Comienza la carrera de la Gigafactoría: Cómo están acelerando Siemens y Capgemini la industria de fabricación de baterías

La industria de las baterías se enfrenta al enorme reto de aumentar su capacidad de producción.

La necesidad de baterías sigue aumentando con el crecimiento sin precedentes del uso de vehículos eléctricos (VE), el impulso del transporte público electrificado y las crecientes necesidades de almacenamiento en la industria energética. Se espera que el ecosistema de las baterías reciba una inversión de más de 300.000 millones de dólares(1) de aquí a 2030. Para seguir el ritmo del rápido crecimiento de la demanda, los proveedores de baterías, los fabricantes de vehículos eléctricos y otros fabricantes buscan formas más rápidas de construir gigafábricas y empezar a operar de forma industrializada. Esto significa disponer de plantas de fabricación de baterías en las que se puedan construir GWh de capacidad de baterías y aumentar rápidamente la producción.

Sin embargo, construir y explotar gigafábricas a un ritmo tan vertiginoso para satisfacer estas necesidades crecientes no está exento de desafíos. Las empresas tienen que planificar cuidadosamente para seguir siendo competitivas y mitigar los riesgos asociados a la rápida expansión de sus plantas de baterías de alto volumen de producción. La velocidad es esencial. Las empresas que puedan construir primero baterías a escala y a bajo coste se llevarán una gran parte de los mercados, mientras que las que adopten más tarde podrían no sobrevivir.

Comprender los retos

Fabricar baterías y sus componentes es costoso y muy complejo. Y a medida que una multitud de nuevas organizaciones se lanzan al mercado, incluso los operadores tradicionales han reconocido la necesidad de modernizar y transformar sus operaciones. La industria de las baterías, colectivamente, se enfrenta a multitud de retos, pero los tres principales son:

• Plazo de comercialización: Se tarda unos 5 años desde la fábrica piloto a pequeña escala hasta la finalización de la Gigafactoría con una producción estable. Dada la demanda actual de baterías y componentes de baterías, este plazo es inaceptable. Para seguir siendo competitivas, las organizaciones de fabricación necesitan formas de racionalizar sus procesos, poner en marcha gigafábricas a escala más rápidamente y acelerar la replicación a otros lugares.
• Alto índice de desechos: No basta con iniciar rápidamente la producción en una gigafactoría. En la actualidad, demasiadas gigafábricas sufren una elevada tasa de desechos, superior al 30%. Este despilfarro y sus costes asociados son insostenibles desde una perspectiva empresarial, un 10% de reducción de la tasa de desechos ahorra entre 200 y 300(2) millones de dólares al año para una gigafactoría de 30GWh, lo que amortiza en gran medida la inversión inicial. Más allá de los costes y los retrasos, las Gigafábricas tienen la responsabilidad de ser más sostenibles y reducir el impacto medioambiental de estos residuos, ya que la chatarra supone un mayor consumo de energía y pérdidas de material.
• Trazabilidad: La próxima normativa sobre baterías de la UE exige la trazabilidad a lo largo de toda la cadena de valor de las baterías. Seguramente, otras partes del mundo seguirán el mismo camino. Pero, además de la necesidad reglamentaria de este complejo proceso, entender cómo mejorar el producto de la batería, los procesos de fabricación y los flujos de trabajo requiere la capacidad de examinar cada paso del proceso de producción, desde el diseño hasta la fabricación. Para ello, es necesario recopilar, gestionar y correlacionar datos. Es necesario desarrollar y entrenar algoritmos de IA asociados. Aquí es donde la trazabilidad, junto con la gestión de datos, es clave.

