Il mondo ha fame di batterie. E questa fame non sarà saziata in tempi brevi. Anzi, aumenterà a dismisura nei prossimi anni con la diffusione dell’auto elettrica in primis, ma anche con la crescita di altri settori che vanno dagli impianti stazionari di accumulo d'energia alla diffusione di dispositivi elettronici in campi sempre più numerosi.

Honeywell, multinazionale statunitense che opera - appunto - in numerosi campi, da quello bellico a quello del controllo e dell’automazione industriale, ha messo a punto una serie di strumenti che proprio alle Gigafactory del futuro sono dedicati. Obiettivo: dimezzare i tempi di messa in funzione di una fabbrica di batterie e dimezzare anche i tempi di produzione. Il tutto per aiutare le aziende a soddisfare la crescente domanda di accumulatori. Vediamo di cosa si tratta.

Gli strumenti per il successo

La ricetta di Honeywell si compone principalmente di tre ingredienti: digital simulation, battery MXP e automazione dei processi.

  • Digital Simulation
  • Battery MXP (Manufacturing Excellence Platform)
  • Automazione dei processi
La produzione di celle cilindriche

L’importanza della simulazione digitale

Riguardo alla digital simulation, Honeywell lavora in partnership con la Ansys, società specializzata proprio in questo campo. Scott Parent, vicepresidente di Ansys, ha spiegato:

“La digital simulation aiuta a velocizzare i processi di messa a punto di un prodotto o di una tecnologia. Sfrutta elementi come la condivisione dei dati su cloud, l’intelligenza artificiale o il machine learning per ottimizzare ulteriormente il progetto e migliorarlo nel tempo”.

La simulazione digitale migliora l’efficienza e l’affidabilità, semplifica i processi produttivi e migliora la qualità. In sostanza, porta a prodotti dalle caratteristiche tecniche migliori, più facili da costruire, più efficienti e più affidabili. Il tutto con tempi e costi di messa a punto minori.

  • Riduzione del 15% nell’uso di prototipi fisici
  • Riduzione del 14% dei tempi di sviluppo
  • Riduzione del 23% nell’uso materie prime grazie all’ottimizzazione delle tecniche di recupero dei materiali
 

Analisi intelligente

Tra gli strumenti messi a punto da Honeywell per dimezzare i tempi di messa in funzione di una Gigafactory c’è anche la nuova piattaforma per il monitoraggio e il perfezionamento delle linee produttive. Si tratta di un software basato sull’intelligenza artificiale e sull’autoapprendimento che sfrutta metodi innovativi per l’analisi dei dati e il controllo della qualità.

Proprio interfacciando le informazioni inerenti scarti ed errori, infatti, la piattaforma digitale MXP consente di ottimizzare le operazioni di produzione delle celle e delle batterie. Lo fa anticipando spesso la nascita di inefficienze e consentendo di raggiungere il pieno ritmo in tempi minori e con minori errori.

John Kem, president of American Battery Factory, ha detto: “Questa soluzione è fondamentale per le nostre operazioni di produzione perché ci permette di ridurre gli scarti e di scalare rapidamente, assicurandoci al contempo di soddisfare la domanda statunitense e internazionale di batterie, anche batterie al litio-ferro-fosfato di alta qualità, mentre ci prepariamo all’aumento senza precedenti previsto per il prossimo decennio”.

Il software di controllo dei dati e analisi degli sprechi di Honeywell

Si deve spingere sull’automazione

C’è un dato curioso quando si parla di Gigafactory. “Pe quanto il settore delle batterie sia abbastanza recente, essendosi sviluppato principalmente nell’ultimo quarto di secolo, a livello produttivo siamo ancora a un basso grado di automazione”. A dirlo è Michael Kennelly, a capo della divisione “Gigafactory” di Honeywell.

“Il fatto è che – ha detto Kennelly – la crescita è avvenuta principalmente in Paesi asiatici come il Giappone, ma anche la Corea e ora la Cina, che ricopre il ruolo di leader. E in Asia, salvo eccezioni, si usano meno robot che altrove”.

Ma l’automazione, al giorno d’oggi, è indispensabile per essere competitivi e produrre a grandi volumi. Contribuisce a controllare tutte le attività di una Gigafactory con elevati standard di qualità, aiuta il monitoraggio e la messa a punto dei processi e rende anche le operazioni più sicure.

Ma quanto costa produrre una batteria?

Secondo i dati riportati da Porsche Consulting. Oggi in media il costo di una batteria agli ioni di litio si aggira intorno agli 81 euro per kWh. Il 70% di questa cifra è spesa per l’acquisto di materie prime, mentre il 30% va in costi di produzione.

Eppure, per quanto le operazioni all’interno di una Gigafactory pesino per un terzo sul totale, una produzione efficiente e una maggiore velocità nel raggiungere la piena operatività consente di risparmiare miliardi di dollari anche a una fabbrica di medie dimensioni (con una produzione annua di circa 50 GWh). Questo perché si assorbono più velocemente i costi di ramp-up (dalle attuali 100 settimane si può scendere a 25) e si riducono drasticamente quelli legati all’energia, agli scarti, al personale, alla formazione e al deperimento dei macchinari.

La produzione di una Porsche 911 è migliorata del 75% in 25 anni

Secondo gli esperti di Porsche consulting, se si riuscisse a risparmiare anche solo il 5% dei costi di produzione a livello globale sfruttando una maggiore efficienza, il settore della produzione delle batterie metterebbe da parte 25 miliardi di euro da qui al 2030. E migliorare del 5% è un obiettivo facilmente raggiungibile. Basti dire che sulla Porsche 911 l’efficienza produttiva è stata migliorata del 75% dal 1991 al 2016. Se prima si costruivano 2,1 auto per dipendente, nel 2016 si è arrivati a 8,2. E la 911 nel 1991 non era certo un oggetto sconosciuto.

La forza di un approccio globale

Riavvolgendo il nastro, Honeywell afferma di poter ridurre del 50% i tempi di messa in funzione di una Gigafactory e di dimezzare i costi di produzione. Gli strumenti messi a disposizione dei clienti hanno anche il vantaggio di essere stati realizzati sfruttando l’esperienza accumulata su tutti i principali mercati: quello asiatico, quello europeo e quello nord americano. C’è, insomma, una sorta di coordinamento globale tra le varie aziende che consente un miglior dialogo e una maggior standardizzazione nelle procedure.

Inoltre, e non è da sottovalutare, l’automazione e la digitalizzazione consentiranno anche di produrre batterie più green, che quello che l’occidente e soprattutto l’Europa vogliono fare, e di mettere a punto nuove catene di approvvigionamento, più corte e più efficienti. Questo è l’unico modo che l’Occidente ha per ribaltare l’equilibrio attuale con la Cina.