新能源電池行業(yè)從 2015 年前后開始大規(guī)模導(dǎo)入 MES 系統(tǒng),產(chǎn)線節(jié)拍從傳統(tǒng)汽車的每小時幾十臺躍升到電芯層面的秒級追蹤,這種節(jié)奏變化對工位終端的部署密度與數(shù)據(jù)吞吐提出了全新要求。一條典型的方形動力電池裝配線,從極組制作到化成分容往往有超過四十個關(guān)鍵工位,每一個工位都需要穩(wěn)定的身份識別,掃碼校驗(yàn)與生產(chǎn)數(shù)據(jù)回傳,mes工控一體機(jī)已經(jīng)成為產(chǎn)線數(shù)字基座不可替代的硬件載體。
產(chǎn)線節(jié)拍加速對工位終端的硬件壓力
與傳統(tǒng)機(jī)械加工車間相比,新能源電池產(chǎn)線對工位終端的壓力體現(xiàn)在三個維度。其一,產(chǎn)線節(jié)拍更快,電芯裝配工位的掃描與數(shù)據(jù)回傳需要在數(shù)秒內(nèi)完成,這就要求工位機(jī)具備穩(wěn)定的掃碼模組與高速的串口通信能力,任何一次刷卡掃碼的卡頓都會拖累整條產(chǎn)線的 OEE 指標(biāo)。其二,電池產(chǎn)線對靜電防護(hù)與潔凈度要求較高,工位機(jī)外殼材質(zhì)與表面處理需配合防靜電設(shè)計,避免吸附粉塵影響電池品質(zhì)。其三,電池化成分容車間存在弱腐蝕性氣體與持續(xù)高溫環(huán)境,工位機(jī)需要在該環(huán)境下保持長時段的穩(wěn)定運(yùn)行。
多系統(tǒng)協(xié)同與多協(xié)議并存的工位機(jī)要求
新能源電池工廠的 MES 系統(tǒng)往往需要與 WMS,ERP,PLM,SCADA 多套系統(tǒng)并行對接,工位機(jī)作為最末端的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn),需要穩(wěn)定支持工業(yè)以太網(wǎng),Wi-Fi,4G/5G 多種網(wǎng)絡(luò)接入方式,并兼容主流的工業(yè)通信協(xié)議。在硬件接口層面,板載多串口,多 USB 與 GPIO 資源是連接掃碼槍,電子秤,RFID 讀寫器與 工業(yè)控制信號燈的基本條件,mes工控一體機(jī)在接口密度上需要明顯高于消費(fèi)級一體機(jī)。同時,工位機(jī)的操作系統(tǒng)需要長期穩(wěn)定運(yùn)行在 Windows 或 Linux 平臺,支持遠(yuǎn)程運(yùn)維與鏡像批量下發(fā),降低工廠在多產(chǎn)線擴(kuò)張時的部署成本。
新能源工位機(jī)的工程落地參考
在電芯裝配與模組 PACK 段的實(shí)際部署中,工位機(jī)通常采用嵌入式或壁掛兩種安裝形態(tài),前者嵌入到工裝夾具面板,后者掛裝在工位立柱或懸臂上,以適配不同工序的操作高度。在工程選型上,針對新能源行業(yè)多接口密度與前置模塊化設(shè)計的需求,以控顯科技為代表的工位終端廠商,推出的P系列已經(jīng)成為多家頭部電池工廠的部署參考。
在電芯裝配工位的實(shí)際部署中,通過前置掃碼,刷卡與指紋識別模塊的集成,控顯P1A嵌入式多功能工業(yè)觸摸一體機(jī)在工位機(jī)前置模塊化上集成了 IC 刷卡,二維碼掃描與指紋識別多重身份認(rèn)證功能,工人在工位上完成一次掃碼報工僅需數(shù)秒,前置模塊化設(shè)計也降低了外設(shè)線纜外露帶來的潔凈度風(fēng)險,mes工控一體機(jī)在新能源電池產(chǎn)線上的穩(wěn)定運(yùn)行因此成為產(chǎn)線節(jié)拍與數(shù)據(jù)可追溯性的重要保障。
未來工位終端的演進(jìn)方向
隨著新能源電池工廠向無人化與黑燈工廠演進(jìn),工位終端的形態(tài)也在發(fā)生變化。從單機(jī)掃碼報工向視覺檢測與邊緣推理節(jié)點(diǎn)演進(jìn),工位機(jī)需要在前端承擔(dān)更多的圖像識別與異常判斷任務(wù),這對 CPU 算力,內(nèi)存帶寬與軟件生態(tài)都提出了更高要求。同時,工位機(jī)的部署密度將進(jìn)一步提升,網(wǎng)絡(luò)與供電的冗余設(shè)計,以及設(shè)備健康狀態(tài)的遠(yuǎn)程可視化,都將成為mes工控一體機(jī)在新能源電池行業(yè)未來三年的關(guān)鍵演進(jìn)方向。
新能源電池產(chǎn)線的工位終端部署是一項(xiàng)貫穿硬件選型,接口配置,系統(tǒng)兼容與運(yùn)維管理的系統(tǒng)工程。把節(jié)拍壓力,系統(tǒng)協(xié)同與現(xiàn)場工程落地結(jié)合起來評估,才能讓工位機(jī)在產(chǎn)線擴(kuò)張與工藝迭代的周期里持續(xù)穩(wěn)定支撐數(shù)據(jù)可追溯性,這是mes工控一體機(jī)在該行業(yè)從單臺部署走向整廠復(fù)制的關(guān)鍵路徑。
