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澳洲幸运5官网(www.eth0808.vip):动力电池制造如何走向智能化,哪些战略是有效的?

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采用标准化、数字化、智能化等技术手段,依托物联网、工业互联、大数据等新兴技术,对传统产线数字化改造及建设,实现增效降本,已成为动力电池装备制造大规模、高质量制造的必然途径。


纵观中国动力电池生产制造发展历程,动力电池制造技术已从半自动起步逐渐从模仿阶段走向大规模、数字化、智能化制造阶段,并且在制造效率,制造合格率方面不断提升。


虽然目前国内动力电池产业的发展“高歌猛进”,但在制造方面还存在一些痛点问题,从全球价值链上来看,产业核心竞争力仍然不强,一方面我国已经不能延续21世纪初期依靠人口红利的发展模式,即廉价劳动力消失。另一方面,产业的自动化、智能化程度相较于发达国家还较低,表现为电池制造的合格率、材料利用率、产能利用率较低,无法满足高速增长的新能源汽车市场对动力电池产能尤其是高端产能的迫切需求。


在此背景下,我国政府也提出要实现智能制造,在“十三五”、“十四五”期间连续编制智能制造发展规划,促进制造业企业实现数字化、网络化、智能化转型,向制造强国迈进。

一、中国动力电池行业现状


汽车产业是中国的支柱产业,是发展高端制造业的代表,但是传统汽车对石油的消耗与依赖以及尾气排放对环境的污染迫切需要发展新能源汽车。目前以中国为代表的世界汽车大国正在积极推动汽车产业的电动化转型。作为新能源汽车心脏部件的动力电池,其成本可以占到整车成本的50%,其性能如能量密度、功率密度、高低温耐受性、循环寿命、一致性以及安全性等是决定新能源汽车使用性能以及未来发展的重要因素。与汽车制造相似,动力电池同样是重视制造能力的行业,高水平的动力电池生产制造能力是电池一致性、安全性和低成本的重要保障,也是决定产品市场表现的重要因素。


在中国新能源汽车产业的带动下,动力电池产业近年来保持持续快速增长,企业产能建设规模扩张迅速,整体配套出货量居世界第一,但也存在一些发展上的问题,具体体现在以下几方面。


1 动力电池产业整体实力不强


2018年,中国新能源汽车总产量突破120万辆,动力电池总配套量达到57GW·h,已产新能源汽车有近100家动力电池配套企业。在这些企业中,除了配套规模领先的龙头企业,其他企业的实力在产品品质以及成本控制方面与国外先进水平相比还有较大差距,还无法真正参与日渐激烈的国际竞争。在动力电池产业高质量转型突破的背景下,这些企业则面临被市场淘汰的风险。


2 对动力电池产品安全重视度不高


2018年,新能源汽车出现了多起起火燃烧事故。据不完全统计,由动力电池引发的事故占到了65%。在当前,企业为了得到更多的财政补贴,不断追求动力电池能量密度的快速提升,却忽视了动力电池生产制造质量的同步提升,给新能源汽车的安全使用埋下了隐患,也影响了新能源汽车产业的健康发展。


3 动力电池行业亟需转型升级


目前,中国动力电池产业总体产能超过250GW·h,新能源汽车配套量居世界第一,但实际配套量仅为总产能的1/5,企业实力参差不齐,产品品质整体不高,核心技术专利仍然欠缺,动力电池市场竞争越来越激烈。随着新能源汽车补贴退出,车企对高品质动力电池的认知和理解加深,一些低端动力电池产品及企业逐渐失去市场,被淘汰出局。因此,动力电池生产企业提升发展水平,重点应立足品质,降本增效,应充分借助智能制造的发展契机,实现转型升级。

二、动力电池智能制造技术路线分析


动力电池生产制造的终极目标是实现动力电池的大规模高度一致化的制造,保障产品的一致性和安全可靠性,并且可持续性降低生产制造成本。


当前来看,智能制造是实现上述目标的重要手段,综合世界各主要国家智能制造发展内涵,以《智能制造发展规划(2016—2020)》为指导,并结合行业特定的发展特征,动力电池实现智能制造需要实现自动化、信息化、数字化、网联化以及智能化的高度融合及并行推进,实现从工业2.0向工业4.0发展跨越。


