Autor: Dany Huang, Ph.D.
TOB New Energy tegevjuht ning teadus- ja arendustegevuse juht
Võtke LinkedInis ühendust dr Huangiga
Kokkuvõte ja peamised väljavõtted
Aku kokkupanemise tööjõukulud ei jaotata ühtlaselt{0}}see on koondunud käputäis korduvatesse jaamadesse: elektroodide virnastamine, lipikeevitus, korpus ja testimine. Automatiseerimine asendab need konkreetsed inimliigutused servoajamiga haaratside ja nägemisjuhitava ülekandega, vähendades otsest tööd 60–80%, suurendades samal ajal esimese läbimise tootlikkust, sest robot ei väsi kell kaheksa. Tasuvus sõltub toodangust rea kohta ja kohalikust koormatud tööjõu määrast, mitte ainult masina hinnast.
- A poolautomaatne silindriline liintavaliselt vajab 8–12 operaatorit; täisautomaatne ekvivalent töötab 2–3 sama väljundiga.
- Otsene tööjõukulu raku kohta langeb ligikaudu 0,10–0,20 USD-lt 0,02–0,05 USD-le, kui pilootmahud on 1–5 miljonit rakku aastas.
- Tsükliajaga sobitatud edastus, mitte roboti töötlemata kiirus, määrab liiniväljundi-jaam, mis võtab 4 s raku kohta, piirab 15 rakku/min liini, olenemata sellest, kui kiiresti robot liigub.
- Automatiseerimise ROI ületab 24 kuud ainult mahuläve ületamisel; sellest allpool jääb poolauto ratsionaalseks kapitaliotsuseks.
Kuue operaatoriga silindrilise raku koosteliin suudab parimal tunnil toota 12–15 rakku minutis. Kell seitse aeglustavad virnastamisoperaatori käed. Tab-keevituse positsioneerimine triivib. Testijaam varundab. Tegelik läbilaskevõime ulatub 60% tüübisildist ja tööjõukulu raku kohta tõuseb iga tagasilükkamisega.
Montaaži automatiseerimine ei seisne liini kiiremaks muutmises paberil. See seisneb selles, et liin hoiaks oma nimesildi kiirust kogu vahetuse jooksul, nii et ahelas on vähem käsi. Kokkuhoid tuleneb konkreetsetest, mõõdetavatest muudatustest: robot-haardehoidmine asendab inimese paigutust, automaatne ülekanne asendab kõndimist ja ootamist ning automaatne ülevaatus asendab rea lõpus avastamist.
Kus tööjõud peidab end patareide koosteliinis
Kõndige mis tahes käsitsi või poolautomaatse koosteliiniga ja tööjõukulud koonduvad samasse viide kohta:
- Elektroodide virnastamine / mähise laadimine.Iga rakk vajab elektroode, eraldajaid ja sakke, mis on joondatud millimeetri murdosaga. Inimene paigaldab iga komponendi käsitsi ja paigaldamise aeg pluss ümberjoondamine kulutab 30–40% kogu koostetööst.
- Sakkide keevitamise positsioneerimine.Lahter peab olema suunatud nii, et sakk langeks keevispunktile. Käsitsi positsioneerimine on aeglane ja muutlik; valesti joondatud keevisõmblused ilmnevad katse ajal avatud vooluahela tõrgetena.
- Korpus ja tihend.Tarretiserulli või elektroodivirna purki sisestamine, kaane keevitamine ning kokkupressimine või tihendamine nõuab ühtlast jõudu ja puhtust, mida käed ei suuda vahetuse jooksul tagada.
- Elektrolüütide täitmine ja käitlemine.Täitmine on automatiseeritud isegi poolautomaatsetes liinides, kuid täiteseadme peale- ja mahalaadimine on käsitsitöö.
- Testimine ja sorteerimine.Iga rakk tuleb moodustada, liigitada ja visuaalselt kontrollida. Käsitsi käsitsemine katseriiulite vahel on nii töömahukas kui ka saastumise oht.
