鉅大LARGE | 點擊量：730次 | 2021年10月15日
如何打造動力鋰電池數(shù)字廠
動力鋰離子電池制造數(shù)字化，本質上是利用互聯(lián)網，將制造過程的信息數(shù)據(jù)，轉換成一串代碼，進行數(shù)字化管理。然后通過驗證、仿真、調試、系統(tǒng)搭建，把真實生產虛擬化，再映射到現(xiàn)實，完成數(shù)字化全流程生產。
通俗一點理解，就是把現(xiàn)實世界搬到網絡中虛擬運行，然后按照仿真結果來指導生產。
像蓋房子相同，提前輸入全部參數(shù)并建立模型，計算最佳方法并建設。同時，軟件能實時反饋調整，讓所有數(shù)據(jù)按最初模型幾乎一分不差運行。
從執(zhí)行層面上看，動力鋰離子電池制造數(shù)字化重要分三個部分，包括生產規(guī)劃、設備運行和具體性能。
生產規(guī)劃上，重要用PlantSimulation等軟件，在虛擬平臺上進行真實生產映射。然后根據(jù)映射，去設計驗證，進而實際生產滿足產量規(guī)劃。例如視頻1所示，疊片設備節(jié)拍仿真，能真實映射實際過程。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
設備運行方面，用MCD等提前模擬核心物理動作，包括相關設計和電氣聯(lián)動，能全部模擬出來。還可以遠程虛擬調試，讓軟件和硬件交融，完整顯示真實機器運轉狀況。
具體性能驗證，西門子用的是UG-NX仿真。利用有限元原理，通過一系列真實參數(shù)設定和網格劃分，測算產品性能和最優(yōu)結構設計方法等。
整體而言，動力鋰離子電池制造數(shù)字化是將產品設計、生產和生命周期管理、廠運營規(guī)劃結合起來。通過數(shù)學建模，進行模擬，實現(xiàn)數(shù)字和現(xiàn)實交融。
動力鋰離子電池制造數(shù)字化牽涉的實際應用難點很多，重要分三個方面。
第一是數(shù)據(jù)采集難度大。將產品信息通過傳感器采集，然后轉變成有價值的數(shù)據(jù)。這中間牽扯到數(shù)據(jù)的精度，真實性，有效性。一旦數(shù)據(jù)出現(xiàn)差錯，結果自然不準，不但起不到指導現(xiàn)實，還會誤導。
第二是硬件兼容。不同元器件，不同設備的數(shù)據(jù)錄入和信息交換方式不同。公司采購各家供應商的硬件不兼容，會造成數(shù)據(jù)交換不穩(wěn)定和易出現(xiàn)錯誤，進而導致仿真時結果不準。
第三是數(shù)據(jù)有效利用。即便數(shù)據(jù)真實，但不同的仿真模型和參數(shù)輸入，得出結果也千差萬別，無法落實到實際生產。
在動力鋰離子電池制造數(shù)字化投入上，重要分三個方面。
首先要采購一整套系統(tǒng)軟件，完成和公司自身用的PLM、MES、ERP系統(tǒng)對接。光全部軟件費用，可能至少要一二百萬起步。
其次是培訓成本支出。動力鋰離子電池工業(yè)數(shù)字化軟件培訓，要管理層、工程師、采購員、普通工人等全部參加。不但使用軟件要轉換，還有從業(yè)思維模式也要變更。
最后是體系架構變革成本。動力鋰離子電池工業(yè)數(shù)字化，管理體系要跟西方的數(shù)字化廠模式接軌。例如產品質量管理體系，要跟歐洲的標準看齊。
不過在效益產出方面，也會非常大。第一節(jié)省成本，由于自動化程度普及和軟件仿真應用，動力鋰離子電池數(shù)字化生產，幾乎不要人工就行。
第二提升產品生產效率。數(shù)字化廠能充分利用設備等資源，提前防范和控制錯誤風險，以最小產出獲得最大生產效率。
第三，產品良率和一致性等品質提升。通過精細化數(shù)據(jù)管理，產品在生產過程中受損縮減。設備等投入只需一次性，產品的性價比得到大幅提升。
有業(yè)內人士反饋，動力鋰離子電池制造數(shù)字化是大勢所趨。要想建好，最好是一開始就按數(shù)字化建設，自動化程度高，這樣方便數(shù)據(jù)收集和交換反饋。同時電池工藝要穩(wěn)定，不要經常變動。
不過在投入產出比、技術、管理等方面還需慎重考慮，不要盲目推進，原因重要是數(shù)據(jù)信息轉換不精確和管理流程跟不上。
利元亨研究院院長杜義賢博士曾向高工鋰電表示，動力鋰離子電池制造數(shù)字化可實現(xiàn)移動端與設備實體運作同步。管理者能隨時隨地了解設備實時運行和生產數(shù)據(jù)，同時能預測未來的生產數(shù)據(jù)和可能出現(xiàn)的產線故障，提前制定計劃和對策。
有關動力鋰離子電池制造數(shù)字化，利元亨理解是以MES為核心，對廠內的制造資源、計劃、流程等進行管控；廠與產品設計層有緊密關聯(lián)，是設計意圖的物化環(huán)節(jié)；通過系統(tǒng)集成，數(shù)字化廠還與公司層和設備控制層實時交換數(shù)據(jù)，形成制造決策、執(zhí)行和控制等信息流的閉環(huán)。
逸飛激光技術總監(jiān)冉昌林認為，動力鋰離子電池制造數(shù)字化在消除浪費、降低成本、改善交期、提高品質等方面將實現(xiàn)重大提升，使產品制造做到盡善盡美。
總之，動力鋰離子電池工業(yè)數(shù)字化推進，要看投入產出比，要根據(jù)實際情況而定。從當前動力鋰離子電池產業(yè)入冬，“降本增效”壓力劇增背景看，眼下最重要可能還是動力鋰離子電池生產工藝和材料體系的革新。
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