钜大LARGE | 点击量：1172次 | 2018年08月02日
如何高效建立锂电数字化工厂
智能制造，标准引领——通过标准的推广和应用，技术创新才得以迅速扩散，并高效转化为现实生产力。这一理念已经成为锂电业共识。
近日，在由中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会（以下简称“动力电池应用分会”）举办的“洞见未来：标准化智造”主题沙龙上，西门子电池行业业务拓展经理张学峰详尽解剖了锂电制造业的未来——数字化工厂及智能制造。
2010年，西门子在全球把电池行业作为一个独立的领域进行业务拓展，除了德国总部，在中国、美国、韩国、日本都设有分公司，来推动全球电池行业的发展。目前其关注的领域主要有电池原材料生产、消费及动力锂电池、燃料电池、铅酸电池、镍氢电池等。毋庸置疑的是，未来制造业的竞争在于用最短时间做出最优质的产品，因而数字化及智能工厂的建设已被越来越多的企业提上了日程。
罗马建成并非一日之功
提起最接近工业4.0的数字化工厂，可能大多数人都会想到西门子位于德国巴伐利亚州东部的安贝格电子制造工厂。西门子的这家工厂主要生产Simatic可编程逻辑控制器（PLC）。如今，这座工厂的生产过程有75%实现了自动化，其产品百万缺陷率仅为12，生产质量之高令人惊叹。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
事实上，自1989年工厂投产以来，虽然安贝格电子制造工厂在外观上基本定格了，但一场向着工业4.0方向前进的自我进化从未停止过：1993年建成自动组装线；1995年ERP部署成功，1999年搭建PLC新自动化线；2008年集成数字化工厂（MES/PLM/SCM/ECM），并建成首条混线生产线；2013年引入Teamcenter，增强现实技术……安贝格工厂也由一家普通的工厂成长为真正的数字化工厂。
“罗马建成并非一日之功”，张学峰认为，目前锂电企业还处于数字化/智能制造的初级阶段，可能各种软件设施都有，但需要不断地优化整合才能达到最佳生产状态。因此，企业新建的数字化项目一定要脚踏实地，而不能急于求成。
搭建数字化工厂的“四梁八柱”
在张学峰看来，锂电企业需要做的第一件事，就是设备的数据采集。“数据采集是整个数字化及智能工厂的核心基础，因为只有把设备上的状态参数、过程参数、检测参数、报警参数等所有影响到产品生产和产品质量的参数采集上来后，MES、PLM等上层系统才能良好运行。而且没有这些数据的采集，后续的大数据、智慧云平台等也将成为空中楼阁。”张学峰说道。
如何高效、快速采集到这些数据，还要从整个数字化工厂的框架说起。
数字化制造信息化系统参考框架集成思路
在西门子看来，Automation（底层自动化）主要包括：SCADA（数据采集与监视控制系统）、Robot（智能设备）、VC（网络与通信系统）、Position（物料定位）、Move（物料移动控制）和HMI（人机交互系统）六部分。
其中，SCADA作为专业的数据采集与监测软件，是连接设备层和MES系统的桥梁，但目前有不少企业都忽视了SCADA系统在数据采集方面的作用。张学峰介绍说，如果MES系统直接到PLC上读取数据，而工厂需要采集的数据量巨大，势必会影响到MES系统的运行效率和判断时间，并对系统造成很大的负担；而MES系统从SCADA上取数都是实时的。所以，在锂电企业的数字化工厂建设前期，SCADA数据采集是非常重要的基础部分。
规划好工业自动化网络无疑是数字化工厂建设前期的另一个重要方向，因为数据的采集都是通过网络系统传输而来的。西门子的经验是，通过现场总线系统、PLC、机器人、检测设备等组成一个冗余的环形工业以太网，以便于工厂数据的流通。而这对锂电企业也提出了更高的要求，需要建立自己的IT部门，并且IT部门员工还需要懂工艺，最终才能更好地服务于锂电业的智能制造。
而说到锂电业目前最火的数字化建设项目，就非MES系统莫属了。究其原因，张学峰解释说，“是因为整车厂对动力电池企业提出了强制性的产品追踪追溯需求。”但目前国内企业搭建的MES系统多数仅能实现车间级的设备管理和数据采集，真正的MES系统是管理整个或多个工厂的生产制造执行系统。“目前国内大多数企业对MES系统基本功能的认识还不足，希望以后能有更多的交流探讨的机会。”张学峰说道。
Automation/SCADA、MES、ERP、PLM（产品全生命周期管理）和Logistic系统（智能化物流）五大系统一起构成了数字化工厂的雏形。
标准领航“池”骋未来
以上提到，数字化工厂的建设并非一日之功。一方面，锂电企业对于数字化及智能工厂项目的投资也不应该只看到投资的“冰山一角”，还要考虑到营运维护、服务、技术支持、产线升级、人员培训等后期投入。
另一方面，需要明确的是，数字化工厂只是一个工具，而不是实现锂电业未来发展的万能钥匙。因此，数字化项目的建设一定要提前咨询并做好规划。毕竟，企业的任何一种升级改造，都需要综合考虑成本、投资回收期、投资回报率这些问题。
张学峰给出的建议是，通过西门子基于模型的动力电池智能制造系统和设计、仿真系统，分期、逐步进行数字化改造。“先把标准化工作做好，打好通讯基础，才能降低后续资本投入。”标准化要从三方面展开：第一，数据的标准化；第二，通讯及网络系统的标准化；第三，数据交互的标准化及生产制造工艺流程的标准化。
此外，在越来越多的电动汽车主机厂进入锂电业的背景下，势必会把汽车行业生产制造的标准带入锂电制造业。而西门子凭借同主机厂一起建立企业及行业标准的丰富经验，可以先帮助锂电企业建立自己的生产标准（从容易实现的模组标准化开始并延伸至整个锂电生产制造流程），并逐步推动其成为行业标准。
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