從智能手機到電動汽車，對緊湊、可靠、耐用電池的需求正促使許多電池制造商迅速提升產(chǎn)能。但這些高度自動化的電池裝配線通常需要數(shù)月時間才能開發(fā)完成。那么，速度能否加快?

　　DWFritz Automation(Wilsonville，OR)是一家為先進制造業(yè)量身定制精密自動化、計量和檢驗解決方案的全球領(lǐng)先供應(yīng)商，最近，它以創(chuàng)紀錄的速度為一家北美領(lǐng)先的電池制造商交付了一條新型、靈活、高產(chǎn)出、全自動化的電池生產(chǎn)線。

　　該公司銷售副總裁Chris Povich表示：“DWFritz 會從微米和毫秒的角度來考慮問題。要解決客戶的制造難題，需要極高的運行速度、先進的材料處理方式、過程自動化和非常高的精度，而這些正是我們能夠提供的關(guān)鍵功能?！?/p>

　　由于項目復(fù)雜、可用開發(fā)時間短，DWFritz希望找到一個能夠在并行工程設(shè)計環(huán)境下提供多種專業(yè)技術(shù)知識的戰(zhàn)略合作伙伴，從而快速完成設(shè)計迭代并加快項目實施速度。他們選擇了博世力士樂。

　　1 有效合作實現(xiàn)在最短時間內(nèi)交付

　　無論大小或形狀參數(shù)如何，電池制造都是一個復(fù)雜的多步驟過程，將不同的材料組合在一起形成電池的陰極和陽極，然后將其與導(dǎo)體組合成一個完整的封裝。如今的電池能量密度不斷提高，而體積卻越來越小。極其嚴格的裝配公差、更高的產(chǎn)出率和實時檢驗率、數(shù)據(jù)采集以及與機器和工廠級控制系統(tǒng)的通信都是對DWFritz和博世力士樂需要構(gòu)建的解決方案的關(guān)鍵要求。

　　據(jù)Povich介紹，幾項關(guān)鍵的設(shè)計和操作要求促使他們做出了與博世力士樂開展項目合作的決定。他說：“這條裝配線必須以極高的速度運行，空間也是一項挑戰(zhàn)。盡管裝配線長達一百多英尺，但其設(shè)計必須能夠適應(yīng)非常緊湊的空間，運動平臺也必須能夠滿足十分強勁的運動控制需求，因為僅一個系統(tǒng)就有超過50個運動軸。”

　　DWFritz總裁Mukesh Dulani表示，時間是最大的挑戰(zhàn)之一?！斑^去，我們會與幾家不同的供應(yīng)商合作，但就這個案例的情況來看，僅是啟動各供應(yīng)商之間的合作這一件事就需要花費我們至少10 到15 周的時間。我們在這個項目上只有12周的設(shè)計和工程時間以及8周的采購時間可用，因此我們必須與博世力士樂這樣的伙伴開展合作， 由他們提供技術(shù)和工程支持，幫助我們?nèi)〉贸晒??！?/p>

　　博世力士樂北美制造、工程和工廠自動化高級副總裁Matthias Aberle認為，對于博世力士樂而言，與領(lǐng)先的機器制造商和集成商開展合作是實現(xiàn)“未來工廠”的關(guān)鍵一步。

　　他說：“我們所有人面臨的挑戰(zhàn)是，客戶需要更好的結(jié)果，需要更加開放和更具創(chuàng)新性的系統(tǒng)，將實時機器信息從車間傳輸?shù)娇梢詫@些信息進行更有效利用的地方。為此，我們正在與DWFritz等技術(shù)利益相關(guān)者建立重要合作伙伴關(guān)系，以便利用我們具有的綜合優(yōu)勢推動自動化行業(yè)的重大變革。”

　　在復(fù)雜的多技術(shù)生產(chǎn)線的設(shè)計過程中，博世力士樂為新電池生產(chǎn)線的創(chuàng)建提供了一系列技術(shù)和系統(tǒng)支持。其中包括：

　　? 多個輸送系統(tǒng)，用于在生產(chǎn)單元內(nèi)部和之間運輸電池;

　　? 龍門式搬運系統(tǒng)中使用的精密線性運動模塊;

　　自動化系統(tǒng)平臺 ctrlX AUTOMATION 及其控制平臺 ctrlX CORE 不僅對該項目取得成功起到了促進作用，而且使客戶能夠使用相同的軟件和硬件平臺來構(gòu)建未來的生產(chǎn)線。