Aprovechar una solución sólida y una asociación de implantación

La poderosa asociación entre Siemens y Capgemini está impulsando a las empresas de baterías en sus esfuerzos por construir gigafábricas y aumentar la producción. La combinación única de tecnologías y servicios profesionales de estas dos empresas permite al sector de las baterías superar los retos con rapidez y a gran escala, por ejemplo:

• Dar prioridad a la simulación en el desarrollo de la gigafactoría: Al aprovechar los gemelos digitales de la célula, el paquete y los procesos de fabricación, así como la gigafactoría en su conjunto, las organizaciones pueden diseñar productos virtualmente y poner en marcha líneas de producción óptimas, lo que minimiza el extenso proceso de creación de prototipos y evita costosos cambios en la planta de producción. Con el gemelo digital preparado, nuestra solución colectiva ahorra el doble de tiempo durante el arranque de la producción.
• Conectar las manifestaciones digitales y físicas de las gigafactorías: Al integrar los datos de las instalaciones virtuales y físicas, las organizaciones pueden iniciar la integración de extremo a extremo del proceso de producción, acelerando la puesta en marcha física. La integración de datos virtuales y físicos identifica posibles problemas de calidad o producción y ayuda a las organizaciones a resolverlos rápidamente. Los equipos reciben apoyo físico en la planta de producción y digital en la puesta en marcha, con soporte de operaciones para la fabricación a escala.
• Desarrollo y despliegue de operaciones basadas en datos: Los datos y el uso de la IA son la columna vertebral de la productividad en el rendimiento de la gigafactoría. La colaboración entre Siemens y Capgemini parte de un proyecto de arquitectura centrado en los datos para el sector de las baterías y las ontologías asociadas, adaptándolo a las necesidades y requisitos de los clientes. Conjuntamente, con soluciones integrales, se ofrece el despliegue de hardware, soluciones de software y servicios desde el nivel empresarial hasta la planta de producción. Esto permite un funcionamiento totalmente basado en datos con un bucle cerrado, facilita una arquitectura altamente escalable, flexible e interoperable. Con esto podemos ayudar a las empresas a conseguir una reducción de la tasa de rechazo tres veces más rápida.
• Mantener una plataforma segura: La ciberseguridad es una preocupación constante. Las organizaciones pueden asegurarse de que sus gigafactorías -y los datos vitales que contienen- permanezcan seguras, por diseño y con los servicios de ciberseguridad operativa asociados que se ofrecen junto a las gigafactorías..

Pero esto no es todo lo que ofrecemos. Siemens y Capgemini están proporcionando aún más a las empresas de baterías en términos de capacidades clave. Por ejemplo, estamos acelerando los planos de objetivos digitales y de procedimiento, con procesos estandarizados para apoyar sin problemas a las gigafábricas en la fase de industrialización. Esta asociación permite a las organizaciones implementar eficientemente soluciones de extremo a extremo que abordan los muchos desafíos inherentes a las gigafábricas – y ayudarles a seguir siendo competitivos en un mercado despiadado.

Conclusión

Para satisfacer la creciente demanda de baterías, las empresas necesitan aumentar la producción de forma rápida, rentable y a gran escala. Dados los retos, entre los que se incluyen la necesidad de velocidad, la alta tasa de desechos y el aumento de la calidad, ¿cómo pueden seguir creciendo las empresas? La trazabilidad, la sostenibilidad y una mano de obra cualificada benefician a las organizaciones de fabricación. Y cuando aprovechan la experiencia de socios que están bien versados en los riesgos y recompensas que implica la construcción, ampliación o transformación de gigafactorías, pueden prosperar. La asociación entre Siemens y Capgemini ofrece a las empresas un conjunto ganador de soluciones, servicios y conocimientos del sector para ayudarles a alcanzar sus objetivos de producción y fabricación.

Para saber más sobre lo que la revolucionaria asociación de Siemens y Capgemini puede hacer por usted, vea a Puneet Sinha, Director Senior de Industria de Baterías en Siemens Digital Industries Software, y a Pierre Bagnon, Vicepresidente y Jefe de Intelligent Industry Accelerator en Capgemini, hablar sobre los retos y soluciones que implica escalar la producción de gigafábricas para satisfacer las crecientes necesidades de baterías.

Fuentes:
(1)  IEA; Benchmarkminerals
(2) BatteryPower_Hitachihitech