vermehrt auch für die Mustererkennung und für die Erstellung treffsicherer Prognosen nützen. Frühzeitig reagieren und proaktiv gegensteuern können, noch bevor tatsächlich irgendein Problem auftritt, lautet unser Endziel, das wir gemeinsam mit Rockwell Automation erreichen wollen.“
www.rockwellautomation.de