
鋰電池生產是典型的離散型制造業。正因如此,鋰電池企業面臨著諸多問題。為滿足生產制造能力和可持續發展需要,寧德時代在智能工廠的建設上不斷實踐與創新,為智能制造提供了一個成功模板。通過實施智能工廠戰略,寧德時代也完成了智能制造三個階段的升級躍遷。
寧德時代新能源科技股份有限公司(以下簡稱“寧德時代”)是全球領先的鋰離子電池研發制造公司,總部位于中國福建省寧德市。寧德時代深耕國內,在福建寧德、江蘇溧陽、青海西寧、四川宜賓和廣東肇慶等地布局了電池生產制造基地。同時,寧德時代積極拓展海外,首個海外工廠落戶于德國圖林根州埃爾福特,同時在德國慕尼黑、法國巴黎、日本橫濱、美國底特律等地設有子公司。
鋰電池雖然是目前動力電池的主流產品,但是,鋰電池生產是典型的離散型制造業,其中電池制造的前工序膜卷制造有部分流程行業的特點,除此之外的電池制造、裝配、模組封裝都是典型的離散制造。因其行業產品本身的特點,如產品工藝復雜、制造流程長、管控點多、數據量巨大、對檢測手段多樣化的需求強烈、海量數據的價值沒有被完全挖掘并發揮等,都是鋰電池企業面臨的主要問題。對高性能鋰電池,可能還面臨著一致性差、生產效率低等困境,生產制造能力仍無法滿足巨大的市場需求。面臨這些問題,寧德時代在智能工廠的建設上不斷進行著實踐與創新。
智能制造三階段
為滿足生產制造能力和可持續發展需要,作為動力電池龍頭企業,從2011年發展至今,寧德時代智能制造戰略完成了邁向智能制造三個階段的升級躍遷,即“自動化”階段、“自動化+系統化”階段和“數字化+智能化”階段。
“自動化”階段!白詣踊彪A段是2011年—2013年。這個時期,寧德時代主要在自動化水平方面,包括設備自動化、生產線自動化、物流自動化、倉儲自動化等方面進行快速提升。寧德時代逐漸建立起工程設計、測試驗證、工藝制造等制造流程完善體系。在積累專業知識、豐富實踐經驗的同時,培育起一批擁有先進制造潛力的自動化裝備供應商,并與之共同成長。
“自動化+系統化”階段!白詣踊+系統化”階段是2014年—2017年。2014年被稱為“SAP應用元年”,動力電池規;圃煨枨筇嵘。在此階段,寧德時代開始陸續導入軟件巨頭SAP的企業管理系統(ERP)、供應商關系管理(SRM)和客戶關系管理(CRM)系統。2015年,“物聯網應用元年”開啟,大量產品生命周期管理(PLM)應用軟件被動力電池企業導入應用,設備端的大量數據逐漸上線。同年,寧德時代開啟了CPS(CATL Production System)體系建設,著手建立起大數據平臺,搭建物聯網體系,并部署私有云和公有云平臺,為后面的大數據分析和智能化導入奠定了良好的系統基礎。
“數字化+智能化”階段!皵底只+智能化”階段是指2017年至今。2017—2018年,寧德時代啟動數據管理分析相關工作,包括數據管理、數據應用、數據分析,以及切入實際的生產線和工藝優化上,這在生產過程中發揮了極大的作用。這個時期,寧德時代開始嘗試使用AI來解決鋰電池制造難題,并在2019年取得了成功,AI應用開始在動力電池制造領域滲透。寧德時代開始關注如何基于導入的制造大數據,利用先進算法對設備進行智能維護,對生產線進行智能排程,并對質量進行智能管控。2019年以來,公司已經嘗試在生產線上推廣5G技術、AI技術、自學習技術、圖像識別、視頻流智能監控技術等。
寧德時代實施智能制造的最終目的是探索通過產品、設備和信息化的高度結合,合理優化企業內部生產組織和管理流程,實現符合自身實際的企業可持續發展路徑與方法。
智能制造實施的總體規劃
智能制造的總體技術路線分為三個部分。
第一部分,在研發設計方面,采用數字化三維設計、模擬仿真技術進行產品設計,并且導入PLM系統進行全生命周期的數據管理。
第二部分,在生產線智能化方面,針對設備開發和生產線建設,堅持關鍵技術國產化的路線,導入三維仿真、在線檢測、智能化物流等技術,推動生產線的智能化水平。
第三部分,在信息化架構方面,通過制定標準化的設備導入規范,建立互聯互通的工業網絡,建立覆蓋全生產要素的制造執行系統,實現全生產過程的數據采集、信息追溯、狀態檢測和防呆控制,確保生產過程的成本節約、安全可控、精益高效和質量一致。在此基礎上,通過集成研發、設計、供應鏈和售后服務系統,驅動全價值鏈的集成和優化。