리튬 이온 배터리 셀 생산의 성장은 놀랍습니다. 전기 자동차(EV) 제조 용량 증가를 뒷받침하기 위해 배터리 셀 수요는 2030년까지 9.3테라와트시에 도달할 것으로 예상되며, 이는 2020년 수준에 비해 1,600% 이상 증가한 수치입니다.
아시아가 생산 용량 측면에서 계속 선두를 달리고 있는 가운데, 현재 유럽에 38곳, 미국에도 13곳의 새로운 배터리 셀 기가팩토리가 계획되어 있습니다. 그리고 거의 매일 새로운 발표가 이어지고 있습니다.
차량 제조 현장에서 더 가까운 곳에서 배터리 셀 공급을 확보하려는 EV 생산업체의 경우 이러한 시설을 신속하게 온라인으로 전환하는 것이 매우 중요합니다. 또한 지속적으로 양질의 제품을 제공하고 CapEx 지출과 운영 비용을 최소화해야 합니다.
말 그대로 모든 전기 자동차는 배터리 팩, 즉 배터리 셀을 중심으로 제작됩니다. 그리고 지속적인 기술 발전에도 불구하고 배터리 팩은 여전히 차량 비용의 약 30%를 차지합니다. 배터리 팩의 중요성을 감안하면 배터리 공급 중단이나 기가팩토리 시운전의 지연은 EV 생산 계획에 차질을 줄 수 있습니다.
제조업체는 시장 수요를 충족하기 위해 배터리 공장 구축 기간을 크게 단축했습니다. 얼마 전까지만 해도 24개월 구축 일정은 공격적으로 여겨졌지만, 오늘날 생산업체는 일정을 더욱 단축하기 위해 노력하고 있습니다.
야심 찬 구축 계획은 전체 방정식의 일부에 불과합니다. 동시에 생산업체는 책임 있는 원재료 조달, CO2 배출 선언 및 배터리 수명 주기 전반에 걸친 추적 기능을 요구하는 강화된 지속 가능성 규제에 직면해 있습니다.
목표를 달성하는 가장 좋은 방법 중 하나는 엔드 투 엔드 연결과 가시성을 지원하는 제조 실행 시스템(MES)을 구현하는 것입니다. MES와 기타 스마트 연결 기술을 이용하는 기가팩토리는 운영 효율성을 높이고 규제 준수를 보장하며 인력 생산성을 향상합니다.
실제로 우리는 MES가 성공적인 기가팩토리 운영의 초석이라고 믿습니다.
비즈니스 시스템과 생산 현장 사이에 위치한 MES는 정보를 통합하고 공유하여 생산 지시와 주요 품질 문제를 관리합니다. 배터리 생산의 복잡성에도 불구하고 MES는 각 배터리 셀의 디지털 계보를 구축한 다음 원재료부터 시작하여 전극, 셀 조립 및 활성화 프로세스까지 추적 관리할 수 있습니다.
물론 많은 사람이 MES를 확립된 제조 프로세스 및 규칙 준수를 강제하는 방법이라고 생각합니다. 그리고 이는 사실입니다. 그러나 동시에 MES 시스템은 증강 현실(AR) 같은 통합 분석 및 디지털 시각 지원 툴을 이용해 인력 생산성을 높일 수 있습니다.
또한 MES는 오프라인에서 생산 시나리오를 테스트할 때 모델링 및 시뮬레이션 툴과 함께 탁월한 민첩성과 유연성을 지원합니다.
어떻게 하면 시의적절하게 MES 구현을 시작할 수 있을까요? 종종 고객은 MES 견적을 요청하고 기대 사항을 요약한 문서를 제공합니다. 이러한 문서는 매우 유용하지만 MES 공급업체가 비용 효율적이고 가장 적합한 솔루션을 권장하는 데 필요한 특이사항을 거의 제공하지 못합니다.
고객을 성공으로 이끌려면 다음과 같은 운영 관련 질문에 대한 명확한 답변이 필요합니다.
이러한 유형의 정보를 수집하는 가장 좋은 방법 중 하나가 기능 요구 사양(FRS) 워크숍이라는 사실을 알게 되었습니다. 더 빨리 이 워크숍을 개최하고 MES, IoT, 네트워크 및 인프라 요구사항을 정의할수록 더 효과적입니다.
우리 모두 시의적절한 기가팩토리 구축이 종종 장비 공급업체가 빠듯한 조달 마감일을 맞출 수 있는지에 달려있다는 사실을 알고 있습니다. 이러한 이유로 장비 및 라인 제조업체도 조기에 MES 정의 프로세스와 병행하여 논의에 참여해야 합니다.
특히 주요 공급업체가 지속적인 공급망 문제와 상당한 장비 수주 잔량을 안고 있다는 점을 고려할 때 조달 프로세스를 "즉시 시작"하고 싶은 유혹이 있을 수 있습니다. 그러나 이 경우 특히 시운전 프로세스 중에 구축에 영향을 줄 수 있는 심각한 문제가 발생할 수 있습니다.
예를 들어, 명확하게 정의된 MES 요구사항이 없으면 인라인 품질 테스트 기능이 부족한 시스템, 적절한 데이터 흐름을 방해하는 제조 네트워크가 있는 라인, MES 시스템 작동에 필요한 주요 파라미터를 포함하지 않는 장비 로직 등의 위험이 발생할 수 있습니다. 물론 이러한 문제를 해결할 수 있는 일시적인 해결책이 있을 수 있지만, 모두 시간이 걸리고 비용이 증가합니다.
Published 2022년 4월 22일