　　? 鋁結(jié)構(gòu)框架;

　　? 全套先進的運動控制和驅(qū)動系統(tǒng)，包括一個應(yīng)用博世力士樂開創(chuàng)性的新型控制平臺ctrlX AUTOMATION的系統(tǒng)。

　　D ula ni表示：“我們最重要的目標之一是建立一個開放的機器控制系統(tǒng)架構(gòu)，讓客戶的服務(wù)器可以直接查詢機器并獲取實時數(shù)據(jù)。自動化系統(tǒng)平臺ctrlX AUTOMATION及其控制平臺ctrlX CORE不僅對該項目取得成功起到了促進作用，而且使客戶能夠使用相同的軟件和硬件平臺來構(gòu)建未來的生產(chǎn)線?！?ct rlX AUTOMATION既包含硬件也包含軟件。憑借基于Linux 的實時操作系統(tǒng)、持續(xù)開放的系統(tǒng)架構(gòu)和基于網(wǎng)絡(luò)的工程設(shè)計，它使用戶能夠通過應(yīng)用程序來創(chuàng)建、添加或共享自動化功能，甚至可以從博世力士樂ctrlX Store購買這些功能，從而使自動化操作與使用智能手機一樣簡單。

　　此外，博世力士樂的控制器還可以通過一個確定的實時通信平臺來管理第三方現(xiàn)場設(shè)備，支持先進的凸輪傳動解決方案，并在同一實時控制時鐘上進行生產(chǎn)模塊同步。ctrlX AUTOMATION的易用性和開放性對于團隊在規(guī)定時間內(nèi)完成這一復(fù)雜的合作項目發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。該平臺支持自由選擇編程語言，而不限于專有平臺?；诰W(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)配置使啟動過程快速、簡便，無需安裝軟件。完全虛擬的開發(fā)環(huán)境使團隊能夠在MES和自動化控制器之間創(chuàng)建通信平臺的 “ 數(shù)字孿生” ， 從而節(jié)省了大量時間。

　　博世力士樂區(qū)域副總裁Dave Hull表示：“數(shù)字孿生功能為DWFritz的工程師們提供了一個可以立即使用的軟件平臺。工程師們在拿到硬件之前幾個月時就已經(jīng)能夠?qū)λ邢到y(tǒng)進行測試，測試系統(tǒng)的運行情況，以及系統(tǒng)將如何與電池制造商的MES系統(tǒng)相配合。這一切讓我們擁有了先發(fā)優(yōu)勢?！?/p>

　　2 力士樂技術(shù)幫助實現(xiàn)精準傳動和高產(chǎn)能

　　DWFritz圍繞其創(chuàng)新型DWFritz柔性平臺DFP5000裝配單元為電池生產(chǎn)線構(gòu)建了生產(chǎn)單元。這是一個靈活的模塊化平臺，可以定制控制器、伺服驅(qū)動器并為特定流程進行饋送傳輸。D W Fr it z 的資深工程師Ma r t in Bamberger表示，精密的運動學(xué)工具是復(fù)合生產(chǎn)單元執(zhí)行廣泛的裝配和檢驗任務(wù)的基本要素。他說： “由于電池的組裝和加工要求相當(dāng)高的產(chǎn)出率，因此，要正確地校準電池中的所有組件，使公差介于20 到50 微米之間，這需要使用精密部件才能完成?！?/p>

　　為使這些運動學(xué)工具具備所需的精度和功效，他們選擇了力士樂的CKK緊湊型線性模組。力士樂銷售經(jīng)理Mike Ziencina表示：“我們的模組非常緊湊，精度高， 可重復(fù)性在五微米范圍內(nèi)?！边@些模組被組合到一起，開發(fā)出各種運動學(xué)解決方案，例如笛卡爾機器人拾取和放置系統(tǒng)，集成到了DFP5000單元中。

　　緊湊型IndraDrive Mi電機集成伺服系統(tǒng)是博世力士樂的另一項關(guān)鍵技術(shù)貢獻，用于電池初步生產(chǎn)階段的網(wǎng)絡(luò)處理站。IndraDrive Mi是一種無機柜系統(tǒng)，將伺服驅(qū)動器和電機單獨組合封裝，并根據(jù)應(yīng)用要求進行靈活連接。這使得團隊能夠?qū)⑺须姎鈧鲃咏M件直接集成到機器中， 節(jié)省了占地空間和安裝時間。

