动力电池新一轮规模化扩产启动,物流的柔性升级成为电池企业无法绕开的话题。
目前来看,锂电行业主要有三大痛点:
1、质量&成本
电芯加工工序对生产环境有较高要求,粉尘、水分等因素会影响电芯的产品一致性;原材料价格的不断升高,产能快速扩张且劳动强度大,造成招工难、用工成本高;物料在不同工序转运,人工接触风险较高,物料报废造成大量成本损失。
2、效率&安全
前工序卷料重、种类多,上下料对接难度大,机台上料时需要多个工人同时完成;工艺路线复杂,物料搬运任务难以有效管控,造成产量及节拍损失;地面有碳粉容易打滑,物流通道狭窄,人机混行有安全隐患。
3、物料管理
各工序之间缓存物料多,没有实时库存数据,需要人工定期盘点;仓库按照ERP计划批量出库,与产线需求有差异,造成缓存区爆库;线边缓存架位置分散,没有上下架指示,造成产线与所需物料距离较远。
针对此,极智嘉正在尝试通过机器人打造各类解决方案。近日,由高工机器人、高工锂电、高工咨询联合主办的“2021锂电池智能制造峰会”在智能物流专场上,极智嘉全球供应链解决方案总监曹晓刚发表题为“智能机器人助力锂电制造柔性升级”的演讲。
他分析,锂电行业解决方案包括仓储和加工两部分,具体来看,原材料经过一系列的加工形成电芯产品。电芯进入模组车间形成模组,最终组成PACK,即电池包。其间的多项工序为移动机器人提供了用武之地,如前工序中的搅拌、涂布、辊压、分切等环节粉料搬运、铜铝箔搬运、卷料搬运;在中段,前工序制好的极卷极片可以通过机器人搬运到卷绕机或者叠片机上,电芯也可以通过机器人搬运到下一个库存环节。在模组车间的电芯上线、原材料上线、包材上线、模组下线,以及PACK车间的箱体上线、模组上线、原材料上线、PACK下线等都是移动机器人的应用场景。
原材料搬运解决方案
在原材料搬运解决方案中,面临的场景是原材料立库出库搬运至线边库、阴阳极粉料配送、阴阳极基材配送、空托盘堆垛,极智嘉提供的解决方案是AMR替代人工叉车搬运,运用的产品包括最大负载1000kg的潜伏顶升机器人M1000R和负载1.4吨的无人叉车F14L,这些SLAM激光导航产品的运行不受地面粉尘影响,不同型号的AMR可以互相安全避让,因而搬运托盘更精准、更安全。此外,上位系统直接下发任务,搬运系统就近安排空闲的机器人执行任务,由原材料库向缓存架补料、同时缓存架向投料口送料。
曹晓刚通过视频进一步展示了无人叉车实际运行的状况,无人叉车可以对接立库输送线,配送产线线边库,可以将空托盘自动堆叠回库,此外无人叉车还具备自动进出电梯、前向及侧向、货叉方向的激光避障等功能。
涂布/辊压搬运解决方案
在涂布/辊压搬运解决方案中,面对的场景是拆包间出库、缓存架存取、涂布上料/下料、辊压上料/下料、分切上料。极智嘉提供的解决方案是AMR替代叉车及手推料车;搬运系统与MES、上位机进行数据交互,机器人可以自动完成机台上下料、缓存架存取、工序转运等一系列任务,物料流转自动化率可达100%,信息可追溯;双举升结构一次搬运就可完成空满料卷的更换,1台机器人可以替换4个物流工人(双班),ROI小于2年。
该项目中运用到的AMR为双举升定制型机器人,对接精度可达±1mm,可适配1100~1750mm之间各种尺寸的料轴,可按实际需求定制;具备360°激光避障、高空及低矮障碍物避障、360°防撞触边等最高安全性能。
在某国内锂电池制造企业中已使用了这款产品,客户的痛点是由于物料重量达3吨,人工搬运困难,容易产生磕碰料废;上下料对接精度要求高(±1mm);地面掉落碳粉容易滑倒,通道狭窄有安全隐患。