Muster: väärtust lisava protsessi etapid (keevitus, täitmine) on juba masinaga juhitavad, kuidnende ümber töötada-laadimine, teisaldamine, orienteerumine, mahalaadimine-on inimene. See lahendus on automatiseerimise eesmärk.
Mehaaniline südamik: haaratsid, mis käitavad ilma kahjustusteta
Põhjus, miks akukoost aastaid automatiseerimisele vastu pidas, on toorik. Tarretisrull on pehme, kergesti deformeeruv ja sellel on kaetud pind, mis valesti haarates ketendub. Keritud silindrilist rulli tuleb tõsta südamikust või toetada kogu pikkuses, mitte mingil juhul pigistada.
Kaasaegsed koosterobotid lahendavad selle rakendusespetsiifiliste lõppefektoritega:
- Servoajamiga paralleelsed haaratsid jõu juhtimisegahaarake kõvad elemendid -purgi korpused, korgisõlmed, sakkide juhtmed- programmeeritava sulgemisjõuga, mis ei ületa kunagi detaili muljumispiiri.
- Pehmete patjadega vaakumhaaratsidTõstke elektroodid ja separaatorid pinna imemisega, jaotades koormuse üle kaetud pinna, nii et aktiivne materjal ei pritsiks. Padjamaterjalid on valitud nii, et need ei viiks osakesi puhtasse keskkonda.
- Südamikust haaravad padrunid silindriliste tarretisrullide jaokslaieneda õõnsas tornis, tõstes rulli ilma välistuult puudutamata.
- Nägemisjuhitav valimine ja asetaminemäärab iga osa asukoha enne haaramist, taludes asendi hajumist, mida konveier ja ülesvoolu jaamad paratamatult tekitavad.
Tehniline mõte seisneb selles, et robot on täpselt nii hea, kui hea on selle lõpptegija ja nägemus. Üldiste haaratsitega ehitatud automatiseeritud liin kahjustab rakke ja töötab madala tööajaga. Joonekujundus algab osade käsitsemise füüsikast, mitte robotimudelist.
Automaatne voog: võrrandi teine pool
Robothaardumine eemaldab käed üksikutelt jaamadelt. Automaatne ülekanne eemaldab tööjõu jaamade vahel-ja see on koht, kus enamik "automaatseid" liine vaikselt ebaõnnestub.
Ülekandesüsteem peab olematsükli aeg sobitatud. Kui virnastamisjaamal kulub 8 s lahtri kohta ja lipikeevitusjaamal 5 s, töötab liin maksimaalselt 7,5 rakku/min, välja arvatud juhul, kui puhvrid erinevust neelavad. Domineerivad kolm ülekandearhitektuuri:
| Ülekande tüüp | Tüüpiline kiirus | Parim sobivus | Nõrkus |
|---|---|---|---|
| Jalutuskiir / indekseerimiskonveier | 10-30 rakku/min | Jäigad, üheformaadilised silindrilised jooned | Vormingu muutmine nõuab mehaanilist uuesti tööriista |
| Rotary indeksi tabel | 15–40 rakku/min | Kompaktsed jaamad ringis | Fikseeritud jaamade arv |
| Sõltumatu kaubaaluste / süstikute süsteem | 5–25 rakku/min | Mitmeformaadilised pilootliinid, segaastmed | Kõrgem hind jaama kohta |
Silindrilise pilootliini jaoks on kõnnikiire indekseerija tööhobune: rakud liiguvad kindlal sammul, iga jaam sooritab ühe toimingu ja kogu rida pulseerib üheskoos. Kotielementide puhul domineerivad sõltumatud kaubaalused, kuna protsessi etapid-virnastamine, lipikeevitus, tihendamine, degaseerimine-käivad väga erineva kestusega ja vajavad lahtisidumist.
