Technika a trh

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

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

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.

Dominique Scheider

Autor článku je manažer pro strategii a marketing

v oblasti dopravy pro region EMEA ve společnosti

Rockwell Automation.