智能制造切忌“空談”，5大行業(yè)痛點仍需解決

真正的智能制造不是空中樓閣，而是能夠通過切實可行的方式來提升制造效率、品質(zhì)，并降低成本。

“現(xiàn)在行業(yè)都在說智能制造，但是什么是智能制造，智能制造究竟能給企業(yè)帶來哪些實在的好處，具體又該如何落地？”

G20鋰電峰會成員企業(yè)吉陽智能董事長陽如坤向高工鋰電直截了當(dāng)?shù)谋硎?，目前國?nèi)鋰電企業(yè)對于智能制造缺乏清晰的認(rèn)識和理解，而在政策層面也缺乏切實可行的評估方案。

吉陽智能董事長陽如坤

在他看來，國內(nèi)鋰電行業(yè)目前還處于智能制造的“打地基”階段，最為緊迫的當(dāng)務(wù)之急是要建立一套電池工廠產(chǎn)品、工藝、質(zhì)量的信息模型，在信息模型的建立的基礎(chǔ)上實現(xiàn)數(shù)字化、在大數(shù)據(jù)分析、累積、優(yōu)化實現(xiàn)智能化，同時，要加快制造工藝及裝備標(biāo)準(zhǔn)化的推進，兩頭并進能加速實現(xiàn)制造環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化及數(shù)字化，然后才能做到基于數(shù)據(jù)的智能化。

基于這樣思路，吉陽智能已經(jīng)開始整合資源進行鋰電制造的工廠、產(chǎn)品、工藝、質(zhì)量模型的建構(gòu)和分析。準(zhǔn)備對于現(xiàn)有電芯設(shè)計、工藝、生產(chǎn)流程的革新進行前期儲備。

同時，在陽如坤的主導(dǎo)下，吉陽智能還成為了全國電工專用裝備標(biāo)委下屬鋰電池制造設(shè)備成套標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作組帶頭企業(yè)，推動《鋰電制造設(shè)備通用技術(shù)規(guī)范》的制定工作。

為了建立這個規(guī)范，陽如坤帶頭制定了鋰電裝備行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)路線圖。在征集設(shè)備、電池及行業(yè)專家建議的基礎(chǔ)上，去制定鋰電生產(chǎn)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)進行制定或修訂，目前，規(guī)范已經(jīng)到了最后的評審環(huán)節(jié)。

在陽如坤看來，動力電池智能制造就是通過應(yīng)用智能部件關(guān)鍵技術(shù)，對電池制造的漿料設(shè)備、極片制備、芯包制備、電芯裝配、干燥注液、化成分容和電池Pack的過程實現(xiàn)三高三化應(yīng)用，建立數(shù)字化鋰電池車間、包括來料數(shù)字化、制造過程互聯(lián)互通互操作、制造質(zhì)量的在線檢測智能部件、機器人自動化組裝、智能化物流與倉儲，信息化生產(chǎn)管理及決策系統(tǒng)實現(xiàn)動力電池制造的智能化生產(chǎn)，確保動力電池高安全性、高一致性、高制造效率和低成本。

然而，不可忽視的是，動力電池產(chǎn)業(yè)鏈的智能制造仍然面臨很大的發(fā)展障礙。一是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層的標(biāo)準(zhǔn)化沒有實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，工序間無法做到互聯(lián)互通；二是鋰電的制造模式屬于流程型和離散型的混合模式，加劇了產(chǎn)業(yè)數(shù)字化/智能制造的難度；三是動力電池尺寸標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不統(tǒng)一，我們國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)了150多種不同規(guī)格的電芯，導(dǎo)致單一車型銷量相對較少，限制了標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)?；悄芑闹圃彀l(fā)展。

動力電池制造CPK提升迫在眉睫

真正的智能制造不是空中樓閣，而是能夠通過切實可行的方式來提升制造效率、品質(zhì)，并降低成本。

這其中，制造的合格率就是一個關(guān)鍵的考核標(biāo)準(zhǔn)。陽如坤認(rèn)為，動力電池的制造合格率，是動力電池企業(yè)生存的關(guān)鍵，不僅關(guān)系到制造企業(yè)的成本，更關(guān)系到動力電池的安全。

