Entwicklung eines Frameworks zur Planung einer Batteriefabrik

Situation und Motivation

Ein Kunde mit einer Kleinserienfertigung von Batterien benötigt eine Erweiterung seiner Zellfabrik und fragt ein Fabrikplanungsunternehmen an. Eine hohe Ausschussrate in den aktuellen Einrichtungen sowie Ertragsprobleme machen Qualitäts- und Wertstromverbesserungen als Voraussetzung für die weitere Planung notwendig.

Die bestehende Produktionsanlage ist sehr heterogen strukturiert und weist einen geringen Prozessfokus auf. Zudem sind die Anforderungen an die räumliche und umwelttechnische Struktur der Produktion und Logistik äußerst kleinteilig. Ein weitere Herausforderung stellt die mangelnde Transparenz in Bezug auf die Ursachen von Fehlern im aktuellen Batteriefertigungsprozess dar.

Ziel dieses Projekts ist es, diese Herausforderungen zu bewältigen, die Produktionseffizienz und -qualität zu steigern und die Grundlage für die geplante Erweiterung der Produktionskapazitäten zu schaffen.

Herangehensweise

© Fraunhofer FFB/ Metroplan

Unser Vorgehen zur Bewältigung der bestehenden Herausforderungen und zur Schaffung der Voraussetzungen für eine Erweiterung der Produktionskapazitäten umfasst mehrere zentrale Schritte:

  1. Prozessgestaltung: Zunächst führen wir eine detaillierte Wertstromanalyse durch, um den aktuellen Zustand der Produktionsprozesse zu erfassen und Engpässe sowie Ineffizienzen zu identifizieren. Auf Basis dieser Analyse entwickeln wir ein optimiertes Wertstromdesign, das anschließend in ein umfassendes Logistikkonzept übersetzt wird. Dieses Konzept stellt sicher, dass die Materialflüsse effizient und zielgerichtet gestaltet sind.
  2. Technologieanalyse: Ein weiterer wichtiger Schritt ist die Durchführung einer Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse (FMEA). Durch diese systematische Methode werden potenzielle Fehlerquellen im Produktionsprozess identifiziert und analysiert. Daraus lassen sich gezielte Optimierungspotenziale ableiten, die zu einer signifikanten Reduktion der Fehlerquoten beitragen.
  3. Lager- und Logistikplanung: In diesem Bereich liegt der Fokus auf der Planung eines effizienten Materialflusses und der Entwicklung eines geeigneten Lagerkonzepts. Besondere Aufmerksamkeit wird dabei der Lagerung von Gefahrstoffen gewidmet, wobei die Einhaltung von Vorschriften zur Vermeidung kombinierter Lagerung berücksichtigt wird. Dies stellt sicher, dass sowohl Sicherheitsanforderungen als auch logistische Effizienz erfüllt werden.
  4. Lager- und Logistikplanung: In diesem Bereich liegt der Fokus auf der Planung eines effizienten Materialflusses und der Entwicklung eines geeigneten Lagerkonzepts. Besondere Aufmerksamkeit wird dabei der Lagerung von Gefahrstoffen gewidmet, wobei die Einhaltung von Vorschriften zur Vermeidung kombinierter Lagerung berücksichtigt wird. Dies stellt sicher, dass sowohl Sicherheitsanforderungen als auch logistische Effizienz erfüllt werden.
  5. Reinraum- und Trockenraumgestaltung: Für die Produktion von Batterien sind spezielle Umgebungsbedingungen erforderlich. Daher definieren wir die material- und prozessspezifischen Anforderungen an Rein- und Trockenräume. Auf Basis dieser Anforderungen leiten wir die notwendigen Raumbedarfe ab, um eine optimale Produktionsumgebung zu gewährleisten.
  6. Layoutplanung: Abschließend erfolgt die zukunftsorientierte Dimensionierung der Produktionsflächen. Wir entwickeln verschiedene Layout-Varianten und bewerten diese hinsichtlich ihrer Effizienz und Umsetzbarkeit. Ziel ist es, ein Layout zu entwerfen, das sowohl den aktuellen Anforderungen gerecht wird als auch zukünftige Erweiterungen und Anpassungen ermöglicht.

Ergebnisse

Durch unser systematisches Vorgehen konnten wir mehrere entscheidende Ergebnisse erzielen:

  • Schulung der gesamten Belegschaft: Die gesamte Belegschaft des Unternehmens wurde in der Anwendung der FMEA-Methodik geschult und in die etablierten, risikoorientierten Governance-Strukturen eingebunden. Dies ermöglicht eine nachhaltige Fehlervermeidung und -reduktion in den Produktionsprozessen.
  • Ableitung umfangreicher Anforderungen: Auf Basis der Analyseergebnisse wurden umfangreiche Anforderungen für die neue Batteriefabrik abgeleitet. Diese Anforderungen verbessern das bestehende Konzept hinsichtlich Zeit-, Kosten- und Qualitätsausgabe der Prozesse signifikant.
  • Entwicklung zukunftsorientierter Konzepte: Wir haben einen zukunftsorientierten Wertstrom sowie das Layout und den Materialfluss der neuen Batteriefabrik entwickelt. Diese Konzepte sind darauf ausgelegt, eine maximale Effizienz und Flexibilität zu gewährleisten.
  • Initiierung der Detailplanung und Realisierung: Die Detailplanung und Realisierung der neuen Batteriefabrik wurden eingeleitet. Dieser Schritt umfasst die konkrete Umsetzung der entwickelten Konzepte und Anforderungen, um eine reibungslose Inbetriebnahme der erweiterten Produktionskapazitäten zu gewährleisten.
Projektpartner

Metroplan

  • Metroplan wurde 1976 gegründet und beschäftigt 120 Mitarbeiter in Hamburg, Düsseldorf und Wroclaw.
  • Experten für Fabrikplanung, Logistikplanung und Generalplanung, die ein Portfolio von Dienstleistungen für den gesamten Lebenszyklus einer Produktionsanlage anbieten:
  1. Ausrichtung und Neuorganisation von Produktionsstandorten
  2. Von der Fabrikplanung bis zur Verwirklichung
  3. Konzeption und Implementierung von Intralogistiksystemen
  4. Operative Exzellenz