根據(jù)中國移動機器人(AGV/AMR)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟統(tǒng)計,2022年上半年工業(yè)移動機器人(AGV/AMR)在鋰電行業(yè)同比增長120%,是2022年AGV/AMR需求增長最為快速的行業(yè)之一。
無論從規(guī)?;圃爝€是多元化降本等角度分析,未來,高效智能的電池制造整線必將是智能化和無人化。移動機器人作為實現(xiàn)智能化、無人化的重要依托,在鋰電領(lǐng)域的應用擁有很大發(fā)展空間,在鋰電生產(chǎn)的大部分物流環(huán)節(jié)均可應用。
1、前段工序電芯前段主要涉及電極制作,有攪拌、涂布、輥壓、分切四大環(huán)節(jié)。前段工序主要包括漿料攪拌、正負極涂布、輥壓、分切、極片制作和模切。
在鋰電電池生產(chǎn)中,前段工序是非常重要的,約占整個生產(chǎn)工序的40%以上,在高自動化程度的電池生產(chǎn)中,前段工序來料的開包、搬運、換卷及線邊轉(zhuǎn)運對AGV/AMR呈現(xiàn)以下需求特點:
①工序?qū)泳纫蟾摺?/strong>前工序段涂布、輥壓、分切機臺自動上下料的最大難點在于對接精度要求高,單純僅靠車體自身的定位精度/對接精度較難實現(xiàn),一般會使用機器視覺等來輔助定位提高精度。同時,因為極卷屬性多,極卷重量、卷筒內(nèi)徑、長度,以及對接機臺空間,對接高度等不同,因此,無法通過一款車來適配所有客戶的應用場景;
②極卷輸送頻次高、產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)奏緊密。原材料、極卷等輸送頻次高,對物流設備運輸速度、準確率、整體調(diào)配提出很高的要求;
③作業(yè)車間空間狹小。出于場地利用率和設備銜接考慮,作業(yè)區(qū)空間比較狹小,通道窄;智慧物流設備的應用需要考慮設備間距、物流通道寬度設置等方面,優(yōu)化空間利用,
④有些場景會涉及到人車混流,因此對AGV的安全性要求較高。
⑤作業(yè)環(huán)境潔凈度要求高。如涂布工序過程要嚴格,確保沒有顆粒、雜物、粉塵等混入極片中,如果混入雜物會引起電池內(nèi)部微短路,嚴重時導致電池起火爆炸。當前,在前段工序中,主要以高精度舉升機器人為主。導航方式方面,主要以應用SLAM技術(shù)的自然導航類產(chǎn)品為主。
2、中段工序中段工序主要包括電芯的卷繞/疊片和電芯注液。
在制芯過程中,涉及AGV/AMR和卷繞疊片機對接。傳統(tǒng)上下料模式采用人工或自動OHT完成,如果采用人工上下料模式,無法完成減員增效的目標,采用自動OHT,相比于AGV/AMR模式,柔性程度不足。
這一工序段,對AGV/AMR呈現(xiàn)以下需求特點:
①生產(chǎn)環(huán)境為潔凈車間,不能有外在污染源;
②搬運過程中對精度及穩(wěn)定性有較高要求;
③往往涉及跨樓層、跨車間搬運,對機器人柔性化程度要求較高。
當前,在制芯這一工序段,懸臂軸移動機器人(AGV/AMR)應用居多。
3、后段工序鋰電生產(chǎn)的后段工序主要分為封裝、化成分容、測試分選、模塊裝配、PACK組裝以及成品入庫等。從封裝到各類測試,AGV/AMR主要負責完成工序間的接駁,其中涉及高低溫測試的環(huán)節(jié),對AGV/AMR本身的溫度適應性會有要求,有些廠商也會開發(fā)專用的高溫AGV。
