Puterea datelor: ce face un specialist data science în producţia de baterii de înaltă tensiune?

Bucureşti/München. Bateria de înaltă tensiune este o componentă vitală a fiecărui automobil electric. Cu bateriile de înaltă tensiune de a şasea generaţie (Gen6) BMW eDrive, BMW Group a făcut un pas important în tehnologie, aducând îmbunătăţiri majore în ceea ce priveşte densitatea energiei, puterea de încărcare şi autonomia. În pregătirea producţiei de serie, BMW Group construieşte în prezent cinci unităţi de asamblare pe trei continente: în Irlbach-Straßkirchen (Bavaria Inferioară), Debrecen (Ungaria), Shenyang (China), San Luis Potosí (Mexic) şi Woodruff (SUA).

Înainte de lansarea în serie, procesele de producţie vor fi dezvoltate şi testate la uzinele-pilot şi testare ale BMW Group pentru baterii de înaltă tensiune din Parsdorf şi Hallbergmoos, precum şi la Centrul de Cercetare şi Inovaţie (FIZ) din München. În calitate de specialist în date şi project manager IT, Patrick Zimmermann este responsabil pentru implementarea Industrial Internet of Thing (IIoT) şi a analizei datelor în producţia de baterii de înaltă tensiune a BMW Group. Rolul său este de a îmbina toate componentele software relevante.

Patrick, ce faci ca specialist în ştiinţa datelor şi project manager IT în producţia de baterii de înaltă tensiune?

Patrick Zimmermann (PZ): Coordonez o echipă interdisciplinară care supraveghează întregul lanţ de procesare a datelor: de la furnizarea datelor către unităţile de producţie până la aplicaţii edge care transferă datele noastre de producţie în cloud şi la platforme de analiză.

De ce fel de competenţă ai nevoie pentru aceasta?

PZ: În primul rând, jobul necesită o înţelegere solidă a tehnologiilor utilizate pentru fabricarea bateriilor noastre de înaltă tensiune. Pentru cea mai nouă generaţie, care utilizează noile celule cilindrice, am dezvoltat un proces de producţie complet nou. Desigur, sunt esenţiale şi cunoştinţe IT solide - cu un accent clar pe arhitecturile software din spatele analizei datelor şi inteligenţei artificiale. Înţelegerea modulelor şi interfeţelor software individuale este crucială pentru alegerea soluţiilor potrivite pentru producţia noastră din gama largă de tehnologii şi aplicaţii disponibile.

Aceasta înseamnă că sunteţi mereu la curent cu noutăţile şi puteţi anticipa tendinţele IT?

PZ: Analiza datelor şi inteligenţa artificială pentru producţie evoluează într-un ritm extraordinar în acest moment. De aceea, este important să urmărim noile abordări şi să evaluăm dacă acestea sunt potrivite pentru BMW. Sau dacă ar putea chiar înlocui soluţiile existente - poate oferind costuri mai mici sau funcţii îmbunătăţite. Nu orice analiză sau soluţie de inteligenţă artificială care funcţionează bine într-o anumită industrie sau caz particular poate fi aplicată direct în producţia de baterii.

Producţia de baterii de înaltă tensiune Gen6 este revoluţionară pentru BMW Group. În optinia ta, ce face ca acest proiect să fie unic?

PZ: Un aspect unic este responsabilitatea end-to-end - de la furnizarea datelor şi transferul de date către cloud, până la analize selective şi chiar continue. Prelucrăm atât date numerice, cât şi reprezentări vizuale de la echipament. Pe tot parcursul procesului, menţinem o abordare zero-defecte constantă în producerea bateriilor noastre de înaltă tensiune. Verificările inteligent de calitate, susţinute de inteligenţă artificială, sunt integrate în procesul de producţie pentru a ne ajuta să realizăm acest lucru. Ne bazăm pe tehnologia de interfaţă OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) pentru conectivitatea uzinei. Acest lucru ne permite să modelăm digital-twins, versiuni digital,  standardizaţi direct la fabricile noastre, eliminând necesitatea procesării suplimentare a datelor. Datele sunt transferate în cloud-ul BMW Group, utilizând aceeaşi structură de date în toate locaţiile de producţie. Acest lucru ne permite să implementăm tablouri de bord de analiză standardizate la nivel mondial şi, de exemplu, să implementăm optimizări de proces mai rapid. Am stabilit deja această arhitectură IT la fabricile-pilot de baterii de înaltă tensiune. Acum am putut transfera tablourile noastre de bord de analiză la primele fabrici de producţie de serie cu efort minim.

Se construiesc fabrici şi hale de asamblare complet noi pentru producţia noilor baterii de înaltă tensiune Gen6. Este acest lucru benefic pentru structura IT?

PZ: Absolut! Construirea mai multor fabrici pentru baterii de înaltă tensiune Gen6 pe amplasamente noi (greenfields) ne oferă un nivel complet nou de libertate de proiectare. Acest lucru permite salturi mult mai mari în IT, comparativ cu integrarea de noi soluţii în fabricile existente - aşa-numitele brownfield. Mie, unul, mi se pare foarte interesant să contribui la modelarea Industrial Internet of Things şi a analizei datelor la o scară atât de mare încă de la început.

INFOBOX: cum construieşte BMW Group baterii de înaltă tensiune Gen6

Cu procesele sale de producţie inovatoare, uzinele-pilot şi de serie ale BMW Group stabilesc noi standarde industriale pentru producţia de baterii. Printre exemple se numără, printre abordarea zero-defecte consecventă, utilizarea gemenilor de producţie digitali pentru sarcini precum instruirea angajaţilor, precum şi valorificarea bazelor de date extinse bazate pe inteligenţă artificială pentru a optimiza logistica de aprovizionare şi producţie. Toate etapele de producţie sunt monitorizate în linie continuu, cu stocare completă a datelor, permiţând o stabilitate maximă a procesului şi o optimizare continuă bazată pe date.

BMW Group se aprovizionează cu celule de baterie pentru bateriile sale de înaltă tensiune de la producători de celule de top, care produc celulele conform specificaţiilor companiei. Se aplică cele mai înalte standarde tehnice. La primirea mărfurilor, se efectuează măsurători suplimentare - cum ar fi verificări ale tensiunii. Urmează gruparea celulelor, unde celulele bateriei sunt conectate la lichide de răcire. Această etapă asigură izolarea şi răcirea optimă a celulelor. Grupurile de celule şi sistemul de contact al celulelor sunt apoi curăţate cu laser şi sudate cu precizie maximă. Inspecţia în linie monitorizează continuu fiecare sudură în timp real. Urmează un proces inovator de spumare, asigurând că toate elementele sunt protejate ca o unitate mecanică. Astfel, spuma garantează siguranţa, stabilitatea şi durabilitatea bateriei de înaltă tensiune. Carcasa este apoi închisă, sigilată şi nituită. În etapa finală de asamblare, Energy Master - unitatea centrală de control - este instalată pe bateria de înaltă tensiune. Se aplică un adeziv elastic de etanşare permanentă pentru a asigura o etanşare fiabilă. În cele din urmă, fiecare baterie de înaltă tensiune este supusă unei inspecţii 100% la sfârşitul liniei pentru a asigura calitatea, siguranţa şi funcţionalitatea.