新能源電池生產數字化升級及其挑戰
新能源電池生產(chan) 企業(ye) ，通過在生產(chan) 線關(guan) 鍵工藝環節和供應鏈作業(ye) 關(guan) 鍵節點引入數字化、智能化技術，實現電池生產(chan) 和物流作業(ye) 自動化和智能化程度的提升，不僅(jin) 改善了勞動條件、減輕了操作人員的勞動強度，也使生產(chan) 效率和產(chan) 品質量得到提高。這無疑是新能源電池生產(chan) 的未來發展方向，但同時也麵對著諸多技術挑戰。
智能物流技術助力新能源發展
近些年來，我國新能源汽車產(chan) 業(ye) 實現快速發展，其中新能源電池生產(chan) 製造是產(chan) 業(ye) 發展的關(guan) 鍵核心技術之一。最初的新能源電池生產(chan) 與(yu) 裝配，很多環節都需要人工作業(ye) 完成，工人的勞動強度大，工作效率低。並且，因新能源電池生產(chan) 涉及有害物質原料，工人的身體(ti) 健康也會(hui) 遭遇一定威脅。如電池極卷的生產(chan) 環節，需要把粉料進行攪拌，然後塗布、冷壓、預分切、模切、分條、卷繞，最後裝配成電芯。如果這些生產(chan) 環節通過人工完成作業(ye) ，則難以避免粉料對人的身體(ti) 健康產(chan) 生影響。為(wei) 此，生產(chan) 廠家專(zhuan) 門設計了自動上料裝置，使人工作業(ye) 的種種問題得到規避。
此外，在新能源電池生產(chan) 和裝配的整個(ge) 係統中，有多個(ge) 環節需要應用到最新的物流技術，如工位輸送環節。工位輸送是整條生產(chan) 線的重要組成部分，其設計結構直接影響著電池包裝配的可行性、產(chan) 品質量和生產(chan) 節拍。針對工位輸送的精準性及靈活性要求，有通過輥筒輸送線實現傳(chuan) 輸的，也有通過AGV進行搬運傳(chuan) 輸的。有些生產(chan) 線采用多工位輸送，主要是借助積放式輥道來實現：在模組線輥道上，安裝有讀寫(xie) 頭、檢測開關(guan) 、止回裝置和擋料裝置等，輸送物料時可依據裝配時各工位之間的需求，調節輥道的運動狀況，從(cong) 而滿足電池裝配各工位的要求。
值得一提的是，越來越多的機器人設備開始出現在新能源電池生產(chan) 和物流作業(ye) 環節。隨著機器人價(jia) 格下降，在生產(chan) 和物流作業(ye) 中以機器人代替人工的優(you) 勢逐漸顯現。機器人的應用具有重複定位精度高、可靠性高、生產(chan) 柔性化等優(you) 勢，能極大提高生產(chan) 效率和產(chan) 品品質。同時，機器人技術與(yu) 人工智能、自動化、信息化等新技術融合，不僅(jin) 是實現無人化工廠的前提，也是國內(nei) 新能源電池等離散製造生產(chan) 線智能升級的發展趨勢。
信息和數字技術無處不在
新能源電池包製造與(yu) 裝配質量直接影響著新能源車輛的性能甚至安全，因此對新能源電池質量的要求非常嚴(yan) 格，這使得新能源電池生產(chan) 、裝配和物流作業(ye) 環節中，越來越依賴信息和數字技術。再加上如今的新能源電池單個(ge) 生產(chan) 車間都追求更大的生產(chan) 能力，就更加需要信息化的生產(chan) 管理係統作為(wei) 支持。
