億緯鋰能許少鋒：鋰電智能工廠(chǎng)探索
圖為惠州億緯鋰能股份有限公司智慧工廠(chǎng)部經(jīng)理許少鋒發(fā)表主題演講
6月24日下午，由中國化學(xué)與物理行業(yè)協(xié)會(huì )動(dòng)力電池應用分會(huì )、電池中國網(wǎng)聯(lián)合主辦，愛(ài)發(fā)科東方真空（成都）有限公司重點(diǎn)支持的“Li+學(xué)社·成就鋰享 智信未來(lái)（2018）電池技術(shù)沙龍第四期：智能未來(lái)——解密動(dòng)力電池數字化內核”在四川省成都市舉辦?；葜輧|緯鋰能股份有限公司智慧工廠(chǎng)部經(jīng)理許少鋒在沙龍上發(fā)表了題為《鋰電智能工廠(chǎng)探索》的演講。以下是演講內容。
惠州億緯鋰能股份有限公司智慧工廠(chǎng)部經(jīng)理 許少鋒：
我們做電池的非常辛苦，上午有兩家做電池的在那里吐槽，我們其中有一個(gè)方形的電池從最初的45安時(shí)到現在的90安時(shí)，市場(chǎng)在變我們就必須要變。這個(gè)報告是袁中直做報告，但是袁中直有事情就我來(lái)報告。今天上午說(shuō)到“互聯(lián)網(wǎng)+”把大家“+”迷糊了，其實(shí)不用，也沒(méi)那么復雜，我們億緯鋰能從介入動(dòng)力電池開(kāi)始就以先進(jìn)的方式，全自動(dòng)化的生產(chǎn)設備開(kāi)始做智能制造，我們已經(jīng)做了幾年，我們的報告更多的側重操作層面。
我報告的首先是公司的情況，其次是建設目標，建設情況，建設收益和后期的計劃。億緯鋰能2001年成立，2009年上市，上市之后公司擴展到了鋰離子電池，進(jìn)入鋰離子電池行業(yè)之后公司迎來(lái)高速發(fā)展的階段一直到現在。公司有7個(gè)大的工業(yè)園，有3000畝地的規模。公司前期主要是鋰原電池、鋰離子電池，鋰原電池國內市場(chǎng)占有率是76%，全國第一，國際市場(chǎng)占13.86%，居全球第二。公司有研發(fā)人員500人，占公司總人數4779人的14.65%，博士49人，碩士112人。
我們理解智能制造有幾個(gè)方面，首先要理解宏觀(guān)大環(huán)境，宏觀(guān)環(huán)境要求我們做智能制造，要求青山綠水，節能環(huán)保一定要的。再一個(gè)就是行業(yè)趨勢，行業(yè)趨勢到現在日韓比我們做的時(shí)間長(cháng)，積累的經(jīng)驗多，我們國內的一些企業(yè)經(jīng)歷得比較我們多。行業(yè)的補貼退了之后，對我們的影響也非常大，也是要求我們做出高品質(zhì)的產(chǎn)品才可以生存。動(dòng)力電池有4條產(chǎn)品路線(xiàn)，我們億緯鋰能是4條產(chǎn)品路線(xiàn)都有。還有就是產(chǎn)業(yè)政策，補貼退出之后上游的材料在漲價(jià)，下游車(chē)廠(chǎng)匯款的周期加長(cháng)，倒逼我們要把成本降低下去才可以生存。智能制造到底如何做，行業(yè)里邊沒(méi)有成功現成的案例給我們參考模仿，只能是干中學(xué)，學(xué)中干，邊干邊摸索，但是要盡量少犯錯誤，因為這個(gè)是投資大，時(shí)間長(cháng)，人財物方方面面都需要很大投資的一個(gè)浩大的工程。但是難不難，難，能不能做到，我相信一定可以做，互聯(lián)網(wǎng)不是鋰電池公司發(fā)明的，大數據也不是我們發(fā)明的，傳感器也不是我們做的，我們就是拿過(guò)來(lái)把它們集成起來(lái)，最大的難度就是集成，把數據采集到集成，用了再指導的人生產(chǎn)達到高品質(zhì)的目的。智能制造就信息的自動(dòng)化，信息的自動(dòng)化就包括數據的采集，還要深度的學(xué)習，不但是事后的分析，數據對我們已經(jīng)發(fā)生的事情，搜集到數據分析之后對之前的一些總結，還要通過(guò)數據的分析能夠預測未來(lái)會(huì )怎么樣，設備運行下一周的周三生命周期是不是就到了，必須對未來(lái)做出預測預警。全自動(dòng)化的生產(chǎn)設備，鋰電池的工藝這么長(cháng)，設備那么多，設備維護是中間非常重要的一塊，所以數據的分析是非常重要。
