数字化主线已将传感器、驱动器、输入/输出 (I/O)、低压电机控制中心、PLC 及其他控制设备卷入其网络之中，如今正向着传统边缘外围设备延伸。电源、变压器、监视器以及电池正成为新焦点。
罗克韦尔自动化数字化服务销售总监 Steve Nguyen 上周在加州安纳海姆举行的“2024 年自动化博览会”电池行业专题讨论会上表示：“数字化主线构建了互联平台网络，但其发展态势持续变化。目前该主线涵盖四大要素：制造执行系统和企业资源计划系统等电子平台，光纤及其他网络架构，优化平台，以及能够与主线各环节交互的操作人员。”
罗克韦尔自动化电池领域专家 Stephanie Van Kirk 补充道，为电池制造构建数字化主线大有裨益，因为“这一领域发展迅速，目前尚未形成统一标准，电池电芯及成品的设计、逻辑和封装都存在差异。设计和构建数字化主线有助于识别指标并减少缺陷，而引入机器学习 (ML) 与人工智能 (AI) 等工具将进一步优化制造流程。”
数字护照简化主线传输
Circulor 提供供应链可视化服务，其联合创始人兼首席执行官 Doug Johnson-Poensgen（图示）称，电池制造领域的价值链与数字化主线贯穿从矿产资源开采、材料经物理加工为成品、到二次利用与回收的全生命周期。他补充道，数字护照还能更快确定召回范围并降低召回成本。
Johnson-Poensgen 表示：“我们已在原料与产品标识的几乎所有环节部署了数字化标签与数字护照，这样既能追踪其流转动态，又可确保满足其后续的可追溯性需求。近期通过的法规，如《欧盟电池法规》(EUBR) 和《欧盟零毁林法案》(EUDR)，要求为一系列产品提供数字护照及配套文件。因此提供此类文件以及其他类型文件已势在必行，目的是向消费者提供其所购产品的更多详细信息。”
Van Kirk 称，电池制造的首道工序需使用大量化学品并执行多道分离流程来生产电芯，若制造商能够回溯生产流程、识别和跟踪低效环节并提高供应链透明度，将大有裨益。“虽然颗粒大小分布会影响电池质量，但如今的技术已支持用户自行评估此类问题，并应用预测性分析方法。”Van Kirk表示。“此外，通过应用数字护照、生命周期管理以及报废回收方案，可进一步优化电池的设计与生产。”
数字孪生优化轮胎挤出成型工艺
罗克韦尔自动化数字化服务销售总监 Steve Nguyen 报告称，数字孪生模型与仿真技术可以在两个主要方面为电池制造数字化主线提供亟需的帮助。
“首先，通过虚拟技术呈现物料流动有助于实现优化。”Nguyen 解释道。“例如，罗克韦尔自动化近期与某太阳能电池板制造商合作，该企业希望识别生产瓶颈并将整体设备效率 (OEE) 提升约 5%。而经过初步研究及扩展后，实际 OEE 提升了 15%。该企业还构建了一个‘金牌设施’数字孪生，可复制、拖放并按需定制。”
其次，Nguyen 指出数字孪生能够改善质量流程优化。例如，轮胎制造行业的挤出成型工艺重点关注由设定和维持适当重量和公差所产生的风险。该工艺原本高度依赖人工操作，但现如今已逐步转向自动化。“轮胎挤出成型的目标在于探索并确定最优化学配比方案。”Van Kirk 补充道。这使得用户（包括小型制造商）能够更轻松地发现问题并进行迭代调整、加速产品上市，同时助力其流程适应未来发展。
强化供应链与价值链
Johnson-Poensgen 称，由于消费者对电池制造商所用的材料、零部件及数据来源均提出了更高要求，因此制造商必须拿出更好的溯源方案，否则将处于不利地位。不过，Nguyen 强调，强化供应链与价值链的理想途径并非立即大举投入推进所有数字化主线。
“最好从小处着手，从典型案例和低效环节入手，这样才能充分发挥影响力。”Nguyen阐释道。“应从数据采集入手，发现漏洞，实施预测性维护与质量管理，并按需进行重新分析与调整。”
Johnson-Poensgen 补充道：“电池制造商正试图摸清其供应链中的所有参与方，但这一过程仍面临阻力和障碍。某些情况下，与中立第三方机构建立合作或许更容易。”
Van Kirk 指出，电池制造面临的最大障碍通常来自基础设施的资本支出成本。“由于轮胎生产缺乏统一的化学标准，制造的复杂性同样构成了挑战，”她补充道。“正因如此，制造商需要更详尽的背景信息，以便更好地利用现有数据。”
为协调并强化这些方案，罗克韦尔自动化电池生态系统销售总监 Jamie Nelson 表示，系统集成商、工程采购承包商 (EPC) 及其制造客户应当尽早让自动化供应商参与设计、规范及配置其流程，以便充分提高生产速度和生产质量。
“罗克韦尔自动化旗下 20 家制造工厂生产 PLC 和其他各类产品，20 年来我们也一直在进行数字化改造，”Nguyen 表示。“因此，我们能向其他制造商示范如何构建真正有价值的数据驱动型情景化应用，避免耗时三四个月‘盲目试错’来寻找理想适配方案。我们无法识别非情景化数据中的模式，而数字化主线恰好通过统筹并修正信息证明了自身的价值。”
作者简介
Jim Montague | 执行主编
Jim Montague 现任《运筹帷幄》(Control) 杂志执行主编。