CATL / Werk Ningde

Als chinesischer Marktführer in der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien zählt Contemporary Amperex Technology Co., Limited (CATL) zu den zehn größten Automobilzulieferern der Welt. Das Unternehmen erwirtschaftete im Jahr 2022 mit rund 80.000 Mitarbeitern einen Umsatz von 48 Milliarden US-Dollar. In Orientierung an den technologischen Innovationen der Industrie 4.0 baut CATL seit der Unternehmensgründung in 2011 systematisch intelligente Fabriken auf. Als übergeordnetes Ziel soll eine hochvernetzte, flexible Fertigungsarchitektur realisiert werden, die Industrie 4.0-Technologien nutzt und unterschiedlichste Plattformen und Systeme vereint.

Mit dem INDUSTRIE 4.0 AWARD wird das CATL Werk in Ningde (China) ausgezeichnet, welches dem Global Lighthouse Network (GLN) des Weltwirtschaftsforums (WEF) angehört. Wie jeder CATL-Standort strebt auch das Werk in Ningde drei Ziele eines „eXtreme Manufacturing” an: erstens das Erreichen einer minimalen Fehlerrate, gemessen in ppm (parts per million / Fehler pro einer Million Teile) in der Fertigung von Batteriezellen. Zweitens soll die Zuverlässigkeit über den gesamten Lebenszyklus von Batterieprodukten gewährleistet werden. Drittens steht die Verbesserung der Produktionseffizienz und die Schaffung von Produktionskapazitäten in einem sehr großen Maßstab und hoher Qualität im Fokus.

Die prämierte Industrie 4.0-Lösung kombiniert mehrere Elemente zur Realisierung effizienter Prozesse in der Fertigung und weiteren Betriebsbereichen. Diese umfassen die folgenden Anwendungsfelder:

• Fabrikplanung: Einsatz von Technologien wie digitalen Zwillingen zur Planung und Entwicklung von Fabrikgebäuden, Produktionslinien und Anlagen. Hierbei simuliert z.B. ein digitales 3D-Zwillingsmodell die Fertigungsprozesse.
• Produktdesign: Präzise Simulation molekularer Morphologieveränderungen, Ionenbewegungen und Elektronenbahnen über Cloud-Plattformen. Kontinuierliche Verbesserung des F&E-Prozesses, z.B. anhand der Analyse von mehr als einer Billion Daten über den Prozess und aus dem Fahrzeugbetrieb.

• Produktion- und Produktnutzung: KI-Einsatz zur Ermittlung der Prozessqualität in Echtzeit. So bilden u.a. digitale Zwillinge alle Akteure und Elemente der Produktion ab.

Das Prozesskontrollsystem ermöglicht mit 5G-Übertragung und KI die Echtzeit-Erkennung der Membrandicke sowie der Beschichtungsqualität. Es erreicht eine Fehlererkennung auf Pixelebene, eine Reaktionszeit im Millisekundenbereich und eine Kontrollgenauigkeit im Mikrometerbereich. Infolgedessen konnte CATL die Konsistenz der Beschichtung um 50 % und die Effizienz der Beschichtung um 200 % steigern.

Das Werk verwendet ein automatisiertes Logistiksystem, welches auf einem 5G-Hochgeschwindigkeitsnetz basiert und AGV u.a. in „smarten“ Lagerhäusern koordiniert. Das System ermöglicht unbemannte Logistikvorgänge über die gesamte Prozesskette hinweg – vom Rohstofftransport bis zu den fertigen Produkten. Dies verbesserte die Effizienz menschlicher Arbeitsvorgänge um 30 %.

Anhand von mehr als 50.000 Echtzeitdatenpunkten und zehn Millionen historischer Datenpunkte werden Muster zwischen Systemauslastung, Energieverbrauch, Energieeffizienz und Betriebsbedingungen im Werk analysiert. Zudem soll ein intelligentes System zukünftig die Überwachung des Energieverbrauchs des Anlagenbetriebs in der gesamten Fabrik in Echtzeit ermöglichen.

Die in Echtzeit erfassten Betriebsdaten der Anlagen und Geräte werden über ein 5G-Netz direkt an eine KI übertragen. Diese führt eine Echtzeit-Situationsanalyse und Fehlerprognose durch. Infolgedessen ist die Ausfallquote der Ausrüstung um 60 % gesunken und die Wartungskosten sind in diesem Bereich um 41 % zurückgegangen.