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【原創】利元亨:數字孿生技術賦能動力電池智能制造落地
文章來源自:高工鋰電網
2019-06-15 17:28:39 閱讀:24024
摘要廣東利元亨智能裝備股份有限公司自主研發的數字孿生技術,解決了智能設備研發過程中產品標準化不完善、產線優良率低于預期等問題,賦予動力電池智造新局面。

數字孿生技術,被認為是未來制造業的基石。動力電池作為新能源汽車產業極為重要的一環,制造路徑正從規模化、自動化向智能化方向發展。有了數字孿生技術的支撐,動力電池制造或將出現令人期待的新局面。

何謂數字孿生技術

數字孿生技術,簡而言之是利用數字技術營造出現實世界與虛擬世界對稱的鏡像。通過數字孿生技術,可讓企業管理者隨時隨地了解設備的實時運行情況和生產數據,并通過數字孿生技術平臺預測設備未來的生產數據和可能出現的產線故障,提前制定計劃和對策。

事實上,數字孿生技術已經成功應用于汽車、電子制造等多個工業制造領域,但在動力電池制造領域的應用尚未真正啟動。

契合動力電池制造難點

目前,為了配合車企日益嚴苛的要求,國內主流動力電池企業對產品、工藝、理解都在不斷加深,并對各自的電芯產品結構進行了一系列的升級變更,釋放出了工藝多樣性,隨之而來的是,其在生產工藝、產線裝備上也提出了更高的要求。

動力電池當前面臨的制造難題是:仍然存在工藝流程復雜,產線優良率低于預期,產品標準化不完善,切線換型、故障檢修成本高,在制周期長,交貨計劃難于管控等問題。尤其是在補貼退坡倒逼企業回歸降本提質核心路徑的當下,從提升制造工藝、提高生產效能的角度挖潛降本顯得更為必要。

數字孿生技術在動力電池領域應用的優勢在于,可加速技術人員、操作人員對設備工藝的了解,激發模擬仿真、虛擬裝配、可行性驗證等設計活動。同時,針對設備運行過程中出現的各種故障特征,借助大數據樣本,形成未來對設備故障狀態精準判決的依據,實現設備自我感知、判斷、糾錯、預警等功能。誠然,大部分難題在數字孿生技術下都迎刃而解。

三層級技術突破

數字孿生技術的核心難題在于實現真實場景與模型廠的實時同步,實現大型工廠模型的優化與簡化處理,以及大數據信息的收集和統籌。

針對動力電池企業面臨的現實困境,定位于全球化的自動化、智能化整體解決方案供應商,廣東利元亨智能裝備股份有限公司(下稱“利元亨”)依托在人工智能、機器學習領域的技術積淀,以及對于傳感器數據和運行歷史等全方位的數據積累,探索出了數字孿生技術整體性解決方案,以解決動力電池企業亟待解決的難題。

利元亨集合了3D建模、美工、PLC控制、大數據、邊緣計算等技術人才投身數字孿生的研發工作,并分析整合了市面上絕大多數主流工藝以及客戶反饋大量建議,成就了該項技術的應用成熟度。

利元亨表示,目前公司在數字孿生技術方面已經實現了真實場景和模型場景的模型同步,大型工廠模型的優化和簡化處理和大數據信息的收集和統籌等核心難題的突破。

其中,在真實模型與虛擬模型的同步時差層面,利元亨從1S隨行時差,提升到100ms以內隨行時差;在大型工廠模型的優化和簡化處理層面,公司將工廠模型容量從100G壓縮簡化到1G的模型,大大降低硬件要求和模型運行流暢性問題;在大數據信息的收集和統籌層面,公司采取處理設備信號、生產調度任務、生產過程數據各工站分散收集,集中處理的方案。

為了滿足動力電池企業不同層級的場景及應用需求,利元亨在設備層級到車間系統再到工廠級,均有完整的應用解決方案。

一是設備上的數字孿生技術。利元亨將3D模型與真實設備連接,實現3D模型跟隨真實模式運動,解決環境限制問題,提高設備運作過程可視化。

二是車間系統的數字孿生技術。公司通過車間等比例建模,以第一視角進行漫游顯示,人機交互實現場景切換,AGV運輸狀態虛擬顯示同步,滾筒線物流物料狀態同步,設備看板信息顯示。

三是工廠級的數字孿生技術。采用智能園區全景模擬實現園區360°全景展示,實現不同場景和視角切換,進行園區布局介紹。

創建一個集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的“現實”模型,以支持物理產品的全壽命周期。通過“虛擬世界”和“現實世界”的配對,實現在出現問題之前解決問題,減少損耗和成本,甚至通過建模來規劃未來是利元亨的雄心。

賦能智能制造落地

動力電池工廠中的設備產線都可以通過數字孿生技術復制出來,利用數字孿生設備了解設備內部的運行機制,通過數字模型和實體設備一起使用,可以有效獲取設備的運行數據,提高故障預判和維修效率,大幅提升產線效能,是智能制造落地的基石。

在憑借多年在自動化、數字化領域的深耕積累,目前利元亨的數字孿生技術已經成熟應用于電子制造領域,并獲得了長足的進步。

如今,利元亨正朝著模型換型的方向邁進,可將新品的換型參數導入3D模型,模型根據換型參數離線模擬設備動作過程,降低新產品換型錯誤導致損壞產品、設備碰撞等異常的發生。達到省時省力,縮短交期時間的目的。

而這,無疑與動力電池實現自動化、數字化、智能化制造的瓶頸突破、趨勢路徑不謀而合。

作為企業管理者,可隨時隨地了解設備的實時運行情況和生產數據,同時可通過數字孿生技術平臺預測設備未來的生產數據和可能出現的產線故障,提前制定計劃和對策。

作為普通客戶,使用電腦或移動端(APP)遠程下達訂單后,設備開始根據訂單進行個性化的產品定制,客戶可以遠程看到定制產品的整個實時生產過程。

自數字孿生技術概念的提出,技術發展和應用在不斷的快速演化,無論是對產品的設計、制造還是服務,都開始產生正向的推動作用。未來的數字孿生技術將更便捷,更適合創新,更具備測量、分析、預測能力。動力電池作為新能源汽車產業極為重要的一環,制造路徑正從規模化、自動化向智能化方向發展。

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