Puhverdamine on detail, mis eraldab teoreetilise joone jooksvast. Väike puhversalv kiire ja aeglase jaama vahel neelab tsükliaja loomuliku kõikumise ja hoiab liini peatumast iga üksiku jaama luksumisel. Puhvriteta liinid peatuvad esimese väiksema tõrke korral; Puhvritega liinid sõidavad neist läbi.
A vs B: poolautomaatne vs täisautomaatne kokkupanek
Aus võrdlus ei ole masin masina vastu. Tegemist on kahe töömudeliga.
Poolautomaatne mudel.Üksikud masinad-kerimisseade, lehtkeevitaja, pressimisseade-, mida juhib spetsiaalne töötaja, rakke kantakse jaamade vahel käsitsi või lihtsatel konveieritel. Kapitali maksumus on madal. Väljund skaalatakse lineaarselt töötajate arvuga. Kvaliteet sõltub operaatori järjekindlusest. Üleminek vormingute vahel on kiire, kuna inimesed kohanduvad kohe.
Täisautomaatne mudel.Üks integreeritud liin robotkäitlemise, automaatse ülekande ja iga protsessietapi vahelise inline-kontrolliga. Kapitalikulu on kõrge-tavaliselt 3–6 korda poolautomaatse ekvivalendi kohta. Väljund määratakse liini tasakaalustatud tsükliaja, mitte töötajate arvu järgi. Kvaliteet on ühtlane, kuna iga rakk järgib sama mehaanilist rada. Üleminek nõuab tarkvara hallatavate retseptide ja kinnitusdetailide muudatusi.
| tegur | Poolautomaatne | Täisautomaatne |
|---|---|---|
| Kapitali maksumus | 150–500 000 USD | 800 000–3 miljonit USA dollarit |
| Operaatoreid vahetuse kohta | 8–12 | 2–3 |
| Väljundi stabiilsus kogu vahetuse ajal | Väheneb väsimusega | Nimesildilt tasane |
| Esimese läbimise saagikus | 88–95 % (sõltub operaatorist) | 96–99 % (protsessi juhitud) |
| Vormingu vahetamine | Tundi, madalad kulud | Tunnist päevani, retsept + inventar |
| Läbilöök tööjõu kokkuhoiu pealt | Kohe (madala kapitalikuluga) | 2–4 aastat pilootmahul |
Tööjõulõhest olulisem on saagikuse lõhe. Aastas 2 miljonit rakku tootva liini 5% tootluse paranemine on 100 000 prügi vähem-, mis on materjali- ja ümbertöötlemiskuludelt suurem kui kogu operaatori palgafond, mida see asendab.
ROI-mudel: tööjõukulu lahtri kohta ja läbilöögimaht
Otsustusmõõdik on lihtne: tööjõukulu lahtri kohta=(operaatorid × laaditud aastane tööjõukulu) ÷ aasta toodetud elemendid.
Koormatud tööjõukulu-palgad, millele lisanduvad hüvitised, vahetuspreemiad ja koolitus-, ulatuvad piirkonniti laias ulatuses, alates ligikaudu 15 000 USA dollarist aastas Kagu-Aasia osades kuni 60 USA dollarini 000+ aastas Lääne-Euroopas ja Põhja-Ameerikas. See levik muudab automatiseerimise vastust täielikult.
Töötatud mudel, 2 miljonit rakku aastas:
- Poolautomaatne: 10 operaatorit × 40 USD,000=400 000 USD aastas → 0,20 USD lahtri kohta.
- Täisautomaatne: 3 operaatorit × 40 USD, 000=120 000 USD aastas → 0,06 USD lahtri kohta.
- Aastane tööjõu kokkuhoid: 280 000 USD.
- Arvestades 1,2 miljoni USA dollari suurust liini, on ainuüksi tööjõu tasuvus ≈ 4,3 aastat-enne saagikuse ja praagi kokkuhoidu.
Lisage saagikuse paranemine (ütleme, et 4% 2 miljonist elemendist=80 000 lahtrit, mis on säästetud 2,50 USA dollari materjali maksumusega=200 000 USA dollarit aastas) ja tasuvusaeg langeb ligikaudu 2,5 aastani. Seetõttu on ROI mudelid, mis arvestavad ainult tööjõudu, süstemaatiliselt pessimistlikud ja mudelid, mis arvestavad ainult kapitalikapitali, on teises suunas valed.