據中航鋰電武漢公司物流中心部長廖源介紹，如果要通過數字化技術驅動新能源電池供應鏈的全流程架構，首先需要建立起完善的數字信息管理係統，其中頂層係統就是公司的ERP係統，負責采購訂單、銷售訂單等單據管理，向下傳(chuan) 遞單據信息指導具體(ti) 業(ye) 務執行，同時接收WMS係統執行結果數據進行企業(ye) 資源管理；中層係統是WMS係統，定位為(wei) 執行層，負責倉(cang) 儲(chu) 物流整體(ti) 過程的控製，向上承接ERP係統單據作為(wei) 執行依據，向下傳(chuan) 遞具體(ti) 執行指令，並接受立庫係統執行結果，最終結果數據回饋至ERP係統，起到承上啟下的作用；基層係統主要是倉(cang) 儲(chu) 中心的立庫係統，定位為(wei) 控製層，負責立庫內(nei) 部管理以及硬件設備集成，接收WMS指令並進行具體(ti) 揀選動作，同時反饋執行結果至WMS係統。
廖源進一步表示，在新能源電池製造的整體(ti) 係統中，數字化供應鏈需要串聯起材料庫、生產(chan) 車間、半成品庫、成品庫。如數字化驅動廠內(nei) 物流，涉及的具體(ti) 作業(ye) 環節包括原材料自動化立體(ti) 庫作業(ye) 環節、結構件自動立體(ti) 庫作業(ye) 環節、銅箔自動立體(ti) 庫作業(ye) 環節、半成品立體(ti) 庫作業(ye) 環節，以及原材料通過AGV、空中輸送線、叉車配送等方式運送到車間的環節等等。
出於(yu) 質量控製的需求，新能源電池在生產(chan) 過程中需要即時確認諸多信息，主要包括：裝配實績，即產(chan) 品生產(chan) 過程匯總原材料追溯信息；過程參數，即產(chan) 品生產(chan) 過程中，產(chan) 品性能相關(guan) 參數數據；質檢信息，即產(chan) 品生產(chan) 過程中，質量檢驗的相關(guan) 記錄與(yu) 代碼；步驟實績，即產(chan) 品生產(chan) 過程中，每一道工序的加工信息；設備參數，即產(chan) 品生產(chan) 過程中，設備的設定參數數據；返工信息，即產(chan) 品出現不良後，經過返工返修的記錄。這些都需要數字技術手段才能夠得以實現。
對物流裝備技術數字化提出新要求
數字技術在新能源電池產(chan) 業(ye) 中的大規模應用，使得整體(ti) 係統對具體(ti) 的物流技術和設備有了更明確的技術要求。對此，廖源進行了具體(ti) 介紹：
1.對立庫的要求：要有適合數字係統的協議接口。立庫出入庫時，要求實物到達指定位置時反饋到貨信息；空托入庫要有統一回庫口，且立庫要能夠識別空托入庫，自動申請反饋是空托入庫的申請。立庫可查詢庫存信息，並且可把信息同步至係統。立庫可管理托盤和產(chan) 品信息，包括產(chan) 品狀態。立庫與(yu) 係統交互，能夠執行按照指定批次出庫或執行“先進先出”原則出庫。立庫還要保留手動出庫的功能，以應對異常情況。
2.對AGV的要求：要有適合數字係統的協議接口。AGV調度係統需要有係統管理庫位和AGV放置點位關(guan) 係，AGV需要實現當係統通知配送區域，AGV能自行計算並將物料送至指定點位；AGV可支持對未執行的任務調整優(you) 先級，可取消正在執行的任務；AGV需要能夠管理搬運載具的信息，便於(yu) 識別空托和滿托；AGV需要有與(yu) 立庫係統直接對接的能力；AGV能夠自動識別障礙，出現異常情況時及時報警。
