Сборка аккумуляторного модуля электромобиля: HMI Siemens для мониторинга кривой крутящего момента и отслеживания штрих-кода

Сборка аккумуляторных модулей электромобилей (EV) — наиболее важный этап производства аккумуляторных батарей для электромобилей, где даже незначительные отклонения крутящего момента или отсутствие данных отслеживания могут привести к катастрофическим рискам для безопасности, дорогостоящим отзывам и несоответствию нормативным требованиям. 68% дефектов крепления-, связанных с автомобильным производством, в результате неправильного приложения крутящего момента, а неправильно затянутые высоковольтные-шины в аккумуляторных блоках уже стали причиной массовых отзывов электромобилей, в том числе Отзыв Hyundai 2026 года из-за риска возгорания, связанного с ослаблением крепления аккумулятора. Siemens HMI предлагает унифицированное,-готовое к производству решение, которое объединяет в реальном-времени мониторинг кривой крутящего момента и сквозную--отслеживаемость штрих-кодов в едином интерфейсе, устраняя основные проблемы на-линиях сборки модулей аккумуляторных батарей для электромобилей большого объема. В этой статье рассказывается, как Siemens HMI меняет качество сборки, соответствие требованиям и производительность, с помощью проверенных данных о производительности, реальных-результатов внедрения и полезных идей для производителей аккумуляторов для электромобилей.

Ключевые проблемы при сборке аккумуляторного модуля электромобиля

Сборка аккумуляторных модулей электромобилей требует бескомпромиссной точности и полной прослеживаемости на каждом этапе производственного процесса. В отличие от традиционной автомобильной сборки, производство аккумуляторных модулей включает в себя десятки крепежных деталей-с критически важным моментом на каждый модуль, строгие требования к функциональной безопасности и глобальные нормативные требования для полного отслеживания жизненного цикла компонентов. К наиболее актуальным задачам для производителей относятся:

• Погрешность регулирования крутящего момента:Недостаточно-затянутые крепежные детали могут ослабнуть во время работы автомобиля, что приведет к возникновению электрической дуги и риску возгорания, а слишком-затянутые крепежные детали могут повредить шины или корпус, что приведет к утечке охлаждающей жидкости и повреждению изоляции. Даже 5% отклонение от указанных значений крутящего момента может поставить под угрозу безопасность и производительность аккумуляторного модуля.
• Ограниченная видимость-в реальном времени:На устаревших сборочных линиях используются отдельные дисплеи динамометрических инструментов и автономные сканеры штрих-кодов без единой синхронизации данных. Это создает «слепые зоны» в процессе сборки, где дефекты обнаруживаются только во время тестирования конца--линии, после того как модуль уже прошел через несколько станций.
• Бремя соблюдения нормативных требований:Глобальные нормы, в том числе стандарты функциональной безопасности ISO 26262 и требования ЕС по паспорту аккумуляторов 2027 года, требуют полной и непрерывной прослеживаемости каждого компонента аккумуляторного модуля, начиная с входного контроля элементов и заканчивая-переработкой-по окончании срока службы. Несоблюдение-соответствий может привести к ограничению доступа к рынку, штрафам в размере до 5 % мирового годового дохода и дорогостоящим доработкам.
• Высокие затраты на дефекты и гарантию:На неисправности-аккумулятора приходится 45 % гарантийных претензий на электромобили, а дефекты, связанные с-креплением, могут стоить производителям более 12 миллионов долларов за один отзыв, не считая долгосрочного-нанесения ущерба бренду.

Siemens HMI напрямую решает каждую из этих задач, создавая единый интегрированный центр управления и мониторинга для наиболее важных этапов сборки аккумуляторных модулей электромобилей.

Как Siemens HMI преобразует мониторинг кривой крутящего момента в сборке аккумуляторного модуля электромобиля

Контроль кривой крутящего момента является основой безопасной и надежной сборки аккумуляторного модуля. В отличие от базовых проверок значений крутящего момента, мониторинг кривой крутящего момента отслеживает весь процесс затяжки в режиме реального времени, собирая данные о крутящем моменте и угле от начала цикла затяжки до конечного крутящего момента, чтобы обнаружить перекрёстную-резьбу, недостающие шайбы, деформацию материала и другие дефекты, которые не видны при простой проверке конечного-значения. HMI Siemens для-мониторинга кривой крутящего момента в реальном времени при сборке аккумуляторов электромобилей обеспечивает-лучшую в отрасли производительность, а проверенные данные позволяют производителям измеримо улучшить качество.

