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　　從智能手機(jī)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(jìn)制造業(yè)量身定制精密自動化、計(jì)量和檢驗(yàn)解決方案的全球領(lǐng)先供應(yīng)商，最近，它以創(chuàng)紀(jì)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(yùn)行速度、先進(jìn)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。”

　　由于項(xiàng)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(jì)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(jì)迭代并加快項(xiàng)目實(shí)施速度。他們選擇了博世力士樂。

　　有效合作實(shí)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(yán)格的裝配公差、更高的產(chǎn)出率和實(shí)時檢驗(yàn)率、數(shù)據(jù)采集以及與機(jī)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(xiàng)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)和操作要求促使他們做出了與博世力士樂開展項(xiàng)目合作的決定。他說：“這條裝配線必須以極高的速度運(yùn)行，空間也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。盡管裝配線長達(dá)一百多英尺，但其設(shè)計(jì)必須能夠適應(yīng)非常緊湊的空間，運(yùn)動平臺也必須能夠滿足十分強(qiáng)勁的運(yùn)動控制需求，因?yàn)閮H一個系統(tǒng)就有超過50個運(yùn)動軸。”

　　DWFritz總裁Mukesh Dulani表示，時間是最大的挑戰(zhàn)之一。“過去，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(fèi)我們至少10到15周的時間。我們在這個項(xiàng)目上只有12周的設(shè)計(jì)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Α?rdquo;

　　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(rèn)為，對于博世力士樂而言，與領(lǐng)先的機(jī)器制造商和集成商開展合作是實(shí)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(shí)時機(jī)器信息從車間傳輸?shù)娇梢詫@些信息進(jìn)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(jì)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(yùn)輸電池
• 龍門式搬運(yùn)系統(tǒng)中使用的精密線性運(yùn)動模塊
• 鋁結(jié)構(gòu)框架
• 全套先進(jìn)的運(yùn)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)。

　　自動化系統(tǒng)平臺ctrlX AUTOMATION及其控制平臺ctrlX CORE不僅對該項(xiàng)目取得成功起到了促進(jìn)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。

　　Dulani表示： “我們最重要的目標(biāo)之一是建立一個開放的機(jī)器控制系統(tǒng)架構(gòu)，讓客戶的服務(wù)器可以直接查詢機(jī)器并獲取實(shí)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(xiàng)目取得成功起到了促進(jìn)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。” ctrlX AUTOMATION既包含硬件也包含軟件。憑借基于Linux的實(shí)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(jì)，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(jī)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(shí)時通信平臺來管理第三方現(xiàn)場設(shè)備，支持先進(jìn)的凸輪傳動解決方案，并在同一實(shí)時控制時鐘上進(jìn)行生產(chǎn)模塊同步。ctrlX AUTOMATION的易用性和開放性對于團(tuán)隊(duì)在規(guī)定時間內(nèi)完成這一復(fù)雜的合作項(xiàng)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。基于網(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(tuán)隊(duì)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(jìn)行測試，測試系統(tǒng)的運(yùn)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。”

　　力士樂技術(shù)幫助實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)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(jìn)行饋送傳輸。DWFritz的資深工程師Martin Bamberger表示，精密的運(yùn)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(yàn)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(zhǔn)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。”

　　為使這些運(yùn)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)。”這些模組被組合到一起，開發(fā)出各種運(yùn)動學(xué)解決方案，例如笛卡爾機(jī)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(jī)集成伺服系統(tǒng)是博世力士樂的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)貢獻(xiàn)，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(jī)柜系統(tǒng)，將伺服驅(qū)動器和電機(jī)單獨(dú)組合封裝，并根據(jù)應(yīng)用要求進(jìn)行靈活連接。這使得團(tuán)隊(duì)能夠?qū)⑺须姎鈧鲃咏M件直接集成到機(jī)器中，節(jié)省了占地空間和安裝時間。

　　由于這條生產(chǎn)線運(yùn)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(jìn)的機(jī)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(jìn)SafeMotion安全技術(shù)、安全I(xiàn)/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(xiàng)目取得成功的關(guān)鍵。為了確定哪種輸送產(chǎn)品最適用，團(tuán)隊(duì)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?zhǔn)捷斔拖到y(tǒng)，其設(shè)計(jì)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VarioFlow 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(jìn)行多個行程，同時仍然保持托盤在輸送機(jī)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(jì)了一種開放式的體系架構(gòu)。

　　在并行設(shè)計(jì)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(xiàng)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(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程、組件購買和集成）將成為未來復(fù)雜自動化項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)化方法。

　　DWFritz的Povich表示： “從一開始，當(dāng)我們還在進(jìn)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(tuán)隊(duì)開展合作。在我們獲得該項(xiàng)目之后，兩家公司的合作團(tuán)隊(duì)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(xiàng)目的成功不僅為與DWFritz開展后續(xù)項(xiàng)目合作奠定了基礎(chǔ)，還為實(shí)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(xiàng)目的合作伙伴關(guān)系展示了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)需要采取的實(shí)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。”

　　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(jī)械和系統(tǒng)設(shè)備提供高效、強(qiáng)大、安全的智能運(yùn)動解決方案。公司在行走機(jī)械應(yīng)用、機(jī)械應(yīng)用與工程及工廠自動化等領(lǐng)域擁有豐富的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，并且憑借其智能元件、定制化解決方案及服務(wù)，為實(shí)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(jìn)入中國市場以來，博世力士樂已在北京、武進(jìn)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。