- 赢合科技阮丹琳:锂电智能制造的基石是单机自动化
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文章来源:高工锂电网
动力电芯生产是一个系统性的生产过程,对自动化、智能化要求水平很高。近年来,国内设备企业及电池企业共同协作,不少细分领域的锂电设备已经完全实现进口替代,同时少数优秀锂电设备企业已经成为国际锂电池品牌稳定供应商。
可以说,中国动力电池生产正在走向智能制造时代。而建设智能工厂将成为推进智能制造的核心环节。
所谓智能工厂,指的是工厂依托信息物理系统和信息通信技术的结合,引入大数据技术进行分析优化管理,在计算机虚拟环境中,对整个生产过程进行仿真、评估和优化,终实现自动化、智能化、互联化的生产制造。
智能工厂具备生产设备的网络化、生产数据的可视化、生产文档无纸化、生产过程透明化、生产现场无人化等重要特征。
简单来说,生产设备的网络化是指在电池生产设备生产过程中,实现与平台系统相连接,使设备单机的数据上传到平台系统,通过数据化分析,了解生产过程的设备实际使用状态;生产数据的可视化是指在应用大量传感器的前提下,使上传到平台系统的生产数据变得可视;系统在生产过程中对数据进行批处理,生产文档将实现无纸化;随着制造自动化水平的提高,生产过程将越来越透明、产品制造的各环节将一目了然;当智能工厂达到产线的自动化和智能化时,生产现场将不再需要大量的人工。
如何实现智能工厂
目前电池制造行业还面临着以下四大挑战:
一是电池制造行业结合了流程制造与离散制造,计划难于管控,工艺流程复杂,在制周期长,造成交货计划难于管控;二是电池制造行业属于精密制造行业,对过程要求严格,工艺标准要求非常高;三是电池组装的生产自动化程度高,制程中一旦出现问题,必须及时发现并解决。四是产品召回策略,要求产品具备完整的追溯功能。
针对上述挑战,需要在设备制造过程中,通过跨系统及跨工厂的沟通,使订单在交付以及生产的时候得到有效的信息处理;通过降低在制品,减少达到时间,减少不良品,以减少浪费;通过降低人员差异性,降低制造过程差异性,自动过程防呆的措施,以确保产品质量的提升;通过完整的产品追溯系统,可清晰的知道产品从电极材料的投入,到电池产出过程中整个生产流程的实时状态。
目前电池企业锂电工厂对生产设备在商业上有四个诉求,一是降低成本,避免来料浪费;二是提高综合的设备效率,降低设备平均时间,提升产品品质;三是优化制造过程,改善贯穿整个产品生命周期的制造过程;四是提高服务品质,及时响应客户需求, 反向追踪产品制造过程,及时响应分析品质投诉。
针对上述诉求,可以从三个方面进行升级:
一是做好问题检测,对问题尽早报警并作预防性措施,实现闭环控制, 从问题发生,停机, 分析, 解决, 恢复机器, 关闭问题进行全程闭环控制,并通知维修人员。
二是分析问题背后的原因。通过使用统计过程控制,甚至分析工具进行问题的识别和分析, 将一些隐藏的问题可视化,并引导作业员或者维护工程师一步步快速解决问题。同时这样还减少了失效分析工程师的数量。
三是预防与预测。设备可以根据长时间段的历史数据,建立问题演化过程模型, 通过监控问题特征来识别当前问题的状态处在演化过程模型的位置, 以此推断将要发生的事情,比如预测机器手臂零部件的剩余生命周期,又比如对模具、切刀等,可通过集成数据的提取并且分析,及早判断有没有发生变形。
其实,以上解决方法的背后,正是一套完整的智能制造系统。智能制造系统能够学习人的经验, 分析解决问题, 并能避免问题继续发生,通常有这样一个闭环的步骤:问题发生,建立分析模型、解决问题,然后系统获取经验,并根据经验改进模型,避免问题的再次发生。
在这个过程中,机器学习是智能制造系统非常关键的一个环节。机器学习早源于通用电器,它可以直接改善生产流程,使生产效率整体提升20;机器学习可以优化工程和财务,使这两个不相关的部门产生紧密的协作;机器学习还可以优化工厂以及需求方面的分析,使产品的工作流、价值链的决策更高效和科学。同时机器学习也优化了供应链,使购买者和供应商能够更有效地进行协作,提高预测的准确度,减少库存。
生产设备加入了机器学习之后,还有很重要的一个意义是OEE的提升,这也是锂电池工厂为关注和重视的。OEE是有关时间稼动率、性能稼动率、良品率的一个综合指标。设备企业要做的就是协助客户实现全状态流程监控,并向工厂,OEE85这个指标靠拢。
值得一提的是,智能工厂不是一场突然而至的革命,也不是一蹴而就的革新,从自动化到信息化,再到智能化,是智能工厂的发展逻辑。
因此,锂电智能制造的基石是单机自动化。以赢合科技的数码卷绕机为例,采用了多种创新技术和经过验证的功能组件,多项技术取得重大突破,在恒线速度、覆盖、张力控制、超薄贴胶等方面,都树立了行业的新基准。其中,恒线速度达max.600mm/s,在极片长950mm的条件下,效率方面是15ppm,对齐度是0.3mm,CPK2.7,低张力控制是隔膜min 80g、极片min 90g、波动7,超薄贴胶方面做到10um。
此外,赢合科技120天的整线交钥匙工程,为客户有效缩短调试和爬坡周期,解决设备间衔接难题,提升设备生产的效率和良率,简化维护保养服务,并有利于后续的设备技术升级。
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