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高產（chǎn）能電池生產

2022-6-29 來（lái）源：博世力士樂作者：-

從智能手機到電（diàn）動汽車，對緊湊、可靠、耐用電池（chí）的需求正促使許多電池製造商迅速提升產能。但（dàn）這些高度（dù）自動化（huà）的電池裝配線通常需要數（shù）月時間才能開發完成。那麽，速度能否加快？

DWFritz Automation（Wilsonville，OR）是一家為先進製造業（yè）量身定製精密自動化、計量（liàng）和檢驗解決（jué）方案的全球領（lǐng）先供應商，最近，它以創紀錄（lù）的速度為一家北美領先的電池製造（zào）商交付了一條新型、靈活、高產出、全自動化的電池生產線。

該公司銷售副總裁 Chris Povich 表示：“DWFritz 會從微米和毫秒的角（jiǎo）度來考慮問題。要解決客戶的（de）製造難題，需要極高的運（yùn）行速度（dù）、先進的（de）材料處理方式（shì）、過（guò）程自動化和非（fēi）常高的精度（dù），而這（zhè）些正是我們能夠提供的關（guān）鍵功能。”

由於項目複雜、可用開發時間短，DWFritz 希望找到一個能（néng）夠在並行工程設計環境下提供多種專（zhuān）業技術知識的戰略合作夥伴，從而快速完成設計迭代並加快項目實施速（sù）度。他們（men）選擇了（le）博世力士樂。

有效合作實現（xiàn）在最短時間內交付

無論大小或形狀參數如何，電池製造都是一個複雜的多步驟（zhòu）過程，將不（bú）同的（de）材料組合在一起形成電池（chí）的陰極和陽極，然後將其與導體組（zǔ）合成一個完整的封裝。如（rú）今的電（diàn）池能量密度不斷提高，而體積卻越來越（yuè）小。極其嚴格的裝配公差、更（gèng）高的產出率和實時檢驗率、數據采集（jí）以及與機器和工廠級控製係統的通信都是對 DWFritz 和博世力士樂需要構建的解決方案的關鍵要求。

據 Povich 介紹，幾項關鍵的設（shè）計和操作要求（qiú）促使他們做出了與博世力士樂開展項（xiàng）目合作的決定。他說：“這（zhè）條（tiáo）裝配線必（bì）須以極高的速度運行（háng），空間也是（shì）一項（xiàng）挑戰（zhàn）。盡管裝配線長達一百（bǎi）多英尺，但其設計必須（xū）能（néng）夠適應非常緊湊的（de）空間，運動平台也必須能夠滿足十分強勁的運動控製需求，因為僅（jǐn）一個係統就有超過 50 個運動軸。”

DWFritz 總裁 Mukesh Dulani 表示，時間是最大的挑戰之一。“過去，我們會（huì）與幾家不同（tóng）的供應商合作，但就這（zhè）個案例的情況來看，僅是啟動（dòng）各供應商之間的合作這一件事就需要花費我們至少 10 到 15 周的時間。我們在這個項目上隻有 12 周的設計和工程（chéng）時間以及 8 周的采購時間可用，因（yīn）此我們必須與（yǔ）博世力士樂這樣的（de）夥伴開展合作（zuò），由他們提供技術和工程支持，幫助我們取得成功。”

博世力士樂北美製造、工程和工廠自動化高級副總裁 Matthias Aberle 認為，對於博世力士樂而言，與領先的機器製造商和集成商開展合作（zuò）是實現“未來工廠”的關鍵一步。

他（tā）說：“我們所有人麵臨的挑戰是（shì），客戶需要更好的結果，需要更加開（kāi）放和更具創新（xīn）性的係統，將實時機器信息從車間傳輸到可以對這些信息進行更有效利用的地方。為此，我們正在與 DWFritz 等（děng）技術利益相關者建立重要合作夥伴關係，以便利用我們具有的綜合優勢推（tuī）動自動化行業的重（chóng）大變革。”

在複雜的多技術生產線（xiàn）的設（shè）計過程中，博（bó）世力士（shì）樂為新電池生產線的創建提供了一係列技術和係統支持。其中包括：

• 多個輸（shū）送（sòng）係統，用於在生產單元內部和之間運（yùn）輸電池

• 龍門式搬運係統中使用的精密線性運動模塊

• 鋁結構框架

• 全套（tào）先進的運動（dòng）控製（zhì）和驅動係（xì）統，包括一個應用博世力士樂開創性（xìng）的新型控製平台 ctrlX AUTOMATION 的係統。

