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创新为电池行业赋能 罗克韦尔自动化为客户提供灵活解决方案

发布日期:2021-04-01 浏览次数:5362 作者:网络

近年来,新能源汽车备受关注,各国政策大力扶持,资本也大量涌入;究其根本,电动车在基因上就具备诸多优势,未来发展势不可挡。从2012年到2019年,新能源汽车产量从 1.26 万辆增长至 124.19 万辆,增长接近百倍。

 

目前,全球新能源汽车渗透率不足3%,处于行业成长阶段,2030年全球产销量或达 3000 万辆,对应 30%渗透率,十年产销量十倍空间。预计 2030 年全球动力电池市场空间将近 9000 亿元,正极市场空间 2630 亿元、负极 890 亿元、隔膜 610 亿元、电解液 520 亿元。

 

正是在此背景之下,作为智能制造引领者的罗克韦尔自动化(Rockwell Automation)推出的先进的自动化智能磁悬浮小车系统(简称ICT系统)受到了热捧。该系统包括非传统的直线电机和独立小车,其中独立小车的驱动部分是高强度的永久磁体,直线电机包含独立控制的线圈和绝对位置检测元件,线圈依次通电产生磁场驱动磁体运动。

 

市场需求旺盛 创新为行业赋能

根据电池不同的封装形态可以分为圆柱电池、方形电池和软包电池。圆柱和方形使用钢壳或铝壳作为外壳,软包使用铝塑膜作为外壳。由于软包电池主要采取叠片工艺,设计灵活,重量轻,不易爆炸,能量密度高,但强度较低。传统的传送系统依靠齿轮、链条和皮带传动。而罗克韦尔自动化的智能磁悬浮小车系统运用线性电机新方法,使用磁体以无摩擦推进的方式精确控制运动,根除了传送中金属碎屑的产生,减少了需要维护的零件,降低了能源消耗,能够快速启停负载而不会失去控制或造成零件磨损。
 

 

据悉,罗克韦尔自动化智能磁悬浮小车在电池行业的应用量比较大,比如在锂电行业的电芯装配,此方案满足了高节拍下的软包电池装配作业应用场景。据罗克韦尔自动化中国区汽车及半导体行业总监张鹏介绍:“传统的履带传输会产生抖动、撞击、粉尘等问题,且速度慢,而采用自动化智能磁悬浮小车系统不会有上述问题,且产生的静电小(另有处理静电的装置)。”


 

独立小车技术局部图

 

由于软包电池具备高能量密度和高安全性,并且设计灵活,在以手机为代表的消费电子领域已经实现了对方形电池的替代。在动力电池领域,随着LGC、孚能等头部厂家的产能释放,软包份额有望持续提升。数据显示,2018年全球软包动力电池出货量为23.1GWh,同比增长73.7%,高于全球动力电池出货量增速。2019年软包龙头LGC装机量12.33GWh,同比增速64%。据预计,到2025年全球软包电池出货量达到222.4GWh,较2018年复合增长率为38%。可以说,罗克韦尔自动化智能磁悬浮小车系统在电池行业的应用需求刚开始打开,未来将会有更大的施展空间。

 


此外,另据罗克韦尔自动化电动汽车电池行业业务拓展经理张学峰介绍:“大约在五年前 ,这一技术已被国际头部动力电池企业成熟应用,而国内同类头部企业从2019年开始采用。”据了解,智能磁悬浮小车技术最初由麻省理工大学高校团队开发,此后罗克韦尔自动化将其收购,并成功应用于更广泛地工业领域。

 

不仅只限于电池行业,罗克韦尔自动化智能磁悬浮小车技术未来将会有更大的市场应用空间。根据张鹏透露:“智能磁悬浮小车系统最大负载可高达5吨,其应用领域不仅只限于动力电池行业,还涵盖整车制造,比如整车及零部件制造。而以整车制造为例,罗克韦尔自动化这一方案已被多家美系、欧系、日本等整车及零部件领导厂商所采纳,整车制造应用场景包括焊装、喷涂。”此外,智能磁悬浮小车将会在产品附加值高的离散工业,比如医药、物流、半导体、包装等行业有更大作为。


模拟与仿真软件  改进系统规划和决策

 

智能物流是工业4.0核心组成部分,智能物流仓储位于后端,是连接制造端和客户端的核心环节。企业最终所需要的是实现物流信息化、自动化、智能化的物流系统,不仅仅是单一的物流设备,必须是具备一站式服务,包括对整体物流系统进行设计、安装以及帮助自动化系统的集成融合。

 

Emulate3D通过使用精确的仿真模型来改进系统规划和决策,在安装前也可通过仿真试验对控制系统进行测试,使客户能够在制造和自动化成本实际发生和交付最终设计之前,对机器和系统设计进行虚拟测试

 

据悉,Emulate3D仿真软件具备领先的虚拟现实(增强现实)技术、真实的物理特性、逼真的细节表现力、丰富的设备库、灵活的二次开发能力、以及便捷的PLC调试(可离线编程)功能。据罗克韦尔自动化中国区汽车及半导体行业总监张鹏介绍:“目前,全球40%的自动化物流系统和解决方案提供商在使用罗克韦尔自动化Emulate3D软件除物流行业应用外,Emulate3D软件在更多离散制造装配应用场景下发挥了积极的作用。”

