Dominique Scheider, manažer pro strategii a marketing v oblasti dopravy pro region EMEA ve společnosti Rockwell Automation vysvětlil, proč je inteligentní výroba pro obří továrny na baterie klíčová.
Baterie budou mít v budoucnu ústřední postavení na trhu s energií, a to jak pro mobilitu, 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.
Dodání miliardy wattů energie, kterou elektromobily v nadcházejících desetiletích budou potřebovat, obnáší vybudování nových giga továren. K dosažení takového cíle je totiž potřeba kromě rozšíření tradičních výrobních postupů a technologií, také nalezení nových způsobů uvažování o výrobních procesech. Nejen proto, aby se maximalizovala rychlost a flexibilita, ale také samotná výkonnost.
Inteligentní výrobu lze nazvat jako „digitální vlákno“, protože neovlivňuje pouze provedení, ale také optimalizaci celého životního 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 průběhu testovacího cyklu pak generují nástroje typu MATLAB a Ansys ještě cennější data.
Takto získaná data se pak používají k vývoji “digitálních dvojčat” strojů, které se používají ve výrobním procesu, při plánování a testování operací ve virtuálním světě. Digitální dvojčata pomáhají školit personál 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 optimalizovat výrobky i procesy. Právě takové propojení fyzického a virtuálního světa je považováno za budoucnost výroby baterií.
Inteligentní sledování výroby baterií
Jedním z nejdůležitějších aspektů digitálního vlákna je lepší přehled o procesech prostřednictvím monitorování výroby. Celý systém vychází ze sady softwaru nazývaného Manufacturing Execution Systems (MES). Systém MES se již desítky let využívá při výrobě automobilů, a právě pro výrobce baterií bude mít zásadní význam, zejména pokud jde o přizpůsobení. S rozvojem trhu se bude zvyšovat poptávka po přizpůsobení, a to až na úroveň jedinečných šarží pro každý vůz.
Pomocí softwaru MES je možné integrovat řídicí a obchodní systémy pro realizaci a sledování zakázek v rámci celého podniku. 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 problémy. Pokud je potřeba například porozumět vadám, dá se použít aplikace MES pro kvalitu, která sleduje, identifikuje a upozorňuje na to, že buď stroj, nebo procesy operátora překračují předepsané limity.
Další dobré využití mají například v aplikacích pro sledování a dohledávání, které umožňují získat úplnou sledovatelnost baterií v průběhu výrobního procesu a pomáhají tak zajistit, že baterie jsou bezpečné pro použití. Aplikace se dají také rozšířit na podnikovou softwarovou sadu MES.
Důležitým příkladem automatizovaného a inteligentního bezpapírového sběru dat je Battery Passport organizace Global Battery Alliance (GBA). Battery Passport poskytuje důvěryhodné informace o ukazatelích týkajících se odpovědných a udržitelných postupů. Výsledkem je pak pečeť kvality, která zachycuje ověřené záznamy o odpovědném získávání, správě, recyklaci a používání baterií v průběhu celého jejich životního cyklu. (Úloha Battery Passport v podpoře odpovědného hodnotového řetězce baterií byla také podpořena během celosvětových politických diskusí, včetně zasedání lídrů G7 v roce 2021, návrhu směrnice EU o bateriích a kanadské a americké administrativy.)
Lepší díky benchmarkingu
Spolešnost Rockwell Automation společně se Samsung SDI vyvinula systém MES, který je bezpapírový a doplněný o kontrolu kvality. Každý jednotlivý výrobní krok je tak dokumentován systémem MES. Systém FactoryTalk® Analytics™ by například mohl poukázat na to, že zvyšující se chybovost na stanici, kde se lepí baterie, přímo souvisí s lepidly, která byla nedávno integrována do výrobního procesu. Podle společnosti Samsung SDI přispívá tento analytický nástroj k výraznému zvýšení efektivity v nejrůznějších oblastech. Nejenže řeší zjevné problémy, ale také propojuje správné závislosti pro proces neustálého zlepšování, a navíc se snadno používá. Získání poznatků, které dříve trvalo nejméně hodinu, tak lze nyní dosáhnout během pěti minut.
Pokud jde o dostupnost dat mimo MES, spolupracuje společnost Rockwell Automation s PTC na platformě IoT, aby tak mohla zvýšit viditelnost aktiv. Shromažďování dat a zvyšování viditelnosti vede totiž k možnosti porovnávání různých strojů po celém světě. Pokud má tedy někdo deset výrobních závodů, platforma umožní zjistit které závody, linky a stroje jsou výkonnější než ostatní. Lze tak na základě výsledků agregovat nejen informace v reálném čase z výrobní haly, ale také přidat spoustu dalších zdrojů dat, které umožní mít 360stupňový pohled na operace.