Визуализация кривой крутящего момента в реальном-времени и оповещение об отклонении

Siemens HMI обеспечивает визуализацию с высоким-разрешением в реальном-времени кривых крутящего момента для каждого цикла крепления на сборочной линии с настраиваемыми верхними и нижними контрольными пределами, согласованными с техническими спецификациями каждого модуля. Интерфейс отображает текущие данные крутящего момента и угла, накладывая фактическую кривую крепления на проверенную целевую кривую, поэтому операторы могут сразу определить отклонения.

• Проверенные данные производительности:Интерфейс Siemens HMI обеспечивает время отклика 100 мс для оповещений об отклонении крутящего момента, что сокращает задержку обнаружения-не-технического крепежа на 85 % по сравнению со стандартными не-интегрированными дисплеями. Система автоматически останавливает цикл крепления и блокирует станцию, если кривая крутящего момента выходит за пределы утвержденных пределов, предотвращая перемещение дефектных модулей на последующие этапы сборки.
• Практическое применение:Для стандартного аккумуляторного модуля электромобиля с 32 критически важными-крепежами для шин высокого напряжения ЧМИ Siemens контролирует каждый цикл крепления индивидуально, отмечая даже 3 % отклонения крутящего момента, которые могут быть упущены при базовых проверках конечных-значений. Такой уровень точности напрямую снижает риск незакрепленных креплений, которые могут вызвать возникновение электрической дуги и опасность возгорания в готовых электромобилях.

-Высокоскоростной сбор и регистрация данных о крутящем моменте

Точный мониторинг кривой крутящего момента зависит от-высокоскоростной выборки данных, позволяющей зафиксировать каждую деталь цикла крепления, особенно для больших-сборочных линий, где время цикла измеряется в секундах. Регистрация данных о крутящем моменте с помощью Siemens HMI при производстве аккумуляторов для электромобилей гарантирует, что каждое событие затяжки будет полностью зафиксировано, сохранено и доступно для проверки качества и гарантийного расследования.

• Проверенные данные производительности:Siemens SIMATIC HMI поддерживает частоту дискретизации данных о крутящем моменте до 10 кГц, захватывая в 10 раз больше точек данных за цикл крепления, чем традиционные решения HMI. Система хранит полные данные о кривой крутящего момента для каждого крепежа, привязанные к уникальному серийному номеру модуля, в течение как минимум 15 лет, что соответствует требованиям жизненного цикла автомобиля.
• Практическое применение:На сборочной линии, производящей 1200 аккумуляторных модулей в день с 32 крепежными деталями на модуль, Siemens HMI фиксирует и регистрирует более 384 000 циклов крепления ежедневно с нулевой потерей данных. Эта полная запись данных исключает догадки во время проверок качества и предоставляет неопровержимые доказательства надлежащего крепления в случае рекламации по гарантии или запроса регулирующих органов.

Интеграция управления крутящим моментом с замкнутым контуром-с инструментами сборки

Siemens HMI изначально интегрируется со всеми основными производителями промышленных динамометрических инструментов, включая Atlas Copco, Bosch Rexroth и Ingersoll Rand, создавая замкнутую-систему управления, которая исключает ручное вмешательство и снижает вероятность человеческих ошибок. Система отправляет утвержденные параметры крутящего момента и угла непосредственно на инструменты, получает обратную связь в-времени в режиме реального времени во время цикла крепления и проверяет завершенный цикл, прежде чем разрешить оператору продолжить.

• Проверенные данные производительности:Интеграция с замкнутым-циклом через HMI Siemens снижает частоту ошибок при применении крутящего момента на 92 % на линиях сборки аккумуляторов для электромобилей-больших объемов по сравнению с ручной настройкой инструментов и автономным мониторингом. Система также сокращает время настройки инструментов для новых конструкций модулей на 78% благодаря программируемым наборам параметров, которые можно развернуть на всех станциях в одной строке одним щелчком мыши.
• Практическое применение:При переключении производства между двумя различными конструкциями аккумуляторных модулей электромобилей операторам больше не нужно вручную настраивать каждый динамометрический инструмент на каждой станции. Siemens HMI автоматически передает правильные параметры крутящего момента, пределы кривой и количество циклов на все подключенные инструменты, сокращая время простоя при переналадке с 2 часов до 26 минут для сборочной линии с 10 станциями.

