智造专栏·第四篇|锂电行业MES利剑出鞘!

智造美好生活专栏 · 第四篇

锂电行业MES利剑出鞘!

近几年,新能源产业飞速发展,“十四五”规划及2035年远景目标纲要重点提及了绿色环保、碳中和等理念,保障可持续发展。未来新能源将会是持续的热点。


汉得也正积极探索,在该领域不断拓展精进,携手新能源行业领先的某动力电池制造商(以下简称:K公司),推出行业解决方案和平台支撑,为动力电池的生产保驾护航!

安全的极致追求 工艺控制丝毫不差

SECURITY

动力电池的安全是排第一位的,如何实现生产过程中工艺的自动化控制、产品的一致性检测,2015年出台的《汽车动力蓄电池行业规范》都有明确的要求。因此,整个动力电池行业的制造执行系统建设,核心在于生产过程的管控。

关键工艺自动化控制

锂电池生产过程工艺复杂、工序繁多,节拍较快,因此,对于关键工艺的控制也需要毫秒级自动响应。从工艺管控要求来看,工序管控涉及员工权限、原材料合规、工艺合规、质量合规、特性合规、数据完整等多种场景。


K公司通过汉得设备互联平台EDGINK的应用,实现与多种通讯协议类型的设备全面集成,实现产品过站的自动化控制。

产品安全性、一致性检测

新能源电池在模组以及PACK生产环节,面临很重要的产品一致性管控。若容量、内阻、开路电压等参数不一致,会导致容量损失、寿命损失、内阻增大等。同时,若关键材料的供应商/批次不一致,同样会对产品最终性能产生影响。


通过MES系统进行关键特性管控的配置以及设备集成,实现在卷绕、合芯、电芯堆叠、模组安装等环节的一致性管控。

产品数据的全生命周期追溯

PRODUCT DATA

对于锂电池数据的追溯,国家在《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》中,明确提出了汽车生产企业应及时通过溯源信息系统上传动力蓄电池编码及新能源汽车相关信息,相关部门建立信息共享机制,确保电池产品来源可查,去向可追,节点可控。

追溯模型构建

实现数据的完整追溯与应用

纵向追溯与横向追溯相结合的追溯模型:从纵向来看,依据产品的形态变化,建设浆料-极卷-半电池-电池-模组-PACK的追溯链条,实现产品任意形态的数据追溯;


横向来看,针对链条上的每一个节点,进行原材料装配、加工步骤、性能参数、设备信息、质量处置、返修流程的信息展开,实现人、机、料、法、环、测的数据完整追溯。


K公司某基地的电池制造厂,一位质量技术人员,在拆解短路报废电池时,发现部分电池负极片翻折。经实验和排查,定位为切叠工序设备参数的设定变动导致。由于概率性内部级片翻折,外观无法检出,无法具体追溯到设备工位。


因此,质量部门决定加大范围管控可疑电池。定位出设备参数变动的具体时间范围,共计11天,从而在MES里根据时间段和工序,追溯到负极片翻折可疑电池近3万只。通过MES完善的过程追溯报表,监控到最早参数调整的电芯已经流入常温静置。


质量工程师经商议后,随即决定将这些电池在单体电池末工序:分选工序进行拦截,避免流入成品库。暂不出货,待运至研究院做完全实验后,再评估具体的质量风险。质量工程师在MES将这批电池批量让步拦截至分选工序,在分选进站时成功排出。

溯源平台搭建

实现数据自动传递与产品管控延伸

由于国家对于新能源汽车溯源数据的管理要求,整车厂对于电池厂的产品,除了产品质量安全外,溯源数据的完整同样是整车厂的管理要求。


依靠MES系统的完整溯源数据,通过溯源平台的搭建,内部完成产品数据完整性、合规性校验,外部实现与客户的溯源数据自动集成。通过溯源平台实现溯源数据的统一管控,提高客户满意度。

平台大考:大数据和高并发

STRSS TEST

K公司业务快速扩张。随着业务量增长,现场产生的数据量级也是不断增长。依据目前部署和上线情况,客户单个基地的单日数据增长就有百G的存储量。


全自动化的生产流程,以及业务产能的扩张,意味着MES要和星罗棋布的设备进行信息的交互。针对这种请求交互,数据吞吐的情况,延伸出很多问题:


  • 如何保证接口的响应速度不影响生产节拍;

  • 如何保证服务器能高效应对同一时刻高并发的服务请求;

  • 如何处理设备交互中对于同一数据资源的争抢。

系统架构层面通过数据分层

加快系统响应速度

从系统架构设计以及数据全生命周期管理角度,通过数仓建设,MES系统读写分离,数据分库分表等架构,实现数据的冷、温、热数据管理。减少热数据数据基数,提高数据库查询效率,读写分离减少复杂报表查询对生产执行操作速度影响,以此保证系统响应速度。

系统应用层面通过异步处理

提高设备交互效率

电池的生产节拍早已达到秒级,留给系统与设备交互的时间,只有控制在毫秒,才可以满足生产节拍要求。传统的数据处理以及计算逻辑,在新能源大数据量的背景下,早已无法满足系统节拍要求。


为此,通过边缘计算平台搭建实现参数控制等场景的边缘处理,减少逻辑耗时。通过消息机制实现数据异步处理,减少设备对于系统数据处置的等待。通过不同业务场景的交互模式设计,实现整体系统与设备的高效集成。

K公司与汉得已开展全面的战略合作,先进的管理模式配以先进的管理信息系统,从供应链规划到现场生产控制,先后规划实施落地ERP、MES、WMS、SPC和大数据应用等版块,为公司全面数字化转型、实现智能制造打下扎实的基础!

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