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Hier laufen die Fäden zusammen: Was macht ein Data Scientist in der Hochvoltbatterie-Produktion?

München. Eine entscheidende Komponente in
Elektrofahrzeugen ist die Hochvoltbatterie. Mit den Hochvoltbatterien
der sechsten Generation des BMW eDrive (kurz: Gen6) gelingt der BMW
Group ein technologischer Weitsprung mit deutlichen Verbesserungen bei
Energiedichte, Ladegeschwindigkeit und Reichweite. Für ihre
Serienfertigung baut die BMW Group derzeit fünf Montage-Standorte auf
drei Kontinenten auf: in Irlbach-Straßkirchen (Niederbayern), Debrecen
(Ungarn), Shenyang (China), San Luis Potosí (Mexiko) und Woodruff
(USA). Vor dem Serienstart werden die Produktionsprozesse in den
Pilotwerken für Hochvoltbatterien der BMW Group in Parsdorf,
Hallbergmoos und im Münchner Forschungs- und Innovationszentrum (FIZ)
entwickelt und getestet. Patrick Zimmermann ist als Data Scientist
undIT-Projektleiter bei der BMW Group verantwortlich für die Umsetzung
des Industrial Internet of Things (IIoT) und der Data Analytics in der
Hochvoltbatterie-Produktion. Bei ihm laufen die Software-Fäden zusammen.

Patrick, was sind Deine Aufgaben als Data Scientist und
IT-Projektleiter in der Hochvoltbatterie-Fertigung?

Patrick Zimmermann (PZ): Ich koordiniere ein
interdisziplinäres Team, das die gesamte Datenverarbeitungskette im
Blick hat: von der Datenbereitstellung aus den Produktionsanlagen über
Edge-Applikationen, die unsere Produktionsdaten in die Cloud
transferieren, bis hin zu unseren Data Analytics Anwendungen.

Was muss man dafür fachlich mitbringen?

PZ: Das Jobprofil erfordert zunächst ein gutes
technisches Verständnis der Produktionstechnik unserer
Hochvoltbatterien. Für die neueste Generation und den Einsatz der
neuen zylindrischen Zellen haben wir völlig neue Fertigungsverfahren
entwickelt. Darüber hinaus sind natürlich auch IT-Kenntnisse
erforderlich, insbesondere mit Fokus auf Software-Architekturen zum
Einsatz von Data Analytics und künstlicher Intelligenz. Das
Verständnis der einzelnen Software-Bausteine sowie der Schnittstellen
ist besonders wichtig, um aus der Vielfalt der Technologien und
Anwendungsfälle die richtige Option für unsere Produktion auszuwählen.

Du bist also immer am Puls der Zeit und siehst die IT-Trends voraus?

PZ: Die Themen Data Analytics und KI in der
Produktion legen aktuell ein enormes Entwicklungstempo hin. Deshalb
ist es wichtig, neue Ansätze im Blick zu behalten und zu beurteilen,
ob sie für BMW geeignet sind. Oder auch: ob sie bisherige Lösungen –
zum Beispiel wegen geringerer Kosten oder besserer Features – ersetzen
können. Nicht jede Analyse- oder KI-Lösung, die in einer bestimmten
Branche oder einem Anwendungsfall hervorragende Ergebnisse erzielt,
lässt sich direkt auf die Batterieproduktion übertragen.

Die Produktion der Gen6-Hochvoltbatterien ist für die BMW
Group wegweisend. Was macht das Projekt für Dich besonders?