 

Emulate3D是行业领先的对工业自动化系统进行数字模拟和仿真的创新型工程软件开发商,2019年2月被罗克韦尔自动化收购。收购后,罗克韦尔自动化把Emulate3D技术纳入其数字设计产品组合中,作为罗克韦尔自动化的FactoryTalk DesignSuite的一部分。

 

建立合作伙伴关系 提供灵活解决方案

工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的新兴产物,正在成为新工业革命的关键支撑和深化“互联网+先进制造业”的重要基石,对未来工业经济发展将产生全方位、深层次、革命性的影响。其中,专注于工业自动化和信息化的罗克韦尔自动化联合PTC推出的FactoryTalk InnovationSuite数字化创新套件备受业界的瞩目。

 

2020年11月,罗克韦尔FactoryTalk InnovationSuite发布了一系列增强功能,此次功能更新是由罗克韦尔自动化和PTC共同合作后的成果。而此次FactoryTalk InnovationSuite全新增强的功能主要包括,加速IT/OT融合、简化从边缘到云端的企业分析、支持企业级数字主线以及通过领先的咨询和专业服务提供价值。

 

据张鹏指出:“罗克韦尔自动化以10亿美元收购PTC 8.4%股份,成为其第二大股东,由此双方成为IIoT软件上的深度合作伙伴。FactoryTalk InnovationSuite数字化创新套件已成为业界领先的工业互联网IIoT解决方案,已在汽车工厂中获得了成熟应用。”

 

同时,张鹏还强调:“汽车制造厂商会积极考虑工业互联网应用,比如在MES的发包过程中,就要把物联网技术考虑进去,不仅只是做制造执行,还有做整个ERP、MES,再到下层SCADA所有场景进行打通,而通过工业互联网或者工业物联网技术可以更好地解决此类问题。”

 

以罗克韦尔自动化的客户在国内一合资汽车品牌的工厂为例,该工厂一产线同时装配有四个不同厂商的CNC机床,由于各机床协议不同、设置参数各异,造成很多工艺参数无法采集,而罗克韦尔自动化通过自有工业物联网解决方案,将不同机床内部的风扇、刀具的转速等参数,通过物理连接先把数据进行采集,然后通过物联网技术在对其进行分类、展示,比如操作人员、管理人员、工程师各自会看到不同的数据,与此同时,不同的管理人员会得到不同的报表形式。此外,该解决方案通过辅以8种数学模型选择,进一步增强其机器学习功能,而机器学习是实现人工智能的一种方法。

 

作为在工业自动化、控制和信息技术解决方案等领域占据领先地位,罗克韦尔自动化整合了工业自动化领域的知名品牌,致力于打造全方位的工业自动化解决方案,以期帮助客户提高生产力。这些品牌包括艾伦-布拉德利(Allen-Bradley®)的控制产品和工程服务、罗克韦尔软件(Rockwell Software®)生产的工控软件。据张鹏介绍:“AB艾伦-布拉德利品牌产品主要以偏向硬件类的控制产品为主,比如PLC、传动类产品;而Rockwell  Software®主要以提供包括MES等控制类软件为主,比如Emulate3D、IoT、增强现实类软件等。

 

 

为给客户提供灵活性、智能性和规模,以实现从云端到边缘的数字化转型计划,罗克韦尔自动化与业界不同的领导厂商建立了深厚的合作伙伴关系。以用户对云服务的不同选择为例,围绕用户的不同需求,比如在美国,乃至全球市场,罗克韦尔自动化更倾向于选择与微软合作;而当面向国内用户需求时,罗克韦尔自动化可灵活提供本地化的云服务产品。

 

“尽管罗克韦尔自动化很强大,仍有自己不擅长的领域,如遇客户需要公有云,罗克韦尔自动化会选用云服务商的相关产品;如果客户需要,公司可把自有MES、IoT软件与PTC PLM软件打包,”罗克韦尔自动化中国区汽车及半导体行业总监张鹏如是说。

 

2018年6月,PTC和罗克韦尔自动化宣布,双方达成战略伙伴关系的最终协议,两家公司希望通过数字技术改变他们的物理操作。作为伙伴关系的一部分,特别是PTC和罗克韦尔自动化同意调整各自的智能工厂技术,并结合PTC的获奖ThingWorx®、Kepware®工业连接,和Vuforia®增强现实(AR)平台与罗克韦尔自动化的一流FactoryTalk®制造执行系统、FactoryTalk分析和工业自动化平台。

2020年10月,罗克韦尔自动化和微软宣布了一项为期五年的合作扩展计划,以开发集成的,面向市场的解决方案,用以帮助工业客户通过云技术提高数字敏捷性。通过结合双方各自在工业和IT市场的专业知识,团队可以更加无缝地协作,从而使工业组织可以节省基础架构成本,缩短实现价值的时间并提高生产率。

 

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