據(jù)悉，國內(nèi)企業(yè)平均動力電池的制造合格率只有90~93%的水平，動力電池的核心工序大約有20個，每個核心工序的工序能力指數(shù)CPK在1左右，工序合格率99.73%，電芯的總體制造合格率只有94.7%，電池制造的核心工序能力有待提升。

“傳統(tǒng)汽車要求核心零部件企業(yè)的CPK值為1.67，而我國動力電池企業(yè)大部分都在1.5以下。CPK值反映的是電池的品質(zhì)，直接影響的是電池的安全和成本?！?/p>

而從成本角度來講，陽如坤算了一筆賬，按照目前動力電池成本1.5元/wh，1Gwh的生產(chǎn)線，1%的合格相當(dāng)于1500萬元，這對動力電池企業(yè)來講不是一個小數(shù)目。

陽如坤認(rèn)為，動力電池制造核心工序能力指數(shù)必須達(dá)到CPK>1.33，工序合格率99.99%，電芯的總體制造合格率將達(dá)到99.8%，這才是智能制造的未來和方向。

5大痛點掣肘動力電池智能制造

國內(nèi)要推動智能制造落地，先圍繞當(dāng)下行業(yè)存在的痛點進行集中攻關(guān)，陽如坤看來，這包括了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)滯后、動力電池設(shè)計規(guī)范缺失、制造工藝一致性差、裝備技術(shù)及自動化的水平低、跨行業(yè)協(xié)作程度差等現(xiàn)實問題。

最大的痛點首先是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的滯后。之所以選擇承擔(dān)《鋰電制造設(shè)備通用技術(shù)規(guī)范》的制定工作，很重要的一個因素是，陽如坤看到，國內(nèi)電動汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作發(fā)展很快，而相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定、修訂工作周期相對較長，現(xiàn)有的新能源汽車標(biāo)準(zhǔn)體系和標(biāo)準(zhǔn)對一些新技術(shù)和新產(chǎn)品覆蓋不全面，存在某些產(chǎn)品或某些技術(shù)領(lǐng)域缺乏標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)不能滿足的情況，同時還存在標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作跟不上發(fā)展需要的情況。

對此，他的建議是，通過企業(yè)、行業(yè)、政策的三者結(jié)合，盡快制定、落實動力電池標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)管理規(guī)范，強化標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范化作用，進一步規(guī)范動力電池的市場秩序，有效進行資源整合及配置。

其次是動力電池的設(shè)計規(guī)范缺失，陽如坤介紹，截至目前，動力電池在設(shè)計上沒有統(tǒng)一的、可遵循的規(guī)范，動力電池的設(shè)計模型沒有完全建立，設(shè)計的準(zhǔn)確性差，缺少有效設(shè)計驗證，更談不上制造數(shù)字孿生，致使不同企業(yè)的設(shè)計思路不同，同一企業(yè)的設(shè)計思路也經(jīng)常反復(fù)修改，造成動力電池從設(shè)計到規(guī)模量產(chǎn)不斷修改、時間過長，產(chǎn)品量產(chǎn)成熟的周期長，動力電池性能上也有較大缺失。

電池廠商往往只追求其產(chǎn)品在某個方面達(dá)到最優(yōu)性能，缺少對動力電池綜合性能的評估及平衡，例如只追求動力電池的容量，這就造成了動力電池市場產(chǎn)品種類過多，質(zhì)量參差不齊的混亂狀態(tài)。

陽如坤認(rèn)為，動力電池性能的設(shè)計順序要遵守三個原則：第一原則是安全、自放電、可靠、一致、耐久；第二原則是成本、循環(huán)、倍率、容量；第三原則是尺寸、內(nèi)阻，高低溫性能。痛點三是制造工藝一致性差。動力電池制造廠很難把控每道工序的各個細(xì)節(jié)，以達(dá)到較高的一致性。

以正負(fù)極漿料制備環(huán)節(jié)為例，物料配比和固液比不精確、原材料一致性差，導(dǎo)致活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑不能按正確比例充分混合并均勻分散；不同環(huán)境以及不同的攪拌工藝、攪拌速度、攪拌溫度、攪拌時間等都會影響漿料的分散性。

