Otomatik Akü Montaj Hattı: İşgücü Tasarrufunun Gerçekte Nereden Geldiği

Yazar: Dany Huang, Ph.D.

CEO ve Ar-Ge Lideri, TOB New Energy

LinkedIn'de Dr. Huang ile bağlantı kurun

Yönetici Özeti ve Temel Çıkarımlar

Pil montajındaki işçilik maliyeti eşit bir şekilde yayılmaz-birkaç tekrarlanan istasyonda yoğunlaşır: elektrot istifleme, tırnak kaynağı, muhafaza ve test. Otomasyon, bu özel insan hareketlerinin yerini servo tahrikli tutucular ve görüntü kılavuzlu transfer ile değiştirerek doğrudan işçiliği %60-80 oranında azaltırken ilk geçiş verimini de artırır, çünkü bir robot sekizinci saatte yorulmaz. Geri ödeme, yalnızca makine fiyatının değil, hat başına çıktının ve yerel yüklü işgücü oranının bir fonksiyonudur.

• A yarı otomatik silindirik hatgenellikle 8-12 operatöre ihtiyaç duyar; tam otomatik bir eşdeğer, aynı çıktı için 2-3 ile çalışır.
• Yıllık 1-5 milyon hücrelik pilot hacimlerde hücre başına doğrudan işçilik maliyeti kabaca 0,10-0,20 ABD Dolarından 0,02-0,05 ABD Dolarına düşer.
• Ham robot hızı yerine döngü süresine uygun aktarım, hat çıkışını ayarlar-hücre başına 4 saniye alan bir istasyon, robot ne kadar hızlı hareket ederse etsin 15 hücre/dakikalık bir hattı kaplar.
• Otomasyon yatırım getirisi 24 ayı yalnızca bir hacim eşiğinin üzerinde geçiyor; onun altında yarı otomatik, rasyonel sermaye kararı olmaya devam ediyor.

Altı operatörlü silindirik bir hücre montaj hattı, en iyi saatte belki dakikada 12-15 hücre üretebilir. Yedinci saatte istifleme operatörünün elleri yavaşlıyor. Sekme kaynağı konumlandırma kaymaları. Test istasyonu yedeklenir. Gerçek verim isim plakasının %60'ına yaklaşıyor ve hücre başına işçilik maliyeti her reddetmeyle birlikte artıyor.

Montaj otomasyonu, hattı kağıt üzerinde daha hızlı hale getirmekle ilgili değildir. Bu, döngüde daha az kişi olacak şekilde hattın tam vardiya boyunca isim plakasındaki hızını korumasını sağlamakla ilgilidir. Tasarruflar spesifik, ölçülebilir değişikliklerden kaynaklanmaktadır: İnsan yerleştirmenin yerini robotik kavrama, yürümenin ve beklemenin yerini otomatik transfer ve hat sonu keşfinin yerini hat içi inceleme almaktadır.

İşçiliğin Pil Montaj Hattında Saklandığı Yer

Herhangi bir manuel veya yarı otomatik montaj hattında yürüdüğünüzde işçilik maliyeti aynı beş yerde yoğunlaşır:

• Elektrot istifleme / sarma yüklemesi.Her hücrenin elektrotlara, ayırıcılara ve bir milimetrenin çok küçük bir bölümünde hizalanmış şeritlere ihtiyacı vardır. Bir insan operatör, her bir bileşeni elle yerleştirir ve yerleştirme süresi artı yeniden hizalama, toplam montaj işçiliğinin %30-40'ını tüketir.
• Sekme kaynak konumlandırması.Hücre, çıkıntı kaynak noktasına gelecek şekilde yönlendirilmelidir. Manuel konumlandırma yavaş ve değişkendir; yanlış hizalanmış kaynaklar testte açık devre arızaları olarak ortaya çıkar.
• Muhafaza ve sızdırmazlık.Jöle rulosunu veya elektrot yığınını kutuya yerleştirmek, kapağı kaynaklamak ve kıvırmak veya kapatmak, bir vardiya boyunca ellerin garanti edemeyeceği tutarlı bir güç ve temizlik gerektirir.
• Elektrolit doldurma ve taşıma.Doldurma, yarı otomatik hatlarda bile otomatiktir ancak doldurma tertibatının yüklenmesi ve boşaltılması manuel emek gerektirir.
• Test etme ve sıralama.Her hücrenin oluşum döngüsü yapılmalı, derecelendirilmeli ve görsel olarak incelenmelidir. Test rafları arasında elle yapılan işlemler hem yoğun emek gerektirir hem de kontaminasyon riski taşır.

