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专“芯”致“智”,宁德时代智能工厂实践与创新

2021/5/25    来源:中国智能制造系统解决方案供应商联盟    作者:佚名      
关键字:宁德时代  智能工厂  锂电池  
为推动智能制造深入发展,推介智能制造标杆企业经验做法,在工业和信息化部装备工业一司指导下,我们组织编写了智能工厂典型案例,内容涵盖汽车、家用电器、石油化工、纺织服装、飞机制造等领域。现将部分内容摘编如下,供有关方面学习借鉴。
       锂电池凭借输出电压高、比能量高、容量和能量转换效率高、自放电率低、循环寿命长、无记忆效应等优点成为目前动力电池的主流产品。锂电行业在制造方面有安全和质量要求较高,工艺过程较为复杂,自动化设备多,生产数据量大,生产速度快等特点,同时锂电池还面临着一致性差、生产效率低等困境,生产制造能力仍无法满足巨大的市场需求。

宁德时代锂电池极片生产车间

图1 宁德时代锂电池极片生产车间

       宁德时代根据锂电行业和企业自身特点制定智能制造战略,通过精益化、数字化和智能化相结合的方式进行实践探索,实现提质、降本和增效的目的。在锂电池生产制造过程中针对万米级的极片长度、亚微米级的精度控制、秒级的电芯生产速度、毫秒级的数据处理以及多场耦合的复杂制程,率先应用孔隙自由构筑的高速双层涂敷和亚微米级智能调控卷绕等技术,开发了具备自主产权AI多级“云-边-端”联动缺陷检测系统,通过和设备互动形成加工参数的全线正反向反馈机制,使产品一致性达到了Cpk2.0以上,并对全程3000多个质量控制点进行缺陷检控,缺陷率控制到9σ的PPb级水平。

一、实施路径

       从2011年发展至今,宁德时代智能制造战略已经完成了三个阶段的升级跃迁。

       (一)“自动化+精益化”阶段(2011-2014)。在这一阶段,宁德时代主要在自动化水平,包括设备自动化、产线自动化、物流自动化、仓储自动化等方面进行快速提升。逐渐建立起工程设计、测试验证、工艺制造等制造流程完善体系,在积累专业知识、丰富实践经验的同时,培育起一批拥有先进制造潜力的自动化装备供应商,与之共同成长。

       同时在生产运营体系内,引入精益生产理念,从基础的现场管理、5S优化、员工的提案改善,到工厂前期规划、精益物流设计、全员生产维护、质量建设等,逐步打造了一套适用于宁德时代的精益生产体系。

       (二)“自动化+系统化”阶段(2014-2017年)。2014年,动力电池规模化制造需求提升,宁德时代开始陆续导入软件巨头SAP的企业管理系统(ERP)、供应商关系管理(SRM)和客户关系管理CRM)系统。2015年,大量产品生命周期管理(PLM)应用软件被动力电池企业导入应用,设备端的大量数据开始逐渐上线。同年,着手建立起大数据平台,搭建物联网体系,并部署私有云和公有云平台,为后面的大数据分析和智能化导入奠定了良好的系统基础。

       (三)“数字化+智能化”阶段(2017-至今)。2017-2018年,宁德时代启动数据管理分析相关工作,包括数据管理、数据应用、数据分析,以及切入到实际的产线和工艺优化上,这在生产过程中发挥了极大的作用。开始尝试使用AI来解决锂电池制造难题,并在2019年取得了成功,AI应用开始在动力电池制造渗透。宁德时代开始关注如何基于导入的制造大数据,利用先进算法对设备进行智能维护,对产线智能排程,以及对质量智能管控。2019年以来,宁德时代已经尝试在产线上推广5G技术、AI技术、自学习技术、图像识别、视频流智能监控技术等。

二、实施成效

       宁德时代以制造为核心,有效地驱动了研发制造一体化、制造供应链一体化、制造服务一体化,并在实践中得到了验证,取得了研制周期缩短50%、运营成本下降21%、资源综合利用率提升24%、生产效率提升56%等良好效果(样板示范区域数据,2017至2019)。同时,宁德时代的智能制造实践,也对国家、社会与行业提供了有价值的参考。2019年,入选国家智能制造标杆企业。
 
责任编辑:程玥
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