动力电池企业的智造升级之路

来源:动力电池 智能制造

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关键词:动力电池 智能制造

    在雾霾当道,煤、油价格日趋走高,汽车行业快速发展的今天,电作为可重复使用的低价无污染能源,应用正日益广泛,新能源电池行业快速发展。以新能源汽车为例,目前中国是世界电动汽车产销量最大的国家,也是世界电动汽车标准法规的重要参与与制订国家。2017年,政府先后出台了《汽车产业中长期发展规划》《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》等30多项节能与新能源汽车扶持政策。

    可以说,新能源汽车产业的蓬勃发展,给动力电池领域的发展注入了强心剂。事实上,汽车产业生态链一直都是从零部件到整车,再到经销商,层层传递且紧密衔接。在新能源汽车市场带动的动力电池系统快速发展的市场环境下,动力电池企业也迎来了迈向智能制造的热潮。

    市场高速发展呼唤MES系统

    深圳市天圳自动化技术有限公司是一家专业从事生产过程自动化控制系统、管控一体化系统、生产制造信息化系统与柔性自动化非标产线建设的综合型自动化公司,为国家级高新技术企业,深圳市高新技术企业。在天圳自动化总经理杨俊看来,动力电池企业质量要求高,产品生产全过程需要完整质量追溯链。虽然目前部分动力电池企业拥有先进的生产设备,但实际生产管理复杂,涉及的设备种类繁多,工艺水平和管控水平将直接影响产品品质。特别是随着国内产能扩增过快,国家出于对产业、环保的综合考虑,对成品电池的生产工艺水平提出了越来越高的要求:降低制造成本,细化产品精度,提升产品品质等等。

    然而这对动力电池企业而言,却绝非易事。传统的动力电池生产过程中,存在一些问题制约着产品品质和生产管理的进一步提高。以天圳进行的某知名锂电池企业信息化建设为例,就存在着计划排产方面,缺乏系统化的排产工具;在电芯生产、PACK生产等生产工艺环节上缺乏工艺数据数字化、智能化;在生产设备方面,设备加工参数、检测设备的质量数据难以便捷采集、数据追溯、系统分析等等诸多问题。

    杨俊介绍由于受到TS16949以及国家强制性标准的规范,动力电池企业需要对生产过程中的工艺计划、生产过程、质量参数、库存信息、出货等过程进行全流程管控。因此,实施MES成为企业信息化道路上不可或缺的一部分。而这其中,如何达到以MES为纲,在技术上保证其与ERP及底层控制系统之间的无缝集成,真正实现MES的中间桥梁作用,实现车间透明化管理是MES实施中面临的主要挑战。

    牵手研华寻找MES实施最优解

    在对客户生产流程、数据流程进行梳理后,天圳认为客户生产核心的数据关注点主要包括:过程参数记录;设备采集参数记录;各生产工艺环节工单执行情况比如工艺信息、BOM信息、上料记录、品质结果确认以及对电芯-模组-PACK组装等进行全生产过程数据管理。实现对线边库存、物料查询、派发、退返、预警等功能。对于电池制造的关键材料,比如浆料,铜箔,铝箔等还需进行全面追溯,达到对仓储环节的透明化。

    “这需要底层自动化厂商的全线产品支持,以实现设备与数据的贯通。”杨俊介绍天圳首先想到的就是研华科技,在经过和研华的详细讨论后,天圳认为客户不仅需要建立一套 PACK 4.0智能调度控制系统,满足对生产的产品类型及各工序设备机台进行智能调度,还需对整个生产现场进行智能监控以及异常情况预警的通知。考虑到客户的网络通讯的设备数量多、数据量大以及操控的实时响应的需求,天圳决定在全网配置时采用千兆网络传输方案,在车间配置了5套数据采集网关(包括一台研华小型工控机 UNO-2473G-J3AE 和一台上架式4光24电全千兆宽温交换机 EKI-7428G),将所有通讯的控制设备分为5个网段,分别连接现场的控制设备,实现快速组网、数据采集、协议转换、远程控制等功能,同时与中控室的数据采集服务器实现无缝通讯对接。

    在中控室的数据采集服务器上,内装研华WebAccess 组态软件(含数据库软件),作为车间的数据采集系统平台。WebAccess 软件不仅具有强大的功能,开放性,同时具备强大的驱动支持能力并且目前支持超过 450 种 PLC 连接与驱动。可用于同上层数据整合,并同时具备丰富便捷的绘图功能,大大缩短了程序员开发周期。

    在分选区、点焊包膜区、锁模区天圳分别配置了一台 65"液晶屏,直接连接到现场的UNO数据网关作为现场的生产看板,显示生产与设备的相关信息。

    在生产物流上,天圳通过AGV 调度中心连接到中控室核心交换机,实现与总控调度系统的快速稳定通讯。总控调度中心采集到各工艺设备上料请求指令后,通知 AGV 调度中心调配相应的 AGV 小车上料。

    有的放矢打开智能化生产新局面

    在经过5个月有条不紊的项目实施后,如今客户的MES系统运行稳定,各功能模块都已经按照预期目标发挥着作用。谈到MES上线为客户带来的直观收益,杨俊认为主要包括减员、提质、促管、增效四大方面。

    “最直观的改变体现在解放劳动力上。”杨俊介绍通过MES的应用使客户生产现场的信息化、自动化能力大大提升,整个生产过程的信息流能得到及时、快速的传递,根据上线后的数据对比,MES的应用使产线减员达到30%以上。

    在提升生产质量上,杨俊表示通过WebAccess平台,管理人员在中控室即可集中管控调度,实现工序级的准时配送,提高仓库与车间的协同能力,并且每道工序都包含质量检测,加强质量管控,提高质量水平。

    在管理层面,借助生产现场看板,对生产情况及时发布,使企业生产过程更加清晰,以生产数据为基础形成生产报表也为管理层分析决策提供了支持。

    最后,杨俊表示通过高级自动排产使客户订单响应速度、生产过程、产品交付速度也大幅度提高,降低了生产成本与仓储成本,提高了企业的竞争力。

    值得一提的是,对于本次MES顺利实施,杨俊也特别提出了平台建设的重要性。他表示天圳一直以来专注于以MES为纲的纵向生产制造、控制执行、设备检测以及底层传感,因此需要类似研华这样的合作伙伴一起打造生态,将自己的服务能力平台化,形成自己的核心价值。一方面,他介绍研华可以为天圳提供全方位的工控产品,去帮助客户实现信息化的最后落地;另一方面,通过生态圈,天圳也能更有效的发现客户、为客户服务。在杨俊看来,智能制造作为《中国制造2025》的主攻方向,是一个复杂的系统工程,企业需要一步一个脚印务实推进,而MES作为实现工业4.0的枢纽,是企业实现智能制造的必然选择。“天圳一直将研发与形成自有核心竞争力的自动化应用技术为引擎,通过多年实践经验的积累,形成了基于行业应用的理解,在MES项目的快速实施与系统开发上具有先发优势。”未来,杨俊表示将与研华等合作伙伴共同践行智能制造,将中国智能制造推向更高的阶段。


    (审核编辑: 智汇胡妮)