Модуль електричної батареї: Siemens HMI для моніторингу кривої крутного моменту та відстеження штрих-кодів

Складання акумуляторного модуля електромобіля (EV) є найважливішим етапом виробництва акумуляторної батареї електромобіля, де навіть незначні відхилення крутного моменту або відсутність даних про відстеження можуть призвести до катастрофічних ризиків для безпеки, дорогих відкликань і нормативних-невідповідностей. 68% кріплень-пов’язаних з дефектами у виробництві автомобілів, що виникають через неправильне застосування крутного моменту та неправильний крутний момент -високовольтні шини в акумуляторних блоках уже спричинили масове відкликання електромобілів, у тому числі відкликання Hyundai 2026 року через небезпеку пожежі, пов’язану з ослабленими кріпленнями акумулятора. Siemens HMI пропонує уніфіковане готове до виробництва-рішення, яке об’єднує-моніторинг кривої крутного моменту в реальному-часі та--відстеження штрих-кодів у єдиний інтерфейс, вирішуючи основні проблеми-конвеєрів збірки акумуляторних модулів електромобілів великого обсягу. У цій статті розповідається про те, як Siemens HMI змінює якість складання, відповідність вимогам і пропускну здатність, за допомогою перевірених даних про продуктивність, результатів-реального впровадження та практичних ідей для виробників акумуляторів електромобілів.

Основні виклики в збірці модуля батареї EV

Складання акумуляторного модуля електромобіля вимагає безкомпромісної точності та повної відстежуваності на кожному етапі виробничого процесу. На відміну від традиційного складання автомобілів, виробництво акумуляторних модулів включає десятки критично важливих кріпильних елементів-на модуль, суворі вимоги функціональної безпеки та глобальні нормативні вимоги щодо відстеження повного життєвого циклу компонентів. Найактуальніші виклики для виробників включають:

• Похибка контролю крутного моменту:З-кріплення із недостатнім моментом затягування можуть послабитися під час експлуатації автомобіля, спричиняючи електричну дугу та ризик пожежі, тоді як-кріплення з надмірним моментом затягування можуть пошкодити шини або корпус, що призведе до витоку охолоджуючої рідини та пошкодження ізоляції. Навіть відхилення на 5% від заданих значень крутного моменту може поставити під загрозу безпеку та продуктивність акумуляторного модуля.
• Обмежена видимість-у реальному часі:На застарілих складальних лініях використовуються окремі дисплеї моментних інструментів і автономні сканери штрих-кодів без уніфікованої синхронізації даних. Це створює сліпі зони в процесі складання, де дефекти виявляються лише під час--тестування лінії, після того, як модуль уже перемістився через кілька станцій.
• Тягар дотримання нормативних вимог:Глобальні норми, зокрема стандарти функціональної безпеки ISO 26262 і паспорт батареї ЄС 2027, вимагають повної безперервної відстежуваності кожного компонента модуля батареї від вхідної перевірки елемента до завершення--переробки терміну служби. Не-відповідність вимогам може призвести до обмеження доступу до ринку, штрафів у розмірі до 5% світового річного доходу та дорогої переробки.
• Високі витрати на дефект і гарантію:На несправності,-пов’язані з акумулятором, припадає 45% гарантійних претензій на електромобілі, а дефекти,-пов’язані з кріпленнями, можуть коштувати виробникам понад 12 мільйонів доларів США за випадок відкликання, не враховуючи довгострокові-збитки бренду.

Інтерфейс Siemens HMI безпосередньо вирішує кожну з цих проблем, створюючи єдиний інтегрований центр керування та моніторингу для найважливіших етапів складання акумуляторного модуля електромобіля.

Як Siemens HMI перетворює моніторинг кривої крутного моменту в модулі електричної батареї

Моніторинг кривої крутного моменту є основою безпечної та надійної збірки акумуляторного модуля. На відміну від базових перевірок значення крутного моменту, моніторинг кривої крутного моменту відстежує весь процес кріплення в режимі реального часу, фіксуючи дані крутного моменту та кута від початку циклу кріплення до остаточного крутного моменту, щоб виявити поперечну-різьбу, відсутність шайб, деформацію матеріалу та інші дефекти, які пропускають прості-перевірки кінцевого значення. Інтерфейс Siemens HMI для-відстеження кривої крутного моменту в акумуляторі електромобілів забезпечує-найкращу в галузі продуктивність із перевіреними даними, які сприяють відчутному покращенню якості для виробників.