自動化係（xì）統平台 ctrlX AUTOMATION 及其控製平台 ctrlX CORE 不僅（jǐn）對（duì）該（gāi）項目取得成功起到了促進作用，而（ér）且使客戶能夠使（shǐ）用相同的軟件和硬件平台來構建未來的生產線。

Dulani 表（biǎo）示： “我們最重要的目標之一是建立一個開放的機器控製係統架構，讓客戶的服務器可以直（zhí）接查詢機器並獲取實時數據（jù）。自動化係統平台（tái） ctrlX AUTOMATION 及其控製平台 ctrlX CORE 不僅對該項目取得成功起到了促進作（zuò）用，而且使客戶能夠使用相同的軟件和硬件平台來構建（jiàn）未來的生產線。” ctrlX AUTOMATION 既（jì）包含硬件也包含軟（ruǎn）件。憑借基於（yú） Linux 的實時操作係統、持續開放的係統架構和基於網絡的工程設計，它（tā）使（shǐ）用（yòng）戶能夠通過（guò）應用程序來創建、添加或共享自動化功能，甚至可以從博世力士樂 ctrlX Store 購買這些功能，從而使自（zì）動化操作與使（shǐ）用智能手機一樣簡單。

此外，博世力士樂的控製器還可以（yǐ）通過一個確定的（de）實時通（tōng）信平台來管（guǎn）理第三方現場設備，支持先進的凸輪傳動解決方案，並在同（tóng）一實時（shí）控製時鍾上進行生產（chǎn）模塊同步。

ctrlX AUTOMATION 的（de）易用性和開放性對於團隊在規定時間內（nèi）完成這（zhè）一複雜的合作項目發揮了至關重要的作用。該平台支持自由（yóu）選擇編程語言，而不限於專有平台。基於（yú）網絡的係統配置使啟動過程快速、簡便，無需安（ān）裝軟件。完全虛（xū）擬（nǐ）的開發環境使團隊能夠在 MES 和自動化控製器之間創建（jiàn）通信平台（tái）的 “數字孿生” ，從而（ér）節省了大量時間。

博（bó）世（shì）力士（shì）樂區域副總裁 Dave Hull 表示：“數字孿生功能（néng）為 DWFritz 的工程師們提供了一個（gè）可以立即使用的軟件平台。工（gōng）程師（shī）們在拿到（dào）硬件之前幾個月時就已經能夠對所有係統進（jìn）行測試，測（cè）試係統的運行情況，以及係統（tǒng）將如何（hé）與電池（chí）製（zhì）造商的 MES 係統（tǒng）相配合。這一切讓我們擁有了（le）先發（fā）優勢。”

力士樂技術幫助實現精準傳（chuán）動和高產能

DWFritz 圍繞其創新型 DWFritz 柔性平台 DFP5000 裝（zhuāng）配單元為（wéi）電池（chí）生產線（xiàn）構建了生產單（dān）元。這是一個靈活的模塊化平台，可以定製（zhì）控製器、伺服驅動器並（bìng）為特定流程（chéng）進行（háng）饋送傳輸。DWFritz 的資深工程師 Martin Bamberger 表示，精密的運動學工具是複合（hé）生產單元執行廣泛的裝配和檢驗任務的基本要素。他說： “由於電（diàn）池的組裝和加工要求相當高的產出率，因此，要正確（què）地校準電池中的所有組件，使公差介於 20 到50 微米之間，這需要使用精密部件才能完成。”

為使這些運動學工具具備所需的精度（dù）和功效，他們選擇了（le）力士樂的 CKK 緊湊型線性模組。力士樂銷售經理 Mike Ziencina 表示：“我們的模組非常緊湊，精度高，可重複性在五微米範圍內。”這些模組（zǔ）被組合到一起，開發出各種運動學解決（jué）方案，例如笛（dí）卡爾機器人拾取和放置係統，集成到了 DFP5000 單元中。

緊湊型 IndraDrive Mi 電機集成伺服（fú）係統是博世力士樂的另一項關鍵技術貢獻（xiàn），用於電池初步生產階段的網絡處理站。IndraDrive Mi 是一種（zhǒng）無機櫃係統，將伺服驅動器和電機單獨組合封裝，並根據應用要求進（jìn）行靈活連接。這使得團隊能夠將（jiāng）所有電（diàn）氣傳動組件（jiàn）直（zhí）接集（jí）成到機器中，節省了占地空間和（hé）安裝時間。