我們在建智能制造的時(shí)候，我們做了3年，現在取得了一點(diǎn)點(diǎn)的成績(jì)，我的一個(gè)感覺(jué)就是要總體規劃，知道我們的目標是什么，也走了一些彎路，其中就是建設廠(chǎng)房的時(shí)候就要從智能制造的角度來(lái)統一規劃廠(chǎng)房，不至于設備擺好了結果要做智能制造發(fā)現調整不行，廠(chǎng)房都要改，那就麻煩了，我們的工裝設備加劇要改是要調整的，生產(chǎn)結構穩了之后，你會(huì )發(fā)現其中有一些工序是瓶頸。以前我們圓柱的電池從最初的每年15萬(wàn)的產(chǎn)能，那時(shí)候同樣有一批人做的時(shí)候感覺(jué)到有一些困難，通過(guò)智能制造不斷的優(yōu)化，同樣這么多現在能夠做到一天60萬(wàn)的產(chǎn)能，他們走了很多的彎路，不停的發(fā)現中間的瓶頸在哪里，就調整，調整就要改造，改造就要找供應商，供應商說(shuō)設備又要改。智能制造離不開(kāi)軟的這方面，就是信息技術(shù)這塊，信息系統要變化，MES要調，和設備對接的基礎這塊也要調整，還有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )的架構，網(wǎng)絡(luò )的點(diǎn)位也要調整，云計算也要調整，所以智能制造從我們的體會(huì )就是規劃廠(chǎng)房的時(shí)候就留有足夠的柔性和靈活性，變化是一定會(huì )變的，只是說(shuō)變成什么程度，太頻繁了就變成了很大的負擔。
看一下我們建設的目標，首先就是建設基于網(wǎng)絡(luò )和邊緣計算的物聯(lián)網(wǎng)平臺。智能制造首先是要把硬件的基礎設施要達到位，智能化的生產(chǎn)設備已經(jīng)到位了，有一些設備本身就帶來(lái)了數據的采集，控制了接口，設備到場(chǎng)了之后本身就天生麗質(zhì)，有些設備就沒(méi)有。第一件事情就是基于基礎設施平臺網(wǎng)絡(luò )的，從IT的網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō)還是一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，只不過(guò)我們平時(shí)網(wǎng)絡(luò )的響應在0.3到0.5毫秒，智能制造要求的響應就是微毫秒的，不同的生產(chǎn)設備它的節拍在數據產(chǎn)生了之后必須網(wǎng)絡(luò )響應把數據拿走，如果由于網(wǎng)絡(luò )的延時(shí)響應時(shí)間的節拍不對應就錯過(guò)了，數據就沒(méi)有了，生產(chǎn)設備存儲不了太多的數據必須要拿走。再一個(gè)邊緣計算，邊緣計算就是一個(gè)計算，現在通過(guò)云平臺，私有云和公有云，放在平臺上去滿(mǎn)足不了的處理要求，放在私有云大家都有自己的數據中心，數據中心到生產(chǎn)廠(chǎng)商之間也是要通過(guò)光纖交換機和網(wǎng)絡(luò )，走了很多的路口，中間任何的一個(gè)環(huán)節網(wǎng)絡(luò )的路由交換機一出問(wèn)題同樣的數據就沒(méi)有了。所以必須把數據處理能源放在設備的邊上，這就叫邊緣計算。
