"Som en motorvej til batteriproduktion"

Bilindustrien forbereder sig på en fremtid domineret af elbiler. Vi satte os ned med B&R's e-mobility-ekspert, Ronny Guber, for at forstå den vigtige rolle, batterier vil spille i fremtiden, og hvilke automationsudfordringer bilproducenterne og deres leverandører bliver nødt til at mestre for at komme videre.

Ronny Guber: Absolut. I det samlede bilsalg er markedsandelen for elbiler er fortsat med at vokse eksponentielt, selv under den globale nedtur på grund af pandemien. De nuværende prognoser forudsiger, at elektriske personbiler i 2036 vil overgå biler med forbrændingsmotorer og udgøre størstedelen af bilsalget på verdensplan.

Guber: Forbrugerne motiveres i stigende grad af bæredygtighed. Mange mennesker er klar til at gøre deres næste bil til en elektrisk, og deres beslutning afhænger af to hovedfaktorer: pris og rækkevidde. Med andre ord: Hvor meget mere skal jeg betale for en elbil end en konventionel bil, og hvor langt kan jeg køre, før jeg skal i gang med at lede efter en ladestander. Det er tilfældigvis de to områder, hvor batterier spiller en afgørende rolle.

Guber: Batterierne tegner sig for omkring en tredjedel af omkostningerne til en elbil, så at producere dem effektivt vil være afgørende for at gøre prisen mere attraktiv for forbrugerne. Og for at forbedre køretøjets rækkevidde skal du sørge for at få den nyeste batteriteknologi på markedet så hurtigt som muligt, og du skal overholde fremstillingstolerancer og renrumsforhold, der er meget mere følsomme end for traditionelle bildele.

Guber: Det er spørgsmålet til en million dollar! Og i meget høj grad vil svaret komme an på, hvor godt og effektivt de fabrikker er automatiserede. For at nå den nødvendige kapacitet og omkostningseffektivitet bliver batteriproducenter nødt til at eliminere stop-and-go-trafik mellem processtationerne og opnå cyklustider, der er betydeligt hurtigere end traditionelle bilkomponenter. Fabrikkerne skal producere kontinuerligt med høj hastighed - vi har ikke brug for bytrafik, vi har brug for en batteriproduktionsmotorvej.

Guber: Ja, det vil være den centrale rolle for automationsteknologi, og især intelligente transportsystemer. Sådanne systemer giver mulighed for at holde produkterne i flow, så der ikke spildes tid på unødvendig håndtering. Produktionen kan bevæges kontinuerligt med fuld hastighed, mens forarbejdningstrin udføres under bevægelse. Og når der er lynhurtig synkronisering med andre automationskomponenter langs track-systemet, kan der opnåes store reduktioner i processtiden ved hvert enkelt station.

Guber: Ved for eksempel at kombinere et track-system med machine vision, kan du identificere celler på 50 millisekunder, når de passerer forbi med 4 meter i sekundet – uden eksterne triggere, lys eller dyre kameraer. Det ville normalt tage to sekunder, hvis produktet skal stoppes helt, for at gennemføre en sådan identifikationsproces, så det er en tidsbesparelse på 97,5%. Mange andre trin i en battericelleproduktion, for eksempel påføring af tape, kan også udføres også ved fuld hastighed, hvilket reducerer cyklustider med 90% eller mere.

Guber: Præcis. Derudover er det ikke længere nødvendigt manuelt at overføre cellerne fra et transportsystem til det næste. Denne proces tog tidligere næsten et minut for et sæt på ti celler. Når du lægger alle de sekunder sammen og gange det med de mængder, vi taler om – er det en absolut 'game changer' i forhold til dele per minut. Men gevinsten er ikke kun i hastighed, men også i produktionstæthed og maskintilgængelighed.

Guber: Med et intelligent track system kan du arrangere produktionsflowet som et netværk af sammenkoblede stationer. På den måde kan du koordinere cyklustider og have færre stationer med bedre udnyttelse af hver enkelt. Du kan eliminere buffere og tomme strækninger på transportbånd, der optager plads uden at tilføre værdi. Ved at parallelisere langsomme processtationer kan produktiviteten øges, uden at fodaftrykket vokser i samme omfang. Med et netværksforbundet produktionsflow omdirigeres delene automatisk udenom en eventuel defekt station. Små afbrydelser har derfor ikke længere så stor en indvirkning på OEE, som de har i en traditionel lineær opsætning.

Guber: Med tal som 7 gange output pr. linje, ser vi, at producenter erstatter fire konventionelle linjer med en højhastighedslinje – det er en reduktion på 75 % i gulvplads. Eller sagt på en anden måde, hvis du har en fabrik, der er to eller tre gange så hurtig, er det dybest set som at have to eller tre fabrikker. Hvad det i sidste ende betyder for batteriproduktion er et virkelig enestående investeringsafkast.

Guber: Ja, helt bestemt. Da vi taler om at designe en helt ny type batteriproduktionssystem, er det især vigtigt at have simuleringsbaserede udviklings-, test- og virtuelle idriftsættelsesværktøjer. På den måde kan du sammenligne layouts og forudsige gennemløb, længe før der er noget hardware involveret. Jo før du ved, hvad du kan forvente, jo bedre. Så kan du hurtigt gå fra konceptuelt design til at implementere et optimeret system uden at risikere dyre forsinkelser og redesigns.

Guber: Når dit mål er at øge produktionen så hurtigt som muligt - har du brug for flere udviklingsteams, der arbejder sammen. Så det er selvfølgelig en kæmpe fordel at have et universelt udviklingsmiljø, der understøtter sideløbende udvikling. Og hvis disse udviklere er i stand til at opsætte grundlæggende maskinfunktioner med out-of-the-box softwarekomponenter, er de i stand til at fokusere deres tid og energi på at implementere de processer, der er unikke for batteriproduktion.

Guber: Det er det helt sikkert. De ting, jeg hidtil har talt om, har hovedsageligt fokuseret på produktionen af individuelle battericeller. Der er dog langt flere muligheder for optimering, fx hvis celleproduktionen knyttes tættere sammen med samlingen af ​​batteripakken og til sidst med monteringen i bilen Med B&R's fulde portefølje af perfekt integreret automationsteknologi kombineret med ABB's ekspertise inden for robotteknologi og automatiserede førerløse køretøjer, står intet i vejen for morgendagens batteriproduktion.