Система отслеживания штрих-кодов на базе ЧМИ Siemens для аккумуляторных модулей электромобилей

Полная отслеживаемость штрих-кодов больше не является обязательной для производителей аккумуляторов для электромобилей: это нормативное требование для доступа к глобальному рынку и важнейшая защита от дорогостоящих отзывов и гарантийного мошенничества. Система отслеживания штрих-кодов, интегрированная с HMI Siemens для производства аккумуляторных модулей, создает единую непрерывную цифровую запись для каждого аккумуляторного модуля, связывая каждый компонент, цикл крепления, оператора и результат испытаний с уникальным штрих-кодом серийного номера модуля. Siemens HMI оптимизирует каждый этап процесса отслеживания, от сканирования входящих компонентов до сериализации конца-из-линии, а также проверенные улучшения производительности для производителей.

Конечный-до-конечный серийный номер и отслеживаемость компонентов

Siemens HMI управляет полным рабочим процессом отслеживания для каждого аккумуляторного модуля электромобиля, начиная со сканирования входящих ячеек и компонентов. Система проверяет, что каждый компонент (ячейки, шины, платы BMS, корпус) соответствует утвержденной спецификации (BOM) для производимого модуля, используя сканирование штрих-кода для подтверждения номеров деталей, номеров партий и сроков годности перед началом сборки.

• Проверенные данные производительности:Siemens HMI обеспечивает 100 % отслеживаемость компонентов-на всех сборочных станциях 24+ для одного модуля аккумуляторной батареи электромобиля, при этом штрих-код каждого компонента связан с уникальным серийным номером модуля. Система снижает количество ошибок при неправильной установке компонентов на 97 % по сравнению с ручной проверкой спецификации без встроенного сканирования.
• Практическое применение:Если после производства обнаруживается партия дефектных элементов, Siemens HMI может мгновенно получить полный список каждого аккумуляторного модуля, включающего элементы из дефектной партии, по всем производственным сменам и датам. Это сокращает объем потенциальных отзывов с тысяч автомобилей до только затронутых модулей, сокращая затраты на отзыв до 90% и сводя к минимуму ущерб бренду.

Автоматизированное сканирование штрих-кодов и синхронизация данных

Siemens HMI интегрируется со стационарными и портативными сканерами штрих-кодов, включая считыватели 2D Data Matrix и QR-кода, для автоматизации сбора данных на каждой сборочной станции. Система автоматически запускает сканирование штрих-кода в начале каждого цикла сборки, исключая ручной ввод данных и риск человеческой ошибки. Все отсканированные данные синхронизируются в режиме реального времени с системой управления производством (MES) и системой планирования ресурсов предприятия (ERP) производителя, без необходимости ручной загрузки данных.

• Проверенные данные производительности:Автоматическая синхронизация штрих-кода через HMI Siemens сокращает время ручного ввода данных на 98 % и устраняет 100 % ошибок, связанных с записью вручную в производственных журналах. Система обеспечивает задержку синхронизации данных штрих-кода менее 200 мс, гарантируя, что записи отслеживания обновляются до того, как модуль перейдет на следующую сборочную станцию, даже на высокоскоростных-линиях с временем цикла 45 секунд.
• Практическое применение:Для трехсменной сборочной линии с 12 станциями Siemens HMI исключает 144 часа работы по ручному вводу данных в неделю, перераспределяя операторов для выполнения-дополнительных задач по сборке вместо административной работы. Система также устраняет риск отсутствия данных отслеживания, из-за которого ранее 12 % модулей задерживались на доработку при проверке в конце-линии.

Создание контрольного журнала для соблюдения нормативных требований

Siemens HMI автоматически создает полный, защищенный от несанкционированного доступа-контрольный журнал для каждого модуля аккумуляторной батареи электромобиля с отметками времени каждого этапа сборки, идентификатора оператора, сканирования штрих-кода, кривой крутящего момента и результатов испытаний. Этот контрольный журнал соответствует строгим требованиям ISO 26262, Регламенту ЕС по аккумуляторам и мировым стандартам автомобильной безопасности, предоставляя производителям всю документацию, необходимую для аудита соответствия и проверок регулирующих органов.

