2.2.1 美国智能制造发展内涵
美国智能制造领导联盟指出智能制造是先进智能系统强化应用、新产品快速制造、产品需求动态响应,以及工业生产和供应链网络实时优化的制造。其核心技术是网络化传感器、数据互操作性、多尺度动态建模与仿真、智能自动化以及可扩展的多层次网络安全。融合从工厂到供应链的所有制造,并使其对固定资产、过程和资源的虚拟追踪横跨整个产品的生命周期。
美国能源部则认为智能制造是先进传感、仪器、监测、控制和过程优化的技术和实践的组合,它们将信息和通信技术与制造环境融合在一起,实现工厂和企业中能量、生产率以及成本的实时管理。智能制造需要实现的目标有四个:产品的智能化、生产的自动化、信息流和物资流合一、价值链同步。
2.2.2 德国智能制造发展内涵
德国主推工业4.0战略,即以智能制造为主导的第四次工业革命,在产品生命周期内对整个价值创造链的组织和控制迈上新台阶,意味着从创意、订单,到研发、生产、终端客户产品交付,再到废物循环利用,包括与之紧密联系的各服务行业,在各个阶段都能更好地满足日益个性化的客户需求。所有参与价值创造的相关实体形成网络,获得随时从数据中创造最大价值流的能力,从而实现所有相关信息的实时共享。以此为基础,通过人、物和系统的连接,实现企业价值网络的动态建立、实时优化和自组织,根据不同的标准对成本、效率和能耗进行优化。
2.2.3 日本智能制造发展内涵
日本在《日本制造业白皮书(2018)》中正式发布了“互联工业”的概念,认为日本制造业已经处于一个“非连续创新”的时期,希望不仅通过机器人、信息技术、物联网等技术的灵活应用和变革工作方式提升和优化业务的效率,更重要的是通过灵活运用数字技术从而获得新的附加价值。
2.2.4 中国智能制造发展内涵
中国2016年发布的《智能制造发展规划(2016—2020)》,则是基于工业化和信息化的深度融合,通过中国现已领先的互联网技术,实现工业领域的互联互通,打通信息孤岛,实现大数据融合,推动制造业向数字化、网络化、智能化发展,向绿色化、服务化转型,挖掘制造新业态,创造商业新模式。
2.3 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。
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。