Automatizált akkumulátor-összeszerelő sor: honnan származik a munkaerő-megtakarítás

Szerző: Dany Huang, Ph.D.

A TOB New Energy vezérigazgatója és kutatás-fejlesztési vezetője

Lépjen kapcsolatba Dr. Huanggal a LinkedIn-en

Vezetői összefoglaló és legfontosabb tudnivalók

Az akkumulátor-összeszerelés során felmerülő munkaerőköltségek nem egyenletesen oszlanak el,{0}}egy maroknyi ismétlődő állomásra összpontosul: elektródák egymásra rakása, fülhegesztés, burkolat és tesztelés. Az automatizálás ezeket a speciális emberi mozgásokat szervohajtású megfogókkal és látásvezérelt átvitellel helyettesíti, 60–80%-kal csökkentve a közvetlen munkát, miközben növeli az első menet hozamát, mivel a robot nyolc órában nem fárad el. A megtérülés a soronkénti kibocsátás és a helyi betöltött munkaarány függvénye, nem csak a gép árának.

• A félautomata hengeres vonaljellemzően 8-12 operátort igényel; egy teljesen automatizált ekvivalens fut 2–3-mal ugyanazon a kimeneten.
• Az egy cellára jutó közvetlen munkaerőköltség nagyjából 0,10–0,20 USD-ról 0,02–0,05 USD-ra csökken évi 1–5 millió cella kísérleti mennyisége esetén.
• A ciklusidőhöz illesztett átvitel, nem pedig a nyers robotsebesség, a vonalkimenetet állítja be-egy állomás, amely cellánként 4 mp-et vesz igénybe, egy 15 cella/perc sebességű sort foglal le, függetlenül attól, milyen gyorsan mozog a robot.
• Az automatizálási ROI csak egy mennyiségi küszöb felett lépi át a 24 hónapot; alatta a félautomata marad a racionális tőkedöntés.

A hat kezelővel működő hengeres cella-összeszerelő sor a legjobb órában percenként 12-15 cellát képes előállítani. Hét órában a rakáskezelő keze lelassul. A fülhegesztés pozicionálása eltolódik. A tesztállomás visszaáll. A valós áteresztőképesség az adattábla közel 60%-át éri el, és a cellánkénti munkaerőköltség minden elutasítással nő.

Az összeszerelés automatizálása nem arról szól, hogy papíron gyorsabbá tegyük a vonalat. Arról van szó, hogy a vonalat egy teljes műszakon keresztül megtartsa a névtábla sebessége, kevesebb kézzel a hurokban. A megtakarítást konkrét, mérhető változtatások eredményezik: a robotos megfogás helyettesíti az ember elhelyezését, az automatikus átvitel a gyaloglást és a várakozást, a soron belüli ellenőrzés pedig a sorvégi felfedezést.

Ahol a munkaerő elbújik az akkumulátor-összeszerelő sorban

Sétáljon bármely kézi vagy félautomata összeszerelősoron, és a munkaerőköltség ugyanazon az öt helyen összpontosul:

• Elektródarakás / tekercselés.Minden cellának szüksége van elektródákra, elválasztókra és fülekre, amelyeket a milliméter töredékén belül kell elhelyezni. Egy emberi kezelő minden alkatrészt kézzel helyez el, és az elhelyezési idő és az újrabeállítás a teljes összeszerelési munka 30-40%-át emészti fel.
• Fülhegesztési pozicionálás.A cellát úgy kell elhelyezni, hogy a fül a hegesztési pontra kerüljön. A kézi pozicionálás lassú és változó; a rosszul beállított hegesztési varratok a teszt során nyitott áramköri hibaként jelennek meg.
• Burkolat és tömítés.A zselés tekercs vagy az elektródaköteg behelyezése a dobozba, a kupak hegesztése, valamint a préselés vagy tömítés állandó erőt és tisztaságot igényel, amelyet a kéz nem garantálhat egy műszak alatt.
• Elektrolit töltés és kezelés.A töltés még a félautomata sorokban is automatizált, de a töltőberendezés be- és kirakodása kézi munka.
• Tesztelés és válogatás.Minden cellát formálni kell, osztályozni és szemrevételezéssel ellenőrizni kell. A tesztállványok közötti kézi kezelés munkaigényes és szennyeződési kockázatot is jelent.