3.對工業(ye) 機器人的要求：根據新能源電池生產(chan) 的工藝流程，要進行合理流程和位置布局，以機器人為(wei) 中心，將疊片機、焊接機及裁切機等布置在機器人的臂展範圍內(nei) ，在其運動區域內(nei) 應保證無幹擾。考慮到日常維護等工作的方便，在布置位置時要綜合考慮人的行走空間，並在周圍布置基本的圍欄防護，防止未經授權人員進入機器人工作區域。這就需要敏捷的監控和信息傳(chuan) 輸係統，如在安全門位置要設置感應裝置，一旦安全門被打開，工業(ye) 機器人能夠立即減速並停止運動或作業(ye) ，確保人員安全。
數字供應鏈構建麵臨的挑戰
通過數字技術的加持，構建數字供應鏈能夠給新能源電池產(chan) 業(ye) 帶來巨大效率提升和實際收益。不過，要完成這樣的壯舉(ju) ，仍然麵臨(lin) 一係列挑戰，具體(ti) 包括：
首先，在新能源電池生產(chan) 和裝配產(chan) 業(ye) 鏈中，數據量生產(chan) 巨大，這給數據采集、處理和傳(chuan) 輸都帶來挑戰。例如，為(wei) 了滿足電池本身質量控製和生產(chan) 安全的需求，需要對電池進行全流程追溯。但是新能源電池生產(chan) 和裝配整個(ge) 流程中有3200個(ge) 控製點，數據追溯達上萬(wan) 項，不良PPB要控製在十億(yi) 分之一以內(nei) ，實施難度很大。在這個(ge) 過程中，數據采集量也非常大，一個(ge) 大型生產(chan) 基地3個(ge) 月產(chan) 生數據計量超100億(yi) 條。並且，新能源電池具體(ti) 生產(chan) 環節節拍頻率快，2秒生產(chan) 一個(ge) 電芯，25秒生產(chan) 一個(ge) 模組，這就要求數據處理也要十分迅速。
其次，要能夠集成應用各類數字技術並完成複雜協同。據廖源介紹，由於(yu) 業(ye) 務需求增長迅速，國內(nei) 布局的電池生產(chan) 基地就超過43個(ge) ，行業(ye) 競爭(zheng) 激烈。在這些生產(chan) 基地中，智能科技都是集成應用的，集成的技術包括圖像識別技術、人工智能技術、預測性算法研究、機器學習(xi) 技術。並且，很多廠商的作業(ye) 流程都需要跨基地協同，十分複雜。如果從(cong) 新能源整體(ti) 產(chan) 業(ye) 鏈角度看，更是需要全球供應鏈協同物流、物流協同製造、設計協同跨基地製造、跨基地製造協同銷售，等等。
最後，即便聚焦到生產(chan) 供應鏈環節，仍然有很多管理痛點未能完全解決(jue) ，包括：1.行業(ye) 沒有統一的過程管理標準，標準難以係統性建立和固化流程。2.目前市場上提供的設備自動化能力參差不齊，容易產(chan) 生多個(ge) 信息孤島，缺少與(yu) 生產(chan) 係統的及時交互能力，也尚未建立統一的自動化標準。3.現有生產(chan) 過程數據的準確性、及時性差，無法提供全麵、實時、準確的數據供查看和分析。4.目前的產(chan) 品數據追溯信息易斷層，跨工序追溯困難，無法建立全流程追溯鏈條。5.單件流產(chan) 品管控數據量大，量產(chan) 時可達百億(yi) 級數據，數據應用要求秒級響應。6.生產(chan) 過程數據追溯要求高，追溯時限要求不低於(yu) 10年，數據的存儲(chu) 、應用、歸檔難以有效管理。
總的來說，在新能源電池生產(chan) 工藝關(guan) 鍵環節和供應鏈作業(ye) 關(guan) 鍵節點引入數字化和智能化技術是大勢所趨，但成熟和完善的體(ti) 係尚未被建立起來，麵臨(lin) 的挑戰仍然巨大，需要業(ye) 內(nei) 仁人誌士進一步探索。相信這樣的探索必將給企業(ye) 帶來巨大收益，給整個(ge) 行業(ye) 帶來巨大價(jia) 值。