　　由于這條生產(chǎn)線運行速度快和復(fù)雜性高，安全也成為一個重要的考量因素。博世力士樂提供了一整套最先進的機器安全解決方案，包括帶自動控制器的集成安全PLC、伺服驅(qū)動器中內(nèi)置的先進SafeMotion安全技術(shù)、安全I/ O以及通過PROFIsafe提供的集成安全通信支持。

　　在產(chǎn)品輸送方面，博世力士樂的輸送系統(tǒng)是項目取得成功的關(guān)鍵。為了確定哪種輸送產(chǎn)品最適用， 團隊考慮了所制造產(chǎn)品的尺寸、重量、產(chǎn)出速度和所需要的停車精度等因素。最終，力士樂將VarioFlow plus輸送系

　　統(tǒng)配置為基于托盤的解決方案， 提供了最適用的平臺。VarioLow plus是一種靈活的模塊化塑料鏈式輸送系統(tǒng)， 其設(shè)計用途廣泛，可水平、垂直、繞過障礙物或以其他配置來移動大容量產(chǎn)品。工件托盤可與Vario Flow plus配合使用， 在需要定位或更高精度的應(yīng)用中執(zhí)行產(chǎn)品輸送任務(wù)。

　　由于裝配單元與自動化組件的緊密結(jié)合，VarioFlow plus系統(tǒng)允許進行多個行程，同時仍然保持托盤在輸送機系統(tǒng)上的位置。此外，有了VarioFlow plus，再循環(huán)系統(tǒng)的創(chuàng)建也更加簡便，可以將空托盤送回到起始位置， 循環(huán)往復(fù)，從而節(jié)省寶貴的占地空間。博世力士樂還與DWFritz密切合作，為生產(chǎn)線設(shè)計了一種開放式的體系架構(gòu)。

　　3 在并行設(shè)計方面建立伙伴關(guān)系是未來自動化的關(guān)鍵

　　如果合作伙伴能夠像DWFritz和博世力士樂一樣開展合作，那么在該項目中建立的工程過程和開發(fā)伙伴關(guān)系

　　(在緊迫且重疊的時限內(nèi)進行系統(tǒng)設(shè)計、編程、組件購買和集成)將成為未來復(fù)雜自動化項目的標準化方法。

　　DWFritz的Povich表示： “從一開始，當(dāng)我們還在進行技術(shù)概念開發(fā)時，博世力士樂就已經(jīng)與我們的工程團隊開展合作。在我們獲得該項目之后，兩家公司的合作團隊立即組建完成，齊心協(xié)力，共同奮斗，解決來自客戶的挑戰(zhàn)?！? 對于博世力士樂來說，該項目的成功不僅為與DWFritz開展后續(xù)項目合作奠定了基礎(chǔ)，還為實現(xiàn)制造業(yè)工業(yè)4.0的愿景創(chuàng)建了模型。

　　博世力士樂的Dave Hull表示：“這個項目的合作伙伴關(guān)系展示了實現(xiàn)目標需要采取的實際及具體步驟。我們很高興能與DWFritz這樣的公司合作，可藉此來展現(xiàn)我們?nèi)绾慰s短交付周期、幫助客戶取得成功并提供滿足客戶現(xiàn)在和未來需求的解決方案?！?/p>

　　作為全球領(lǐng)先的傳動與控制技術(shù)供應(yīng)商之一，博世力士樂致力于為各類機械和系統(tǒng)設(shè)備提供高效、強大、安全的智能運動解決方案。公司在行走機械應(yīng)用、機械應(yīng)用與工程及工廠自動化等領(lǐng)域擁有豐富的項目經(jīng)驗，并且憑借其智能元件、定制化解決方案及服務(wù)，為實現(xiàn)互聯(lián)工業(yè)創(chuàng)造完美的應(yīng)用環(huán)境。同時，博世力士樂還為客戶提供各種液壓、電子傳動與控制、齒輪、線性傳動及組裝技術(shù)，軟件及物聯(lián)網(wǎng)的接口。公司業(yè)務(wù)遍及全球80 多個國家與地區(qū)，擁有超過31,000名專業(yè)員工，2021年全球銷售額近62億歐元。自1978年進入中國市場以來，博世力士樂已在北京、武進和西安建立了生產(chǎn)基地，截止至2021年12 月，擁有約2,800名員工。