Akıllı imalat, geleceğin pil giga fabrikasının yolunu açıyor

Pil üretimi için giga fabrikalara ihtiyaç duyulacak

Rockwell Automation EMEA Taşımacılık Sektörü Strateji ve Pazarlama Yöneticisi Dominique Scheider, akıllı imalatın neden pil giga fabrikaları için dönüm noktası olduğunu açıkladı.

Piller, hem mobilite hem de enerji depolama açısından geleceğin enerji pazarlarında merkezi bir yer edineceği tahmin ediliyor. Uluslararası Enerji Ajansı’na (IEA) göre elektrikli araç (EV) pilleri için küresel üretimin, dünyanın tahmini EV üretimi hedefini karşılaması için 2020’den 2025’e kadar üç katına çıkması gerekiyor.

Rockwell Automation EMEA Taşımacılık Sektörü Strateji ve Pazarlama Yöneticisi Dominique Scheider, EV’lerin önümüzdeki 10 yılda ihtiyaç duyacağı milyarlarca watt enerjiyi sağlamak amacıyla pil üretimi için giga fabrikalara ihtiyaç duyulacağını açıkladı. Bunu sağlamak için geleneksel üretim tekniklerinin ve teknolojilerinin ölçeğini artırmaktan daha fazlasının yapılması gerektiğini kaydeden Scheider, “Hız, esneklik ve işleme kapasitesini en üst düzeye çıkarmak için üretim süreçleri tasarlamanın yeni yolları düşünülmesi gerekiyor. Akıllı imalat, pil üretimi ölçeğini artırmak için çok önemli bir araç. Akıllı imalat yalnızca uygulamayı değil, aynı zamanda tüm kullanım süresi optimizasyonunu etkilediği için buna “dijital iş parçacığı” adını vermek istiyoruz” dedi.

“Fiziksel ve sanal dünyanın birleştirilmesi, pil üretiminin geleceğidir”

Her şeyin, kimyacıların ve mühendislerin yeni pil konseptleri geliştirdiği araştırma ve geliştirme sürecinin ilk aşamalarında başladığını söyleyen Scheider, “Ürün geliştirmeyi yönetmek için PLM’nin (Product Lifecycle Management (Ürün Yaşam Döngüsü Yönetimi)) yanı sıra hesaplamalı kimyanın sunduğu araçları ve tasarım için CAD (Bilgisayar destekli grafik-tasarım) kullanıyor. Dijital iş parçacığı, sanal bir ortamda bilgi toplamaya başladığınızda başlar. Test süreci boyunca MATLAB ve Ansys gibi araçlar daha da değerli veriler üretir. Bu veriler, sanal dünyada daha sonra üretim süreci, planlama ve test etme işlemlerinde kullanılan makinelerin “dijital ikizlerini” geliştirmek için kullanılır. Bu dijital ikizler, zamanı geldiğinde sanal dünyada personeli eğitmeye ve üretimin hızlı bir şekilde geliştirilmesine yardımcı olur. Ancak burada bitmez. Ürünler üretilip satıldığında ve kullanıldığında fiziksel dünyada veriler toplanır ve bu veriler sanal dünyaya iletilerek hem ürünlerin hem de süreçlerin optimize edilmesini sağlar. Bu fiziksel ve sanal dünyanın birleştirilmesi, pil üretiminin geleceğidir” ifadelerini kullandı.

Pil üretiminde akıllı üretim izleme

Dominique Scheider, dijital iş parçacığının en önemli yönlerinden birinin, üretimi izleme yoluyla artan görünürlük olduğunu söyledi.

Dijital iş parçacığının; üretim izleme, Üretim Yürütme Sistemleri (MES) adlı bir yazılım paketinden yapıldığını kaydeden Scheider, “MES, on yıllardır otomotiv imalatında kullanılıyor ancak özellikle söz konusu özelleştirme olduğunda, pil üreticileri için de çok önemli olacak. Pazar geliştikçe her arabanın benzersiz gruplarında bile daha fazla özelleştirme talebi olacak. MES yazılımıyla, kurum genelinde siparişleri yürütmek ve izlemek için kontrol ve iş sistemlerini entegre etmek mümkün. Üretim verilerini işlenebilir bilgilere dönüştürmek için ihtiyacınız olan ilave bağlamı da elde edebilirsiniz. Belirli üretim zorluklarını ele alan MES uygulamalarıyla küçük başlamak bile mümkündür. Kusurları anlamanız gerekiyorsa makine veya operatör süreçlerinin, belirlenen sınırlarının dışına çıktığını izlemek, belirlemek ve uyarı vermek için bir MES kalite uygulaması kullanabilirsiniz” dedi.

