億緯鋰能許少鋒：鋰電智能工廠探索
圖為惠州億緯鋰能股份有限公司智慧工廠部經理許少鋒發表主題演講
6月24日下午，由中國化學與物理行業協會動力電池應用分會、電池中國網聯合主辦，愛發科東方真空（成都）有限公司重點支持的“Li+學社·成就鋰享 智信未來（2018）電池技術沙龍第四期：智能未來——解密動力電池數字化內核”在四川省成都市舉辦。惠州億緯鋰能股份有限公司智慧工廠部經理許少鋒在沙龍上發表了題為《鋰電智能工廠探索》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部經理 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，我們其中有一個方形的電池從最初的45安時到現在的90安時，市場在變我們就必須要變。這個報告是袁中直做報告，但是袁中直有事情就我來報告。今天上午說到“互聯網+”把大家“+”迷糊了，其實不用，也沒那么復雜，我們億緯鋰能從介入動力電池開始就以先進的方式，全自動化的生產設備開始做智能制造，我們已經做了幾年，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，進入鋰離子電池行業之后公司迎來高速發展的階段一直到現在。公司有7個大的工業園，有3000畝地的規模。公司前期主要是鋰原電池、鋰離子電池，鋰原電池國內市場占有率是76%，全國第一，國際市場占13.86%，居全球第二。公司有研發人員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方面，首先要理解宏觀大環境，宏觀環境要求我們做智能制造，要求青山綠水，節能環保一定要的。再一個就是行業趨勢，行業趨勢到現在日韓比我們做的時間長，積累的經驗多，我們國內的一些企業經歷得比較我們多。行業的補貼退了之后，對我們的影響也非常大，也是要求我們做出高品質的產品才可以生存。動力電池有4條產品路線，我們億緯鋰能是4條產品路線都有。還有就是產業政策，補貼退出之后上游的材料在漲價，下游車廠匯款的周期加長，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，行業里邊沒有成功現成的案例給我們參考模仿，只能是干中學，學中干，邊干邊摸索，但是要盡量少犯錯誤，因為這個是投資大，時間長，人財物方方面面都需要很大投資的一個浩大的工程。但是難不難，難，能不能做到，我相信一定可以做，互聯網不是鋰電池公司發明的，大數據也不是我們發明的，傳感器也不是我們做的，我們就是拿過來把它們集成起來，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達到高品質的目的。智能制造就信息的自動化，信息的自動化就包括數據的采集，還要深度的學習，不但是事后的分析，數據對我們已經發生的事情，搜集到數據分析之后對之前的一些總結，還要通過數據的分析能夠預測未來會怎么樣，設備運行下一周的周三生命周期是不是就到了，必須對未來做出預測預警。全自動化的生產設備，鋰電池的工藝這么長，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候，我們做了3年，現在取得了一點點的成績，我的一個感覺就是要總體規劃，知道我們的目標是什么，也走了一些彎路，其中就是建設廠房的時候就要從智能制造的角度來統一規劃廠房，不至于設備擺好了結果要做智能制造發現調整不行，廠房都要改，那就麻煩了，我們的工裝設備加劇要改是要調整的，生產結構穩了之后，你會發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15萬的產能，那時候同樣有一批人做的時候感覺到有一些困難，通過智能制造不斷的優化，同樣這么多現在能夠做到一天60萬的產能，他們走了很多的彎路，不停的發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，供應商說設備又要改。智能制造離不開軟的這方面，就是信息技術這塊，信息系統要變化，MES要調，和設備對接的基礎這塊也要調整，還有工業互聯網網絡的架構，網絡的點位也要調整，云計算也要調整，所以智能制造從我們的體會就是規劃廠房的時候就留有足夠的柔性和靈活性，變化是一定會變的，只是說變成什么程度，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絡和邊緣計算的物聯網平臺。智能制造首先是要把硬件的基礎設施要達到位，智能化的生產設備已經到位了，有一些設備本身就帶來了數據的采集，控制了接口，設備到場了之后本身就天生麗質，有些設備就沒有。第一件事情就是基于基礎設施平臺網絡的，從IT的網絡來說還是一個網絡，只不過我們平時網絡的響應在0.3到0.5毫秒，智能制造要求的響應就是微毫秒的，不同的生產設備它的節拍在數據產生了之后必須網絡響應把數據拿走，如果由于網絡的延時響應時間的節拍不對應就錯過了，數據就沒有了，生產設備存儲不了太多的數據必須要拿走。再一個邊緣計算，邊緣計算就是一個計算，現在通過云平臺，私有云和公有云，放在平臺上去滿足不了的處理要求，放在私有云大家都有自己的數據中心，數據中心到生產廠商之間也是要通過光纖交換機和網絡，走了很多的路口，中間任何的一個環節網絡的路由交換機一出問題同樣的數據就沒有了。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。
