Обеспечение масштабного масштабного производства аккумуляторов

По прогнозам, к концу десятилетия аккумуляторная индустрия вырастет в десять раз. Этот рост обусловлен увеличением спроса на литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы, преимущественно для электрифицированного транспорта и хранения энергии. Высокий рыночный спрос и все более поддерживающая политика правительств многих стран приводят к жесткой конкуренции между стартапами, совместными предприятиями и действующими игроками за определение лидеров рынка. Новые участники и признанные поставщики сталкиваются со многими одинаковыми проблемами: как сократить время масштабирования, снизить процент брака и максимизировать пропускную способность, сохраняя при этом целевые показатели затрат, качества и устойчивости. Традиционные методы производства не могут реализовать эти амбиции.

Скорее, предприятия, стремящиеся экономически эффективно расширить производство аккумуляторов и занять лидирующие позиции на рынке, нуждаются в системе цифрового предприятия для производства, в которой цифровой двойник производства связан с реальными производственными операциями посредством технологий автоматизации и промышленного Интернета вещей (IIoT). устройства. Это позволяет виртуально проектировать и оптимизировать производственную линию, а также проверять производственные процессы перед внедрением в цехах, тем самым снижая инвестиционные риски и сокращая время масштабирования.

Соединение цифровой инфраструктуры с оборудованием и программным обеспечением для автоматизации, а также с промышленным Интернетом вещей облегчает сквозную интеграцию производства. Это обеспечивает понимание реализации крупномасштабного производства и управляемую данными структуру для постоянного повышения производительности производства, одновременно обеспечивая баланс между устойчивостью процесса и прибыльностью в долгосрочной перспективе.

Примеры последних нескольких лет показали, что компаниям может потребоваться семь или более лет, чтобы перейти от заявлений о создании гигантских заводов к достижению стабильного производства в больших масштабах. Такое долгое время для расширения производства является серьезной проблемой на этом быстро меняющемся рынке аккумуляторов. Цель виртуального развития производства — ускорить проектирование, строительство и планировку вашего завода с помощью взаимосвязанного междисциплинарного проектирования. Благодаря этому предприятия могут создавать надежную виртуальную версию своих процессов, линий и заводов для итеративного ввода в эксплуатацию производственных процессов без затрат и рисков, связанных с этим в реальном мире. Кроме того, можно значительно ускорить использование моделирования, клеточной инженерии и оптимизации.

С помощью моделирования инженеры могут точно оценить влияние различных химических веществ на производительность, безопасность и старение элементов, а также оптимизировать конструкцию элементов для максимизации плотности энергии и быстрой зарядки. Они могут виртуально проверять конструкцию и поведение ячеек на соответствие требованиям упаковки и требованиям конечной системы, используя цифровых двойников. Это освобождает компании от дорогостоящего и трудоемкого подхода, основанного только на тестировании. Мы наблюдаем ускорение разработки и проектирования аккумуляторов в 2–3 раза, поскольку компании внедряют нашу систему цифровых двойников. Благодаря надежной магистрали PLM цифровые двойники продукта, производства и фабрики остаются связанными, что позволяет компаниям учитывать взаимозависимости и последствия изменений на протяжении всего жизненного цикла.

Цифровой двойник аккумуляторной продукции и производства становится ключевой потребностью аккумуляторной промышленности, учитывая быстрое развитие химии материалов, конструкции элементов и технологий производства. Захват лидерской позиции в меняющейся отрасли требует гибкости, и эти изменения необходимо быстро проверять, чтобы сохранить оптимальное использование энергии и сырья.

Один из наших клиентов использует систему цифровых двойников Siemens для ускорения разработки и оптимизации ячеек и виртуального ввода в эксплуатацию производственных линий для полномасштабного масштабирования производства из лабораторных производственных процессов. Принятие этой концепции позволило им сократить время, необходимое аккумуляторным элементам для перехода от лаборатории к масштабному производству, а также достичь целей устойчивого развития и их собственных уникальных требований.

Одной из самых больших проблем для крупномасштабного производства является очень высокий процент брака. Мы видели, что процент брака составляет 40 процентов или выше в начале производства элементов, но в большинстве случаев остается чуть ниже 10 процентов, когда полная производственная мощность достигается через несколько лет после начала производства. Эти уровни являются ключевыми узкими местами в снижении производственных затрат.