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1 自动化


动力电池制造精髓在于高度自动化的生产过程,其生产过程对于环境有比较严苛的要求,需要保证恒温、恒湿和优质的空气洁净度。动力电池企业应在规划生产线建设的时候严格限制人工数量,以保证外界对生产环节不产生影响,尤其是在制造前端的匀浆和涂布环节。综合来看,动力电池各生产环节已基本实现自动化,人工参与环节在大幅减少,下一步的发展重点是要实现机器对人的全面替代,提高单机工作效率和制造精度,通过工业机器人的布局和应用,衔接动力电池生产上下游各环节,打造无人工厂,为智能制造打下基础。


2 信息化


信息化是企业实现现代化发展转型的管理基础,是实现精益生产的必备手段。企业实施应用ERP、MES、PLM等企业管理、生产管理以及产品管理等信息系统来实现企业业务的横向集成、纵向集成、端到端集成以及研发数据、生产数据、和销售数据的融合贯通,并进一步实现动力电池产品的全生命周期追溯功能。这种信息化的管理执行通过对人、机、料的协同规划,实现生产过程的逻辑化、透明化和规范化,促进精益生产的开展和实施,提升生产效率、减少浪费,增强企业软实力,为智能制造的数据开发及应用奠定基础。


3 数字化


企业的数字化建设包含以下两层含义:①用数字来定义制造过程的对象,动力电池制造过程中的原料、装备、工艺、辅具以及人工等均实现数字定义,并在制造过程中产生生产大数据,企业管理系统通过对生产大数据的调用和分析来及时掌握生产状态以及预判生产质量的发展走势;②企业信息物理系统的构建,使现实生产与虚拟生产互相映射,现实中的生产活动在虚拟世界均能一一对应,现实生产活动的发展变化能够在虚拟环境中被捕获和反映,并可以通过对虚拟生产活动的调节和控制,从而影响现实当中的生产活动,做到快速反馈、快速调节和快速生效。

4 网联化


网联化是设备与设备之间、生产链条与链条之间达到互联互通,实现不同来源的异构数据格式的统一以及数据语义的统一,把研发设计信息、物料信息、生产信息、管理信息和业务流程与组织再造等环节进行打通,使数据在各环节能够被读取和准确识别,促进物理系统和数字系统的融合,实现通信、控制和计算的融合,营造信息物理系统的执行环境。网联化是智能制造的重要基础,是实现智能识别和智能控制的必备手段。


5 智能化


智能化是智能制造的追求目标,只有真正意义上实现了智能控制才能称为智能制造。而自动化、信息化、数字化和网联化均是智能制造实现的基础,具备基础条件后,企业可以形成自主的动力电池制造专家系统,通过大数据以及云计算等技术在动力电池在制造过程中实现自诊断、自分析、自纠错和自决策等高级控制,对生产过程中的质量错误进行及时诊断和纠错并高效实施,减少工序中断环节,提高生产效率和产品品质。


智能制造对工业知识的生成和传承主要依赖机器,突破了人在认知方面的限制,机器会学习制造过程中产生的海量数据,通过一定的算法进行数据训练,形成数字模型,模型可以对再制造过程中的错误进行纠错和调整,使制造一直处于正常高效的工作模式。


三、大型原始设备制造商以自己的技术为基础


梅赛德斯-奔驰集团生产和供应链管理董事会成员布尔泽尔排除了自有电动汽车工厂的可能性。相反,现有的地点正在向电动车的方向转变。该奔驰董事会成员说,我们当然有可能在未来三年内看到完全转换为电动汽车的装配车间。这要视现场相应的市场情况而定。梅赛德斯正在依靠灵活的生产线来满足对电动汽车日益增长的需求。在其电动化攻势中,该制造商增加了其全球电池生产能力,例如,根据需求协调EQS等车型的电池生产。


在电动汽车方面,竞争对手宝马公司也正在实施相应的理念。所有的驱动变体都是在巴伐利亚工厂的一条生产线上生产的--不管是在汉诺威博览会期间刚刚开业的德布勒森工厂,还是在现在有100年历史的慕尼黑主工厂。生产系统、数字化和卓越运营主管艾伯内尔解释说,OEM正在内部发展对整个电池系统的深刻理解。宝马首先在2019年开设了电池能力中心,现在又在慕尼黑附近的帕斯多夫开设了电池片生产中心。尽管该原始设备制造商说它不打算进入实际的电池生产,但它已经在其位于丁格芬、雷根斯堡和莱比锡的德国工厂生产高压电池、电池模块和组件。其他电驱动工厂位于美国的斯帕坦堡工厂和中国的华晨宝马汽车合资公司。






来源:物流文视界,汽车工艺师,轻量化技术网

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