锂电装备行业或成新“风口”,但是距离智能制造还有多远?

作为中国锂电池装备行业的领军企业,深圳浩能携手西门子,打造真正的智能锂电装备,以满足锂电池客户打造数字化工厂及智能制造要求。

锂电装备行业或成新“风口”,但是距离智能制造还有多远?

打造真正的智能锂电装备

站在即将交付的这台高达两层楼,近60米长的大型宽幅锂电池涂布机旁边,陈锐的身形不免显得有些“微小”。作为深圳浩能科技的元老级设备研发负责人,他谈起这一拳头产品时语速不自觉地变得快了起来。

“这是我们最近成功研发出的业内独有的新型高速宽幅双层涂布机,幅宽扩展一倍有余,达到1.6米,全部使用西门子电气自动化和工程软件平台进行控制,生产效率大幅提升,相当于一台机子当四台用!”他说。

这一切,仅仅是中国锂电智能装备行业发展的一个缩影。近年来,作为锂电池应用的“主战场”,新能源电动汽车实现了爆发式的增长。作为电动汽车的动力核心,动力电池的一致性和安全性必须达到严格的要求。

要生产出高标准的动力锂电池意味着需要让生产过程及数据变得透明而有序,而数字化工厂恰恰是实现这一目标的必要条件,智能的锂电池生产装备则是其关键和基础。

作为中国锂电池装备行业的领军企业,深圳浩能携手西门子,打造真正的智能锂电装备,以满足锂电池客户打造数字化工厂及智能制造要求。

产业浪潮,着眼未来

在中国,在政策的大力支持和价格优势的吸引下,新能源电动汽车已经悄然走向千家万户。对于电动汽车厂商而言,要应对快速增长的市场需求,需要动力锂电池生产企业能够源源不断地供应质量和安全性都符合高标准的动力电池。锂电池生产企业既要满足迅猛增长的产能需求,又要严格控制电池质量和安全性,因此需要对动力锂电池进行全生命周期的产品追踪溯源。

2016年10月,中国工信部装备工业司对国家推荐性标准《汽车用动力电池编码》开始征求意见。该标准将对汽车用动力电池的生产、销售、使用、维护、回收、梯级利用以及再生利用实施全生命周期的溯源与管理。一旦出现问题,每一块动力电池必须可追溯到是由哪台设备生产,以及是在哪个时长点出现的质量问题。

以高度自动化的智能生产线和数据可追溯性为核心特征的数字化工厂建设已经成为锂电池生产企业发展的目标。这一切的基础则是智能化的动力电池生产装备。这些装备需要运行稳定而可靠,高速而灵活,数据采集便捷而高效。

锂电装备行业或成新“风口”,但是距离智能制造还有多远?

锂电池涂布机

深圳浩能科技总经理吴娟表示,“随着动力电池市场的高速增长以及对动力电池性能要求的不断提高,动力电池制造必然趋向规模化、自动化和数字化。而要实现这一目标,升级换代乃至革新的智能生产装备是必经之路。”

这正是深圳浩能携手西门子全力打造智能的锂电池生产装备的战略出发点。10多年来,深圳浩能牢牢抓住锂电池生产的核心工艺设备 – 涂布机等前段加工设备,通过不断的技术提升和西门子战略合作,使设备的整体自动化和智能化水平得以迅速提升,为动力电池生产企业的数字化工厂之路乃至实现工业4.0的未来愿景奠定了坚实的基础。

早在2011年,深圳浩能便开始与西门子进行合作,到2016年所有涂布机机型已全面使用西门子全集成自动化(TIA)系统,包括TIA 博途工程软件平台,Simatic S7-1500 可编程逻辑控制器(PLC),ET200SP 分布式I/O,TP1200人机界面(HMI),Sinamics V90伺服系统和G系列变频器,以及Profinet工业以太网解决方案。

在西门子全集成自动化架构下,控制系统实现了稳定性、开放性和可远程维护性,分布式智能控制结构设计适合模块化整线设备,让连续物料加工工艺的平台具有成熟的性能,而一体化工程平台也让编程组态更高效、便利。

追逐智能的“力量”

