動力電池行業MES

動力電池行業生產現狀

動力電池的制造行業依賴技術原理復雜,制造技術不斷變化、升級;制造過程復雜、工藝流程長、制造質量影響因素眾多;制造能力、制造質量水平不高,還需要大幅度提升。

對MES的典型需求

協同生產:建立基于生產實際的生產計劃管理機制,對車間生產計劃進行統一指揮與調度,實現車間物料、設備、人員的協同,實現前后道工序的協同,實現產線之間的協同,減少等待,優化生產作業安排。

生產過程管控:通過實施MES系統,對生產過程的人、機、料、法、環進行數字化管控,實現操作指導,操作記錄,實現防呆和防錯,提高操作人員生產效率,提高綜合生產管理水平。

質量管控:建立制造過程的質量控制模型,實現NG品剔除和記錄,對NG品處置進行管理,實現生產過程中質量數據(包括生產過程中自動采集的實時數據、常規質量檢驗的現場數據或歷史數據等多數據源)的統計過程分析,分析制造過程的質量穩定性和工序能力,為產品質量改進提供重要依據。

生產過程全追溯:通過設備自動數據采集,以及人工錄入數據,實現對生產全過程的數據采集,包括物料數據、關鍵過程值、環境數據等,形成電芯生產全過程的數據鏈。支持快捷的正反向追溯查詢,追溯數據可以方便地導出成多種格式,對品質分析和工藝提升提供數據支撐。

保證設備高效運行:動力電池是裝備密集型行業,裝備自動化程度高,系統復雜,對維護保養的要求越來越高。通過MES的信息化手段,應該能提高設備管理水平,加強設備保養維護,減少故障停機,保證設備高效運行。

工藝改進和提升:基于電芯生產的追溯大數據,針對電芯生產中出現的質量和性能問題提供專門分析,如一致性和能量密度的專門分析,幫助工藝和管理人員及時發現問題,找出原因,并進而改進生產工藝。

MES難點

設備數采工作量大,要求高:動力電池產線設備種類多、廠家多,缺乏統一的通信和集成標準,MES和自動化系統集成的難度非常高。

MES和自動化設備之間融合困難:動力電池產線生產自動化程度很高,生產管理系統理應和自動化設備緊密集成,有機融合。但實際上,這兩個系統通常由不同的供應商提供,兩個系統往往不能有機集成,MES的效力難以充分發揮。

鋰電生產數據量極大,對MES的性能要求很高:動力電池生產節奏快,新建的產線節拍能夠達到十幾ppm甚至更高,每天產出數量龐大。這對集中部署的廠級MES提出了很高的性能要求。

解決方案

計劃管理: 從ERP接收訂單,根據訂單制定計劃,計劃可以拆分與合并。計劃管理包括產品庫存查詢、計劃制訂、查看、變更。

工單管理: 工單管理包括查詢、創建和修改,允許操作人員手動維護工單狀態,包括展開、發布、強制完成、強制關閉和取消等。發布的工單進行排程,指定工單開始加工的時間、產線和班組。

工藝管理: 能夠從PDM接收工藝,也支持手動創建工藝。工藝管理還包括工藝查看、工藝變更、工藝拆分等。MES自己可以直接進行臨時的工藝變更,并反饋給PDM。

生產執行: 生產執行管理車間的具體生產操作,從接收生產任務開始,到報工完成。包括生產準備、交接班、作業站、生產監控、加工歷史查詢等。

典型的動力電池作業站包括合漿涂布作業站、制片作業站、電芯裝配作業站、電池模組裝配作業站、電池包裝配作業站等功能。每個作業站都提供任務激活、上下料、過程記錄、點檢、生產報工等標準模塊。

作業站中能夠實現嚴格的工藝管控,做到防呆防錯,并按工藝要求做生產記錄,做到生產可追溯。作業站要能夠和自動化加工單元緊密集成,實現工藝要求的下發,同時能夠自動采集設備數據,減少人工操作。在電芯裝配等工序,生產為全自動無人化生產,MES需要和自動化系統無縫對接,能獲取每支電芯的生產過程數據。

物料管理: 依靠掃描槍、RFID等識別技術,實習準確的物料管理,物料批次管理提供了在制品的各種物料操作,包括查詢、新建、修改和刪除。物料使用包括物料轉移,調整,報廢,返工,合并,分解,接受,出貨,拉動、物料消耗、物料生產、返工和報廢控制、在制品狀態管理 (凍結,隔離,釋放)。

質量管理: MES 系統中的質量管控,側重于生產過程的質量控制,記錄產品生產過程中發生的質量缺陷,并根據工藝設定進行質量的判定,并控制產品流向。

質量抽檢和執行,包括過程檢和終檢。檢驗包括流程控制設置、流程化的抽檢規則、可計劃的抽檢規則、在線和離線的質量抽檢。

偏差管理,監控偏離標準值的數據、提供可視化手段監控實時數據。

不良品處置,不良品的處置包括返工、降級、判廢等。進行不良處置時,首先掃描批次號,然后根據質量部門制定的規則進行處置。如果需要返工時,可以指定返工開始的工序。

收益

建立動力電池大數據平臺: 鋰電池制造工藝復雜,需要經過數十個工序,流程長,設備數量眾多。我們的MES解決方案中,基于AicDatahub實時庫實現全線設備數據采集,全面收集每支電芯的完整的生產數據,建立生產大數據平臺,并能夠長期保存,供后續的分析和追溯。

全流程生產追蹤: 需要通過和自動化設備以及物流系統的緊密配合,在整個生產過程中追蹤到單件次,實現電芯生產以及電池組裝全流程物料、生產、質量等信息追蹤。實現從原料到成品,從成品到原料的雙向追蹤。建立符合國家安全要求的動力電池產品編碼以及產品生產追溯體系。

全面的生產和質量管控:對生產過程中的質量進行嚴格控制,降低不良品率。實現關鍵工藝環節的質量監控和預警,及時發現質量異常。對不良品處置進行管控,防止不良品的流動;提供多維度、多功能的質量分析。

高水平的設備管理:動力電池是裝備密集型行業,裝備自動化程度越來越高,系統越來越復雜,對維護保養的要求越來越高。MES通過信息化手段實現設備管理,能夠實時掌握設備運行狀態,實現預防性維護,提供詳盡直觀的設備維護保養指導,顯著提高設備管理水平。并可以把積累的設備知識庫,反饋給設備生產廠家,進行改進和提升。

形成工藝改進和制造閉環:基于建立的電池生產大數據,針對電芯生產中出現的質量和性能問題提供專門分析,如一致性和能量密度的專門分析,幫助工藝和管理人員及時發現問題,找出原因,并進而改進生產工藝,形成工藝改進的閉環。

業績

  • 國軒高科合肥三廠


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