案例研究

原始设备制造商依靠罗克韦尔自动化公司推出首屈一指的机器

原始设备制造商 Hirata 大规模生产电动汽车电池

挑战

打造行业第一台生产电动汽车电池的机器，为电动汽车的第一条大规模生产线提供支持

解决方案

成果

Hirata 能够使用标准单元来制造定制化机器
标准化可以提高质量和效率
无缝的数据共享支持远程诊断和实时维护，减少差旅时间，降低费用
用户自定义指令可将编程时间缩短达 30%
机器占地面积减少 30%

背景

Hirata 是一家为汽车行业制造商提供生产设备和工程服务的知名供应商。Hirata 以为客户提供定制化生产系统而闻名，它负责管理项目，最终实现质量、成本和交付的优化。

为了支持定制化生产系统，Hirata 的工程师们凭借着对每个制造过程的深入了解，能够提供从设计到组装、测试和实施各个阶段项目交付和整合的制造能力。借助最新的制造技术来改进系统，Hirata 利用其大型组装调试空间和洁净室模拟大型生产系统，并创建灵活的流程，帮助最终用户应对不同地区不断变化的市场需求。

Hirata 的最终用户已经习惯于能够实现高质量且高效系统的卓越工程能力。

为了满足这些期望，Hirata 使用了独一无二的设计方法，即装配单元系统 (ACS)。ACS 是一个流水线系统，能够以比传统系统更快的速度、更低的成本和更好的性能创建出可靠的生产系统。ACS 具有高度标准化的模块，通过分析各单元、机器和部件的运行与功能，可以加速投产。

挑战

Hirata 为客户开发的定制电动汽车电池生产机器必须比传统机器小 — 比相同生产规模所需的常规机器占地面积小 30%。为了实现按时交付并减少占地面积，Hirata 希望为整个解决方案使用单个供应商 — 即一个能够提供本地支持以加快调试速度的合作伙伴。

由于电动汽车市场正在崛起，各公司也竞相以最快速度实施大规模生产。一般情况下，Hirata 将按设计、制造、测试机器的顺序执行。但是，这个项目的最后期限非常紧，所以 Hirata 将机器功能进行了分段，组织团队并行工作。Hirata 还使用了来自罗克韦尔自动化系统集成商的其他资源。

由于这是行业第一台期限极其紧迫的机器，团队需要实时地规划和应对挑战，并在海外最终用户所在地调试整个系统。

解决方案

Hirata 之所以选择罗克韦尔自动化公司，部分原因是该公司具备提供全球支持的能力。Hirata 的内部生产工程能力和处理新类别的能力，即“Monodukuri” (制造) 能力，创造了业界第一条电动汽车电池的大规模生产线。

Hirata 最初使用其 ACS 的标准单元开始机器设计；但是，鉴于减少机器占地面积的需求，Hirata 需要使用一个 ACS 进行多个操作。

为了实现这一点，Hirata 分析了每台设备的运行情况，并采取了一种新的方法，将多达四个操作合并到一个工作站中。为了实现这一理念，Hirata 将多个 (最多三个台架) 部署到一个 ACS 中。台架由 Kinetix® 5700 伺服驱动器控制，最多支持 23 个轴。每个轴需要同步高速运行并可在三个方向上移动，无需人工干预。

在罗克韦尔自动化公司的支持下，Hirata 设计出了优化的轴结构和编程，并使用新的 ACS 理念成功创造出了更小占地面积、大规模、高速、高精度和精密的生产机器。

机器通过以太网连接到最终用户的制造执行系统 (MES)，因此可利用机器数据支持实时远程诊断和维护。Hirata 可以从世界任何地方访问机器数据，从而消除差旅成本。如果需要进行现场维护，技术人员也会随时做好准备，因为他们可以访问信息，这也缩短了故障排除时间。

罗克韦尔自动化的 ControlLogix® 控制系统采用通用的控制引擎及开发环境，能够在简单易用的操作环境下带来出色的性能。对于这台机器，ControlLogix 控制器连接到每个单元，以控制伺服电机移动和组装电池材料。为了实现高性能和安全控制，Hirata 使用了 ControlLogix L8 和 GuardLogix® L7S 控制器。

Kinetix 5700 伺服驱动器具有安全扭矩关断功能和安全以太网 (CIP 安全)，有助于扩展集成运动在 EtherNet/IP 上的价值。此外，这些伺服驱动器可以帮助减少调试时间和提高机器性能，满足 Hirata 实现机器启动且运行加快所需的连接简单和空间节省要求。

为了实现传送带在单元间的移动，Hirata 使用了 Powerflex® 525 交流变频器，其采用新型的模块化设计，支持快速、轻松的安装与配置。这些变频器用于控制多台电机 (一个变频器控制两台电机)。

成果

对 Hirata 来说，最重要的指标通常包括循环周期、运营率和收益率。这一次，Hirata 还将占地面积减少计算在内。

Hirata 在与罗克韦尔自动化公司的合作下，又向前迈进了一步，能够通过其大规模生产线满足不断增长的电动汽车电池需求。

上述结果为 Hirata 结合使用罗克韦尔自动化产品和服务以及其它产品所实现的特定成果。具体成效视客户情况而定。

商标信息：

ControlLogix、GuardLogix、Kinetix 和 PowerFlex 是罗克韦尔自动化公司的商标。

发布时间 2019年8月19日

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