Lõpptulemuse võrdlustabel (tasuvusaastad, täisautomaatne rida vs poolautomaatne baastase)
| Aastane väljund (lahtrites) | Koormatud tööjõud 20 000 USD | Koormatud tööjõud 40 000 USD | Koormatud tööjõud 60 000 USD |
|---|---|---|---|
| 500,000 | >8 a | 6-7 a | 4-5 a |
| 1,000,000 | 5-6 a | 3-4 a | 2-3 a |
| 2,000,000 | 3-4 a | 2,5-3 aastat | 1,5-2 aastat |
| 5,000,000 | 2-2,5 aastat | 1,5-2 aastat | 1-1,5 aastat |
| 10,000,000 | 1,5 a | 1-1,5 aastat | <1 yr |
Tabel eeldab keskklassi liinikulusid, kolme operaatori kokkuhoidu ja realistlikku saagikuse paranemist. Odava tööjõuga 500 000 elementi aastas ei tasu täisautomaatika ära-aus inseneri soovitus on poolautomaatne liin. Läänemaise tööjõumääraga 2 miljoni elemendiga aastas on täisautomaatne liin soodsam otsus isegi enne saagikuse mõju arvestamist.
Tehniline ülevaade:
Käitage ROI mudelit kaks korda: üks kord koos saagikuse parandamisega ja üks ilma. Paljud seadmete ostjad keelduvad automatiseerimisest, kuna ainult tööjõu tasuvus tundub pikk, ja seejärel juhivad käsitsi liini, mille varjatud kulud on vanarauad, ümbertöötlemine ja ebaühtlus{1}}mitte palgad. Tootlustermin on see, kus automatiseerimine teenib oma püsimise ja see termin jääb kõige sagedamini arvutustabelist välja.
Silindriline vs. kott: automaatikaprofiilid erinevad
Kaks domineerivat vormingut ei automatiseeri ühtemoodi.
Silindrilised rakudon lihtsamad automatiseerimisprobleemid. Purk annab igal sammul jäiga, haaratava keha. Kerimisel saadakse silindriline rull, mida südamikpadrun suudab ühemõtteliselt tõsta. Jaama-mähis, lipikeevitus, purkide sisestamine, kaane keevitamine, pressimine-on diskreetsed ja indekseeritavad. Seetõttu olid tööstuse esimesed täielikult automatiseeritud koosteliinid silindrilised. Atäisautomaatne silindrilise aku pilootkomplekteerimisliinrobotkäitlemise ja sisemise testimisega indekseerib rakud läbi iga jaama fikseeritud sammuga ja vormingu jäikus hoiab käsitsemistõrgete määra madalal.
Koti rakudon raskemad. Elektroodide virn on painduv, kotikile on õrn ja protsess hõlmab samme -degaseerimiseks, uuesti sulgemiseks, saki moodustamiseks-, mis toimivad pehmel, mõõtmete ebastabiilsel osal. Kotide kokkupanemise automatiseerimine toetub sõltumatutele kaubaalustele, mis kannavad iga rakku läbi liini ilma korduva uuesti haaramiseta, ja virna õrnatele vaakumotsadele. Tehnika on nõudlikum ja liini maksumus väljundraku kohta on suurem, kuid ka käsitsi kotikeste kokkupanemise töömahukus on suurem, mis tasakaalustab võrrandit.
Ühine põhimõte mõlemas vormingus: iga kord, kui inimkäsi puudutab rakku, on see puudutus paigutuse ajakulu, saastumise oht ja defekti võimalus. Iga haaratsi ja konveieri poolt eemaldatud puudutus eemaldatakse kõik kolm korraga.