为了解决这一难题,客户在前工序涂布、辊压、模切等工序已投入了30台双举升定制型机器人来对接WMS、MES以及上位机,实现全自动化的生产物流过程,通过系统管理库存,自动盘点、理货。状态监控及数据统计,包括效率分析、故障分析等。同时,机器人还可以与立库、输送线、电梯、卷帘门等设备智能交互。
总体而言,该项目实现全无人化物料搬运及设备对接,工艺路线灵活可调,节省物流工人120人(双班),项目整体ROI小于2年。
极卷搬运解决方案
接下来,曹晓刚分享了极卷搬运解决方案,该方案面对的场景包括模切下线、极卷出入库和卷绕上线。该方案运用的AMR产品为单悬臂定制型机器人,可替代人工推车搬运,可实现360°激光避障,停止精度为±5mm,定位精度达±1mm,悬臂车与卷绕机直接对接完成上料任务。
料箱/料盘搬运解决方案
料箱/料盘搬运解决方案则主要是应对后工序弹匣、Tray盘搬运,以及机台、输送线对接和转运,该方案运用M1000R结合电动辊筒替代手推车搬运,可按照料箱尺寸定制不同的辊筒尺寸,双排辊筒可以连续取两箱物料以提高搬运效率。辊筒与输送线高度保持一致,可直接对接输送线并取送物料。
模组生产解决方案
曹晓刚进一步介绍了模组生产解决方案,相对来说,模组生产的自动化率较高,潜伏式AMR M1000R可实现原材料上料的无人化配送,在这过程中,拣料工位呼叫机器人搬运空料车作业,随后机器人按照配料单的配送地址依次在线边工位停靠,线边工人取消后机器人行进到下一工位。叉车式AMR F20T/F20MT则可以实现电芯成品上料、包材上料、模组成品下线等的无人化配送。该方案中不同型号的机器人可以互相避让,保证安全。
极智嘉的系统解决方案向上可以连接企业的MES系统、机台上位机,向下可以控制机器人进行智能运作,并与数据管理平台(DMP)和各种外部设备,如提升机、风淋门、卷帘门、缓存架等实现对接。
通过后台数据的分析,可以对充电效率、机器人运行效率,工厂整体稼动率等进行分析,同时提供单据、任务、物料、机器人等看板,为企业管理人员以及现场操作人员提供更直接化的数据展示。
价值实现
最后,曹晓刚表示,极智嘉的愿景是成为全球领先的人工智能和机器人公司,打造智慧物流的基础设施和服务网络,帮助客户与合作伙伴实现数字化和智慧化的敏捷供应链。
发展至今,极智嘉已拥有员工超1000人,在南京和盐城的两个自有工厂年产能超万台,其中2019年首次对外开放的南京智慧工厂,是世界首座使用机器人自动生产自主移动机器人(AMR)的智慧工厂。
目前,极智嘉的专利公开累计超400件,拥有超300家全球大客户,移动机器人全球部署超10,000台。其全品类物流机器人系统包括货架到人系统、货箱到人系统、订单到人系统、智能分拣系统、智能搬运系统、智能叉车系统等。
在软硬件方面,极智嘉关注安全,打造可靠的硬件基础,如采用CNC高强度合金铝,其机械零件经过50万次的严格测试,电池防火设计通过日本最严认证,Wifi 通过Cisco认证,整机通过CE认证等,同时打造了机器人平台Matrix、软件平台 WES & RMS、算法平台 HyperX,从而赋能智能仓储与柔性制造。
在全球服务能力方面,极智嘉可实现线上问题响应时间小于10分钟,全球服务超20个国家及地区,中英文技术支持7*24小时全天候响应客户,已建立全球备件中心1个,国内备件仓4个,海外备件中心8个。
“极智嘉致力于为企业创造真正的价值,塑造竞争力,增强反脆弱力。伴随着锂电行业产能的不断扩张,智能机器人则可以助力锂电行业柔性升级,实现高投资回报率、高可靠性、高敏捷性,为整个供应链优化提供最全面的数据驱动智能决策支持,让企业以‘智’为伴,从容应对市场的风云变幻。”曹晓刚说道。
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