西门子与埃森哲:面向现代电池工程与制造的数据驱动方法

9 个月前 工业制造 97

可持续出行与能源存储解决方案的广泛应用,需要电池制造与性能取得重大进展。然而,电池制造商发现,传统的工程与制造流程难以应对电池制造所特有的挑战。

西门子(Siemens)与埃森哲(Accenture)能够通过先进的解决方案以及数据驱动的实践来帮助应对这些挑战,这些方案与实践能够支持电池工程与制造的强大创新与优化。

通过将埃森哲的领先专业知识与西门子 Xcelerator 平台的前沿技术相结合,这一合作伙伴关系处于独特的地位,能够通过数字孪生、自动化、生成式人工智能和工业元宇宙技术来弥合数字世界与现实世界之间的差距。

现代电池生产的独特挑战

设计和制造更安全、性能更优、价格更实惠且制造效率更高的电池是一项复杂的工作。随着电池生产向大规模的超级工厂迈进,制造商发现这些复杂性使得生产改进变得困难。

他们需要对生产有更深入的了解,但缺乏对运营的可见性和可靠数据,而这些数据可以提供这种见解。这种透明度将有助于消除瓶颈,降低整个制造过程中的成本和能耗。

电池制造商还需要扩大生产规模以满足消费者需求,同时保持或提高最终产品的质量。然而,由于缺乏自动化标准以及难以整合不同的生产机械,他们受到了阻碍。

如果电池制造商不能以经济高效的方式大规模(或超级工厂规模)制造出高质量的产品,他们就有可能落后于竞争对手,并错失重要的投资机会。仍在使用传统工程方法的电池制造公司必须进行数字化转型以满足现代需求。

为何传统方法在当今表现不足

通常,工厂优化的传统方法源自为制造内燃机而开发的传统工程与制造实践。然而,优化发动机生产的方法无法满足电池生产的需求。

传统制造严重依赖个人的生产知识,而随着电池技术的变化,这些知识很快就会过时。因此,公司无法迅速转向创新和扩大生产,甚至确定最佳实践都可能很困难。

电池设计需要复杂的跨领域协作,以便能够对创新快速做出反应。传统制造由于更加孤立,对跨不同工程领域(特别是化学、机械、电气和数字领域)以及采购和生产等职能团队之间的信息共享重视不足,因此反应速度不够快。

因此,当电池设计等技术频繁发生变化时,早期工作所获得的经验效果会降低。

传统的工程和制造流程通常也很少使用实时数据。因此,公司对其生产流程的了解不足,使得优化变得困难。没有优化的制造流程,生产线会浪费时间和资源。并且缺乏关键生产指标的历史数据和实时数据的公司,其预测性维护和模拟的准确性也会降低。这种了解不足会增加成本并延迟产品上市时间。

数据匮乏的方法依赖于迭代的、基于硬件的物理原型制作,应用于电池生产时既昂贵又缓慢。在现代电池单元设计中使用传统工程实践,可能会导致设计变更和昂贵的测试失败进入后期开发阶段。如果硬件或软件设计缺陷未被注意到而进入生产,制造商将面临法律责任和灾难性的召回。

数据驱动方法的需求

西门子与埃森哲合作,为电池制造商提供其革新设计与制造流程所需的专业知识和先进解决方案。

现代电池制造需要拥有丰富的数据,并能够随着新的创新颠覆既定设计而迅速做出调整。西门子的解决方案通过捕获和提取关键制造数据,实现数字化转型,支持更多数据驱动的流程并为决策提供信息。

在十大电池生产商中,有八家使用西门子 Xcelerator;在二十大电池生产机器制造商中,有十九家使用该平台。埃森哲在与全球电池制造商及其供应商、客户和工业生态系统合作伙伴合作以及部署这些解决方案方面拥有丰富的实践经验。

西门子与埃森哲携手,能够通过以下方式改变公司的传统工程与制造模式:

  • 为进入电池单元制造领域的公司提供业务规划、战略咨询和可行性研究;
  • 通过数字孪生和模拟为电池超级工厂项目提供设计和工程解决方案;
  • 信息技术(IT)/运营技术(OT)解决方案,以提高生产透明度、数据收集和分析以及车间管理;
  • 开发新的定制生产线设备和自动化解决方案,如电池堆叠机、电解液加注站和模块装配线;
  • 在自动化、机器接口以及不同生产步骤的集成方面的专业知识;
  • 提供咨询和解决方案,帮助客户采用数字技术并进行业务转型。
  • 西门子与埃森哲通过实时数据驱动的见解,使电池制造商能够快速创新和扩大生产,从而减少浪费、提高成本效率、普及最佳实践以及实现更灵活的工程设计。

通过更系统地构建生产知识,西门子与埃森哲能够帮助生产线减少个人知识的孤立性,提高对变化的响应能力。相应地进行生产转型的制造商将受益于电池技术快速发展所带来的更大灵活性。

敏捷且响应迅速的电池生产

为了跟上快速变化的技术和不断增长的需求,当今的电池制造商需要优化其设计和制造流程,以加速创新、缩短产品上市时间、提高质量、减少浪费并降低成本。

解决方案和流程必须实现跨领域协作,同时确保电池单元和电池组的设计满足性能、安全和成本指标。

为了实现这些目标,他们必须采用由数据驱动的高效、基于模型的开发。对于电池化学、电池组设计、性能、热管理和结构完整性的数据驱动优化和验证,应优先于过度依赖迭代物理测试的昂贵且耗时的流程。

西门子与埃森哲之间的合作伙伴关系能够帮助制造商实现现代、敏捷电池生产的这些目标。通过捕获制造数据以形成有用的见解,并在工厂车间有效地部署这些见解,西门子与埃森哲能够确保当今的超级工厂能够应对未来的挑战。

本文作者:西门子(Siemens)数字工业软件电池行业负责人 Puneet Sinha 与埃森哲(Accenture)电池技术负责人 Philipp Wunderlich 博士

文章来源:blog.siemens.com

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