Quality assurance system for the ramp-up phase and series production of a battery cell production line
| Autor: | Kornas, Thomas |
|---|---|
| Přispěvatelé: | Herrmann, Christoph, Spengler, Thomas |
| Jazyk: | němčina |
| Rok vydání: | 2020 |
| Předmět: | |
| Popis: | Die fortschreitende Verknappung von Ressourcen, wachsendes Umweltbewusstsein und gesetzliche Regelungen sind Auslöser einer sich global vollziehenden Umgestaltung in Richtung nachhaltiger Mobilität. Eine Schlüsselrolle in dieser Umgestaltung kommt elektrifizierten Fahrzeugen zu, da sie als effizient und lokal emissionsfrei gelten. In Verbindung mit erneuerbaren Energieträgern besitzen sie zudem das Potenzial, die mobilitätsbedingten Treibhausgasemissionen im Vergleich zu verbrennungsmotorischen Fahrzeugen zu verringern. Das Wachstum in der Anzahl elektrischer Fahrzeuge wird wesentlich durch die Weiterentwicklung von Batteriezellentechnologien bestimmt, da Batteriezellen sowohl aus technischer Sicht als auch aus der Kostenperspektive die elektrischen Fahrzeuge maßgeblich beeinflussen. Eine der großen Herausforderungen stellt allerdings der Herstellungsprozess von Batteriezellen dar, welcher mit einem signifikant hohen Produktionsausschuss von 5–12% einhergeht. Die hohen Ausschüsse in der Produktion von Batteriezellen lassen sich auf Komplexitätsmerkmale zurückführen, wie bspw. den hohen Innovationsgrad, eine hohe Anzahl an Prozessschritten und insbesondere eine hohe Anzahl qualitätsrelevanter Ursachen-Wirkzusammenhänge. Ursachen-Wirkzusammenhänge führen zu Herausforderungen in der Qualitätsprüfung komplexer Prozessketten, da Fehler nicht nur isoliert an einzelnen Prozessschritten, sondern im Zusammenwirken mehreren Einflussfaktoren auftreten können. Darüber hinaus beeinträchtigt das fehlende Verständnis für Ursachen-Wirkzusammenhänge auch die Durchführung einer Fehler-Ursachen-Analyse, da komplexe, prozessübergreifende Einflussfaktoren vorliegen, die gesamthaft zu betrachten sind. Um den genannten Herausforderungen in der Batteriezellenproduktion entgegenzuwirken, wird das Konzept eines ganzheitlichen Qualitätsmanagementsystems entwickelt. Um den Nachweis einer Anwendbarkeit des entwickelten Qualitätsmanagementsystems zu erbringen, erfolgte die Implementierung in ein Softwaretool sowie die exemplarische Anwendung anhand eines Fallbeispiels im BMW Group Kompetenzzentrum Batteriezelle. Dabei wurde aufgezeigt, dass das entwickelte Qualitätsmanagementsystem eine fundierte Entscheidungshilfe darstellt und zu einer signifikanten Reduzierung des Ausschusses in einer Batteriezellenproduktion beitragen kann. The continuing scarcity of resources, growing environmental awareness and legal regulations are triggering a global transformation toward sustainable mobility. Electrified vehicles are playing a key role in this transformation, as they are considered efficient and emission-free at a local level. When combined with renewable energy sources, they also have the potential to reduce mobility-related greenhouse gas emissions compared to internal combustion engine vehicles. The growth of the number of electric vehicles largely rests on the further development of battery cell technologies, as battery cells have a significant impact on electric vehicles from both a technical and cost perspective. However, one of the major challenges lies in the battery cell production process, which has a significantly high production scrap rate of 5–12%. These high scrap rates in battery cell production can be attributed to its complexity, including the high degree of innovation, a high number of process steps and, in particular, a high number of quality-relevant cause-effect relationships. Cause-effect relationships lead to challenges in carrying out quality inspections for complex process chains, since defects can occur not only as isolated incidents at individual process steps but also as part of the interaction between several influencing factors. In addition, the lack of understanding surrounding cause-effect relationships also makes it difficult to carry out root cause analyses, as these involve complex, cross-process influencing factors that must be considered holistically. In order to counteract the aforementioned challenges in battery cell production, a holistic quality management system concept is developed. To prove the applicability of the developed quality management system, the system was implemented in a software tool and an exemplary case study was conducted at the BMW Group Center of Excellence for Battery Cells. This evidenced that the quality management system is a well-founded decision support system capable of contributing to a significant reduction in scrap rate in battery cell production. Schriftenreihe des Instituts für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik, vol. 2021 |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|