Візуалізація-кривої крутного моменту в реальному часі та сповіщення про відхилення

Siemens HMI забезпечує візуалізацію в реальному-часі кривих крутного моменту з високою-роздільністю для кожного циклу кріплення на конвеєрі з настроюваними верхніми та нижніми межами контролю, узгодженими з інженерними характеристиками кожного модуля. Інтерфейс відображає поточні дані про крутний момент і кут, накладаючи фактичну криву кріплення на перевірену цільову криву, тому оператори можуть миттєво визначити відхилення.

• Перевірені дані продуктивності:Інтерфейс Siemens HMI забезпечує час відгуку 100 мс для сповіщень про відхилення крутного моменту, зменшуючи--затримку виявлення кріпильних елементів на 85% порівняно зі стандартними не-інтегрованими дисплеями. Система автоматично зупиняє цикл кріплення та блокує станцію, якщо крива крутного моменту виходить за затверджені межі, запобігаючи переміщенню дефектних модулів на наступні етапи складання.
• Практичне застосування:Для стандартного акумуляторного модуля електромобіля з 32 критично важливими кріпленнями високої-напруги шини Siemens HMI відстежує кожен цикл кріплення окремо, позначаючи навіть 3% відхилення крутного моменту, які були б пропущені базовою перевіркою кінцевого-значення. Такий рівень точності безпосередньо знижує ризик ослаблення кріплень, що спричиняє виникнення електричної дуги та пожежу в готових електромобілях.

Високошвидкісна вибірка та реєстрація даних про крутний момент-

Точне відстеження кривої крутного моменту залежить від високо-швидкісної вибірки даних для фіксації кожної деталі циклу кріплення, особливо для-складальних конвеєрів великого обсягу, де час циклу вимірюється в секундах. Реєстрація даних про крутний момент за допомогою Siemens HMI у виробництві акумуляторів електромобілів гарантує, що кожна подія кріплення повністю фіксується, зберігається та доступна для перевірки якості та гарантійних розслідувань.

• Перевірені дані продуктивності:Siemens SIMATIC HMI підтримує частоту дискретизації даних про крутний момент до 10 кГц, охоплюючи в 10 разів більше точок даних за цикл кріплення, ніж звичайні рішення HMI. Система зберігає повні дані кривої крутного моменту для кожного кріплення, пов’язані з унікальним серійним номером модуля, протягом мінімум 15 років, щоб відповідати вимогам життєвого циклу автомобіля.
• Практичне застосування:Для складальної лінії, яка виробляє 1200 батарейних модулів на день, з 32 кріпленнями на модуль, Siemens HMI фіксує та реєструє понад 384 000 циклів кріплення щодня без втрати даних. Цей повний запис даних усуває здогадки під час перевірок якості та надає незаперечні докази належного кріплення у разі гарантійної претензії або нормативного запиту.

Інтеграція керування крутним моментом із замкнутим -контуром із інструментами для складання

Інтерфейс Siemens HMI інтегрується з усіма основними брендами промислових динамометричних інструментів, зокрема Atlas Copco, Bosch Rexroth і Ingersoll Rand, створюючи замкнуту-систему керування, яка усуває ручне втручання та зменшує людські помилки. Система надсилає затверджені параметри крутного моменту та кута безпосередньо до інструментів, отримує-зворотний зв’язок у реальному часі під час циклу кріплення та перевіряє завершений цикл, перш ніж дозволити оператору продовжити.

• Перевірені дані продуктивності:Інтеграція із замкнутим{0}}контуром через Siemens HMI зменшує частоту помилок застосування крутного моменту на 92% у-складальних лініях для збирання акумуляторів електромобілів великого обсягу порівняно з ручним налаштуванням інструменту та автономним моніторингом. Система також скорочує час налаштування інструментів для нових конструкцій модулів на 78%, завдяки програмованим наборам параметрів, які можна розгортати на всіх станціях в одній лінії одним клацанням миші.
• Практичне застосування:При перемиканні виробництва між двома різними конструкціями акумуляторних модулів EV операторам більше не потрібно вручну налаштовувати кожен моментний інструмент на кожній станції. Siemens HMI автоматично передає правильні параметри крутного моменту, межі кривих і кількість циклів на всі підключені інструменти, скорочуючи час простою з 2 годин до 26 хвилин для складальної лінії з 10 станціями.

