动力电池企业如何破解扩产“困局”？

　　基于对电动汽车市场需求即将进入“TWh时代”的预判，全球主流动力电池企业正掀起新一轮“扩产备货”潮。自2020年下半年以来，宁德时代、LG新能源、比亚迪、亿纬锂能、中航锂电、蜂巢能源、远景AESC等动力电池企业悉数斥资数百亿元，在全球进行动力电池项目布局。

　　伴随着几十甚至上百GWh项目的投建，上游锂电设备领域已经出现“爆单”，不少锂电设备企业订单爆满，设备加工、交付周期明显变长，交付压力陡增。值得注意的是，对于动力电池企业来说将面临着两大挑战：

　　其一，动辄上百GWh的产能规划，如何保证锂电设备高品质、高效率、低成本的供应；

　　其二，动力电池生产制造环节众多、涉及到的设备庞杂，技术复杂程度高，如何提高设备的柔性化、信息化和智能化水平，从而不断缩短产品的开发时间和交付周期，以及产线的可复制性？

　　事实上，经过近10年的发展，我国锂电池产业已经走过摸索阶段，锂电池生产制造自动化、智能化水平得到明显提升，但是要应对未来多个电池项目基地、数十甚至上百GWh的锂电池生产制造，可以看出目前我国整体动力锂电池智能制造环节中仍然存在不少问题：

　　其一，目前锂电制造企业硬件设备多为分段采集，设备之间存在兼容性和多样性的问题，导致各类工业软件之间集成度低、数据共享流通存在障碍。

　　其二，锂电产品生产和测试数据采集量大，各个工序有不同管控需求，制造模式属于流程型和离散型的混合模式，加剧了产业制造数字化、智能化的难度。

　　其三，动力电池尺寸标准规格繁多，据了解目前仅国内企业生产的电芯规格就多达150余种，这就导致单一车型销量相对较少，限制了标准化、规模化、智能化的制造发展。

　　其四，动力电池的产品设计和制造工艺技术仍处于快速迭代之中，特别是电池模组的关键生产工艺设计不成熟，验证不够充分，一次通过率低，且较难实现在线自动测试及品质追踪。因此，动力电池系统生产仍以半自动化为主，仅有少数电池厂商实现了动力电池模块或模组的自动化生产。

　　“锂电池的智能制造仅仅依靠自动化不再可行，必须全面实现数字化和智能化。”全球工业软件巨头达索系统的相关负责人对电池中国表示，面对TWh时代的生产制造和竞争，基于稳定性的高效率、基于模块化的柔性化和标准化，以及基于网络的高度自动化和信息化都是锂电池生产智能装备未来发展的核心特征；另外，下一阶段的锂电池工厂，丰富全面的共享数据库将需要涵盖从产品设计到生产规划、工程、生产和服务等众多领域，同时融入供应商和客户，这也将是接下来锂电池智能工厂制造运营管理系统（MOM）的基本特征。

　　TWh时代动力电池制造的痛点和趋势

　　大众集团在今年3月举办的“PowerDay(动力日)”上透露，大众集团计划在2023年推出具备智能化技术的“标准电芯”，一方面通过标准化，提升电芯制造效率和品质，降低制造成本；另一方面，基于标准化，可以适配大众电动平台不同车型，有效降低其电动化车型开发成本。

　　从这里我们可以看出，动力电池标准化将是重要趋势。

　　不过，鉴于全球具备实力的车企、动力电池企业非常多，未来电池产品规格多样化的特征将会长期存在。而对于电池企业来说，为满足客户多元化和巨大产能需求，未来锂电池制造企业需要打造柔性化制造模式、缩短交付周期、提高产能并确保质量。

　　值得注意的是，智能制造的“弹性”和“柔性”正是解决全新市场环境中不确定性和复杂性的利器，可满足大规模产能扩充，并适应不同的产品规格，从而有效推动锂电池制造业快速提质增效、降低成本。

　　“从这一点来看，具备‘弹性’和‘柔性’将是动力电池智能制造的重要趋势。”达索系统相关负责人介绍道。

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　　数字化转型现状与目标

　　锂电池智能制造转型层级“突围”

　　据了解，锂电池的生产工艺可分为两段：流程段与离散段。

　　其中，流程段主要是生产正负极材料、涂片及断切。这一段工艺设备的自动化程度较高，人工参与较少。产品形式是以批的方式进行，所以制造运营管理（MOM）在这一段是以大批管制方式为主，而生产管理者可以通过制造运营管理系统轻松了解各环节状态。

