【天太】必要的替代与必然的趋势 | 智能工厂锂电篇

　　2016年，中国锂电池产能为105GWh，时至2021年，中国锂电池的产能达到635GWh，以平均每年100GWh的速度惊人扩产。

　　当新能源概念持续向前发展，对于核心零部件各方面的性能要求不断提高，以锂电为主的动力电池设备企业正快速迈向高端智能化生产。

　　产能飙升的背后是设备迭代和生产工艺变更。在保证电芯的安全性和良品率的基础上，高效率、自动化、智能化制造成为了行业的新风口。

　　01.四大痛点催促锂电工厂高度自动化

　　当前已经有大量锂电车间实现高度自动化、智能化生产，但行业内仍有部分工厂向数智化转型中暴露许多痛点。

　　在天太机器人走访了国内某家锂电工厂后，总结了当前部分锂电工厂所存在的痛点如下：

　　首先对锂电工厂而言，工人的劳动强度较高。当前锂电池车间采用两班倒制度，工人们的工作时间是早晚8点之间，每天工作时间在12小时以上。一位工人的日常任务是交接设备和物料、分配生产任务、巡检产线、跟进设备异常，每天的步数都超过2万步。而在电池生产的前段，有涂布、卷绕，用到的铜箔和铝箔都非常沉，需要三人以上将一吨多重的物料放置到单机设备上。

　　其次，电池生产环境让工厂招工难、用工难。开封后就会挥发的电解液，使得锂电工厂很多工段充斥着对人体有害的刺鼻气味，这让每个进生产车间的工人都需要穿防尘服、戴防护手套。在访谈中得知，锂电车间内存在一定数量的临时工，这是因为恶劣的环境却让工厂留人产生困难。

　　此外，在锂电工厂的投资回报率上，使用人工的成本较高，企业需要更长的时间回本。用机器人与人工进行对比，机器人在锂电行业的投资回报率较高，如只算人工成本，企业使用机器人是2-3年回本，若算上物料折损，1年内就能回本。

　　最后，是锂电企业对智慧工厂、智慧仓储、智慧物流的旺盛需求。以配送准确率巡检为例，传统需要20多个工作人员来回巡检。一旦人员错拿物料拆包，就要走一系列流程才能恢复到正常生产中，而且物料的批次没法把控，会影响整体品质。

　　软包电池生产工艺

　　02.快步迈进锂电产业链的机器人们

　　机器人作为智能化设备的典型代表，在锂电行业的应用已经初见成效。

　　当大数据、工业互联网、云、5G、数字孪生技术进一步渗透机器人，在锂电工厂中，从工业机器人到移动机器人，都越来越多地出现在各大锂电池厂商生产作业现场，认可度持续提升。

　　在生产中：锂电池生产工艺中端环节的叠片、焊接、封装等工序涉及工业机器人较多，因为要保证生产效率及产品一致性；后端检测、组装和包装涉及的工业机器人也较多，因为能满足较大负载的抓取、搬运动作。

　　SCARA在实现产品的快速转型以及取代直线滑台上具有优势。在数码电池的生产过程中，因为产品种类多、频繁换型，SCARA使用量比较大；而动力电池产品相对单一且体积和重量较大，在产线后端的搬运和装箱上使用大负载的多关节机器人更方便。

　　在物流上：锂电池企业越来越重视其原料仓、线边仓及成品仓的智能化管理，因此越来越倾向于利用自动化立体仓库提升厂区空间的利用率及电池的便捷存取，同时使用移动机器人实现工艺之间的物料、半成品的运输，便于生产物料的监管。

　　将电池生产工艺与自动化物流系统完美结合，通过存储设备、输送设备、装盘区设备、NG站等专机，实现电池生产全工艺过程的自动化、智能化，达到生产企业预期的指标。

　　以产线为例，移动机器人现身锂电池自动化生产线中的配料、涂布、碾压、绕卷、封装、烘烤、注液段，替代人工配送原料。

　　03.多机融合方能构建柔性生产线

　　由于锂电行业的生产设备属于高度集成、高自动化生产，生产线对生产节拍、生产安全、生产信息化等的要求较高。

　　因此，提高机器人的集成能力、多机协作能力、柔性生产能力将大大缩短扩产周期，同时方便了日后的运营维护。

　　对未来机器人进一步走进锂电工厂而言：

　　移动机器人将扮演重要的角色，其在产线工序衔接及线边仓的进一步应用已是大势所趋，智能车间里的移动机器人将会像血管一样盘活整个车间的生产生态。

　　锂电行业项目对移动机器人的稳定性提出了极高的要求，移动机器人需要达到99.9%的稳定性，若低于99.5%，那么这种产品的稳定性就会影响客户现场生产节拍。

　　从原材料库到产线各个工段，最后到成品库，在组装段主要使用潜伏式和超低的叉车式，在后段主要使用AMR+辊筒。移动机器人需要提供不同的品类来满足锂电企业全流程的无人搬运需求。

　　此时，移动机器人需要变得更加稳定、品类也需要不断扩充。

　　对多关节机器人而言，未来多关节机器人将以柔性为前提，安全为保障，其负载、速度、精度也提升到一定水平，同时与人工智能、大数据高度融合。

　　这样不仅可以满足锂电行业对机器人高速高效的要求，同时保证人员、设备、产品的安全，而且其简单易部署，可提高生产设备投资回报率。

　　04.运动单元助推锂电车间高质量发展

　　对锂电车间发展而言，移动机器人需要变得更加稳定、品类也需要不断扩充，同时，多关节机器人需要满足高负载、高精度、更智能的需求。

　　天太机器人看到未来机器人的硬件会走向标准化、模块化的趋势，以此认为机器人将会成为一个复杂的学科，而未来提供机器人运动单元及方案的核心供应商将开始展露头角。

　　针对锂电智能工厂移动机器人应用场景，天太推出了HP、WP系列重载、中载行走单元，该单元由电机、轮毂、减速机、驱动器、编码器一体化集成，助力机器人实现全向移动，现场适应性强、精度高、能耗低、载重高、稳定性高。

　　搭配天太行走单元的移动机器人可以根据不同场景进行设计，从而覆盖锂电前段配料-涂布-碾压-分切全场景应用，不仅更加贴近应用场景且可以更加有效控制成本。

　　除此之外，搭配天太行走单元的移动机器人可以轻松定位每个物料的具体工位，直接搬运装有物料的货架、托盘、料箱等载具至车间相应位置，达到智慧巡检、智能仓储的目的。

　　在多关节机器人方面，机器人需要进一步渗透锂电车间还未渗透的工序，开发专用多关节机器人，使其不仅与生产设备无缝衔接，还能提高机器人的可集成能力，保证生产的柔性、产品的一致性。

　　为满足多关节机器人高负载、高精度、更智能的需求，机器人旋转单元起到了中流砥柱的作用。天太结合自身优势推出的关节涵盖了减速机、电机、驱动、编码、运动控制等多项技术，更简单、更强劲、更安全、更精准的机器关节将助推智能机器人快速落地。

　　锂电池的生产有较多的专用生产设备，而关节作为一个高精度一体化的旋转执行单元，适用于各种有旋转机构和旋转功能需求的设备，根据不同工艺的需求，无缝集成到多种生产线上，全面渗透到锂电车间未触及之处的智能化发展。

　　过去，机器人在锂电车间中，成为了传统人工的必要替代，使锂电自动化生产成为自动化设备应用的模范行业。

　　未来，机器人模组化、公民化、智能化发展成为必然趋势，运动单元+方案也将全面渗透进锂电车间的各个角落。