DATABATT

In dem Forschungsprojekt DataBatt erforscht das HIU gemeinsam mit den Partnerinstituten aus Aachen und Karlsruhe die Integration von horizontalen Datenstrukturen in der Batteriezellproduktion, um Daten und Informationen prozess- und anlagenübergreifend nutzbar zu machen. Das Ziel ist eine standardisierte Abbildung der Daten, die entlang der Wertschöpfungskette in der Batterieproduktion erzeugt werden, sodass existierende Modelle flexibel und aufwandsarm an realen Anlagen angewendet und Schnittstellen durch semantische Verknüpfungen für die Speicherung und Auswertung definiert werden können.



Mangelnde Standards stellen Anlagenhersteller und -betreiber bei der direkten oder indirekten Erfassung von Daten und der Datenaufbereitung und -speicherung vor große Herausforderungen. Durch die Bereitstellung von horizontalen Datenbanken mit entsprechender Nutzung von Inline-Sensorik kann neben einzelnen Prozessen die gesamte Produktionssteuerung optimiert und die Produktqualität durch Predictive Quality erhöht werden. Dafür ist es notwendig, eine durchgängige Einbindung und Anwendung von Daten entlang der gesamten Prozesskette zu ermöglichen.

Aktuell existiert noch kein generalisierter Ansatz und keine Standards zur Integration von Daten bis auf die Steuerungsebene von Produktionsanlagen der Batteriezellfertigung. Daher mangelt es in gleicherweise an standardisierten Schnittstellen, wodurch Anlagenbetreiber nur mit hohem Aufwand einen direkten Nutzen aus den Daten ziehen können. Der Vorteil eines standardisierten Datenmodells und der Integration von horizontalen Datenstrukturen ist die Möglichkeit zur flexiblen Anbindung von Anlagen an MES-Systeme und flexibel einsetzbare, datengetriebene Analysemodelle. Das Ziel des Projekts DataBatt ist eine standardisierte Abbildung der Daten, die entlang der Wertschöpfungskette in der Batterieproduktion erzeugt werden, sodass existierende Modelle flexibel und aufwandsarm an realen Anlagen angewendet und Schnittstellen durch semantische Verknüpfungen für die Speicherung und Auswertung definiert werden können. Insbesondere die Erarbeitung von horizontalen Datenstrukturen und standardisierten Schnittstellen für die horizontale sowie vertikale Integration bilden die Grundlage für die Implementierung innovativer Anlagentechnik und die Anwendung von virtuellen Produktionssystemen, Digitalisierung und der Einbindung von KI-Methoden in der Produktion.

Integration horizontaler Datenstrukturen in der Batterieproduktion

Durch den Einsatz von Digitalisierungsansätzen ist es möglich, flexible Anlagentechnik prozessspezifisch zu steuern, Anomalien in der Produktion zu erkennen und Produktionskosten durch Verkürzung von Einfahrprozessen und Steigerung der Gesamtanlageneffektivität zu reduzieren. Einen wesentlichen Bestandteil bei der Anwendung solcher Digitalisierungsansätze bildet eine umfassende Datengrundlage und eine technologieübergreifende Erfassung von Daten aus den Maschinen und Anlagen innerhalb der Batteriezellproduktion. Die generierten Datenmengen ermöglichen dabei durch Methoden der Mustererkennung eine Erhöhung der Produktivität und Ausbringung der Zellproduktion. Durch eine Integration von horizontalen Datenstrukturen können Informationen prozessübergreifend nutzbar gemacht werden. Dies ist eine elementare Anforderung an die Digitalisierung der Produktion und Voraussetzung für die effiziente und nachhaltige Anwendung von Digitalisierungsansätzen. Daraus folgt die Vision, eine systematische Datenverwertung über die einzelnen Technologieketten hinaus und standardisierte Datenbereitstellung für virtuelle Produktionssysteme in der Batteriezellproduktion zu schaffen sowie innovative Anlagentechnik durch prozessübergreifende Datenstrukturen zu befähigen.

Im Rahmen des Forschungsvorhaben DataBatt wird die Erarbeitung von Standards für integrierte Schnittstellen und horizontale Datenstrukturen angestrebt. Dabei besteht eines der Hauptziele darin, Konzepte aus der Informationstechnologie in die Produktionstechnik zu übertragen, zu erweitern und zur Anwendung zu bringen. Im Rahmen des Projekts werden Methoden zur Datenintegration und standardisierte Datenverarbeitungsprozesse entwickelt, mit denen eine Datenaggregation und -nutzung entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Batteriezellfertigung möglich wird. Die übergeordnete Datenstruktur bildet eine Klammer über verschiedenen Aktivitäten der Cluster des Dachkonzept Batterie des BMBF. Außerdem werden Grundlagen, Chancen und Anwendungsfelder für eine nachhaltige Batteriezellproduktion und somit ein Beitrag zur „grünen Batterie“ geschaffen.

Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit mehr als 1,6 Millionen Euro gefördert.

Pressemitteilung: PEM RWTH Aachen

Projektleiter am HIU: TT.-Prof Dr. Helge Stein
Forschungsgruppe: Applied Electrochemistry