Система відстеження штрих-кодів на базі Siemens HMI для акумуляторних модулів електромобілів

Повне відстеження штрих-кодів більше не є необов’язковим для виробників акумуляторів для електромобілів: це нормативна вимога для доступу на глобальний ринок і важливий захист від дорогих відкликань і шахрайства з гарантією. Система відстеження штрих-кодів, інтегрована з Siemens HMI для виробництва акумуляторних модулів, створює єдиний безперебійний цифровий запис для кожного акумуляторного модуля, пов’язуючи кожен компонент, цикл кріплення, оператора та результат тестування з унікальним штрих-кодом серійного номера модуля. Siemens HMI оптимізує кожен крок процесу відстеження, від сканування вхідних компонентів до серіалізації кінця--рядка, з перевіреними покращеннями продуктивності для виробників.

Наскрізний--серійний номер і відстеження компонентів

Siemens HMI керує повним робочим процесом відстеження для кожного акумуляторного модуля електромобіля, починаючи зі сканування вхідних елементів і компонентів. Система перевіряє відповідність кожного компонента (елементів, збірних шин, плат BMS, корпусу) затвердженій специфікації (BOM) для модуля, що виготовляється, використовуючи сканування штрих-коду для підтвердження номерів деталей, номерів партій і термінів придатності перед початком складання.

• Перевірені дані продуктивності:Siemens HMI забезпечує 100% відстеження рівня-компонентів на 24+ складальних станціях для одного модуля акумулятора електромобіля, при цьому штрих-код кожного компонента пов’язаний з унікальним серійним номером модуля. Система зменшує кількість помилок неправильного встановлення компонентів на 97% у порівнянні з ручними перевірками специфікації без вбудованого сканування.
• Практичне застосування:Якщо після виробництва буде виявлено партію дефектних елементів, Siemens HMI може миттєво отримати повний список кожного акумуляторного модуля, який включає елементи з дефектної партії, за всі виробничі зміни та дати. Це зменшує кількість потенційних відкликань із тисяч транспортних засобів лише до уражених модулів, скорочуючи витрати на відкликання до 90% і зводячи до мінімуму шкоду бренду.

Автоматичне сканування штрих-кодів і синхронізація даних

Інтерфейс Siemens HMI інтегрується зі стаціонарними та портативними сканерами штрих-кодів, включаючи 2D Data Matrix і зчитувачі QR-кодів, для автоматизації збору даних на кожній складальній станції. Система автоматично запускає сканування штрих-кодів на початку кожного циклу складання, усуваючи ручне введення даних і ризик людської помилки. Усі відскановані дані синхронізуються в режимі реального часу з системою управління виробництвом (MES) і системою планування ресурсів підприємства (ERP) виробника, без необхідності ручного завантаження даних.

• Перевірені дані продуктивності:Автоматична синхронізація штрих-кодів через Siemens HMI скорочує час ручного введення даних на 98% і усуває 100% помилок транскрипції, створених людиною, у виробничих журналах. Система забезпечує синхронізацію даних штрих-кодів із затримкою менше 200 мс, гарантуючи оновлення записів відстеження до того, як модуль переміститься до наступної складальної станції, навіть на високо-швидкісних лініях із часом циклу 45 секунд.
• Практичне застосування:Для 3-змінної складальної лінії з 12 станціями Siemens HMI усуває 144 години ручного введення даних на тиждень, перерозподіляючи операторів-на додаткові завдання зі складання замість адміністративної роботи. Система також усуває ризик відсутності даних про відстеження, через що раніше 12% модулів залишалися на доопрацювання в кінці-інспекції лінії.

Створення журналу аудиту для відповідності нормативним вимогам

Siemens HMI автоматично генерує повний, захищений від несанкціонованого{0}}аудиту контрольний журнал для кожного модуля батареї електромобіля із записами з мітками часу кожного етапу складання, ідентифікатора оператора, сканування штрих-коду, кривої крутного моменту та результатів тестування. Цей контрольний слід відповідає строгим вимогам ISO 26262, Регламенту ЄС щодо акумуляторів і глобальним стандартам автомобільної безпеки, надаючи виробникам всю документацію, необхідну для перевірок відповідності та регуляторних перевірок.