再一個就是構建基于云安全基礎的云基礎設施平臺，沒有云的來支持，我們以前的信息化落到那個也是處理不了，再就是大數據的云平臺，通過云平臺最終就是要實現質量管控為核心，因為現在品質就是最重要的。我們的客戶來審核了之后，就明確提出的這個客戶是全球最大電動工具的供應商。他不要求生產技術，我們的生產技術是最好的，但是要求電池的一致性是最好的，一致性達不到審核就過不了。最后要建立智能、柔性、綠色、高效的智慧工廠，同時我們也設定了這個目標，第一個就是實現生產環境網絡覆蓋化率要達到90%。第二個就是運動成本降低22%，剛才我們同樣的一批人從15萬一天達到現在的60萬一天，運營成本降低了，生產效率就提升了。第三個生產裝備的數控化率達到93%以上。第四個數據采集化的分析和MES的采集率自動傳輸要達到100%。
下面是我們建設的方案，整個方案我們是用云平臺和大數據為支撐平臺，下一層我們通過工業互聯網、物聯網接入設備的管理，它在操作層面上通過網絡和邊緣計算。再往下根據電池的生產工藝的流程將每個環節和每個工序的設定，通過其他形式又重新協議連接進來。在云平臺上面通過算法的組建和設備的管理工具，利用開發工具把它數據全部集成到一起。在平臺最上層是客戶安全管理，研發的全生命周期管理到供應鏈這段的系統等等。在這個架構方案當中每一個環節都少不了安全，每一個環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進行對接，不是設備直接連MES，是通過中間的采集系統邊緣計算再和MES系統進行對接。再細分就是平臺網絡的建筑模型，它還是一個網絡，只不過它的穩定性高，響應的時間短。在物聯網的平臺這塊就是通過邊緣網關和下面的系統對接起來，目前我們做的是把數據采集上來，沒有完全做到反過來控制這些設備，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過來，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的國產的其他設備再調整，一步一步的走。
采用移動架構，存儲的數據量大，吞吐量要大，響應的時間要快。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，我們本身是沒有這樣的技術，我們是跟騰訊合作，騰訊用它的云計算的技術，大數據的模型技術協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CRM系統和SRM，包括到后邊的系統，再到后邊的物流系統，整個運營系統之間做的時候已經把數據打通了，沒有信息孤島。這個是我們云計算的機房，非常龐大，投資非常高。這個是在生產線，生產設備這塊的分解系統，自動高速烘烤系統。通過生產工序，每一道工序最終都是在控制中心通過大屏幕他們來監控，每一道工序生產的狀況，現在碼沒有加進來，沒有完全做到可視化，現在從數據分析，看它的產量、品質和未來的預期是怎么樣的，騰訊給予采集我們的大數據給我們建立一個模型，根據這個模型預測未來我們會怎么樣。建這個的過程困難重重，做智能制造有幾個困難，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，用戶資源多，數據管控協調難度大，單單從信息技術IT這塊以及網絡、數據、云平臺、運營系統串起來是要花很多的精力。再加上IT的信息技術和設備之間進行對接，不同的廠家、不同的設備、不同的接口，不同的協議，不同的參數之間，點和點之間又有什么樣的關系，搞清楚這些關系也是非常困難的事情。再就是設備的數據時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，要不你取的時候它還沒有傳上來。還有一個就是不同類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議的標準。用戶在維護的時候也要找不同專業的人員來維護它。
效率這塊是我們生產品質的同事做了一個邏輯，我們先可以參考看一下。通過我們3年的智能制造我們的人均產量提升了4倍，用工人數減少了70%，現在通過自動化的生產方式我們人均產量達到1300，用工人數也是大幅度的下降，在人數沒增加的情況下我們的產量增加了4倍，反過來說人數是下降的。再一個就是制程縮短一半，優率提升到95%，容量的一致性提升了67%，內阻降低到了傳統模式的33%。安全時效性更明顯一點，時效性將為傳統模式的千分之一，傳統模式就是2個PPM，現在自動化的生產方式我們搞品質的同事是0.62PPM，我不知道這個數據有沒有驗證。
后期的計劃我們今年已經完成了9GWH，我們預計在2020年達到21GWH，現在我們非常希望快一點將智能制造建成一個樣板在其他的工廠來復制，因為不敢大面積的覆蓋，成本太高了，所以協會舉辦得非常好，標準快一些出來，給我們多一些的指導。公司戰略目標下我們做智能制造，2015年的時候我們通過兩化融合管理，2017年智能制造試點示范認證，2018年繼續推進智能制造縱深發展。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。我們長期的目標是要基于工業互聯網，時間敏感網絡和邊緣計算的新模式，要借助互聯網、云計算和IT信息化的技術持續完善智慧工廠的建設。最終要做到高品質，低成本，只有做到這兩個才可以在市場當中活下去。
以上是我的匯報，謝謝大家！
（根據嘉賓演講整理，未經本人審閱）
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