Pil pasaportu, sorumlu ve sürdürülebilir uygulamalara yönelik güvenilir bilgiler ve göstergeler sağlıyor

Diğer bir uygulamanın da üretim sürecinde pillerin tamamen izlenebilmesi ve kullanım açısından güvenli olmalarının sağlanabilmesi için takip ve izleme uygulamalarından yararlandığının altını çizen Scheider, “Nihayetinde uygulamaları, operasyonlarınız genelinde size tek doğruyu sağlayan kurumsal MES yazılımına ölçeklendirebilirsiniz. Otomatik ve akıllı kağıtsız veri toplamanın diğer bir önemli örneği de Global Battery Alliance’ın (GBA) Pil Pasaportu’dur. Pil pasaportu, sorumlu ve sürdürülebilir uygulamalara yönelik güvenilir bilgiler ve göstergeler sağlar. Bunun sonucunda sorumlu kaynak kullanımı, geri dönüşüm ve pilin tüm ömrü boyunca kullanımına ilişkin gerçek kayıtları tutan bir kalite mührü sağlanmış olur. Pil Pasaportu’nun sorumlu bir pil değer zincirini desteklemedeki rolü 2021 G7 Liderler toplantısı dahil küresel politika görüşmeleri, piller hakkında AB direktifi taslağı ve Kanada ile ABD yöneticileri tarafından onaylandı. Bunun için tüm verilerin otomatik olarak toplanması gerekir” şeklinde konuştu.

Kıyaslayarak iyileştirme

Rockwell Automation’un Samsung SDI ile birlikte kağıtsız ve kalite döngüleriyle eksiksiz bir MES sistemi geliştirdiğini söyleyen Scheider, “Her bir üretim adımı, MES tarafından belgeleniyor. Örneğin, FactoryTalk Analytics doğrudan bağlanan pillerin olduğu bir istasyondaki hata oranlarının, üretim sürecine kısa süre önce entegre edilmiş yapışkanlar variliyle doğrudan ilişkili olduğunu görebilir. Samsung SDI’ya göre bu analiz aracı, çoğu çeşitli alandaki ciddi verimlilik artışına katkı sağlıyor. Bilinen işlevinin yanı sıra sürekli bir iyileştirme süreci için doğru bağlantıları kuruyor ve ayrıca kullanımı da kolay. Önceden en az bir saat süren bilgileri alma sürecinin artık beş dakikada gerçekleşmesi, bu çözümün kendisini ne kadar hızlı amorti ettiğini gösteriyor. Verilerin MES dışında kullanılabilmesi amacıyla varlıkların görünürlüğünü artırmak için PTC ile onların IoT platformlarında çalışıyoruz. Verileri toplayıp görünürlüğü artırırsınız ve böylece, dünya genelindeki farklı makineleri karşılaştırabilirsiniz. 10 adet imalat tesisiniz varsa hangi tesislerin, hatların ve makinelerin diğerlerine göre daha yüksek performans sağladığını size gösterir. Hem üretim bölümünden gerçek zamanlı bilgiler alırsınız hem de operasyonlarınızın 360 derecelik görüntüsünü sağlayan diğer birçok veri kaynağı eklemenize olanak sağlar” ifadelerini kullandı.

Giga fabrikalarda donanım, kritik bir role sahip

Bazı kişilerin akıllı imalatın tamamen yazılımla ilgili olduğunu düşündüğünü lakin bunun kesinlikle doğru olmadığını söyleyen Scheider, “Yüksek performanslı, esnek makinelerin bulunduğu giga fabrikalarda donanım, kritik bir role sahiptir. Geleneksel nakliye sistemleri gibi ekipmanlar sizi yavaşlatmaktan başka bir işe yaramaz. Bu sistemler dönerek çalışan zincirler, kayışlar ve dişli kutuları gibi yüzlerce mekanik ayrıntıya sahip hareket kontrollü teknolojiler kullanır. Sonuç olarak sistemler, giga fabrikanızın ihtiyaçlarını karşılayamayan operasyonel hızların ve hızlanma/yavaşlama devirlerinin yanı sıra sınırlı esnekliğe sahiptir. Daha iyi bir alternatif olarak Bağımsız Araç Teknolojisi’ne (ICT) sahip hareket kontrol sistemi düşünülebilir. Geleneksel nakliye sistemlerinin kısıtlamaları olmadan, bağımsız ve programlanabilir hareket elemanları kullanarak daha hızlı, esnek pil hatları oluşturabilirsiniz. Ürünleri tek düğme dokunuşuyla değiştirmenize olanak sağlayan basit yazılım profilleriyle değişim sürelerini çok büyük ölçüde azaltabilir. Pil paketi montaj makinesinde bu teknolojiyi kullanan Eagle Technologies, bu sayede EV pili işleme kapasitesini en üst düzeye çıkarabildi. Makinenin özellikleri, gerekli test işlemlerini gerçekleştirirken pilleri tek tek ayırmaktan tüm pil modülü ve paketi montajına kadar sıralanabilir. Makine, yükleri yüksek hızlarda tam olarak doğru yöne bakar şekilde yerleştiren lineer servo motorlar kullanır. Değişim işlemleri için operatör arayüzünden doğru modu seçmeniz yeterli” dedi.

Geleceğin şarjı

Scheider, hızla büyüyen EV pazarının mobilitenin karbondan arındırılmasında üzerine düşeni gerçekleştirmesi için yüksek hacimlerde, yüksek hızlarda ve tutarlı şekilde yüksek kalitede EV pilleri üretebilen son derece verimli ve esnek giga fabrikalar gerekeceğini vurgulayarak, uçtan uca dijital iş parçacığının, bu veri odaklı tesislerin sunulmasında kritik bir rol oynayacağını söyledi.