Model: katma değer sağlayan işlem adımları (kaynak, doldurma) halihazırda makine odaklıdır, ancakonların etrafında çalış-Yükleme, aktarma, yönlendirme, boşaltma-insan işidir. Bu geçici çözüm otomasyon hedefidir.

Mekanik Çekirdek: Hasarsız Tutuş Yapan Tutucular

Akü grubunun otomasyona yıllarca direnmesinin sebebi iş parçasıdır. Jöle rulosu yumuşaktır, kolayca deforme olur ve yanlış tutulduğunda pul pul dökülen kaplanmış bir yüzeye sahiptir. Sarılmış silindirik bir rulo, göbeğinden kaldırılmalı veya tüm uzunluğu boyunca desteklenmeli, asla bir noktada sıkıştırılmamalıdır.

Modern montaj robotları bu sorunu uygulamaya özel uç efektörlerle çözmektedir:

• Kuvvet kontrollü, servo tahrikli paralel tutucularsert elemanları ({0}}kutu gövdelerini, kapak düzeneklerini, şerit uçlarını- parçanın ezilme sınırını asla aşmayan programlanabilir bir kapatma kuvvetiyle kavrayın.
• Yumuşak pedli vakum tutucularElektrotları ve ayırıcıları yüzey emme yoluyla kaldırın ve yükü kaplanmış yüzey boyunca dağıtarak aktif malzemenin dağılmasını önleyin. Ped malzemeleri temiz ortama hiçbir partikül saçmayacak şekilde seçilmiştir.
• Silindirik jöle ruloları için çekirdek kavramalı aynalariçi boş mandrelin içinde genişleyerek, dış rüzgara dokunmadan ruloyu kaldırın.
• Görüş odaklı seçme ve yerleştirmeHer bir parçayı kavramadan önce konumlandırır ve konveyörün ve yukarı akış istasyonlarının kaçınılmaz olarak yol açtığı konum dağılımını tolere eder.

Mühendisliğin amacı, bir robotun ancak son efektörü ve vizyonu kadar iyi olmasıdır. Genel tutucularla oluşturulmuş otomatik bir hat, hücrelere zarar verecek ve düşük çalışma süresinde çalışacaktır. Hat tasarımı robot modeliyle değil, parça işleme fiziğiyle başlar.

Otomatik Akış: Denklemin İkinci Yarısı

Robotik kavrama, elleri bireysel istasyonlardan uzaklaştırır. Otomatik aktarım, istasyonlar arasındaki iş yükünü ortadan kaldırır-ve çoğu "otomatik" hattın sessizce başarısız olduğu nokta burasıdır.

Transfer sistemi olmalıdöngü süresi eşleşti. Bir istifleme istasyonu hücre başına 8 saniye sürerse ve sekme kaynak istasyonu 5 saniye sürerse, tamponlar farkı absorbe etmediği sürece hat maksimum 7,5 hücre/dakika hızında çalışır. Üç aktarım mimarisi hakimdir:

Silindirik bir pilot hat için, yürüyen ışın indeksleyici en büyük yüktür: hücreler sabit bir adımla hareket eder, her istasyon bir işlem gerçekleştirir ve tüm hat birlikte hareket eder. Torba hücreleri için bağımsız paletler hakimdir çünkü işlem adımları (istifleme, tırnak kaynağı, mühürleme, gazdan arındırma-çok farklı sürelerde gerçekleşir ve ayırma gerektirir.

Tamponlama, teorik bir çizgiyi çalışan bir çizgiden ayıran ayrıntıdır. Hızlı bir istasyon ile yavaş bir istasyon arasındaki küçük bir tampon şarjör, döngü süresindeki doğal değişimi absorbe eder ve herhangi bir istasyonda aksaklık olduğunda hattın durmasını önler. Tamponu olmayan hatlar ilk küçük arızada durur; Tamponlu çizgiler bunların içinden geçer.

A ve B: Yarı Otomatik ve Tam Otomatik Montaj

Dürüst karşılaştırma, makine-makine karşılaştırması değildir. İki çalışma modelidir.

Yarı otomatik model.Hücrelerin istasyonlar arasında elle veya basit konveyörlerle taşındığı ayrı makineler ({0}}sarma makinesi, şerit kaynak makinesi, kıvırma makinesi-her biri özel bir çalışan tarafından çalıştırılır. Sermaye maliyeti düşüktür. Çıktı, çalışan sayısıyla doğrusal olarak ölçeklenir. Kalite operatörün tutarlılığına bağlıdır. İnsanlar anında uyum sağladığı için formatlar arasındaki geçiş hızlıdır.