PZ: Eine Besonderheit ist die durchgängige
Verantwortung von der Datenbereitstellung, dem Datentransfer in die
Cloud bis hin zu punktuellen oder sogar kontinuierlichen Analysen.
Dabei werden sowohl numerische Daten als auch bildliche Darstellungen
aus den Anlagen verarbeitet. Bei der Produktion unserer
Hochvoltbatterien verfolgen wir einen konsequenten Null-Fehler-Ansatz.
Hochintelligente, in den Produktionsprozess integrierte und
KI-gestützte Qualitäts-Checks unterstützen uns dabei. Bei der
Anlagenanbindung setzen wir auf die Schnittstellentechnologie OPC UA.
Hierdurch können wir standardisierte digitale Zwillinge direkt in
unseren Anlagen modellieren und vermeiden eine zusätzliche
Datenaufbereitung. Die Daten werden in die Clouds des Konzerns
transferiert und folgen in allen Produktionsstandorten der gleichen
Datenstruktur. Somit können wir weltweit standardisierte
Analysedashboards ausrollen und beispielsweise Prozessoptimierungen
noch schneller durchführen. Diese IT-Architektur haben wir bereits
frühzeitig in unseren Hochvoltbatterie-Pilotwerken etabliert. Nun
konnten wir unsere Analysedashboards bereits mit geringem Aufwand in
die ersten Serienwerke übertragen.

Für die Produktion der neuen Hochvoltbatterien entstehen
völlig neue Werke und Montagehallen. Ist das für die IT-Struktur
ein Vorteil?

PZ: Natürlich! Dadurch, dass für die
Hochvoltbatterien der Gen6 mehrere Werke auf der grünen Wiese – dem
sogenannten Greenfield – gebaut werden, ergibt sich für uns ein völlig
neuer Gestaltungsspielraum. Hier sind in der IT viel größere Sprünge
möglich, als es bei einer Integration in bestehende Werke, dem
Brownfield, der Fall wäre. Ich persönlich finde es richtig spannend,
das Industrial Internet of Things und Data Analytics in so einem
Umfang von Beginn an mitgestalten zu dürfen.

INFOBOX:
So baut die BMW Group ihre Hochvoltbatterien für die
Gen6Die Pilot- und Serienwerke der BMW Group
setzen neue Industriestandards in der Batteriefertigung.
Beispielhaft dafür stehen neben dem konsequenten
Null-Fehler-Ansatz auch die Installation von digitalen
Zwillingen der Produktion – unter anderem zur Schulung der
Mitarbeitenden – sowie erweiterte KI-Datenbanken zur
Optimierung der Liefer- und Produktionslogistik. Alle
Produktionsschritte unterliegen einer lückenlosen
Inline-Überwachung mit umfassender Datenspeicherung. Dies
ermöglicht höchste Prozessstabilität und in der Folge
datenbasierte Optimierungen.
Die BMW Group bezieht die Batteriezellen für ihre
Hochvoltbatterien von führenden Zellherstellern, die diese
nach den Vorgaben des Unternehmens produzieren. Dabei gelten
höchste technische Anforderungen. Beim Wareneingang werden
zusätzliche Messungen, wie etwa der Spannung, durchgeführt. Es
folgt die Zellclusterbildung, bei der die Batteriezellen mit
Kühlern verbunden werden. Dieser Schritt sorgt für eine
optimale Isolation und Kühlung der Zellen. Zellcluster und
Zellkontaktiersystem werden per Laser gereinigt und punktgenau
verschweißt. Eine lückenlose Inline-Prüfung überwacht jede
Schweißnaht in Echtzeit. Ein innovativer Foaming-Prozess sorgt
nun dafür, dass alle Elemente zu einer mechanischen Einheit
werden und geschützt sind. Der Schaum garantiert so die
Sicherheit, Stabilität und Langlebigkeit der Hochvoltbatterie.
Anschließend wird das Gehäuse geschlossen, abgedichtet und
vernietet. Im letzten Montageschritt wird der Energy Master –
die zentrale Steuereinheit – auf der Hochvoltbatterie verbaut.
Für die Abdichtung der Hochvoltbatterie kommt ein
dauerelastischer Dichtkleber zum Einsatz. Zum Abschluss
durchlaufen alle Hochvoltbatterien eine 100-prozentige
End-of-Line-Prüfung zur Sicherstellung von Qualität,
Sicherheit und Funktion.

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