Inteligentní výroba pro obří továrny na baterie
Inteligentní výroba jako zázemí pro obří továrny na baterie
www.technikaatrh.cz
45
pohony
ll
automatizace
ll
převody
Dodání miliardy wattů energie, kterou
elektromobily v nadcházejících desetile-
tích budou potřebovat, obnáší vybudová-
ní nových giga továren. K dosažení tako-
vého cíle je totiž potřeba kromě rozšíření
tradičních výrobních postupů a technolo-
gií, také nalezení nových způsobů uvažo-
vání o výrobních procesech. Nejen proto
aby se maximalizovala rychlost a flexibilita
ale také samotná výkonnost.
Inteligentní výrobu lze nazvat jako „digi-
tální vlákno”, protože neovlivňuje pouze
provedení, ale také optimalizaci celého ži-
votního 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 průbě-
hu testovacího cyklu pak generují nástroje
typu MATLAB a Ansys ještě cennější data.
Takto získaná data se pak používají k vý-
voji „digitálních dvojčat” strojů, které se
používají ve výrobním procesu, při pláno-
vání a testování operací ve virtuálním svě-
tě. Digitální dvojčata pomáhají školit per-
sonál ve virtuálním světě a umožňují
rychlé spuštění výroby v momentě, kdy to
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 opti-
malizovat výrobky i procesy. Právě takové
propojení fyzického a virtuálního světa je
považováno za budoucnost výroby baterií.
Inteligentní sledování
výroby baterií d
Jedním z nejdůležitějších aspektů digitál-
ního vlákna je lepší přehled o procesech
prostřednictvím monitorování výroby. Ce-
lý systém vychází ze sady softwaru nazý-
vaného Manufacturing Execution Systems
(MES). Systém MES se již desítky let využí-
vá při výrobě automobilů, a právě pro vý-
robce baterií bude mít zásadní význam,
zejména pokud jde o přizpůsobení. S roz-
vojem trhu se bude zvyšovat poptávka po
přizpůsobení, a to až na úroveň jedineč-
ných šarží pro každý vůz.
Pomocí softwaru MES je možné integro-
vat řídicí a obchodní systémy pro realizaci
a sledování zakázek v rámci celého pod-
niku. 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 problé-
my. Pokud je potřeba například porozu-
mět vadám, dá se použít aplikace MES pro
kvalitu, která sleduje, identifikuje a upozor-
ňuje na to, že buď stroj, nebo procesy
operátora překračují předepsané limity.
Další dobré využití mají například v apli-
kacích pro sledování a dohledávání, které
umožňují získat úplnou sledovatelnost ba-
terií v průběhu výrobního procesu a po-
máhají tak zajistit, že baterie jsou bezpeč-
né pro použití. Aplikace se dají také rozšířit
na podnikovou softwarovou sadu MES.
Důležitým příkladem automatizované-
ho a inteligentního bezpapírového sběru
dat je Battery Passport organizace Global
Battery Alliance (GBA). Battery Passport
poskytuje důvěryhodné informace o uka-
zatelích týkajících se odpovědných a udr-
žitelných postupů. Výsledkem je pak pe-
čeť kvality, která zachycuje ověřené
záznamy o odpovědném získávání, sprá-
vě, recyklaci a používání baterií v průběhu
celého jejich životního cyklu. (Úloha Bat-
tery Passport v podpoře odpovědného
hodnotového řetězce baterií byla také
podpořena během celosvětových politic-
kých diskusí, včetně zasedání lídrů G7
v roce 2021, návrhu směrnice EU o bateri-
ích a kanadské a americké administrativy.)
Inteligentní přenosové systémy d
Někteří si možná myslí, že inteligentní vý-
roba 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. Ty-
to systémy totiž využívají technologie ří-
zení pohybu se stovkami mechanických
detailů, jako jsou řetězy s rotačním poho-
nem, řemeny a převodovky. V důsledku
toho mají tyto systémy omezenou flexibi-
litu, provozní rychlost a také rychlost
zrychlení a zpomalení, která nedostačuje
potřebám giga továren. Lepší alternativou
je proto systém řízení pohybu s technolo-
gií nezávislého vozíku (ICT). Ten je osvo-
bozen od omezení tradičního dopravního
systému a dokáže vytvořit rychlejší a flexi-
bilnější 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 komplet-
ní montáž modulů baterií, sad a zároveň
provádí požadované testování. Stroj obsa-
huje lineární servomotory, které při vyso-
kých 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 flexibil-
ní giga továrny, které budou schopny vy-
rábět baterie pro elektromobily ve velkých
objemech, vysokou rychlostí a v dlouho-
době vysoké kvalitě. Klíčovou roli při rea-
lizaci těchto zařízení založených na da-
tech 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.
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.
Inteligentní výroba
...zázemí pro
obří továrny na baterie
MiR_c.qxd 9.1.2024 22:24 Page 45