再一個(gè)就是構建基于云安全基礎的云基礎設施平臺，沒(méi)有云的來(lái)支持，我們以前的信息化落到那個(gè)也是處理不了，再就是大數據的云平臺，通過(guò)云平臺最終就是要實(shí)現質(zhì)量管控為核心，因為現在品質(zhì)就是最重要的。我們的客戶(hù)來(lái)審核了之后，就明確提出的這個(gè)客戶(hù)是全球最大電動(dòng)工具的供應商。他不要求生產(chǎn)技術(shù)，我們的生產(chǎn)技術(shù)是最好的，但是要求電池的一致性是最好的，一致性達不到審核就過(guò)不了。最后要建立智能、柔性、綠色、高效的智慧工廠(chǎng)，同時(shí)我們也設定了這個(gè)目標，第一個(gè)就是實(shí)現生產(chǎn)環(huán)境網(wǎng)絡(luò )覆蓋化率要達到90%。第二個(gè)就是運動(dòng)成本降低22%，剛才我們同樣的一批人從15萬(wàn)一天達到現在的60萬(wàn)一天，運營(yíng)成本降低了，生產(chǎn)效率就提升了。第三個(gè)生產(chǎn)裝備的數控化率達到93%以上。第四個(gè)數據采集化的分析和MES的采集率自動(dòng)傳輸要達到100%。
下面是我們建設的方案，整個(gè)方案我們是用云平臺和大數據為支撐平臺，下一層我們通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)接入設備的管理，它在操作層面上通過(guò)網(wǎng)絡(luò )和邊緣計算。再往下根據電池的生產(chǎn)工藝的流程將每個(gè)環(huán)節和每個(gè)工序的設定，通過(guò)其他形式又重新協(xié)議連接進(jìn)來(lái)。在云平臺上面通過(guò)算法的組建和設備的管理工具，利用開(kāi)發(fā)工具把它數據全部集成到一起。在平臺最上層是客戶(hù)安全管理，研發(fā)的全生命周期管理到供應鏈這段的系統等等。在這個(gè)架構方案當中每一個(gè)環(huán)節都少不了安全，每一個(gè)環(huán)節的安全都要考慮到。對剛才的方案細分之后，每一道工序的設備與MES進(jìn)行對接，不是設備直接連MES，是通過(guò)中間的采集系統邊緣計算再和MES系統進(jìn)行對接。再細分就是平臺網(wǎng)絡(luò )的建筑模型，它還是一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，只不過(guò)它的穩定性高，響應的時(shí)間短。在物聯(lián)網(wǎng)的平臺這塊就是通過(guò)邊緣網(wǎng)關(guān)和下面的系統對接起來(lái)，目前我們做的是把數據采集上來(lái)，沒(méi)有完全做到反過(guò)來(lái)控制這些設備，因為控制設備是一項非常浩大的一件事情，但是逐步在嘗試，億緯鋰能有自己的設備公司，有一些是自己做的，自己做工程是把這些發(fā)過(guò)來(lái)，大家把方案做了之后再從自己的設備嘗試，自己做了之后再看買(mǎi)的國產(chǎn)的其他設備再調整，一步一步的走。
采用移動(dòng)架構，存儲的數據量大，吞吐量要大，響應的時(shí)間要快。在云計算大數據平臺，我們搭建了私有云，公有云混合云的方式，我們本身是沒(méi)有這樣的技術(shù)，我們是跟騰訊合作，騰訊用它的云計算的技術(shù)，大數據的模型技術(shù)協(xié)助我們搭建了這樣的平臺。在大數據云計算的上層系統，從研發(fā)CRM系統和SRM，包括到后邊的系統，再到后邊的物流系統，整個(gè)運營(yíng)系統之間做的時(shí)候已經(jīng)把數據打通了，沒(méi)有信息孤島。這個(gè)是我們云計算的機房，非常龐大，投資非常高。這個(gè)是在生產(chǎn)線(xiàn)，生產(chǎn)設備這塊的分解系統，自動(dòng)高速烘烤系統。