智能制造，標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)——通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的推廣和應(yīng)用，技術(shù)創(chuàng)新才得以迅速擴(kuò)散，并高效轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力。這一理念已經(jīng)成為鋰電業(yè)共識(shí)。

近日，在由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)”）舉辦的“洞見(jiàn)未來(lái)：標(biāo)準(zhǔn)化智造”主題沙龍上，西門(mén)子電池行業(yè)業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理張學(xué)峰詳盡解剖了鋰電制造業(yè)的未來(lái)——數(shù)字化工廠及智能制造。

2010年，西門(mén)子在全球把電池行業(yè)作為一個(gè)獨(dú)立的領(lǐng)域進(jìn)行業(yè)務(wù)拓展，除了德國(guó)總部，在中國(guó)、美國(guó)、韓國(guó)、日本都設(shè)有分公司，來(lái)推動(dòng)全球電池行業(yè)的發(fā)展。目前其關(guān)注的領(lǐng)域主要有電池原材料生產(chǎn)、消費(fèi)及動(dòng)力鋰電池、燃料電池、鉛酸電池、鎳氫電池等。毋庸置疑的是，未來(lái)制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)在于用最短時(shí)間做出最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，因而數(shù)字化及智能工廠的建設(shè)已被越來(lái)越多的企業(yè)提上了日程。

羅馬建成并非一日之功

提起最接近工業(yè)4.0的數(shù)字化工廠，可能大多數(shù)人都會(huì)想到西門(mén)子位于德國(guó)巴伐利亞州東部的安貝格電子制造工廠。西門(mén)子的這家工廠主要生產(chǎn)Simatic可編程邏輯控制器（PLC）。如今，這座工廠的生產(chǎn)過(guò)程有75%實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，其產(chǎn)品百萬(wàn)缺陷率僅為12，生產(chǎn)質(zhì)量之高令人驚嘆。

事實(shí)上，自1989年工廠投產(chǎn)以來(lái)，雖然安貝格電子制造工廠在外觀上基本定格了，但一場(chǎng)向著工業(yè)4.0方向前進(jìn)的自我進(jìn)化從未停止過(guò)：1993年建成自動(dòng)組裝線；1995年ERP部署成功，1999年搭建PLC新自動(dòng)化線；2008年集成數(shù)字化工廠（MES/PLM/SCM/ECM），并建成首條混線生產(chǎn)線；2013年引入Teamcenter，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)……安貝格工廠也由一家普通的工廠成長(zhǎng)為真正的數(shù)字化工廠。

“羅馬建成并非一日之功”，張學(xué)峰認(rèn)為，目前鋰電企業(yè)還處于數(shù)字化/智能制造的初級(jí)階段，可能各種軟件設(shè)施都有，但需要不斷地優(yōu)化整合才能達(dá)到最佳生產(chǎn)狀態(tài)。因此，企業(yè)新建的數(shù)字化項(xiàng)目一定要腳踏實(shí)地，而不能急于求成。

搭建數(shù)字化工廠的“四梁八柱”

在張學(xué)峰看來(lái)，鋰電企業(yè)需要做的第一件事，就是設(shè)備的數(shù)據(jù)采集。“數(shù)據(jù)采集是整個(gè)數(shù)字化及智能工廠的核心基礎(chǔ)，因?yàn)橹挥邪言O(shè)備上的狀態(tài)參數(shù)、過(guò)程參數(shù)、檢測(cè)參數(shù)、報(bào)警參數(shù)等所有影響到產(chǎn)品生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的參數(shù)采集上來(lái)后，MES、PLM等上層系統(tǒng)才能良好運(yùn)行。而且沒(méi)有這些數(shù)據(jù)的采集，后續(xù)的大數(shù)據(jù)、智慧云平臺(tái)等也將成為空中樓閣。”張學(xué)峰說(shuō)道。

如何高效、快速采集到這些數(shù)據(jù)，還要從整個(gè)數(shù)字化工廠的框架說(shuō)起。

數(shù)字化制造信息化系統(tǒng)參考框架集成思路

在西門(mén)子看來(lái)，Automation（底層自動(dòng)化）主要包括：SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）、Robot（智能設(shè)備）、VC（網(wǎng)絡(luò)與通信系統(tǒng)）、Position（物料定位）、Move（物料移動(dòng)控制）和HMI（人機(jī)交互系統(tǒng)）六部分。