由於這條生產線運行速度快和複雜性高，安全也成（chéng）為一（yī）個重要的考量因素。博世力士樂提供了（le）一整套（tào）最先進的機器安全（quán）解決方案，包括帶自動控製器的集成安全 PLC、伺服驅（qū）動器（qì）中內置的先進 SafeMotion 安全技術（shù）、安全 I/O 以及通過 PROFIsafe 提供的集成安（ān）全通信支持。

在產品（pǐn）輸送方麵（miàn），博（bó）世力士樂的輸（shū）送係統是項目取得成功的關鍵。為了確定哪種輸送產品最適用，團隊考慮了所製造產品的尺寸、重量、產出速度和所需要的停車精度等因素。最終，力士樂將 VarioFlow plus 輸送（sòng）係統配置為基於托盤的解決方案，提（tí）供了最適用的平台。VarioLow plus 是一種靈活的模塊（kuài）化塑料鏈式輸送係統，其設計用（yòng）途廣泛，可水平、垂直、繞過障礙物或以其他配置來移動大容量產品。工件托盤可與arioFlow plus 配合使用，在需要定位或更高（gāo）精度的應用（yòng）中執行產品（pǐn）輸（shū）送任務。

由於裝配單元與自動（dòng）化組件的緊密結合，VarioFlow plus 係統允許進行多個行程（chéng），同時仍然保（bǎo）持托盤在輸送機係統上的位（wèi）置。此外，有了 VarioFlow plus，再循環係統的創建也更（gèng）加簡便，可以將空托盤送回到起（qǐ）始位置，循環往複，從而節省寶貴的占地空間。博（bó）世力士樂還與 DWFritz 密切合作，為生產線設計（jì）了一（yī）種開放（fàng）式的體係架構。

在（zài）並行設計方麵建立夥（huǒ）伴關係是（shì）未來自動化的關鍵（jiàn）

如果合作夥（huǒ）伴能（néng）夠像 DWFritz 和博世力士（shì）樂一樣開展合作，那麽在該項目中建立的工程過程和開（kāi）發夥伴關係（在緊迫且重疊的時限內進行係統設計、編程、組件購買和集成）將成（chéng）為未來複（fù）雜自動化項目的標準化方法。

DWFritz 的（de） Povich 表示（shì）： “從（cóng）一開始，當我（wǒ）們還在進行技術概念開發（fā）時，博世力士樂就已經與我們的工（gōng）程團隊開展合作。在我們獲得該（gāi）項目（mù）之後，兩家公（gōng）司的合作團隊立（lì）即組建完（wán）成，齊心協（xié）力，共同（tóng）奮鬥（dòu），解決來自客戶的挑戰。” 對於博世力士樂來（lái）說，該項目的成功（gōng）不僅為（wéi）與 DWFritz 開展後續項（xiàng）目合作奠定了基礎，還為（wéi）實現製造業工業 4.0 的願景創建了模（mó）型。

博世力士樂的 Dave Hull 表示：“這個項目的合作夥伴關係展示了實現目標需要采取（qǔ）的實際及具體步驟。我們（men）很高興能與 DWFritz 這樣（yàng）的公司合作（zuò），可藉此來展現（xiàn）我們如何縮短（duǎn）交付周期、幫助客戶（hù）取得成功並提供滿足客戶現在和未來需求的解決方（fāng）案。”

作為全（quán）球領先（xiān）的傳動與控製技術供應商之一，博世力士樂致力於為（wéi）各類機械和係統（tǒng）設備提供高效、強大、安全的智能運動解決方案。公司在行走機（jī）械應用、機械應用與工程及（jí）工廠（chǎng）自動化等領域擁有豐富的項目經驗，並且（qiě）憑借其智能元件、定製化解決方案及服（fú）務（wù），為實現互聯工業創造完美（měi）的（de）應用環境。同時，博世（shì）力（lì）士樂（lè）還為客戶提供（gòng）各種液壓、電子傳（chuán）動與控製（zhì）、齒輪、線性傳動及組裝技術，軟件及（jí）物聯網的接口。公司業務遍及全球（qiú） 80 多個國家與（yǔ）地區，擁有（yǒu）超過 31,000 名專業（yè）員工（gōng），2021 年全球銷售額近 62 億歐元（yuán）。

自 1978 年（nián）進入中國市場以來，博世力士樂已在北京、武進和西安建立了生產基地，截止至 2021 年 12 月，擁有約 2,800 名員工。

更多信息請訪問: www.boschrexroth.com.cn 和 www.boschrexroth.com

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