通過(guò)生產(chǎn)工序，每一道工序最終都是在控制中心通過(guò)大屏幕他們來(lái)監控，每一道工序生產(chǎn)的狀況，現在碼沒(méi)有加進(jìn)來(lái)，沒(méi)有完全做到可視化，現在從數據分析，看它的產(chǎn)量、品質(zhì)和未來(lái)的預期是怎么樣的，騰訊給予采集我們的大數據給我們建立一個(gè)模型，根據這個(gè)模型預測未來(lái)我們會(huì )怎么樣。建這個(gè)的過(guò)程困難重重，做智能制造有幾個(gè)困難，平臺大數據需要高性能組建的支撐，看到機房看到設備，大量的設備，要求高性能組建的支撐也是花很多的成本。再就是平臺多，用戶(hù)資源多，數據管控協(xié)調難度大，單單從信息技術(shù)IT這塊以及網(wǎng)絡(luò )、數據、云平臺、運營(yíng)系統串起來(lái)是要花很多的精力。再加上IT的信息技術(shù)和設備之間進(jìn)行對接，不同的廠(chǎng)家、不同的設備、不同的接口，不同的協(xié)議，不同的參數之間，點(diǎn)和點(diǎn)之間又有什么樣的關(guān)系，搞清楚這些關(guān)系也是非常困難的事情。再就是設備的數據時(shí)效性是很難達到要求，不同的設備控制的節奏，存儲的數量不一樣，你必須要把節拍同步，否則數據要么你取不走，要不你取的時(shí)候它還沒(méi)有傳上來(lái)。還有一個(gè)就是不同類(lèi)型設備之間的通信和管理匹配度不高，所以我們希望有通信協(xié)議的標準。用戶(hù)在維護的時(shí)候也要找不同專(zhuān)業(yè)的人員來(lái)維護它。
效率這塊是我們生產(chǎn)品質(zhì)的同事做了一個(gè)邏輯，我們先可以參考看一下。通過(guò)我們3年的智能制造我們的人均產(chǎn)量提升了4倍，用工人數減少了70%，現在通過(guò)自動(dòng)化的生產(chǎn)方式我們人均產(chǎn)量達到1300，用工人數也是大幅度的下降，在人數沒(méi)增加的情況下我們的產(chǎn)量增加了4倍，反過(guò)來(lái)說(shuō)人數是下降的。再一個(gè)就是制程縮短一半，優(yōu)率提升到95%，容量的一致性提升了67%，內阻降低到了傳統模式的33%。安全時(shí)效性更明顯一點(diǎn)，時(shí)效性將為傳統模式的千分之一，傳統模式就是2個(gè)PPM，現在自動(dòng)化的生產(chǎn)方式我們搞品質(zhì)的同事是0.62PPM，我不知道這個(gè)數據有沒(méi)有驗證。
后期的計劃我們今年已經(jīng)完成了9GWH，我們預計在2020年達到21GWH，現在我們非常希望快一點(diǎn)將智能制造建成一個(gè)樣板在其他的工廠(chǎng)來(lái)復制，因為不敢大面積的覆蓋，成本太高了，所以協(xié)會(huì )舉辦得非常好，標準快一些出來(lái)，給我們多一些的指導。公司戰略目標下我們做智能制造，2015年的時(shí)候我們通過(guò)兩化融合管理，2017年智能制造試點(diǎn)示范認證，2018年繼續推進(jìn)智能制造縱深發(fā)展。補貼政策突破，上游材料的供應商擠壓，中間是非常難受，我們要快速的做這件事情。我們長(cháng)期的目標是要基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò )和邊緣計算的新模式，要借助互聯(lián)網(wǎng)、云計算和IT信息化的技術(shù)持續完善智慧工廠(chǎng)的建設。最終要做到高品質(zhì)，低成本，只有做到這兩個(gè)才可以在市場(chǎng)當中活下去。
以上是我的匯報，謝謝大家！
?。ǜ鶕钨e演講整理，未經(jīng)本人審閱）
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