A minta: az értéknövelő folyamat lépései (hegesztés, töltés) már gépi meghajtásúak, de adolgozzon körülöttükA -betöltés, áthelyezés, tájékozódás, kirakodás-emberi dolog. Ez a megoldás az automatizálási cél.

A mechanikai mag: Sérülésmentesen kezelhető megfogók

A munkadarab az oka annak, hogy az akkumulátor-összeállítás évekig ellenállt az automatizálásnak. A zselés tekercs puha, könnyen deformálódik, és olyan bevonatos felülettel rendelkezik, amely rosszul megfogva pikkelyes lesz. A feltekert hengeres tekercset a magjánál fogva fel kell emelni vagy teljes hosszában alá kell támasztani, és soha nem szabad egy ponton becsípni.

A modern összeszerelő robotok ezt az alkalmazás-specifikus végeffektusokkal oldják meg:

• Szervohajtású párhuzamos megfogók erőszabályozássalprogramozható záróerővel fogja meg a kemény elemeket-a doboztesteket, kupakszerelvényeket, fül-kivezetéseket- olyan programozható záróerővel, amely soha nem lépi túl az alkatrész ütési határát.
• Vákuumos megfogók puha párnákkalemelje fel az elektródákat és a szeparátorokat felületi szívással, elosztva a terhelést a bevont felületen, hogy az aktív anyag ne szóródjon szét. A betét anyagokat úgy választják ki, hogy ne engedjenek részecskéket a tiszta környezetbe.
• Magbefogó tokmányok hengeres zselés tekercsekhezterjessze ki az üreges tüskén belül, emelje fel a tekercset anélkül, hogy megérintené a külső szélt.
• Látásvezérelt válogatás és elhelyezésminden alkatrészt a megfogás előtt elhelyez, elviseli a helyzetszóródást, amelyet a szállítószalag és a felfelé irányuló állomások elkerülhetetlenül okoznak.

A mérnöki szempont az, hogy egy robot csak annyira jó, amennyire a végfelhasználója és a látása. Az általános megfogókkal épített automatizált vonal károsítja a sejteket, és alacsony üzemidővel működik. A vonaltervezés az alkatrészkezelés fizikával kezdődik, nem a robotmodellel.

Automatikus áramlás: Az egyenlet második fele

A robotfogás eltávolítja a kezet az egyes állomásokról. Az automatikus átvitel megszünteti a munkát az állomások között,{1}}és ez az a hely, ahol a legtöbb „automatizált” vonal csendben meghibásodik.

Az átviteli rendszernek kell lennieciklusidő egyeztetve. Ha egy rakatoló állomás cellánként 8 másodpercet vesz igénybe, a fülhegesztő állomás pedig 5 másodpercet vesz igénybe, a vonal maximum 7,5 cella/perc sebességgel fut, kivéve, ha a pufferek elnyelik a különbséget. Három átviteli architektúra dominál:

A hengeres pilótavonal esetében a sétálósugár-indexelő az igásló: a cellák rögzített pályán mozognak, minden állomás egy műveletet hajt végre, és az egész vonal egyhangúan pulzál. A tasakcellák esetében a független raklapok dominálnak, mivel a folyamat lépései-egymásra rakás, fülhegesztés, tömítés, gáztalanítás-nagyon eltérő időtartamban futnak, és szét kell választani.

A pufferelés az a részlet, amely elválaszt egy elméleti vonalat a futótól. Egy kis puffertár a gyors és egy lassú állomás között elnyeli a ciklusidő természetes ingadozását, és megakadályozza a vonal leállását, ha bármelyik állomás megakad. A puffer nélküli vonalak az első kisebb hiba esetén megállnak; pufferes vonalak haladnak át rajtuk.

A vs B: Félautomata vs. Teljesen automatikus összeszerelés

Az őszinte összehasonlítás nem gép a gép ellen. Két működési modellről van szó.

Félautomata modell.Egyedi gépek-egy tekercselő, fülhegesztő, krimpelő-mindegyik egy-egy dedikált munkás által működtetett, a cellákat az állomások között kézzel vagy egyszerű szállítószalagokon szállítják. A tőkeköltség alacsony. A kimenet lineárisan skálázódik a létszámmal. A minőség a kezelő következetességétől függ. A formátumok közötti váltás gyors, mert az emberek azonnal alkalmazkodnak.

