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【原创】利元亨:数字孪生技术赋能动力电池智能制造落地
文章来源自:高工锂电网
2019-06-15 17:28:39 阅读:18164
摘要广东利元亨智能装备股份有限公司自主研发的数字孪生技术,解决了智能设备研发过程中产品标准化不完善、产线优良率低于预期等问题,赋予动力电池智造新局面。

数字孪生技术,被认为是未来制造业的基石。动力电池作为新能源汽车产业极为重要的一环,制造路径正从规模化、自动化向智能化方向发展。有了数字孪生技术的支撑,动力电池制造或将出现令人期待的新局面。

何谓数字孪生技术

数字孪生技术,简而言之是利用数字技术营造出现实世界与虚拟世界对称的镜像。通过数字孪生技术,可让企业管理者随时随地了解设备的实时运行情况和生产数据,并通过数字孪生技术平台预测设备未来的生产数据和可能出现的产线故障,提前制定计划和对策。

事实上,数字孪生技术已经成功应用于汽车、电子制造等多个工业制造领域,但在动力电池制造领域的应用尚未真正启动。

契合动力电池制造难点

目前,为了配合车企日益严苛的要求,国内主流动力电池企业对产品、工艺、理解都在不断加深,并对各自的电芯产品结构进行了一系列的升级变更,释放出了工艺多样性,随之而来的是,其在生产工艺、产线装备上也提出了更高的要求。

动力电池当前面临的制造难题是:仍然存在工艺流程复杂,产线优良率低于预期,产品标准化不完善,切线换型、故障检修成本高,在制周期长,交货计划难于管控等问题。尤其是在补贴退坡倒逼企业回归降本提质核心路径的当下,从提升制造工艺、提高生产效能的角度挖潜降本显得更为必要。

数字孪生技术在动力电池领域应用的优势在于,可加速技术人员、操作人员对设备工艺的了解,激发模拟仿真、虚拟装配、可行性验证等设计活动。同时,针对设备运行过程中出现的各种故障特征,借助大数据样本,形成未来对设备故障状态精准判决的依据,实现设备自我感知、判断、纠错、预警等功能。诚然,大部分难题在数字孪生技术下都迎刃而解。

三层级技术突破

数字孪生技术的核心难题在于实现真实场景与模型厂的实时同步,实现大型工厂模型的优化与简化处理,以及大数据信息的收集和统筹。

针对动力电池企业面临的现实困境,定位于全球化的自动化、智能化整体解决方案供应商,广东利元亨智能装备股份有限公司(下称“利元亨”)依托在人工智能、机器学习领域的技术积淀,以及对于传感器数据和运行历史等全方位的数据积累,探索出了数字孪生技术整体性解决方案,以解决动力电池企业亟待解决的难题。

利元亨集合了3D建模、美工、PLC控制、大数据、边缘计算等技术人才投身数字孪生的研发工作,并分析整合了市面上绝大多数主流工艺以及客户反馈大量建议,成就了该项技术的应用成熟度。

利元亨表示,目前公司在数字孪生技术方面已经实现了真实场景和模型场景的模型同步,大型工厂模型的优化和简化处理和大数据信息的收集和统筹等核心难题的突破。

其中,在真实模型与虚拟模型的同步时差层面,利元亨从1S随行时差,提升到100ms以内随行时差;在大型工厂模型的优化和简化处理层面,公司将工厂模型容量从100G压缩简化到1G的模型,大大降低硬件要求和模型运行流畅性问题;在大数据信息的收集和统筹层面,公司采取处理设备信号、生产调度任务、生产过程数据各工站分散收集,集中处理的方案。

为了满足动力电池企业不同层级的场景及应用需求,利元亨在设备层级到车间系统再到工厂级,均有完整的应用解决方案。

一是设备上的数字孪生技术。利元亨将3D模型与真实设备连接,实现3D模型跟随真实模式运动,解决环境限制问题,提高设备运作过程可视化。

二是车间系统的数字孪生技术。公司通过车间等比例建模,以第一视角进行漫游显示,人机交互实现场景切换,AGV运输状态虚拟显示同步,滚筒线物流物料状态同步,设备看板信息显示。

三是工厂级的数字孪生技术。采用智能园区全景模拟实现园区360°全景展示,实现不同场景和视角切换,进行园区布局介绍。

创建一个集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的“现实”模型,以支持物理产品的全寿命周期。通过“虚拟世界”和“现实世界”的配对,实现在出现问题之前解决问题,减少损耗和成本,甚至通过建模来规划未来是利元亨的雄心。

赋能智能制造落地

动力电池工厂中的设备产线都可以通过数字孪生技术复制出来,利用数字孪生设备了解设备内部的运行机制,通过数字模型和实体设备一起使用,可以有效获取设备的运行数据,提高故障预判和维修效率,大幅提升产线效能,是智能制造落地的基石。

在凭借多年在自动化、数字化领域的深耕积累,目前利元亨的数字孪生技术已经成熟应用于电子制造领域,并获得了长足的进步。

如今,利元亨正朝着模型换型的方向迈进,可将新品的换型参数导入3D模型,模型根据换型参数离线模拟设备动作过程,降低新产品换型错误导致损坏产品、设备碰撞等异常的发生。达到省时省力,缩短交期时间的目的。

而这,无疑与动力电池实现自动化、数字化、智能化制造的瓶颈突破、趋势路径不谋而合。

作为企业管理者,可随时随地了解设备的实时运行情况和生产数据,同时可通过数字孪生技术平台预测设备未来的生产数据和可能出现的产线故障,提前制定计划和对策。

作为普通客户,使用电脑或移动端(APP)远程下达订单后,设备开始根据订单进行个性化的产品定制,客户可以远程看到定制产品的整个实时生产过程。

自数字孪生技术概念的提出,技术发展和应用在不断的快速演化,无论是对产品的设计、制造还是服务,都开始产生正向的推动作用。未来的数字孪生技术将更便捷,更适合创新,更具备测量、分析、预测能力。动力电池作为新能源汽车产业极为重要的一环,制造路径正从规模化、自动化向智能化方向发展。

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