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新能源汽車是國家“十三五”重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域，日前已對外透露正在制定停止生產(chǎn)銷售傳統(tǒng)能源汽車的時間表。而各大汽車制造廠商紛紛轉(zhuǎn)型投資上馬新能源汽車生產(chǎn)線。以銀隆為例，在不到一年的時間內(nèi)，將投資800億分別在成都、天津、南京、珠海金灣、洛陽、蘭州等地建設(shè)11個產(chǎn)業(yè)園基地，分別建設(shè)新能源汽車生產(chǎn)線和對應(yīng)的鋰電池生產(chǎn)線。????

??????????????鋰離子動力電池（下文簡稱鋰電池）作為新能源汽車上核心部件其品質(zhì)、可靠性以及安全性直接關(guān)系到我國新能源汽車的發(fā)展。雖然目前鋰電池生產(chǎn)線經(jīng)過多年發(fā)展其生產(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。而由于鋰元素本身的活潑性，對生產(chǎn)工藝的要求極為苛刻，稍有不慎，極有可能帶來極大的安全隱患。因此，國家不斷加大對鋰電池生產(chǎn)智能制造方面的投入。例如，在2017年國家批準(zhǔn)的98個智能制造示范項(xiàng)目中，與鋰電池生產(chǎn)線相關(guān)的就高達(dá)7個。

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?鋰電池生產(chǎn)線MES系統(tǒng)的特點(diǎn) 

??由于鋰動力電池生產(chǎn)周期相對較長，生產(chǎn)設(shè)備較多，而且不同生產(chǎn)段的設(shè)備能力估算復(fù)雜，生產(chǎn)的不均衡、生產(chǎn)信息的無法共享、產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)無法往前和往后追溯給現(xiàn)場管理帶來巨大困難，企業(yè)迫切需要采取詳細(xì)準(zhǔn)確的計(jì)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，為了提升各個生產(chǎn)段的現(xiàn)場管理水平和鋰電池質(zhì)量和性能，將制造執(zhí)行系統(tǒng)( MES) 技術(shù)應(yīng)用到電池生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)過程的管理中，解決其實(shí)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。??

??鋰電池生產(chǎn)涉及的設(shè)備眾多、工藝復(fù)雜，既有高度自動化的生產(chǎn)設(shè)備、物流線，也有大量的人工參與的上下料、人工檢測等操作。??其主要生產(chǎn)工藝如下：

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??圖1 鋰電池生產(chǎn)工藝流程圖??

鋰電池生產(chǎn)以入殼工序節(jié)點(diǎn)劃分，可分為前段和后段。前段主要是正負(fù)極材料的生產(chǎn)，涂片及斷切，具有標(biāo)準(zhǔn)的流程制造特點(diǎn)。MES系統(tǒng)在這一段的管制是以批次管制的方式。后段主要是注液、熱封、化成、分容等工序，又具有離散制造的特點(diǎn)。在生產(chǎn)過程中，具有多道檢測工序，系統(tǒng)需要根據(jù)檢測結(jié)果執(zhí)行不同的工藝操作。此外，電池生產(chǎn)往往具有多道生產(chǎn)線，各生產(chǎn)線間還可以通過物流線相互調(diào)配。這些復(fù)雜性都對其MES系統(tǒng)帶來*的挑戰(zhàn)。????????

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??????北京金邁斯工業(yè)軟件科技有限公司經(jīng)過對鋰電池生產(chǎn)線和用戶需求深入調(diào)研之后，結(jié)合施耐德Wonderware MES系統(tǒng)平臺功能，形成了一套完整的鋰電池生產(chǎn)MES系統(tǒng)方案，該技術(shù)方案在某新能源公司的兩處大型新建鋰電池生產(chǎn)基地得到認(rèn)可并進(jìn)行實(shí)際開發(fā)和應(yīng)用。??????

??????鋰電行業(yè)MES系統(tǒng)用戶需求??????

????經(jīng)過我們對鋰電池生產(chǎn)線相關(guān)生產(chǎn)、質(zhì)量、管理等部門人員了解溝通，鋰電池生產(chǎn)線MES系統(tǒng)用戶需求大致如下：

一、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集和控制

????生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集包括設(shè)備運(yùn)行信息、物料信息、關(guān)鍵工藝參數(shù)、過程參數(shù)、質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果、關(guān)鍵操作步驟記錄等信息，傳統(tǒng)方式需要人工記錄這些信息，而且工作量大，還容易出錯，MES系統(tǒng)通過設(shè)備集成以及提供的終端等對這些信息自動收集和完整記錄。

MES系統(tǒng)作為整線生產(chǎn)執(zhí)行的指揮大腦，將采集到的各工序相關(guān)信息進(jìn)行分析整理，將各工序需要的信息適時傳遞到各工序生產(chǎn)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的跟蹤與管理。

