鑒于鋰離子動力電池產(chǎn)品是新能源汽車上核心部件，其品質(zhì)和可靠性直接關系到我國新能源汽車的發(fā)展，而產(chǎn)品的設計和制造過程又是鋰離子動力電池產(chǎn)品品質(zhì)和可靠性保證的基礎。因此，作為有效保障產(chǎn)品制造過程質(zhì)量重要手段之一的制造執(zhí)行系統(tǒng)，建設的重要性和意義不言而喻。

鋰電池行業(yè)生產(chǎn)特點

鋰的生產(chǎn)分兩段，流程段與離散段。流程段主要是是生產(chǎn)正負極材料，涂片及斷切。這里段工藝設備的自動化的程度較高，人工參與較少。產(chǎn)品的形式是以批的方式進行，所以MES系統(tǒng)在這一段是大批管制的方式。

流程段的斷切工作，對產(chǎn)品質(zhì)量的影響小，生產(chǎn)方式是機群式的生產(chǎn)，但斷切機的管制及操作相對的簡單，所以斷切是可以不用MES系統(tǒng)。疊片/卷繞段了，是MES系統(tǒng)在鋰電池生產(chǎn)過程中的重點。

 

鋰電池行業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀

目前動力電池生產(chǎn)企業(yè)雖然生產(chǎn)自動化水平有顯著提高，但生產(chǎn)信息化水平不高，生產(chǎn)過程的管理水平還相對落后，如動力電池生產(chǎn)周期相對較長，生產(chǎn)設備較多，而且不同生產(chǎn)段設備能力估算復雜，生產(chǎn)的不均衡、生產(chǎn)動態(tài)信息的不共享給現(xiàn)場管理帶來巨大困難，企業(yè)迫切需要采取詳細準確的計劃排產(chǎn)、作業(yè)調(diào)度、生產(chǎn)跟蹤、現(xiàn)場半成品庫存管理、物料管理等措施。

因此，加強各個生產(chǎn)段的現(xiàn)場管理勢在必行，只有提升各個生產(chǎn)段的現(xiàn)場管理水平，才能早日實現(xiàn)動力電池質(zhì)量和性能的提升。將制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術引入到電池生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)過程的管理中，解決其實際生產(chǎn)中存在的問題，將會極大提高電池生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)水平。

 

1、生產(chǎn)自動化面臨的困難:

①產(chǎn)品尺寸大小不一，沒有統(tǒng)一的標準。

②材料狀態(tài)不一(粉末、漿狀物、液體等)，考慮粉塵的控制、液體的腐蝕、膠狀物的殘留等都給自動控制系統(tǒng)帶來不小的困難。

③軟質(zhì)材料，硬質(zhì)的使用以及精確定位的需求。

2、生產(chǎn)過程質(zhì)量數(shù)據(jù)獲取困難

①生產(chǎn)過程中需要在線采集的質(zhì)量數(shù)據(jù)量大，且由于生產(chǎn)工藝的特殊性，材料狀態(tài)的不一性，導致質(zhì)量數(shù)據(jù)的獲取有一定的難度。

②鋰電池全線的精密測量手段落后。為使鋰電池生產(chǎn)過程管理透明、質(zhì)量可控、產(chǎn)品可追溯，引入MES系統(tǒng)可以實現(xiàn)“可視化管理”。MES在整個企業(yè)信息集成系統(tǒng)中承上啟下，是生產(chǎn)活動與管理活動信息溝通的橋梁。MES 對企業(yè)生產(chǎn)計劃進行“再計劃”，“指令”生產(chǎn)設備“協(xié)同”或“同步“動作，使用實時精確的數(shù)據(jù)，優(yōu)化從訂單到產(chǎn)品完成的整個生產(chǎn)活動，對工廠的生產(chǎn)活動進行指導、反應和報告。

鋰電池行業(yè)MES系統(tǒng)需求

①通過車間可用資源調(diào)度、對ERP生產(chǎn)訂單進行詳細排產(chǎn)，提高生產(chǎn)訂單的準確性與合理性。企業(yè)接到新的訂單，在ERP系統(tǒng)內(nèi)制定生產(chǎn)訂單時，MES系統(tǒng)通過已下的排產(chǎn)工單，反饋給ERP系統(tǒng)下一段時間內(nèi)的車間資源可用性。

②完善生產(chǎn)工序銜接、減少停機、縮短產(chǎn)品制造周期。工廠每天要生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量很多，每天往生產(chǎn)線投入的物料量大，再加上生產(chǎn)線流水線作業(yè)，物料消耗很快，這就需要采用MES 物料管理模塊來實現(xiàn)對車間物料的采集和跟蹤追溯，目的是要精確地統(tǒng)計物料在每道工序上的投入產(chǎn)出，實時了解每道工序上在制品的生產(chǎn)進度，防止出現(xiàn)工序之間產(chǎn)能不匹配而造成的停機等待情況。

③幫助企業(yè)實時了解客戶訂單目前在車間的執(zhí)行進度，改善和提高客戶滿意度。MES系統(tǒng)在制工單排產(chǎn)計劃時，所下工單均對應相應訂單信息，MES系統(tǒng)通過物料管理模塊采集實時監(jiān)控工單對應的批次物料目前處在哪道工序上，以及工單對應的產(chǎn)品量目前已完工數(shù)量，反饋給上層 ERP可實時告知客戶訂單還需要多少時間交付。