Tam otomatik model.Her proses adımı arasında robotik taşıma, otomatik transfer ve hat içi inceleme özelliklerine sahip entegre bir hat. Sermaye maliyeti yüksektir-genellikle yarı otomatik eşdeğerinin 3–6 katı kadardır. Çıkış, kişi sayısına göre değil, hattın dengeli çevrim süresine göre ayarlanır. Kalite tutarlıdır çünkü her hücre aynı mekanik yolu izler. Geçiş, yazılım tarafından yönetilen tarif ve fikstür değişikliklerini gerektirir.

Getiri açığı, işgücü açığından daha önemlidir. Yılda 2 milyon hücre üreten bir hattaki %5'lik verim artışı, 100.000 daha az reddedilme anlamına gelir-ve bu, malzeme ve yeniden işleme maliyeti açısından, yerini aldığı tüm operatör maaş bordrosundan daha fazladır.

ROI Modeli: Hücre Başına İşgücü Maliyeti ve Başabaş Hacmi

Karar ölçüsü basittir: hücre başına işgücü maliyeti=(operatörler × yüklü yıllık işgücü maliyeti) ÷ üretilen yıllık hücreler.

Yüklü işgücü maliyeti-ücretler artı sosyal haklar, vardiya primleri ve eğitim-, Güneydoğu Asya'nın bazı bölgelerinde yaklaşık 15.000 ABD Doları/yıl ile Batı Avrupa ve Kuzey Amerika'da 60000+ ABD Doları/yıl arasında değişmektedir. Bu yayılma otomasyonun cevabını tamamen değiştiriyor.

Çalışılan model, yılda 2 milyon hücre:

• Yarı otomatik: 10 operatör × 40 ABD Doları, 000=400.000 ABD Doları/yıl → hücre başına 0,20 ABD Doları.
• Tam otomatik: 3 operatör × 40 ABD Doları,000=120.000 ABD Doları/yıl → hücre başına 0,06 ABD Doları.
• Yıllık işgücü tasarrufu: 280.000 ABD Doları.
• 1,2 milyon ABD doları tutarında bir sınıra karşılık, getiri ve hurda tasarrufundan ≈ 4,3 yıl- önce yalnızca işçilik üzerinden geri ödeme.

Verim artışını da ekleyin (diyelim ki 2 milyon hücrenin %4'ü=80.000 hücrenin her biri 2,50 ABD Doları malzeme maliyetiyle tasarruf edildi=200.000 ABD Doları/yıl) ve geri ödeme yaklaşık 2,5 yıla düşüyor. Yalnızca emeği dikkate alan yatırım getirisi modellerinin sistematik olarak kötümser olmasının ve yalnızca sermaye giderlerini dikkate alan modellerin diğer yönde yanlış olmasının nedeni budur.

Başabaş Referans Tablosu (geri ödeme yılları, tam otomatik hat ve yarı otomatik temel)

Tabloda orta düzey hat maliyeti, üç operatör tasarrufu ve gerçekçi bir verim artışı varsayılmaktadır. Ucuz iş gücüyle yılda 500.000 hücreyle, tam otomasyon işe yaramaz-dürüst mühendislik tavsiyesi, yarı otomatik bir hattır. Batı işgücü oranlarıyla yılda 2 milyon hücreyle, tam otomatik hat, verim etkisi hesaba katılmadan önce bile daha düşük maliyetli bir karardır.

Silindirik ve Torba: Otomasyon Profilleri Farklıdır

İki baskın format aynı şekilde otomatikleştirmez.

Silindirik hücrelerdaha kolay otomasyon problemidir. Kutu her adımda sağlam ve kavranabilir bir gövde sağlar. Sarma, göbek aynasının açıkça kaldırabileceği silindirik bir rulo üretir. İstasyonlar (-sarma, sekme kaynağı, kutu yerleştirme, kapak kaynağı, kıvırma- ayrıktır ve endekslenebilir. Bu nedenle sektördeki ilk tam otomatik montaj hatları silindirikti. Atam otomatik silindirik akü pilot montaj hattırobotik hücre işleme ve hat içi test ile hücreleri her istasyondaki sabit bir aralıkta indeksler ve formatın sağlamlığı, arıza oranlarını düşük tutar.

Kese hücreleridaha zordur. Elektrot yığını esnektir, torba filmi hassastır ve süreç, yumuşak, boyutsal olarak dengesiz bir parça üzerinde çalışan -gazdan arındırma, yeniden mühürleme, şerit oluşturma-adımlarını içerir. Torba montajının otomasyonu, her bir hücreyi tekrar tekrar kavramaya gerek kalmadan hat boyunca taşıyan bağımsız paletlere ve istif için yumuşak vakumlu uç efektörlerine dayanır. Mühendislik daha zorludur ve çıktı hücresi başına hat maliyeti daha yüksektir, ancak manüel poşet montajının emek yoğunluğu da daha yüksektir, bu da denklemi dengeler.