Teljesen automata modell.Egy integrált sor robotkezeléssel, automatikus átvitellel és minden folyamatlépés között beépített ellenőrzéssel. A tőkeköltség magas-jellemzően 3–6-szorosa a félautomata megfelelőnek. A kimenetet a vonal kiegyensúlyozott ciklusideje határozza meg, nem a létszám. A minőség állandó, mert minden cella ugyanazt a mechanikai utat követi. Az átálláshoz szoftver által kezelt recept- és szerelvénymódosításokra van szükség.

A hozamkülönbség többet számít, mint a munkaerő-szakadék. Az évi 2 millió cellát termelő vonal 5%-os hozamnövekedése 100 000 selejttel kevesebb,{5}}az anyagköltség és az utómunkálatok költsége többet ér, mint az általa kiváltott teljes kezelői bér.

ROI-modell: Munkaerő-költség cellánként és a fedezeti mennyiség

A döntési mérőszám egyszerű: cellánkénti munkaerőköltség=(kezelők × betöltött éves munkaerőköltség) ÷ éves előállított cellák.

A terhelt munkaerőköltség-bérek plusz juttatások, műszakprémiumok és képzések-régiónként széles skálán mozognak, körülbelül 15 000 USD/évtől Délkelet-Ázsia egyes részein, 60 USD/év000+ig Nyugat-Európában és Észak-Amerikában. Ez a terjedés teljesen megváltoztatja az automatizálási választ.

Kidolgozott modell, évi 2 millió cella:

• Félautomata: 10 operátor × 40 USD, 000=400 000 USD/év → 0,20 USD cellánként.
• Teljesen automatikus: 3 operátor × 40 USD, 000=120 000 USD/év → 0,06 USD cellánként.
• Éves munkamegtakarítás: 280 000 USD.
• Egy 1,2 millió USD-s sorral szemben csak a munka megtérülése ≈ 4,3 év-a hozam- és selejtmegtakarítás előtt.

Adja hozzá a hozamnövekedést (mondjuk a 2 millió cella 4%-a=80 000 cella 2,50 USD anyagköltség mellett egyenként 200 000 USD/év), és a megtérülési idő nagyjából 2,5 évre csökken. Ez az oka annak, hogy a csak munkát számoló ROI-modellek szisztematikusan pesszimisták, a másik irányba pedig tévednek azok a modellek, amelyek csak a beruházást számolják.

Fedezeti referencia táblázat (megtérülési évek, teljesen automatikus vonal vs. félautomata alapvonal)

A táblázat középkategóriás vonalköltséget, három kezelői megtakarítást és reális hozamnövekedést feltételez. Az olcsó munkaerő mellett évi 500 000 cella mellett a teljes automatizálás nem kifizetődő,-a becsületes mérnöki ajánlás egy félautomata vonal. Az évi 2 millió cella mellett a nyugati munkaerő aránya mellett a teljes automata vonal az alacsonyabb költségű döntés még a hozamhatás számítása előtt is.

Hengeres és tasak: Az automatizálási profilok különböznek

A két domináns formátum nem egyformán automatizál.

Hengeres celláka könnyebb automatizálási probléma. A konzerv minden lépésnél merev, megfogható testet ad. A tekercselés hengeres hengert hoz létre, amelyet a magtokmány egyértelműen fel tud emelni. Az állomások-tekercselés, fülhegesztés, dobozbehelyezés, kupakhegesztés, krimpelés-különállóak és indexelhetők. Ez az oka annak, hogy az iparág első teljesen automatizált összeszerelő sorai hengeresek voltak. Ateljesen automatizált hengeres akkumulátor pilóta összeszerelő sorA robotizált cellakezelés és a soron belüli tesztelés rögzített hangmagassággal indexeli a cellákat minden állomáson, és a formátum merevsége alacsonyan tartja a kezelési hibaarányt.

Tasak celláknehezebbek. Az elektródaköteg rugalmas, a tasak fóliája finom, és a folyamat lépésekből áll-a gáztalanítás, az újrazárás, a fül kialakítása-, amelyek egy puha, méretei instabil részen működnek. A tasak összeállításának automatizálása független raklapokra támaszkodik, amelyek minden egyes cellát többszöri újrafogás nélkül visznek át a soron, valamint a köteg kíméletes vákuumvégein. A tervezés igényesebb, és a sorköltség magasabb a kimeneti cellánként, de a kézi tasakok összeszerelésének munkaintenzitása is magasabb, ami kiegyenlíti az egyenletet.

