Das KOMVAR-Projekt, das unter dem deutschen Bundescode 03ETE023X gefördert wurde, lief vom 1. September 2019 bis zum 31. Dezember 2021. Sein primäres Ziel war es, ein wettbewerbsfähiges Variantenproduktionssystem für Lithium-Ionen-Batterien zu schaffen, das einen dienstleistungsorientierten Ansatz für die Zellentwicklung mit der Fähigkeit zur Herstellung kleiner und mittlerer Serien für Nischenmärkte kombiniert. Der Empfänger der Mittel war die P3 Automotive GmbH. Das Projekt wurde von einem Konsortium aus Industrie- und Forschungspartnern durchgeführt, die bei der Konzeption, Umsetzung und Bewertung des Produktionskonzepts zusammenarbeiteten.
Technisch gesehen lieferte das Projekt ein umfassendes Manufacturing Execution System (MES), das Produktionsdaten in Echtzeit in eine Cloud-basierte Data-Warehousing-Architektur integriert, die auf Amazon Web Services gehostet wird. Das Datenmodell wurde definiert, um Schlüsselparameter über die gesamte Produktionskette hinweg zu erfassen, und es wurde eine ETL-Pipeline aufgebaut, um Daten von Werkssensoren, Qualitätskontrollsystemen und Enterprise Resource Planning-Tools zu extrahieren, zu transformieren und in ein zentrales Repository zu laden. Dieses Repository unterstützt sowohl operative Analysen als auch langfristige Trendanalysen.
Über Amazon SageMaker wurden Funktionen für maschinelles Lernen hinzugefügt, die vorausschauende Wartung, Ertragsoptimierung und Qualitätsprognosen ermöglichen. Es wurden Module zur Live-Datenextraktion entwickelt, um Dashboards in Echtzeit zu speisen, die Materialkosten, Produktionsdurchsatz und Fehlerraten visualisieren. Außerdem wurde ein Framework zur Datensimulation und -erweiterung implementiert, um synthetische Datensätze für das Training von Modellen zu generieren, wenn nur wenige reale Daten zur Verfügung standen, und so die Robustheit der Modelle zu verbessern.
Ein wichtiges Ergebnis war das Kostensimulationstool, das die Kosten der Zellproduktion und die Gewinnspannen für verschiedene Zellformate schätzt. Das Tool wurde anhand von zwei Beispielformaten demonstriert, um zu zeigen, wie Variationen in der Chemie, der Kapazität und dem Anschlussdesign die Gesamtkostenstruktur beeinflussen. Das begleitende Dashboard ermöglicht es den Beteiligten, Materialkostentreiber interaktiv zu untersuchen und die finanziellen Auswirkungen von Designänderungen zu bewerten.
Die Prioritäten für das MES wurden anhand einer strukturierten Anforderungsanalyse festgelegt, bei der kritische Funktionen wie Echtzeitüberwachung, Rückverfolgbarkeit und Integration in bestehende Unternehmenssysteme ermittelt wurden. Die daraus resultierende Systemarchitektur entspricht den Industriestandards für die Datenverwaltung und unterstützt die modulare Erweiterung für zukünftige Zellchemien.
Was die Zusammenarbeit betrifft, so hat das Konsortium trotz der COVID-19-Pandemie einen koordinierten Zeitplan eingehalten. Die Projektdauer wurde um vier Monate bis zum 31. Dezember 2021 verlängert, eine Änderung, die mit der Finanzierungsagentur vereinbart wurde und sich im überarbeiteten Projektplan vollständig widerspiegelt. P3 Automotive verwaltete die gesamte Projektdurchführung und sorgte dafür, dass das Gesamtbudget im Rahmen der zugewiesenen Mittel blieb. Das Konsortium koordinierte auch die Anmeldung der geistigen Eigentumsrechte und sicherte sich Patente für das neuartige Datenintegrations-Framework und die entwickelten Machine-Learning-Algorithmen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass KOMVAR eine skalierbare, datengesteuerte Produktionsplattform entwickelt hat, die eine schnelle Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterievarianten für Nischenanwendungen ermöglicht. Die technischen Errungenschaften – Cloud-basiertes Data Warehousing, MES-Integration in Echtzeit, prädiktive Analytik und Kostensimulation – bilden die Grundlage für eine künftige Ausweitung auf größere Produktionsmengen. Die kooperative Struktur des Projekts, die Einhaltung eines langen Zeitplans und die erfolgreiche Verwaltung des Budgets zeigen die Machbarkeit der Integration fortschrittlicher Fertigungstechnologien in einer kleinen bis mittelgroßen Produktionsumgebung.