在PACK線生產(chǎn)中,AGV/AMR要實現(xiàn)電池包從組裝到測試再到包裝等各工序間的物料轉(zhuǎn)運,其運轉(zhuǎn)流程為環(huán)形流水線,具體包括充放電測試、加熱膜測試、氣密性測試等,過程中需要與多種外圍設備系統(tǒng)對接,如傳輸設備、機械臂、掃碼槍等。成品入庫環(huán)節(jié),AGV/AMR的主要作用是將生產(chǎn)好的電池包運輸至成品庫。動力電池重量大,會對AGV/AMR負載有一定要求。當前,鋰電生產(chǎn)的后端工序中,無人叉車及背負式AGV/AMR應用較多。
4、產(chǎn)品應用特點及趨勢但從鋰電行業(yè)AGV/AMR保有量來看,目前磁導類仍然占比較高,這主要由于磁導應用歷史久,早期鋰電行業(yè)大部分以磁導類產(chǎn)品為主。不過從應用的趨勢來看,當前新上線的鋰電自動化物流項目,大部分都是以自然導航類(SLAM)產(chǎn)品為主,基于動力電池制造柔性與協(xié)作性要求較高的工藝環(huán)節(jié),采用無輔助定位標識的 SLAM 導航的 AMR,可以更快的實現(xiàn)生產(chǎn)部署,同時更加靈活的路徑規(guī)劃及避障算法將節(jié)省運輸效率。這種技術(shù)的持續(xù)進步為部分替代傳統(tǒng) AGV 帶來了可能性。此外,也可進一步解決極卷輸送頻次高、料架精準對接、車間空間復雜和人車混流等應用難題。這也將會是未來市場的主流。
5、主要供應商及競爭格局
作為近兩年移動機器人應用的新興細分賽道,鋰電行業(yè)的需求前景不斷吸引著移動機器人廠商入局,這里面包括傳統(tǒng)的AGV企業(yè),也有初創(chuàng)型公司,針對鋰電行業(yè)對AGV/AMR的特殊需求,一些企業(yè)也專門開發(fā)了針對性的產(chǎn)品面向這一市場。
從整體的競爭態(tài)勢來看,由于前段工序?qū)σ苿訖C器人的要求較高,進入門檻相對較大,所以競爭相較于后段工序較小,利潤率也更高。后段工序的準入門檻相對較低,所以大部分企業(yè)都會選擇從后段市場切入,再逐漸覆蓋到整個工序段。
當前,進入鋰電行業(yè)主要壁壘有兩方面:
技術(shù)壁壘:當前,鋰電行業(yè)應用AGV/AMR車型復雜多樣,目前電池領(lǐng)域應用的產(chǎn)品類型有叉車式、懸臂式、輥筒式等眾多類型,而且不同鋰電廠商不同車間對于AGV/AMR有不同的需求,對AGV/AMR廠商的定制化開發(fā)能力有一定要求;同時,前段環(huán)節(jié)涉及到設備物料對接的地方很多,對物料運輸?shù)木取⒄_率、準時率等指標,往往都會有非常高的要求。
資金壁壘:一般成熟完善的生產(chǎn)制造業(yè)是根據(jù)市場的供給需求來擴產(chǎn)建廠,但在政策大環(huán)境加持下的新能源行業(yè)需要大量普及就勢必要在市場不飽和的情況下降低成本和大規(guī)模擴產(chǎn),對此很容易就會造成后續(xù)工廠產(chǎn)能不飽和的情況。這就要求AGV/AMR企業(yè)的墊資能力,因為產(chǎn)能不飽和,工廠不對設備驗收,回款周期長,對資金流較弱的企業(yè)而言是一個很大的考驗。
因此,針對當前鋰電行業(yè)的需求特點,AGV/AMR廠商們首先要突破的是產(chǎn)品技術(shù)層。2021年以來,為了更好的拓展鋰電行業(yè),已經(jīng)先后有不少AGV/AMR廠商推出了鋰電行業(yè)專機。而在打磨好產(chǎn)品的基礎上,擁有一定的資金能力及項目經(jīng)驗是AGV/AMR廠商制勝市場的關(guān)鍵。
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