智能制造是制造业发展的必然趋势,也是中国企业实现转型升级的必然选择。在智能装备的生产过程中,能耗更低、用料更少、效率和质量却更高。在这一目标的指引下,基于稳定性的高效率、基于模块化的柔性化和标准化,以及基于网络的高度自动化和信息化都是锂电池生产智能装备的核心特征。

然而,智能装备的打造并非易事。正如吴娟所说,“国产锂电池极片涂布机要达到高速、宽幅、双层涂布的要求,核心技术的突破非常关键,企业要从技术研发、机械控制、电气控制、软件管理等方面进行突破。”

锂电装备行业或成新“风口”,但是距离智能制造还有多远?

西门子工业以太网使现场布线极为简化

锂电池的极片品质及涂布的质量是由涂布机决定,而涂布机稳定的高效率是实现智能的基础。可谓无质量,不智能,无效率,不智能。面对旺盛的动力锂电池市场的需求,涂布机生产也必须应对新的挑战。

与传统电子产品使用的锂电池不同,动力锂电池的生产是连续涂布工艺,对设备的连续性和效率要求更高,同时还要保证速度的稳定性,以及涂卷张力的稳定性。

在西门子的Profinet工业以太网架构下,最新一代的高性能Simatic S7-1500 控制器搭配Simatic ET 200 SP全新一代分布式I/O和Sinamics V90伺服,在张力、同步等运动控制要求极高的浩能涂布机工艺上得以“大展身手”。

“西门子针对连续物料加工行业有成熟可靠的工艺控制方案,也大大节省了我们的工程开发时长,”陈锐补充道,“现在我们设备的速度和张力的稳定性更强,安装更方便。这给我们锂电池客户带来的最大改变就是设备稳定性更好,故障率大大降低。”

模块化以及基于模块的标准化是智能装备的另一重要特征。把每个设备模块当做标准机型来设计,然后通过以太网将每个模块联接在一起,从而组合出不同的设备,这给后期的设备标准化、电气标准化带来极大的益处。陈锐举例说道,比如分条机的收卷模块出问题,可以将涂布或辊压机相应模块替换过去。“以前我们会考虑系统不配合的问题,处理很多接线。实现模块化之后,我们直接把模块当成设备组件使用,这样备件管理也很方便,现场处理更加灵活,降低后期客户维护的工作量和故障机率。”

西门子中国数字化工厂集团电池行业拓展总监张学峰说:“像浩能这样长达几十米的模块化设备,特别适合分布的智能I/O控制,基于Profinet以太网的Simatic ET 200 SP I/O让现场布线极大简化,基本上只需要一根网线、气管和电源线,同时就地控制的速度更快,帮助浩能设备改变了整个控制结构。”

让制造大有不同

现在,从Sinamics伺服驱动、Simatic HMI人机界面、Simatic ET 200 SP I/O到Simatic S7 1500等设备都无缝集成在西门子TIA博途这一统一的工程平台下。有了这一平台,浩能设备研发的整个自动化工程任务变得轻松起来,而且能够满足动力电池客户对设备管理和生产数据采集的需求。

有了TIA博途工具,定义变量只需输入一次便可立即在所有编辑器中使用,实现所有连接设备的更新,从而实现数据的一致性和透明度,达到减少错误并提高自动化项目质量的目的,让我们能够快速应对市场需求。”陈锐说。

锂电装备行业或成新“风口”,但是距离智能制造还有多远?

张学峰与陈锐以及浩能事业部总经理魏洪波在现场讨论

TIA博途对各个自动化设备进行统一编程、配置、分析和管理,从而便于实现与锂电池客户的制造执行系统(MES)的对接,帮助锂电池企业实现数据双向传输和追踪追溯。“西门子在数字制造方面具有很大的优势,这为我们打造智能装备带来了强大的助力。”陈锐说到。

展望未来,张学峰说到:“西门子希望能与锂电行业智能装备企业加深战略合作,让浩能成为锂电行业领先的智能装备交钥匙工程提供商,同时也希望与中国动力电池企业,新能源电动汽车企业一起,共同朝着数字化工厂企业迈进并达到工业4.0。”

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