④實現(xiàn)對產(chǎn)品質(zhì)量信息追溯。當市場出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題時，可查詢到出現(xiàn)質(zhì)量問題的產(chǎn)品批次，通過產(chǎn)品批次追溯到該批次產(chǎn)品是哪個班組、什么時間、采用什么材料在哪條生產(chǎn)線上生產(chǎn)出來的，幫助分析出造成產(chǎn)品質(zhì)量問題的原因是因為哪道工序出了問題，還是因為生產(chǎn)班組沒有按照規(guī)定工序生產(chǎn)、還是因為供應商供應的原材料造成的，做到出現(xiàn)問題可了解相關原因、追究相關責任。

⑤MES系統(tǒng)對生產(chǎn)過程監(jiān)控，幫助企業(yè)降低制造成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。MES系統(tǒng)可以強化車間管理，通過對批次物料跟蹤，當發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線出現(xiàn)在制品品質(zhì)問題時及時進行凍結，防止流入下一道工序，減少成品下線的次品量，提高良品率。

鋰電池行業(yè)MES系統(tǒng)解決方案

 

結合鋰電池生產(chǎn)實際需要，開發(fā)面向鋰電池生產(chǎn)線的MES制造執(zhí)行系統(tǒng)，主要實現(xiàn)以下功能:

物料跟蹤

針對具備物料跟蹤的物料種類，MES系統(tǒng)通過對生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)采集，按批次收集生產(chǎn)過程物料數(shù)據(jù)，建立物料跟蹤系統(tǒng)。鋰電池生產(chǎn)過程中涉及多種物料，如陽極材料、陰極材料、隔膜、膠帶等，各類原材料對產(chǎn)品質(zhì)量影響很大，在生產(chǎn)過程中通過對物料批次信息的采集，實現(xiàn)原材料批次跟蹤，建立產(chǎn)品的物料譜系，為產(chǎn)品質(zhì)量分析提供條件。

生產(chǎn)過程跟蹤與管理

生產(chǎn)過程跟蹤覆蓋從原料、生產(chǎn)工序、中間庫存等環(huán)節(jié)，通過數(shù)據(jù)采集平臺對生產(chǎn)過程的各類數(shù)據(jù)進行組織和整理，形成完整的動力電池生產(chǎn)檔案。同時可以根據(jù)生產(chǎn)過程信息進行質(zhì)量分析和產(chǎn)品追溯。

①工藝參數(shù)采集與監(jiān)控。通過與底層自動化設備的接口，實現(xiàn)對攪拌設備、卷繞等設備的控制參數(shù)進行監(jiān)控。

②性能檢測數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控。通過自動化接口，實現(xiàn)對性能檢測數(shù)據(jù)的自動采集，并在檢測過程中對于性能沒有達到工藝要求的參數(shù)進行報警提示。

 

設備管理

在鋰電池生產(chǎn)過程中要涉及多種自動化設備，對于具備能夠通過底層平臺實時采集到參數(shù)的設備，系統(tǒng)可以對其進行使用效率分析、設備綜合效能OEE，從而了解到設備的運轉狀況。

自動化的鋰電池生產(chǎn)線由多種設備構成，設備的自動化控制系統(tǒng)具備自檢查、自診斷能力。通過MES系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)采集，可以獲取設備的實時狀態(tài)和相關參數(shù)，實現(xiàn)對整個電池生產(chǎn)線的效率，設備綜合效能OEE，設備可靠性、使用效率進行分析。

產(chǎn)品質(zhì)量管理

質(zhì)量管理包括質(zhì)量實時監(jiān)控、報警質(zhì)量統(tǒng)計分析、質(zhì)量檢驗通知與發(fā)布和質(zhì)量追溯。質(zhì)量實時監(jiān)控及報警系統(tǒng)采用spc分析工具對關鍵指標分析，找出不滿足質(zhì)量要求的條件與因素。

質(zhì)量統(tǒng)計分析是對生產(chǎn)過程中所采集的質(zhì)量數(shù)據(jù)、缺陷和問題按照指定條件進行統(tǒng)計、排序，給質(zhì)量控制提供直接依據(jù)和數(shù)據(jù)來源。

在質(zhì)量統(tǒng)計分析的基礎上進行質(zhì)量檢驗通知與發(fā)布，包括檢驗結果的發(fā)布、判定結果的發(fā)布和質(zhì)量報表的發(fā)布，是質(zhì)量控制的依據(jù)。根據(jù)產(chǎn)品的批次號進行質(zhì)量追溯，可以追溯到批次產(chǎn)品在各生產(chǎn)工序的質(zhì)量記錄，對應各生產(chǎn)工序的時間、設備、操作人員，提高產(chǎn)品質(zhì)量管理的水平。

生產(chǎn)統(tǒng)計分析

MES收集的產(chǎn)品生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)統(tǒng)計分析提供了基礎。生產(chǎn)管理人員可為通過生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)，進行生產(chǎn)計劃的執(zhí)行情況、設備情況、產(chǎn)品的質(zhì)量、人員、生產(chǎn)成本等進行統(tǒng)計分析。