針對這樣的問題，陽如坤正在主導(dǎo)制定動力電池大規(guī)模智能化制造路線圖，包括立項研究電池制造工藝、制造方法、制造裝備等；建立動力電池制造標(biāo)準(zhǔn)及裝備標(biāo)準(zhǔn)，以標(biāo)準(zhǔn)來化解目前的制造工藝問題。

由于沒有制造標(biāo)準(zhǔn)，動力電池制造過程由非常復(fù)雜，影響制造質(zhì)量、制造效率的因素眾多，各個企業(yè)自己的理解和重視程度的不同，導(dǎo)致電池企業(yè)的制造水平和制造質(zhì)量的差異，在此迫切需要強強聯(lián)合、達(dá)成共識、取長補短、共同推進，這才是中國鋰電制造業(yè)的未來。

此外，動力電池在智能制造的進程中還面臨制造裝備技術(shù)差距大、自動化水平低的現(xiàn)狀。與國外設(shè)備相比，國內(nèi)設(shè)備在包括精度、速度、可靠性、無人化、可視化、信息化等方面存在一定差距。

對于設(shè)備的性能提升，陽如坤的思路是，開展大規(guī)模、連續(xù)化制造技術(shù)及裝備的研發(fā)，專項推進、統(tǒng)一規(guī)劃裝備的研發(fā)和制造。

“對于裝備制造企業(yè)而言，要加大研發(fā)投入，在設(shè)計裝備時，要充分溝通，活用上下游資源，明確開發(fā)目標(biāo)，同時要充分考慮全生命周期內(nèi)的失敗成本，還應(yīng)充分利用建模和仿真分析，重視機理研究?！倍@，也是吉陽智能目前正在進行的實踐和探索。

而在具體制造上，國內(nèi)動力電池的產(chǎn)品設(shè)計和制造工藝技術(shù)沒有完全成熟，特別是電池模組的關(guān)鍵生產(chǎn)工藝設(shè)計不成熟，驗證不夠充分，一次通過率低，且較難實現(xiàn)在線自動測試及品質(zhì)追蹤。因此，動力電池系統(tǒng)生產(chǎn)仍以半自動化為主，僅有少數(shù)電池廠商實現(xiàn)了動力電池模塊或模組的自動化生產(chǎn)。

化解這個問題，就需要以“過程檢測和信息化管理”為核心，以品質(zhì)管控為優(yōu)先考慮原則，加快自動化生產(chǎn)的進程。

除了上述問題，動力電池制造向智能化邁進的還有一大痛點是跨產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)業(yè)內(nèi)協(xié)作不給力。

我國動力電池產(chǎn)業(yè)內(nèi)部不同類型參與主體和企業(yè)之間的協(xié)助也存在不足。在動力電池負(fù)極材料開發(fā)過程中，負(fù)極材料如果只憑研發(fā)企業(yè)自身努力提高容量，難度較大。如果跟動力電池企業(yè)及正極材料等電池材料企業(yè)協(xié)同開發(fā)，提高容量的過程就變得相對容易。

而現(xiàn)實情況是，負(fù)極材料企業(yè)與動力電池企業(yè)、其它電池材料企業(yè)之間的協(xié)作不充分。動力電池產(chǎn)業(yè)內(nèi)的其它不同企業(yè)，也存在類似的協(xié)同不足問題。對此，陽如坤表示，電芯企業(yè)、BMS研發(fā)企業(yè)、電池包系統(tǒng)PACK企業(yè)、裝備企業(yè)、檢測中心和整車企業(yè)等企業(yè)強強聯(lián)合，加強供應(yīng)鏈協(xié)同合作，將各自的優(yōu)勢充分發(fā)揮，揚長避短，才能有所突破。

在吉陽智能所在的設(shè)備領(lǐng)域，陽如坤也正在推進協(xié)同創(chuàng)新，通過與同行企業(yè)聯(lián)合及專業(yè)化分工，分類解決專業(yè)問題，通過不同工序設(shè)備企業(yè)間的合作解決目前的精度、穩(wěn)定性以及效率問題。