Производство аккумуляторных батарей для электромобилей

Автомобильная промышленность готовится к будущему, в котором будут преобладать электромобили. Сегодня с нами эксперт в области электротранспорта компании B&R - Ронни Губер. Мы поговорим о важной роли аккумуляторных батарей в развитии этого направления, и о том, с какими трудностями сталкиваются производители машин и их поставщики.

Ронни Губер: Безусловно. Доля электромобилей на рынке продолжает расти в геометрической прогрессии, и это несмотря на глобальный спад продаж автомобилей по всему миру из-за пандемии. Текущие прогнозы говорят, что к 2036 году число легковых электромобилей превысит количество автомобилей с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), и составит большую часть общих продаж автомобилей в мире.

Ронни Губер: Потребитель стал больше заботиться об окружающей среде. Многие люди готовы купить электромобиль в качестве замены традиционному, но есть два главных фактора, от которых зависит их решение - стоимость и запас хода. Иными словами, им важно знать, насколько дороже будет электромобиль и как далеко на нем можно проехать, прежде чем потребуется зарядная станция. На эти факторы главным образом влияет аккумуляторная батарея.

Ронни Губер: Аккумуляторы составляют около трети стоимости электромобилей, соответственно их эффективное производство напрямую влияет на конечную стоимость автомобиля. Для повышения запаса хода необходимо использовать самые современные технологии при производстве батарей. Важно строго соблюдать технологические допуски и условия чистых помещений, поскольку аккумуляторы для электромобилей более чувствительны к этим факторам, чем запчасти для традиционных автомобилей.

Ронни Губер: Это очень хороший вопрос. И в большей степени ответ на него зависит от степени автоматизации самого завода. Для достижения нужных объемов и стоимости изготовляемой продукции при производстве аккумуляторных батарей нужно не только устранить необходимость в постоянных остановках между станциями обработки, но и достичь такого времени цикла, которое будет на порядок меньше, чем при производстве запчастей для традиционных автомобилей. Производственные установки должны обеспечивать непрерывный высокоскоростной производственный поток, сравнимый с потоком машин на автобане.

Ронни Губер: Да, технологии автоматизации играют тут ключевую роль, в особенности интеллектуальные транспортные системы. Современные интеллектуальные конвейеры не просто перемещают продукцию по ленте, но и позволяют исключить бессмысленную трату драгоценного времени. Даже если продукция движется на полной скорости по конвейеру, они позволяют выполнять различные процессы обработки прямо в движении. Наличие молниеносной синхронизации с другими подсистемами позволяет значительно сократить время обработки на каждом этапе.

Ронни Губер: Например, если интеллектуальный конвейер синхронизирован с машинным зрением, то идентификация батарейки составляет 50 миллисекунд, и это притом, что батарейка движется со скоростью 4 метра в секунду. Более того, нет никаких внешних триггеров, источников света или дорогих камер. При использовании традиционного решения это занимало целых две секунды с остановкой аккумулятора на ленте, а наше решение сократило затрачиваемое время на 97.5%. Есть и другие примеры. Нанесение клейкой ленты на батареи тоже происходит во время движения, позволяя сократить затрачиваемое время на 90%.

Ронни Губер: Именно так. Можно полностью исключить перемещение модулей между транспортными системами, которое занимает почти целую минуту для каждого набора из десяти аккумуляторных ячеек. Если сложить все сэкономленные секунды и умножить на количество производимой продукции, то станет очевидно, как сильно преображается производство. Но это еще не все преимущества. Помимо скорости, есть еще и плотность производственных мощностей.

Ронни Губер: При использовании интеллектуальных транспортных систем Вы можете организовать производственный поток как сеть связанных между собой станций. Таким образом, можно координировать время цикла и сократить количество станций, но использовать их значительно эффективнее. Можно избавиться от буферных зон и пустых участков конвейера, которые занимают место. Если установить несколько параллельных медленных станций обработки,то можно в несколько раз увеличить производительность с каждого квадратного метра. Производство построенное по принципу сети, позволяет автоматически направлять детали в обход неисправной станции, поэтому небольшие поломки не будут оказывать значительного влияния на показатели OEE, как если бы это была традиционная производственная линия.

Ронни Губер: Один из производителей заменил четыре обычные линии на одну линию с интеллектуальным конвейером. В результате производительность возросла в 7 раз, при этом освободилось 75% ранее занимаемой площади. А если у вас есть целый завод, который работает в два или три раза быстрее, то получается, он эквивалентен двум или даже трем обычным заводам. В конечном счете, для производства аккумуляторных батарей это означает максимизацию возврата инвестиций.

Ронни Губер: Безусловно. Поскольку мы говорим о разработке совершенно нового типа системы производства батарей, то важно иметь инструменты разработки на базе моделирования, виртуального ввода в эксплуатацию и тестирования. Благодаря симуляции можно сравнивать концепции и спрогнозировать пропускную способность задолго до установки оборудования. Чем раньше вы узнаете, чего следует ожидать, тем лучше. Поскольку вы сможете быстро перейти от концептуального проектирования к созданию и развертыванию оптимизированной системы без риска задержек и переделок.

Ронни Губер: Если ваша цель - как можно быстрее нарастить производство - вам нужно, чтобы несколько команд разработчиков работали как единое целое. Безусловно, наличие универсальной среды разработки, поддерживающей тесную кооперацию между программистами, является большим преимуществом. Разработчики могут настроить основные функции машины с помощью готовых к использованию программных компонентов. Таким образом у них появится возможность сосредоточиться на реализации тех процессов, которые являются уникальными для производства батарей.

Ронни Губер: Совершенно верно. И то, о чем мы говорили ранее, в основном касается только производства отдельных элементов. Но есть гораздо больше возможностей для оптимизации, затрагивающей все этапы - от производства отдельных элементов аккумуляторов, сборки аккумуляторной батареи и до момента установки деталей в автомобиль. Все тенденции и события на рынке свидетельствуют о том, что дела обстоят именно так. Портфель решений полностью интегрированных технологий автоматизации B&R в сочетании с опытом нашей материнской компании ABB в области робототехники и автоматизированных транспортных средств, позволит нам воплотить будущее в реальность уже сегодня.