二、生產(chǎn)過程防呆防錯

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??通過生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的采集和管理，可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)自動產(chǎn)生物料條碼、工序間*先出管控、工序投料防錯、工單自動流轉(zhuǎn)等，對于投料時未能按照工藝要求正確投料以及投料數(shù)量超出工藝允許范圍等操作，能夠及時提醒和糾錯，對于未能按照工藝路線流轉(zhuǎn)的在制品，可自動阻止其進(jìn)入下一道工序，極大的提供了生產(chǎn)過程的效率和準(zhǔn)確度。從而確保產(chǎn)品按照生產(chǎn)工藝要求和質(zhì)量規(guī)范進(jìn)行生產(chǎn)。

三、產(chǎn)品生產(chǎn)追溯

動力電池生產(chǎn)作為汽車生產(chǎn)的配件生產(chǎn)企業(yè)，必須滿足汽車行業(yè)產(chǎn)品可追溯管理的要求。這樣，當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)問題時，可根據(jù)電池條碼追溯到當(dāng)時生產(chǎn)時的原料、配方、設(shè)備狀態(tài)、人員等生產(chǎn)參數(shù)，從而有助于分析質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因。同時，也可以根據(jù)原料等正向追溯到受影響的電池成品編號，從而便于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品召回等操作。??

??通過數(shù)據(jù)采集平臺對生產(chǎn)過程的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行組織和整理，可形成完整的動力電池生產(chǎn)信息。同時可以根據(jù)生產(chǎn)過程信息進(jìn)行質(zhì)量分析和產(chǎn)品追溯。??

??生產(chǎn)過程跟蹤采用條碼作為載體，通過生產(chǎn)線上的掃碼裝置，能夠全程有效追蹤各工序原物料投料信息、各作業(yè)段產(chǎn)出物料（WIP）質(zhì)量狀態(tài)。

四、設(shè)備管理

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

??自動化的鋰電池生產(chǎn)線由多種設(shè)備構(gòu)成，設(shè)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(shí)時數(shù)據(jù)采集，可以獲取設(shè)備的實(shí)時狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對整個電池生產(chǎn)線的效率，設(shè)備綜合效能OEE，設(shè)備可靠性、使用效率進(jìn)行分析。

?五、質(zhì)量管理和統(tǒng)計(jì)分析

??MES質(zhì)量管理主要用于針對過程品和成品的質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、記錄，實(shí)現(xiàn)對質(zhì)量狀態(tài)的全面跟蹤，及時反映生產(chǎn)現(xiàn)場的產(chǎn)品質(zhì)量情況，通過對現(xiàn)場產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)的匯總、分析，可實(shí)現(xiàn)制造過程的質(zhì)量監(jiān)控和質(zhì)量追溯，并對關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)過程控制，為管理決策提供支持，滿足企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量的要求。??

??質(zhì)量管理包括質(zhì)量實(shí)時監(jiān)控、報(bào)警、質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析、質(zhì)量檢驗(yàn)通知與發(fā)布和質(zhì)量追溯。質(zhì)量實(shí)時監(jiān)控及報(bào)警系統(tǒng)采用 SPC 分析工具對關(guān)鍵指標(biāo)分析，找出不滿足質(zhì)量要求的條件與因素。??

??質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析是對生產(chǎn)過程中所采集的質(zhì)量數(shù)據(jù)、缺陷和問題按照條件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、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(jì)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)通知與發(fā)布，包括檢驗(yàn)結(jié)果的發(fā)布、判定結(jié)果的發(fā)布和質(zhì)量報(bào)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(jìn)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(yīng)各生產(chǎn)工序的時間、設(shè)備、操作人員，提高產(chǎn)品質(zhì)量管理的水平。

六、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)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(jì)分析提供了基礎(chǔ)。生產(chǎn)管理人員可為通過生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)，進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃的執(zhí)行情況、設(shè)備情況、產(chǎn)品的質(zhì)量、人員、生產(chǎn)成本等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。??

綜上所述，通過利用Wonderware MES系統(tǒng)平臺強(qiáng)大的系統(tǒng)集成能力和豐富的MES模塊，我們實(shí)現(xiàn)了鋰電池生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)實(shí)時采集及可靠傳輸、生產(chǎn)質(zhì)量實(shí)時檢測與控制及產(chǎn)品制造過程信息的全面集成與融合等功能，實(shí)現(xiàn)制造過程的可視化和可控化，為數(shù)字化企業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)與信息基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)的雙向追溯能力，為精益、敏捷生產(chǎn)提供保障，進(jìn)而為鋰電電池產(chǎn)業(yè)的制造能力和綜合競爭能力的進(jìn)一步提升提供強(qiáng)有力的支撐。??????

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