Mindkét formátum közös alapelve: valahányszor emberi kéz megérint egy sejtet, ez az érintés elhelyezési időköltséget, szennyeződési kockázatot és hibalehetőséget jelent. Minden érintés, amelyet egy megfogó és egy szállítószalag eltávolít, egyszerre eltávolítódik.

Amit az automatizálás nem javít

Az automatizálás nem helyettesíti a folyamatképességet. Az a zsinór, amely rosszul tekercselt tekercsekkel, rosszul beállított fülekkel vagy instabil elektrolitfeltöltéssel táplálja a robotot, egyszerűen gyorsabban állítja elő az automatizált selejteket, mint a kézi zsinór a kézi selejteket. A felfelé irányuló folyamatoknak-a tekercselés minősége, a lapok pozicionálása, a kitöltés pontossága-már irányítva kell lenniük ahhoz, hogy az automatizálási befektetés megtérüljön.

Az automatizálás sem azt jelenti, hogy felügyelet nélkül. A teljesen automatikus vonalnak továbbra is szüksége van kezelőkre az anyagpótláshoz, a folyamatfelügyelethez és a hibaelhárításhoz. A reális létszám műszakonként 2-3 fő, nem nulla. Az üzemidő, nem a létszám az a mérőszám, amely a kimenetet vezérli: az a vonal, amely az idő 85%-ában három operátorral fut, jobban teljesít, mint egy olyan vonal, amely az idő 60%-ában senkivel fut.

A karbantartási készségkészlet is változik. A kézi vonalhoz szerelőkre van szükség. Az automatizált vonalhoz olyan automatizálási technikusokra van szükség, akik értik a szervókat, a látásrendszereket és a PLC-logikát. Ez a készségváltás valós költség, ami a modellhez tartozik, amelyet általában ellensúlyoz az operátorok csökkent száma.

GYIK: Automatizált akkumulátor-összeállítás gazdaságossága

Hány kezelőre van szüksége egy teljesen automatikus akkumulátor-összeszerelő sorhoz?
Műszakonként kettő-három, szemben egy hasonló félautomata vonal 8-12-vel. A fennmaradó személyzet végzi az anyagpótlást, a folyamatfigyelést és a hibaelhárítást,{3}}az automatizálás nem jelent nulla létszámot.

Mi a reális megtérülési idő egy automata összeszerelő sor esetében?
Évente 2 millió cella közepes munkaerőköltséggel, nagyjából 2,5–3 év, ami mind a munkaerő-megtakarítást, mind a hozamnövekedést számolja. Évi 500 000 cella alatt általában a félautomata összeszerelés az alacsonyabb költségű döntés.

Mit a legnehezebb automatizálni az akkumulátor-összeszerelésben?
Az elektródaköteg vagy a zselétekercs sérülésmentes kezelése. A puha, bevonatos részeket nem lehet úgy megfogni, mint a fém részeket, ezért a végkifejező kialakítása-a hengeres tekercsek magbefogói, az elektródakötegek vákuumbetétei-meghatározzák a vonal megbízhatóságát.

Az automatizálás javítja a minőséget vagy csak csökkenti a munkaerőt?
Mindkét. A robotos elhelyezés a milliméter töredékéig megismételhető egy teljes műszakban, míg a kézi elhelyezés a kezelő fáradtságával sodródik. A tipikus első menetes hozam a 80-as évektől a 90-es évek közepéig félautomata esetén a 96-99%-ra változik a szabályozott automata vonalon.

Készen áll a saját vonal modellezésére?
A munkaerőköltség-döntés aritmetikai; a hozamdöntés mérnöki. A TOB New Energy közvetlen forrásból, kulcsrakész gyártóként teljesen automatizált hengeres és tasakcellás összeszerelő sorokat szállít az Ön cellaformátuma, ciklusideje és hibaköltségvetése alapján, -nem pedig egy általános robotkatalógus alapján. Küldje el a cellarajzot, az éves mennyiséget és a helyi betöltött munkaerő arányát, hogy megkapja az állomásonkénti vonalelrendezést, a ROI-modellt és a gyári közvetlen árajánlatot Xiamentől.

A TOB New Energy folyamatmérnöki csoport által összeállított műszaki referencia hengeres és tasakcellás programok összeszerelősor-telepítéseiről világszerte. A vonalspecifikus ROI és állomás bontásért lépjen kapcsolatba Dr. Dany Huanggal a LinkedIn-en, vagy küldje el gyártási paramétereit a Xiamen mérnöki pulthoz.