鉅大LARGE | 點擊量：1870次 | 2021年07月19日
數(shù)字孿生技術賦能動力鋰電池智能制造落地
數(shù)字孿生技術，被認為是將來制造業(yè)的基石。動力鋰電池作為新能源汽車產(chǎn)業(yè)極為緊要的一環(huán)，制造路徑正從規(guī)?；⒆詣踊蛑悄芑较虬l(fā)展。有了數(shù)字孿生技術的支撐，動力鋰電池制造或將出現(xiàn)令人期望的新局面。
何謂數(shù)字孿生技術
數(shù)字孿生技術，簡而言之是利用數(shù)字技術營造出實際世界與虛擬世界對稱的鏡像。通過數(shù)字孿生技術，可讓公司管理者隨時隨地了解設備的實時運行情況和加工數(shù)據(jù)，并通過數(shù)字孿生技術平臺預測設備將來的加工數(shù)據(jù)和可能出現(xiàn)的產(chǎn)線故障，提前制定計劃和對策。
事實上，數(shù)字孿生技術已經(jīng)成功使用于汽車、電子制造等多個工業(yè)制造范疇，但在動力鋰電池制造范疇的使用尚未真正啟動。
契合動力鋰電池制造難點
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
目前，為了配合車企日益嚴苛的要求，國內(nèi)主流動力鋰電池公司對產(chǎn)品、工藝、理解都在不斷加深，并對各自的電芯產(chǎn)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，其在加工工藝、產(chǎn)線裝備上也提出了更高的要求。
動力鋰電池當前面對的制造難題是：依然存在工藝流程復雜，產(chǎn)線優(yōu)良率低于預期，產(chǎn)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公司回歸降本提質(zhì)核心路徑的當下，從提升制造工藝、提高加工效能的角度挖潛降本顯得更為必要。
數(shù)字孿生技術在動力鋰電池范疇使用的優(yōu)點在于，可加速技術人員、操作人員對設備工藝的了解，激發(fā)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(xiàn)的各種故障特點，借助大數(shù)據(jù)樣本，形成將來對設備故障狀態(tài)精準判決的根據(jù)，實現(xiàn)設備自我感知、判斷、糾錯、預警等功能。誠然，大部分難題在數(shù)字孿生技術下都迎刃而解。
三層級技術沖破
數(shù)字孿生技術的核心難題在于實現(xiàn)真切場景與模型廠的實時同步，實現(xiàn)大型廠模型的優(yōu)化與簡化解決，以及大數(shù)據(jù)信息的收集和統(tǒng)籌。
針對動力鋰電池公司面對的實際困境，定位于全球化的自動化、智能化整體處理方法供應商，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、機器學習范疇的技術積淀，以及關于傳感器數(shù)據(jù)和運行歷史等全方位的數(shù)據(jù)積累，探索出了數(shù)字孿生技術整體性處理方法，以處理動力鋰電池公司亟待處理的難題。
利元亨集合了3D建模、美工、PLC控制、大數(shù)據(jù)、邊緣計算等技術人才投身數(shù)字孿生的研發(fā)工作，并分解整合了市面上絕大多數(shù)主流工藝以及客戶反饋大量提議，成績了該項技術的使用成熟度。
利元亨表示，目前公司在數(shù)字孿生技術方面已經(jīng)實現(xiàn)了真切場景和模型場景的模型同步，大型廠模型的優(yōu)化和簡化解決和大數(shù)據(jù)信息的收集和統(tǒng)籌等核心難題的沖破。
其中，在真切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(nèi)隨行時差；在大型廠模型的優(yōu)化和簡化解決層面，公司將廠模型容量從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(shù)據(jù)信息的收集和統(tǒng)籌層面，公司采取解決設備信號、加工調(diào)度任務、加工過程數(shù)據(jù)各工站分散收集，聚集解決的方法。
為了滿足動力鋰電池公司不同層級的場景及使用需求，利元亨在設備層級到車間系統(tǒng)再到廠級，均有完整的使用處理方法。
一是設備上的數(shù)字孿生技術。利元亨將3D模型與真切設備連接，實現(xiàn)3D模型跟隨真切模式運動，處理環(huán)境限制問題，提高設備運作過程可視化。
二是車間系統(tǒng)的數(shù)字孿生技術。公司通過車間等比例建模，以第一視角進行遨游顯示，人機交互實現(xiàn)場景切換，AGV運輸狀態(tài)虛擬顯示同步，滾筒線物流物料狀態(tài)同步，設備看板信息顯示。
三是廠級的數(shù)字孿生技術。采用智能園區(qū)全景模擬實現(xiàn)園區(qū)360°全景展示，實現(xiàn)不同場景和視角切換，進行園區(qū)布局解析。
創(chuàng)建一個集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的“實際”模型，以支持物理產(chǎn)品的全壽命周期。通過“虛擬世界”和“實際世界”的配對，實今朝出現(xiàn)問題之前處理問題，減少損耗和成本，甚至通過建模來規(guī)劃將來是利元亨的雄心。
賦能智能制造落地
動力鋰電池廠中的設備產(chǎn)線都可以通過數(shù)字孿生技術復制出來，利用數(shù)字孿生設備了解設備內(nèi)部的運行機制，通過數(shù)字模型和實體設備一起使用，可以有效獲取設備的運行數(shù)據(jù)，提高故障預判和維修效率，大幅提升產(chǎn)線效能，是智能制造落地的基石。
在憑借多年在自動化、數(shù)字化范疇的深耕積累，目前利元亨的數(shù)字孿生技術已經(jīng)成熟使用于電子制造范疇，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(shù)導入3D模型，模型依據(jù)換型參數(shù)離線模擬設備動作過程，降低新產(chǎn)品換型錯誤導致?lián)p壞產(chǎn)品、設備碰撞等異常的發(fā)生。達到省時省力，縮短交期時間的目的。
而這，無疑與動力鋰電池實現(xiàn)自動化、數(shù)字化、智能化制造的瓶頸沖破、趨勢路徑不謀而合。
作為公司管理者，可隨時隨地了解設備的實時運行情況和加工數(shù)據(jù)，同時可通過數(shù)字孿生技術平臺預測設備將來的加工數(shù)據(jù)和可能出現(xiàn)的產(chǎn)線故障，提前制定計劃和對策。
作為一般客戶，使用電腦或移動端(APP)遠程下達訂單后，設備開始依據(jù)訂單進行個性化的產(chǎn)品定制，客戶可以遠程看到定制產(chǎn)品的整個實時加工過程。
自數(shù)字孿生技術概念的提出，技術發(fā)展和使用在不斷的快速演變，無論是對產(chǎn)品的設計、制造還是服務，都開始萌生正向的推動用途。將來的數(shù)字孿生技術將更便捷，更適合創(chuàng)新，更具備測量、分解、預測能力。動力鋰電池作為新能源汽車產(chǎn)業(yè)極為緊要的一環(huán)，制造路徑正從規(guī)?；?、自動化向智能化方向發(fā)展。
