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新能源动力电池智能制造技术路线探析!

  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。

  2.3.1 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。

  2.3.2 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。

  2.3.3 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。

  2.3.4 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。

  2.3.5 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。

  2.4 动力电池智能制造技术路线

  基于以上分析,动力电池智能制造应是基于生产设备的高度自动化,应用现代化的企业信息管理体系执行精益生产模式,通过生产链条的互联互通以及企业信息物理系统的构建,使动力电池的生产方式具有深度自学习、自纠错、自决策、自优化功能从而实现智能水平,到动力电池生产制造实现优质、高效、低成本的目标。动力电池智能制造技术路线如图1所示。


图 1 动力电池智能制造技术路线

  三、结论

  动力电池智能制造是实现动力电池行业发展转型、提高市场竞争力的重要途径,是提高产品品质、降低生产成本的重要保障。动力电池行业实施智能制造需要具有高度自动化的生产工艺以及精益化和信息化的管理体系作为基础。动力电池工业实施智能制造,需要落实工业物联网技术及工业数字模型技术两大关键技术的构建与实施。

 来源:《科技与创新》  作者:中国汽车技术研究中心有限公司朱成等

  

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