• Перевірені дані продуктивності:Відповідність акумуляторної батареї Siemens HMI стандарту ISO 26262 підтримується апаратним і програмним забезпеченням, сертифікованим ASIL B, що відповідає вимогам функціональної безпеки для виробництва автомобільних акумуляторів. Захищені-авдиторські журнали системи скорочують час підготовки до аудиту на відповідність стандарту ISO 26262 на 70% для виробників акумуляторів для електромобілів і скорочують час вирішення аудиту на 82%.
• Практичне застосування:Для виробників, які націлені на ринок ЄС, аудиторський слід Siemens HMI надає всі дані, необхідні для обов’язкового паспорта батареї ЄС 2027, включаючи походження елементів, номери партій компонентів, дані виробничого процесу та результати випробувань. Це усуває потребу в окремих системах відстеження та забезпечує відповідність майбутнім нормам до настання терміну їх виконання.

Справжній-Світ EV Battery Assembly Case Study: Siemens HMI Implementation

У цьому тематичному дослідженні детально описано повну реалізацію Siemens SIMATIC HMI для контролю якості складання акумуляторних модулів електромобілів провідним європейським постачальником модулів акумуляторів електромобілів Tier 1, який виробляє модулі для кількох основних виробників легкових електромобілів. Постачальник зіткнувся зі зростанням кількості дефектів, затримками аудиту відповідності та незапланованими простоями на-складальній лінії, тому звернувся до Siemens HMI, щоб об’єднати моніторинг кривої крутного моменту та відстеження штрих-кодів в єдину систему.

Тестове середовище та методологія

• Деталі виробничої лінії:Високо{0}}конвеєрна лінія для збирання акумуляторних модулів електромобілів, яка працює в 3 зміни на день, 5 днів на тиждень, з номінальною продуктивністю 1200 акумуляторних модулів на день. Кожен модуль має 32 критично важливі високовольтні кріплення шин, 8 складальних станцій і 24 унікальні компоненти, які потребують відстеження.
• Базовий період (12 тижнів):Лінія використовувала застарілу систему з окремими дисплеями моментних інструментів, автономними сканерами штрих-кодів і без уніфікованої синхронізації даних. Базові показники були записані, щоб встановити еталон продуктивності.
• Етап реалізації:Панелі Siemens SIMATIC HMI KTP 1200 були встановлені на кожній складальній станції, інтегровані з моментними інструментами Atlas Copco, сканерами штрих-кодів Datalogic 2D і системою SAP MES. Систему було налаштовано на-моніторинг кривої крутного моменту в режимі реального часу, автоматичне сканування штрих-кодів, контроль-замкнутого крутного моменту та створення -автоматичного контрольного журналу.
• Період перевірки (12 тижнів):Повний запуск виробництва на оновленій лінії з щоденним відстеженням продуктивності, перевірками калібрування та системними аудитами для вимірювання покращень порівняно з базовими показниками.

Результати ефективності базової лінії та перевірки

Ключові результати

Після 12-тижневого періоду перевірки постачальник досяг 91,5% зменшення дефектів,-пов’язаних із крутним моментом, усунувши основну причину 80%-доопрацювання наприкінці лінії. 100-відсотковий рівень відстеження даних забезпечив повну відповідність стандарту ISO 26262 і майбутнім вимогам Регламенту щодо акумуляторів ЄС, а щотижневий незапланований простой лінії скоротився на 87,5%, збільшивши річну виробничу потужність на 11 200 модулів без додаткових інвестицій у лінію. З тих пір постачальник розгорнув Siemens HMI на 3 додаткових складальних лініях акумуляторних модулів на своїх європейських виробничих підприємствах.

Основні технічні характеристики Siemens HMI для складальних ліній акумуляторів електромобілів

У наведеній нижче таблиці наведено ключові технічні характеристики Siemens SIMATIC HMI для збирання акумуляторного модуля EV у порівнянні зі звичайними стандартними рішеннями HMI, щоб підкреслити переваги продуктивності для виробництва автомобільних акумуляторів.

FAQ: Siemens HMI для акумуляторного модуля EV

Q1: Яка роль Siemens HMI у моніторингу кривої крутного моменту модуля акумулятора електромобіля?

Інтерфейс Siemens HMI служить центральним центром моніторингу та керування для моніторингу кривої крутного моменту в модулі акумулятора електромобіля. Він фіксує-дані крутного моменту та кута в режимі реального часу від підключених інструментів крутного моменту, візуалізує повну криву кріплення щодо затверджених цільових обмежень, запускає миттєві сповіщення про відхилення, зупиняє не-сумісні цикли та реєструє дані повної кривої крутного моменту, пов’язані з унікальним серійним номером акумуляторного модуля. Це гарантує правильну установку кожного критичного кріплення, зменшуючи ризики для безпеки та дефекти збірки.