其中，SCADA作為專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)軟件，是連接設(shè)備層和MES系統(tǒng)的橋梁，但目前有不少企業(yè)都忽視了SCADA系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集方面的作用。張學(xué)峰介紹說(shuō)，如果MES系統(tǒng)直接到PLC上讀取數(shù)據(jù)，而工廠需要采集的數(shù)據(jù)量巨大，勢(shì)必會(huì)影響到MES系統(tǒng)的運(yùn)行效率和判斷時(shí)間，并對(duì)系統(tǒng)造成很大的負(fù)擔(dān)；而MES系統(tǒng)從SCADA上取數(shù)都是實(shí)時(shí)的。所以，在鋰電企業(yè)的數(shù)字化工廠建設(shè)前期，SCADA數(shù)據(jù)采集是非常重要的基礎(chǔ)部分。

規(guī)劃好工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)無(wú)疑是數(shù)字化工廠建設(shè)前期的另一個(gè)重要方向，因?yàn)閿?shù)據(jù)的采集都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸而來(lái)的。西門(mén)子的經(jīng)驗(yàn)是，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)、PLC、機(jī)器人、檢測(cè)設(shè)備等組成一個(gè)冗余的環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)，以便于工廠數(shù)據(jù)的流通。而這對(duì)鋰電企業(yè)也提出了更高的要求，需要建立自己的IT部門(mén)，并且IT部門(mén)員工還需要懂工藝，最終才能更好地服務(wù)于鋰電業(yè)的智能制造。

而說(shuō)到鋰電業(yè)目前最火的數(shù)字化建設(shè)項(xiàng)目，就非MES系統(tǒng)莫屬了。究其原因，張學(xué)峰解釋說(shuō)，“是因?yàn)檎?chē)廠對(duì)動(dòng)力電池企業(yè)提出了強(qiáng)制性的產(chǎn)品追蹤追溯需求。”但目前國(guó)內(nèi)企業(yè)搭建的MES系統(tǒng)多數(shù)僅能實(shí)現(xiàn)車(chē)間級(jí)的設(shè)備管理和數(shù)據(jù)采集，真正的MES系統(tǒng)是管理整個(gè)或多個(gè)工廠的生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)。“目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)對(duì)MES系統(tǒng)基本功能的認(rèn)識(shí)還不足，希望以后能有更多的交流探討的機(jī)會(huì)。”張學(xué)峰說(shuō)道。

Automation/SCADA、MES、ERP、PLM（產(chǎn)品全生命周期管理）和Logistic系統(tǒng)（智能化物流）五大系統(tǒng)一起構(gòu)成了數(shù)字化工廠的雛形。

標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)航“池”騁未來(lái)

以上提到，數(shù)字化工廠的建設(shè)并非一日之功。一方面，鋰電企業(yè)對(duì)于數(shù)字化及智能工廠項(xiàng)目的投資也不應(yīng)該只看到投資的“冰山一角”，還要考慮到營(yíng)運(yùn)維護(hù)、服務(wù)、技術(shù)支持、產(chǎn)線升級(jí)、人員培訓(xùn)等后期投入。

另一方面，需要明確的是，數(shù)字化工廠只是一個(gè)工具，而不是實(shí)現(xiàn)鋰電業(yè)未來(lái)發(fā)展的萬(wàn)能鑰匙。因此，數(shù)字化項(xiàng)目的建設(shè)一定要提前咨詢并做好規(guī)劃。畢竟，企業(yè)的任何一種升級(jí)改造，都需要綜合考慮成本、投資回收期、投資回報(bào)率這些問(wèn)題。

張學(xué)峰給出的建議是，通過(guò)西門(mén)子基于模型的動(dòng)力電池智能制造系統(tǒng)和設(shè)計(jì)、仿真系統(tǒng)，分期、逐步進(jìn)行數(shù)字化改造。“先把標(biāo)準(zhǔn)化工作做好，打好通訊基礎(chǔ)，才能降低后續(xù)資本投入。”標(biāo)準(zhǔn)化要從三方面展開(kāi)：第一，數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化；第二，通訊及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化；第三，數(shù)據(jù)交互的標(biāo)準(zhǔn)化及生產(chǎn)制造工藝流程的標(biāo)準(zhǔn)化。

此外，在越來(lái)越多的電動(dòng)汽車(chē)主機(jī)廠進(jìn)入鋰電業(yè)的背景下，勢(shì)必會(huì)把汽車(chē)行業(yè)生產(chǎn)制造的標(biāo)準(zhǔn)帶入鋰電制造業(yè)。而西門(mén)子憑借同主機(jī)廠一起建立企業(yè)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的豐富經(jīng)驗(yàn)，可以先幫助鋰電企業(yè)建立自己的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)（從容易實(shí)現(xiàn)的模組標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)始并延伸至整個(gè)鋰電生產(chǎn)制造流程），并逐步推動(dòng)其成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。