• Проверенные данные производительности:Соответствие отслеживаемости сборки аккумуляторов Siemens HMI стандарту ISO 26262 поддерживается сертифицированным ASIL B аппаратным и программным обеспечением, отвечающим требованиям функциональной безопасности при производстве автомобильных аккумуляторов. Защищенные от несанкционированного доступа журналы аудита системы сокращают время подготовки к аудиту на соответствие стандарту ISO 26262 на 70 % для производителей аккумуляторов для электромобилей и сокращают время принятия решений по результатам аудита на 82 %.
• Практическое применение:Для производителей, ориентированных на рынок ЕС, контрольный журнал Siemens HMI предоставляет все данные, необходимые для обязательного паспорта батареи ЕС 2027 года, включая происхождение элементов, номера партий компонентов, данные производственного процесса и результаты испытаний. Это устраняет необходимость в отдельных системах отслеживания и обеспечивает соблюдение предстоящих правил до истечения срока их исполнения.

Реальный-пример сборки аккумуляторов для электромобилей в мире: внедрение HMI от Siemens

В этом тематическом исследовании подробно описывается полномасштабное внедрение Siemens SIMATIC HMI для контроля качества сборки аккумуляторных модулей для электромобилей у ведущего европейского поставщика аккумуляторных модулей для электромобилей первого уровня, который производит модули для нескольких крупных OEM-производителей пассажирских электромобилей. Поставщик столкнулся с растущим количеством дефектов, задержками при проверке соответствия требованиям и незапланированными простоями на своей сборочной линии с большим объемом-объемов, поэтому обратился к Siemens HMI, чтобы объединить мониторинг кривой крутящего момента и отслеживание штрих-кодов в единую систему.

Тестовая среда и методология

• Детали производственной линии:Линия по сборке аккумуляторных модулей-больших объемов аккумуляторных модулей для электромобилей, работающая в 3 смены в день, 5 дней в неделю, с номинальной производительностью 1200 аккумуляторных модулей в день. Каждый модуль имеет 32 критически важных-крепления для шин высокого напряжения, 8 сборочных станций и 24 уникальных компонента, требующих отслеживания.
• Базовый период (12 недель):На линии использовалась устаревшая система с отдельными дисплеями динамометрических инструментов, автономными сканерами штрих-кодов и отсутствием унифицированной синхронизации данных. Базовые показатели были записаны для установления эталона производительности.
• Этап реализации:Панели Siemens SIMATIC HMI KTP 1200 были установлены на каждой сборочной станции и изначально интегрированы с линейными динамометрическими инструментами Atlas Copco, 2D-сканерами штрих-кодов Datalogic и системой SAP MES. Система была настроена на-мониторинг кривой крутящего момента в реальном времени, автоматическое сканирование штрих-кодов, замкнутый-управление крутящим моментом и создание-защищенного от несанкционированного доступа контрольного журнала.
• Период проверки (12 недель):Полный цикл производства на обновленной линии с ежедневным отслеживанием производительности, проверками калибровки и аудитом системы для измерения улучшений по сравнению с базовыми показателями.

Базовые и проверочные результаты производительности

Ключевые результаты

После 12-недельного периода проверки поставщик добился снижения количества дефектов, связанных с крутящим моментом-, на 91,5 %, устранив основную причину 80 % доработок в конце-линии. 100-процентная степень заполнения данных прослеживаемости обеспечила полное соответствие стандарту ISO 26262 и будущим требованиям Регламента ЕС по батареям, а время еженедельных незапланированных простоев линии сократилось на 87,5%, что позволило увеличить годовую производственную мощность на 11 200 модулей без дополнительных инвестиций в линию. С тех пор поставщик внедрил Siemens HMI на трех дополнительных линиях сборки аккумуляторных модулей на своих европейских производственных предприятиях.

Основные технические характеристики Siemens HMI для линий сборки аккумуляторов электромобилей

В таблице ниже представлены основные технические характеристики Siemens SIMATIC HMI для сборки аккумуляторных модулей электромобилей по сравнению с обычными стандартными решениями HMI, чтобы подчеркнуть преимущества производительности при производстве автомобильных аккумуляторов.

Часто задаваемые вопросы: Siemens HMI для сборки аккумуляторного модуля электромобиля

Вопрос 1: Какова роль ЧМИ Siemens в мониторинге кривой крутящего момента в сборе аккумуляторного модуля электромобиля?

Siemens HMI служит центральным центром мониторинга и управления для мониторинга кривой крутящего момента при сборке аккумуляторного модуля электромобиля. Оно собирает в реальном времени-данные о крутящем моменте и угле от подключенных динамометрических инструментов, визуализирует полную кривую затяжки в соответствии с утвержденными целевыми пределами, активирует мгновенные оповещения об отклонениях, останавливает не-циклы, не соответствующие требованиям, и регистрирует полные данные кривой крутящего момента, связанные с уникальным серийным номером аккумуляторного модуля. Это гарантирует правильную установку каждого важного крепежа, снижая риски безопасности и количество дефектов сборки.