　　离散段从叠片/卷绕工艺开始，这也是MOM在锂电池生产过程中管制的重点。例如在应用MOM后，喷码工序会前置到叠片，因为电池的质量与热封机热封时的温度及压力密切相关，所以记录电池热封时的温度及压力也是系统的主要任务之一。这些数据实时地进入制造运营管理系统后，管理人员可以通过系统实时知晓各热封机的参数状态、产量及产品质量状况等，为生产及质量决策及时提供依据。

　　另外，在复检出货环节，电池在复检时一般采用AQL水平进行抽检，检测设备并入MOM后，检测的数据将进入系统，系统则会自动按照已设定的AQL检验方法进行接收或批退，检测数据也会与条形码进行关联。复检后的包装也是MOM在电池行业应用的一个重点，以便实时获取准确详实的包装箱号以及箱号与箱中所有条码的关联关系等相关信息。

　　归纳来看，制造运营管理系统（MOM）在锂电池智能化生产制造中的主要作用有以下几个方面：

　　1、实时质量监控，将质量问题的事后补救改为事先预防。

　　2、工艺参数监控，尽可能保障锂电池的工艺安全。

　　3、产量及质量的实时查询，减少计划部门的交付压力。

　　4、实现生产过程的可追溯性，可快速精准地确定召回范围。

　　5、无纸化生产管理，节约人力成本。

　　6、包装的详细记录，做好应接客诉的充分准备。

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　　锂电池生产工艺流程

　　· MOM先行 赋能企业智能制造升级

　　事实上，结合MOM在锂电池生产制造各个工序、数据共享、生产环节监测及反馈、部门/供应链协同等方面的“打通”来看，其将是推动锂电池生产制造“弹性”和“柔性”的关键。

　　而根据锂电池生产的工艺和特点，锂电生产制造企业可以基于MOM应用，规划出9大核心功能：高级排程、数字化工艺执行、生产质量管理、生产执行、设备管理、工业互联应用、精益看板及生产指挥中心、专业应用App、主数据及建模。

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　　MOM核心功能架构图

　　一体化MOM系统的建设和实施，可赋能企业智能制造的转型与升级，持续提升工艺管理、计划排产与执行、设备互联、质量管理、物流配送等业务流程的自动化水平。一体化MOM系统通过设备互联将IT和OT有效结合，提高生产制造设备的智能化水平，实现工厂生产自动化、无人化、智能化，同时可以大幅缩短企业相关产品的制造周期，降低运营成本，提高生产效率。

　　达索系统相关负责人表示，企业通过MOM系统实施，可以夯实工艺、计划和执行的基础，实现工艺模型化、计划精细化、执行透明化；亦将补齐配送和互联的能力，实现配送精准化和要素互联化；在质量、协同以及管理决策方面，实现品控全面化、数据标准化，以及决策科学化。

　　MOM融入 推动锂电制造迎接TWh时代

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　　注：该数据为经验数据，仅供参考。

　　作为一家为全球客户提供3DEXPERIENCE解决方案的领军企业，达索系统为企业和客户提供虚拟空间以模拟可持续创新。产品涵盖研发设计、供应链计划、工程仿真、制造运营管理等各个制造环节，达索系统全球领先的解决方案改变了产品在设计、生产和技术支持上的方式。

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　　达索系统数字化制造解决方案版图

　　达索系统的DELMIA Apriso是一款基于业务流程的可配置化制造运营管理平台(MOM)，按照ISA-95标准构建，覆盖制造环节包括但不限于资源计划、生产制造、质量管控、仓储物流、设备物联与人员管理等多个业务领域，广泛应用于航空、国防、汽车及零部件、工业装备、船舶及海洋工程、高科技电子、生命科学、能源等多个行业。相比一般的制造执行系统(MES)，DELMIA Apriso有着更加宽广的业务覆盖度，能更好支持多工厂管控与多工厂快速推广部署，可以更专业地开展大数据分析与实时监控，以及具有更柔性的业务流程与逻辑配置。

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　　DELMIA Apriso制造运营管理平台架构

　　电池中国获悉，5月21日，达索系统将举办“锂电池智能制造数字化破局之道”网络研讨会，欢迎大家报名参加，与MOM专家面对面，了解在TWh时代锂电生产制造的痛点、发展趋势和技术方向！

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