Mida automatiseerimine ei lahenda
Automatiseerimine ei asenda protsessi võimekust. Liin, mis toidab robotit halvasti keritud rullide, valesti joondatud sakkide või ebastabiilse elektrolüüdi täitmisega, toodab lihtsalt automaatseid prügi kiiremini kui käsitsi liin käsitsi. Ülesvoolu protsessid-mähise kvaliteet, vahelehe positsioneerimine, täitmise täpsus-peavad olema juba kontrolli all, et automatiseerimisinvesteeringud tasuksid.
Automatiseerimine ei tähenda ka järelevalveta. Täisautomaatne liin vajab endiselt operaatoreid materjalide täiendamiseks, protsessi jälgimiseks ja rikete taastamiseks. Reaalne personal on 2–3 vahetuse kohta, mitte null. Tööaeg, mitte töötajate arv, on mõõdik, mis juhib väljundit: liin, mis töötab 85% ajast kolme operaatoriga, ületab liini, mis töötab 60% ajast ilma kellegita.
Muutub ka hooldusoskuste komplekt. Käsiliin vajab paigaldajaid. Automatiseeritud liin vajab automaatikatehnikuid, kes mõistavad servosid, nägemissüsteeme ja PLC loogikat. See oskuste nihe on mudelisse kuuluv tegelik kulu, mida tavaliselt kompenseerib operaatorite arvu vähenemine.
KKK: Automatiseeritud akukoostu ökonoomika
Mitut operaatorit vajab täisautomaatne akude koosteliin?
Kaks kuni kolm vahetuse kohta, võrreldes 8–12 võrreldava poolautomaatse liiniga. Ülejäänud töötajad tegelevad materjalide täiendamise, protsesside jälgimise ja rikete taastamise-automaatikaga, mis ei tähenda, et töötajate arv oleks null.
Milline on automatiseeritud koosteliini realistlik tasuvusaeg?
2 miljonit rakku aastas keskmise tööjõukuludega, ligikaudu 2,5–3 aastat, arvestades nii tööjõu kokkuhoidu kui ka saagikuse paranemist. Alla 500 000 elemendi aastas on poolautomaatne kokkupanek tavaliselt odavam otsus.
Mida on aku kokkupanemisel kõige raskem automatiseerida?
Elektroodivirna või tarretiserulli käsitsemine kahjustamata. Pehmetest kaetud osadest ei saa haarata nagu metallosasid, seega määrab liini töökindluse otsaefektori konstruktsioon-silindriliste rullide südamikupadrunid, elektroodivirnade vaakumpadjad-.
Kas automatiseerimine parandab kvaliteeti või lihtsalt vähendab tööjõudu?
Mõlemad. Robotipaigutus on korratav millimeetri murdosa ulatuses kogu vahetuse jooksul, samas kui käsitsi paigutamine triivib koos operaatori väsimusega. Tüüpiline esimese läbimise tootlus liigub kõrgelt 80ndatelt kuni 90ndate keskpaigani poolautomaatsel liinil 96–99%ni juhitud automaatliinil.
Kas olete valmis oma liini modelleerima?
Tööjõukulu otsus on aritmeetiline; saagikuse otsus on insenertehniline. TOB New Energy kui otseallikas käivitusvalmis tootja, tarnib täielikult automatiseeritud silindrilisi ja kottelementide montaažiliine, mis on konstrueeritud teie rakuvormingu, tsükliaja ja defektide eelarve järgi,-mitte üldise roboti kataloogi järgi. Saatke lahtrijoonis, aastamaht ja kohalik koormatud tööjõumäär, et saada Xiamenilt jaamade kaupa liinide paigutus, ROI mudel ja tehasepõhine otsepakkumine.
Tehniline viide, mille on koostanud TOB New Energy protsesside insenerigrupp konveieripaigaldiste kohta silindriliste ja kottelementide programmides üle maailma. Liinipõhise investeeringutasuvuse ja jaama jaotuse saamiseks võtke LinkedInis ühendust dr Dany Huangiga või esitage oma tootmisparameetrid Xiameni inseneritöölauale.