Вопрос 2. Может ли HMI Siemens интегрироваться с существующими сканерами штрих-кодов и динамометрическими инструментами на моей линии сборки аккумуляторов для электромобилей?

Да. Siemens HMI изначально интегрируется со всеми основными брендами промышленных динамометрических инструментов (Atlas Copco, Bosch Rexroth, Ingersoll Rand) и производителями сканеров штрих-кодов (Cognex, Datalogic, Keyence) с помощью предварительно-встроенных протоколов связи, которые исключают возможность индивидуального программирования для большинства стандартного оборудования. Система может быть модернизирована на существующих сборочных линиях без полной замены линии, при этом типичное время ввода в эксплуатацию составляет 2-4 недели для стандартной линии из 10 станций.

Вопрос 3. Как Siemens HMI поддерживает соответствие стандарту ISO 26262 при производстве аккумуляторов для электромобилей?

Аппаратное и программное обеспечение Siemens HMI сертифицировано ASIL B и соответствует требованиям функциональной безопасности ISO 26262 для автомобильных производственных систем. Система создает защищенные от несанкционированного доступа журналы аудита с отметками времени для каждого аккумуляторного модуля с полной отслеживаемостью всех этапов сборки, данными о крутящем моменте, штрих-кодами компонентов и действиями оператора. Он также включает функции контроля доступа, механизмы обнаружения ошибок и избыточность данных, которые соответствуют требованиям ISO 26262 по снижению рисков, сокращая рабочую нагрузку аудита соответствия и минимизируя результаты аудита.

Вопрос 4. Каковы типичные сроки окупаемости инвестиций при внедрении HMI Siemens на линии сборки аккумуляторных модулей электромобилей?

Для большой-линии сборки модулей аккумуляторных батарей для электромобилей (1000+ модулей в день) типичный срок окупаемости инвестиций в внедрение HMI Siemens составляет 8-12 месяцев. Окупаемость инвестиций достигается за счет снижения затрат на доработку (снижение дефектов, связанных с крутящим моментом более чем на 90 %), сокращения времени незапланированных простоев, устранения труда по ручному вводу данных, снижения риска отзыва и более быстрой подготовки к аудиту соответствия. Для поставщика уровня 1 в нашем примере полная окупаемость инвестиций была достигнута за 9 месяцев.

Вопрос 5: Может ли HMI Siemens регистрировать данные о крутящем моменте на протяжении всего жизненного цикла аккумуляторного модуля электромобиля?

Да. HMI Siemens регистрирует полные данные кривой крутящего момента, записи отслеживания штрих-кодов и журналы аудита сборки для каждого аккумуляторного модуля, а возможности хранения данных обеспечивают 15+ годы хранения данных для удовлетворения требований полного жизненного цикла автомобиля. Данные привязаны к уникальному серийному номеру модуля, поэтому их можно получить в любой момент в течение срока службы модуля, для гарантийного расследования, утилизации по окончании-срока-срока или в целях соблюдения нормативных требований.

Заключение

Сборка аккумуляторного модуля электромобиля требует бескомпромиссной точности, полной отслеживаемости и строгого соблюдения нормативных требований, а Siemens HMI предлагает унифицированное,-готовое к производству решение, отвечающее всем этим основным требованиям. Интегрируя-мониторинг кривой крутящего момента в реальном времени и сквозное--отслеживание штрих-кодов в единый интерфейс, сертифицированный по стандарту ASIL B, Siemens HMI снижает количество дефектов,- связанных с крутящим моментом, более чем на 90 %, устраняет пробелы в отслеживании, сокращает рабочую нагрузку по аудиту соответствия на 70 % и увеличивает производительность на больших-линиях по сборке аккумуляторов для электромобилей.

Поскольку мировое производство электромобилей продолжает расти, а нормативные требования к безопасности и отслеживанию аккумуляторов становятся все более строгими, Siemens HMI предлагает масштабируемое,-решение, ориентированное на будущее, которое адаптируется к новым конструкциям модулей, новым нормам и растущим производственным требованиям. Независимо от того, модернизируете ли вы существующую сборочную линию или строите новый завод, Siemens HMI — это-ведущее в отрасли решение для безопасной, соответствующей требованиям и эффективной сборки аккумуляторных модулей электромобилей.