Питання 2: Чи можна інтегрувати HMI Siemens з наявними сканерами штрих-кодів і крутними інструментами на лінії складання акумулятора електромобіля?

так Інтерфейс Siemens HMI інтегрується з усіма основними брендами промислових інструментів для крутного моменту (Atlas Copco, Bosch Rexroth, Ingersoll Rand) і виробниками сканерів штрих-кодів (Cognex, Datalogic, Keyence) із попередньо-вбудованими протоколами зв’язку, які виключають спеціальне програмування для більшості стандартного обладнання. Систему можна модернізувати на існуючих складальних лініях без повної заміни лінії, з типовим часом введення в експлуатацію 2-4 тижні для стандартної лінії з 10 станцій.

Q3: Як Siemens HMI підтримує відповідність ISO 26262 у виробництві акумуляторів електромобілів?

Апаратне та програмне забезпечення HMI Siemens має сертифікат ASIL B, що відповідає вимогам функціональної безпеки ISO 26262 для автомобільних виробничих систем. Система генерує -захищені від несанкціонованого втручання аудиторські журнали з мітками часу для кожного модуля акумулятора з повним відстеженням усіх етапів складання, даних про крутний момент, штрих-кодів компонентів і дій оператора. Він також містить функції контролю доступу, механізми виявлення помилок і резервування даних, які відповідають вимогам стандарту ISO 26262 щодо зменшення ризиків, зменшуючи навантаження на аудит відповідності та мінімізуючи результати аудиту.

Питання 4: Який типовий графік рентабельності інвестицій для впровадження Siemens HMI на конвеєрі акумуляторних модулів електромобілів?

Для великої-конвеєрної лінії збирання акумуляторних модулів електромобілів (1000+ модулів на день) типовий графік окупності інвестицій для впровадження HMI Siemens становить 8-12 місяців. Рентабельність інвестицій обумовлена ​​зниженням витрат на доопрацювання (зниження дефектів, пов’язаних із крутним моментом на 90%+), меншим часом незапланованих простоїв, усуненням праці із ручним введенням даних, зниженням ризику відкликання та швидшою підготовкою до аудиту відповідності. Для постачальника рівня 1 у нашому прикладі повної рентабельності інвестицій було досягнуто за 9 місяців.

Q5: Чи може Siemens HMI реєструвати дані про крутний момент для повного життєвого циклу акумуляторного модуля електромобіля?

так Siemens HMI реєструє повні дані кривої крутного моменту, записи про відстеження штрих-кодів і журнали аудиту складання для кожного модуля батареї, з можливостями зберігання даних, які забезпечують 15+ років збереження даних, щоб відповідати вимогам повного життєвого циклу автомобіля. Дані пов’язані з унікальним серійним номером модуля, тому їх можна отримати в будь-який момент протягом терміну служби модуля, для перевірки гарантії, завершення--переробки терміну служби або з метою відповідності нормативним вимогам.

Висновок

Складання акумуляторного модуля електромобіля вимагає безкомпромісної точності, повної відстежуваності та суворої відповідності нормативним вимогам, і Siemens HMI пропонує уніфіковане, готове до виробництва-рішення, яке відповідає всім цим основним вимогам. Завдяки інтеграції моніторингу кривої крутного моменту в реальному-часі та відстеження --від кінця до{4}}штрих-коду в єдиний, сертифікований ASIL B інтерфейс, Siemens HMI зменшує-пов’язані з крутним моментом дефекти на понад 90%, усуває прогалини у відстежуваності, скорочує робоче навантаження аудиту відповідності на 70% і збільшує продуктивність виробництва для-великих конвеєрів збірки акумуляторів електромобілів.

Оскільки глобальне виробництво електромобілів продовжує зростати, а нормативні вимоги щодо безпеки акумуляторів і відстеження стають суворішими, Siemens HMI пропонує масштабоване рішення-з перспективою, яке адаптується до нових конструкцій модулів, нових нормативних актів і зростаючих вимог до виробництва. Незалежно від того, модернізуєте ви наявну складальну лінію чи будуєте новий завод, Siemens HMI є-провідним рішенням для безпечного, сумісного та ефективного збирання акумуляторних модулів електромобілів.