Her iki formatta da ortak prensip şudur: Bir insan eli bir hücreye her dokunduğunda, bu dokunuş yerleştirme süresi maliyeti, kontaminasyon riski ve kusur fırsatı anlamına gelir. Bir tutucu ve konveyör tarafından kaldırılan her dokunuşun üçü de aynı anda kaldırılır.

Otomasyon Neyi Düzeltmez?

Otomasyon süreç yeteneğinin yerine geçmez. Bir robotu kötü sarılmış rulolarla, yanlış hizalanmış tırnaklarla veya dengesiz elektrolit dolgusuyla besleyen bir hat, manuel olarak üretilen bir hattan daha hızlı bir şekilde otomatik reddetmeler üretecektir. Otomasyon yatırımının karşılığını alabilmesi için yukarı akış süreçlerinin (sarma kalitesi, sekme konumlandırması, doldurma doğruluğu-zaten kontrol altında olması gerekir)

Otomasyon aynı zamanda gözetimsiz anlamına da gelmez. Tam otomatik bir hattın malzeme ikmali, süreç izleme ve arıza giderme için hala operatörlere ihtiyacı vardır. Gerçekçi personel sayısı sıfır değil, vardiya başına 2-3'tür. Çıktıyı yönlendiren ölçü, çalışan sayısı değil, çalışma süresidir: zamanın %85'ini üç operatörle çalıştıran bir hat, zamanın %60'ını hiç kimseyle çalıştırmayan bir hattan daha iyi performans gösterir.

Bakım beceri seti de değişir. Manuel bir hattın tesisatçılara ihtiyacı vardır. Otomatik bir hattın servoları, görüntü sistemlerini ve PLC mantığını anlayan otomasyon teknisyenlerine ihtiyacı vardır. Bu beceri değişimi, modele ait gerçek bir maliyettir ve genellikle operatör sayısının azalmasıyla dengelenir.

SSS: Otomatik Pil Montajı Ekonomisi

Tam otomatik akü montaj hattında kaç operatöre ihtiyaç vardır?
Benzer bir yarı otomatik hat için 8-12'ye karşılık vardiya başına iki ila üç. Kalan personelin malzeme yenileme, süreç izleme ve hata giderme-otomasyonuyla ilgilenmesi sıfır personel sayısı anlamına gelmez.

Otomatik bir montaj hattının gerçekçi geri ödeme süresi nedir?
Orta düzey işçilik maliyetleriyle yılda 2 milyon hücre; hem iş gücü tasarrufları hem de verim artışı hesaba katılırsa kabaca 2,5-3 yıl. Yılda 500.000 hücrenin altında yarı otomatik montaj genellikle daha düşük maliyetli bir karardır.

Pil montajında ​​otomasyonun en zor kısmı nedir?
Elektrot yığınının veya jöle rulosunun hasar görmeden kullanılması. Yumuşak, kaplamalı parçalar metal parçalar gibi kavranamaz, bu nedenle uç efektör tasarımı-silindirik rulolar için göbek aynaları, elektrot yığınları için vakum pedleri-hat güvenilirliğini belirler.

Otomasyon kaliteyi artırır mı yoksa sadece işçiliği azaltır mı?
İkisi birden. Robotik yerleştirme, tüm vardiya boyunca bir milimetrenin çok küçük kesirlerine kadar tekrarlanabilirken, manuel yerleştirme, operatörün yorulmasına neden olur. Tipik ilk geçiş verimi, yarı otomatik hatlarda 80'li yılların en yüksek seviyesinden 90'lı yılların ortalarına, kontrollü otomatik hatta %96-99'a yükselir.

Kendi Çizginizi Modellemeye Hazır mısınız?
İşgücü maliyeti kararı aritmetiktir; verim kararı mühendisliktir. TOB New Energy, doğrudan kaynak anahtar teslimi bir üretici olarak, genel bir robot kataloğu etrafında değil, hücre formatınız, döngü süreniz ve kusur bütçeniz- temel alınarak tasarlanmış tam otomatik silindirik ve kese hücre montaj hatları sağlar. Xiamen'den istasyon bazında hat düzeni, ROI modeli ve fabrikaya doğrudan fiyat teklifi almak için hücre çizimini, yıllık hacmi ve yerel yüklü işgücü oranınızı gönderin.

TOB New Energy süreç mühendisliği grubu tarafından dünya çapındaki silindirik ve kese hücre programlarındaki montaj hattı kurulumlarından derlenen teknik referans. Hatta özel yatırım getirisi ve istasyon dökümü için LinkedIn üzerinden Dr. Dany Huang ile bağlantı kurun veya üretim parametrelerinizi Xiamen mühendislik masasına gönderin.