pohony l automatizace l převody
Inteligentní výroba
připravuje zázemí pro
obří továrny na baterie
Baterie budou mít v budoucnu ústřední postavení na trhu
s energií, a to jak pro elektromobilitu, tak pro skladování
energie. Podle Mezinárodní agentury pro energii (IEA) se
proto bude muset celosvětová výrobní kapacita baterií
pro elektrická vozidla (EV) v letech 2020 až 2025 více
než ztrojnásobit, jen tak bude totiž možné splnit
celosvětový cíl pro výrobu elektromobilů.
bude potřeba. Jak se výrobky vyrábějí,
prodávají a používají, shromažďují se také
data ve fyzickém světě a přenášejí se zpět
do světa virtuálního, což umožňuje optimalizovat výrobky i procesy. Právě takové
propojení fyzického a virtuálního světa je
považováno za budoucnost výroby baterií.
Inteligentní sledování
výroby baterií
Dodání miliardy wattů energie, kterou
elektromobily v nadcházejících desetiletích budou potřebovat, obnáší vybudování nových giga továren. K dosažení takového cíle je totiž potřeba kromě rozšíření
tradičních výrobních postupů a technologií, také nalezení nových způsobů uvažování o výrobních procesech. Nejen proto
aby se maximalizovala rychlost a flexibilita
ale také samotná výkonnost.
Inteligentní výrobu lze nazvat jako „digitální vlákno”, protože neovlivňuje pouze
provedení, ale také optimalizaci celého životního cyklu. Vše začíná v raných fázích
výzkumu a vývoje, kdy chemici a inženýři
vyvíjejí nové koncepty baterií. Využívají
nástroje, které nabízí výpočetní chemie
a CAD pro návrh designu, spolu s PLM
pro řízení vývoje výrobku. Digitální vlákno
začíná ve chvíli, kdy se začnou agregovat
informace ve virtuálním prostředí. V průběhu testovacího cyklu pak generují nástroje
typu MATLAB a Ansys ještě cennější data.
Takto získaná data se pak používají k vývoji „digitálních dvojčat” strojů, které se
používají ve výrobním procesu, při plánování a testování operací ve virtuálním světě. Digitální dvojčata pomáhají školit personál ve virtuálním světě a umožňují
rychlé spuštění výroby v momentě, kdy to
d
Jedním z nejdůležitějších aspektů digitálního vlákna je lepší přehled o procesech
prostřednictvím monitorování výroby. Celý systém vychází ze sady softwaru nazývaného Manufacturing Execution Systems
(MES). Systém MES se již desítky let využívá při výrobě automobilů, a právě pro výrobce baterií bude mít zásadní význam,
zejména pokud jde o přizpůsobení. S rozvojem trhu se bude zvyšovat poptávka po
přizpůsobení, a to až na úroveň jedinečných šarží pro každý vůz.
Pomocí softwaru MES je možné integrovat řídicí a obchodní systémy pro realizaci
a sledování zakázek v rámci celého podniku. Díky tomu se dají získat také další
souvislosti, které jsou potřeba k přeměně
výrobních dat na využitelné informace. Je
ale možné začít v malém, a to s aplikacemi
MES, které řeší konkrétní výrobní problémy. Pokud je potřeba například porozumět vadám, dá se použít aplikace MES pro
kvalitu, která sleduje, identifikuje a upozorňuje na to, že buď stroj, nebo procesy
operátora překračují předepsané limity.
Další dobré využití mají například v aplikacích pro sledování a dohledávání, které
umožňují získat úplnou sledovatelnost baterií v průběhu výrobního procesu a pomáhají tak zajistit, že baterie jsou bezpečné pro použití. Aplikace se dají také rozšířit
na podnikovou softwarovou sadu MES.
Důležitým příkladem automatizovaného a inteligentního bezpapírového sběru
dat je Battery Passport organizace Global
Battery Alliance (GBA). Battery Passport
poskytuje důvěryhodné informace o ukazatelích týkajících se odpovědných a udržitelných postupů. Výsledkem je pak pečeť kvality, která zachycuje ověřené
záznamy o odpovědném získávání, správě, recyklaci a používání baterií v průběhu
celého jejich životního cyklu. (Úloha Battery Passport v podpoře odpovědného
hodnotového řetězce baterií byla také
podpořena během celosvětových politických diskusí, včetně zasedání lídrů G7
v roce 2021, návrhu směrnice EU o bateriích a kanadské a americké administrativy.)
Inteligentní přenosové systémy d
Někteří si možná myslí, že inteligentní výroba je jen o softwaru, ale v giga továrnách
bude hrát klíčovou roli hardware s vysoce
výkonnými a flexibilními stroji. Zařízení,
jako jsou tradiční dopravní systémy, by
mohly celý proces pouze zpomalovat. Tyto systémy totiž využívají technologie řízení pohybu se stovkami mechanických
detailů, jako jsou řetězy s rotačním pohonem, řemeny a převodovky. V důsledku
toho mají tyto systémy omezenou flexibilitu, provozní rychlost a také rychlost
zrychlení a zpomalení, která nedostačuje
potřebám giga továren. Lepší alternativou
je proto systém řízení pohybu s technologií nezávislého vozíku (ICT). Ten je osvobozen od omezení tradičního dopravního
systému a dokáže vytvořit rychlejší a flexibilnější linky baterií pomocí nezávislých,
programovatelných pohyblivých prvků.
Díky jednoduchým softwarovým profilům,
které umožňují měnit výrobky pouhým
stisknutím tlačítka, tak lze výrazně zkrátit
dobu výměny. Schopnosti stroje sahají od
třídění jednotlivých článků až po kompletní montáž modulů baterií, sad a zároveň
provádí požadované testování. Stroj obsahuje lineární servomotory, které při vysokých rychlostech polohují zátěž přesně
a ve správném směru a jejich přepínání
spočívá v jednoduché volbě správného
režimu v rozhraní obsluhy.
Nabíjení kupředu
d
Aby se rychle rostoucí trh s elektromobily
mohl podílet na dekarbonizaci mobility,
budou zapotřebí vysoce efektivní a flexibilní giga továrny, které budou schopny vyrábět baterie pro elektromobily ve velkých
objemech, vysokou rychlostí a v dlouhodobě vysoké kvalitě. Klíčovou roli při realizaci těchto zařízení založených na datech bude hrát právě komplexní digitální
vlákno.
p
Dominique Scheider
Autor článku je manažer pro strategii a marketing
v oblasti dopravy pro region EMEA ve společnosti
Rockwell Automation.
www.technikaatrh.cz
55