“目前氫電行業正處于中試往量產發展的階段,進行數字化生產正當時。”利元亨研究院院長杜義賢博士在2022高工氫電年會上發表演講時表示,在現階段企業應該重視產線數字化發展,只有把前期的經驗積累成數據,才能在行業產能爆發時實現技術降本。
在本屆年會上,杜義賢發表了“燃料電池數字化制造”的主題演講。當前,氫燃料電池汽車行業商業化趨勢逐漸明確,國外以氫燃料電池乘用車為主,國內以氫燃料電池商用車為主。其中,國內氫燃料電池的發展得益于國家政策補貼周期、“雙碳” 政策牽引以及前期市場培育,燃料電池汽車市場也將迎來快速增長期。
成本問題是限制氫電行業進一步發展的關隘。電堆是燃料電池的核心部件,占燃料電池系統成本的65%以上。降低電堆成本是燃料電池汽車未來大規模商業化的關鍵,目前電堆成本約在1300-1500元/kW,系統成本約在3000元/kW。而實現降本的關鍵,一方面是要實現燃料電池汽車的上量,推動電堆批量化生產,另一方面是實現核心零部件的技術降本。
在會議上,杜義賢介紹了利元亨的電堆中試線工藝制造流程,其中有三個工位較為突出:
1、堆疊工位,該工位采用雙機械手,與料車對接從而可以自動抓取材料,堆疊精度達到±0.1mm,可對電堆進行瑕疵檢測;
2、壓裝緊固工位,該工位實現全自動穿螺桿,可扭矩追溯,精度誤差≤5%;
3、壓裝焊接工位,可以做到全自動穿鋼帶、折彎、焊接。
利元亨在電堆生產流程中如何推進數字化?杜義賢表示主要有八個應用場景。
場景一,排產。利元亨數字化智造系統可以做到每周定期排列對應的生產訂單任務,訂單任務能拆解細化到車間設備,車間設備收到訂單后就可以進行生產。同時,中控室看板會展示實時任務及歷史任務,方便隨時查看、了解進度。
場景二,工藝流程防呆。利元亨在生產時會對膜電極、雙極板、單極板及端板等組件賦上子碼,在裝堆時按順序組裝,遵循工藝防呆。目前,智造系統能有效預處理生產工藝流程防呆、不良品防呆、時效性防呆、產品類型防呆等問題。
場景三,堆疊壓裝配置及過程防呆。利元亨首先會將電堆組件堆疊壓裝參數配置化,在生產過程中做到堆疊組件層數防呆、堆疊組件類型防呆,同時對堆疊高度進行實時監控。
場景四,人工PACK。利元亨將人工視為數字化的一部分,在PACK的過程中通過人工采集不同測試配置的數據,比如氣密性測試、絕緣耐壓測試等,做到實時顯示測試數及對作業結果進行存儲和提取。
場景五,電堆電子報表。利元亨會將電堆生產中的數據匯總成電子報表,具體有:1.總電堆數據:電堆活化測試數、電堆氣密性測試數據、電堆絕緣耐壓測試數據、電堆高度、電堆穿孔緊固數據、電堆打標數據等;2.子組件膜電極數據:氣密性測試數據、厚度數據、外觀檢測數據;3.子組件雙極板數據:氣密性測試數據、外觀檢測數據、阻力測試數據;4.子組件端板數據:集流板碼、絕緣板碼、端板碼、氣密性測試數據。
場景六:裸堆返工。利元亨將電堆返工流程數字化,如果發生電堆需要返工的情況,通過智造系統可以查詢電堆子組件替換的信息更新,以及人工拆解后壓裝數據的更新。此外,智造系統還能記錄詳細的返工替換內容、電堆擰緊數據、返修原因、返工人、返工時間等信息。
場景七:易損件保養。利元亨對易損件進行數字化管理,通過數據追溯系統,可以查詢各類易損件的使用壽命信息,查看易損件當前的使用壽命以及使用壽命到期提醒,查詢最近一次的易損件更換時間等。
場景八,中控室。中控室是利元亨數字化智造系統至關重要的一環,通過中控室的數據看板,能夠直觀地感知車間信息,可以提高車間生產過程控制能力,對車間系統的構建以及整個車間作業流程的優化具有很大的作用。中控室也能有效實現生產的可視化管理,提高制造效率、設備效率和產品的品質,使生產、品質、設備的運轉狀況處于可控的狀態。
此外,利元亨在電堆生產流程中還采用了數字孿生平臺。數字孿生是利元亨力推一款數字化智能產品,它能夠通過大數據的運算實現雙極板、膜電極精準的堆疊,同時也能精準分析存在的問題。數字孿生創建的模型能對應車間實際設備,在虛擬空間中映射出實際車間的堆疊壓裝設備,能夠實現遠程運維,提高可視化管理水平,做到精準的數據分析和預測。
隨著氫燃料電池市場規模的逐漸擴大,技術降本成為企業追求降本增效的一大方向,而數字化是技術降本最好的方式,一個能夠記錄問題、追溯數據的數字化平臺顯得越發重要。
對此,在演講中杜義賢介紹了利元亨的“海葵智造”,它能為氫電企業提供一站式智能工廠整體解決方案。利元亨為海葵智造配備了專業的軟件服務團隊,能夠滿足從智能化設備到工業信息化軟件的業務流程閉環管理,可以實現精準的數據采集,覆蓋產品的售前、售中、售后全階段,為智能工廠的實現提供有力支撐。
利元亨成立于2014年,于2021年在科創板掛牌上市,證券代碼688499,全球員工超過6000人,知識產權超過千項,主營業務是給客戶提供數字化整體工廠,主要涉及新能源(氫能/鋰電/光伏)、汽車、ICT行業。
利元亨在中國、德國、波蘭、瑞士、加拿大、美國都設立了生產基地,全球合作供應商伙伴超過1000家。
近年來,利元亨已為氫電頭部企業交付燃料電池電堆智能化量產線,產品各項性能指標已得到客戶和市場的充分認可,在氫電設備領域打造了“樣板”。
面向未來,利元亨將攜手行業伙伴持續向上發展,著力打造氫能領域的高端智能裝備品牌,助力氫能和燃料電池高質量快速發展。