★北京亞控科技發(fā)展有限公司

1  背景

當前，碳達峰、碳中和已經(jīng)成為全球共識，新能源產(chǎn)業(yè)應時(shí)代要求快速發(fā)展，發(fā)展勢頭強勁，不斷助力碳減排。得益于新能源汽車(chē)的快速發(fā)展，我國動(dòng)力電池需求和裝機量增長(cháng)較快，動(dòng)力電池和儲能電池的高速發(fā)展需要相應的鋰電池上游材料相匹配。經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，我國已經(jīng)成為全球鋰離子電池正極材料最主要的生產(chǎn)國之一。根據中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì )鋰業(yè)分會(huì )統計數據，2021年，中國正極材料總產(chǎn)量約111.17萬(wàn)噸，同比增長(cháng)100.78%，其中三元材料產(chǎn)量為44.05萬(wàn)噸，同比增加102.62%，磷酸鐵鋰產(chǎn)量45.91萬(wàn)噸，同比增加188.74%。三元材料和磷酸鐵鋰的占比合計超過(guò)80%，且均快速增長(cháng)。相應的三元前驅體產(chǎn)量超過(guò)20,000噸的廠(chǎng)家共有7家，合計產(chǎn)量可達24.9萬(wàn)噸，占總供應量的63.4%。中國負極材料產(chǎn)量為81.59萬(wàn)噸，同比增長(cháng)76%。全球負極材料產(chǎn)量為88.27萬(wàn)噸，同比增長(cháng)63%；中國負極材料全球市占率進(jìn)一步攀升，從85%提升至92%。

2  案例實(shí)施與應用

本解決方案適用與鋰電正極、負極、三元前驅體等材料工廠(chǎng)和集團的生產(chǎn)管控，功能包含生產(chǎn)計劃、過(guò)程管理、物料調撥、質(zhì)量管理、設備管理、能源管理等管控功能；并對集團或工廠(chǎng)從集團化、智能化建設進(jìn)行整體規劃設計，對集團或工廠(chǎng)內所有信息化系統范圍進(jìn)行統一規劃，并確定各系統的業(yè)務(wù)管理范圍，規劃系統接口，建立集團或工廠(chǎng)內部整體信息化系統的對接方案。

圖1 部署架構圖

本次解決方案的支持在集團或工廠(chǎng)部署我們的統一的開(kāi)發(fā)中心和運維中心，IT/工程師可以在集團進(jìn)行統一的開(kāi)發(fā)和運維，將運行節點(diǎn)部署在各個(gè)工廠(chǎng)，各工廠(chǎng)節點(diǎn)相互獨立，例：A工廠(chǎng)故障或宕機，不會(huì )影響B(tài)工廠(chǎng)或其他工廠(chǎng)運行。相關(guān)人員也可在集團監控各工廠(chǎng)運行情況。

圖2 系統集成架構圖

亞控系統平臺對外提供多種標準的數據接口，可實(shí)現與其它第三方系統的數據對接和集成。結合亞控在鋰電材料行業(yè)的信息化建設經(jīng)驗，主要有以下系統的對接：ERP系統、APS系統、WMS系統、WCS系統、OA系統、LIMS系統、QMS系統等。

圖3 功能模塊圖

· 計劃管理：計劃是生產(chǎn)執行的前提，計劃管理模塊主要用于生產(chǎn)計劃錄入、生產(chǎn)計劃排程、生產(chǎn)計劃下發(fā)。使生產(chǎn)車(chē)間能夠按照既定的生產(chǎn)計劃進(jìn)行生產(chǎn)，便于生產(chǎn)進(jìn)度把控和生產(chǎn)統計管理。

· 工廠(chǎng)建模：對企業(yè)工廠(chǎng)物理空間、產(chǎn)品工藝、物料、人員進(jìn)行數字化建模，支撐系統實(shí)現數字化管理，其中工藝建模是對產(chǎn)線(xiàn)工藝基礎信息管理，是計劃排產(chǎn)以及生產(chǎn)調度的靜態(tài)數據基礎，支持從第三方系統導入。

· 調度管理：生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)執行的銜接模塊，根據下發(fā)到車(chē)間的生產(chǎn)計劃，進(jìn)行相關(guān)物料的生產(chǎn)調度，調度內容包含原輔料出入庫、制程品出入庫、產(chǎn)成品出入庫等，支持與WMS、WCS等系統對接。

· 倉儲管理：是對物料的出入庫的全面管控和庫存的實(shí)時(shí)統計。物料管控包括來(lái)料管理、成品出入庫管理，倉儲管理與WMS系統同步物料信息，可對倉庫物料進(jìn)行鎖定/解鎖操作，對倉庫物料實(shí)時(shí)庫存統計，并可設定物料的安全庫存、安全期。

· 生產(chǎn)管理：生產(chǎn)管理模塊是對車(chē)間生產(chǎn)的開(kāi)工、報工、生產(chǎn)掃碼、工單/批次進(jìn)度情況的實(shí)時(shí)監控、生產(chǎn)異常的快速響應以及生產(chǎn)數據統計。

· 工藝監控：通過(guò)工藝監控，能夠實(shí)時(shí)有效地監控現場(chǎng)產(chǎn)線(xiàn)、設備的運轉情況，并能夠根據計劃排產(chǎn)形成的操作步序與設備層DCS系統交互，控制現場(chǎng)設備運行，并進(jìn)行防呆防錯，有序進(jìn)行生產(chǎn)。

· 質(zhì)量管理：能夠有效控制原料、制程品、產(chǎn)出品的質(zhì)量狀態(tài)，并且能夠準確記錄生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的質(zhì)量數據，便于后續追溯。同時(shí)，能夠快速定位到生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題并做出準確分析。

· 設備管理：對車(chē)間生產(chǎn)設備進(jìn)行全面閉環(huán)管理，包括設備臺賬、設備維修管理、設備周期性保養、設備點(diǎn)巡檢管理、維保知識庫、備品備件管理以及設備狀態(tài)統計、設備故障統計、設備效率統計等。

· 能源管理：能夠實(shí)時(shí)有效地監控廠(chǎng)區內的能源消耗情況，并根據存儲的能源歷史數據，從多個(gè)維度（時(shí)間、能耗類(lèi)型等）進(jìn)行能耗的分析。

· 系統管理：根據生產(chǎn)管理部門(mén)及職能管理范圍，對人員的基本信息、角色及系統操作權限的劃分進(jìn)行管理。

3 應用創(chuàng )新性與難點(diǎn)問(wèn)題

（1）應用創(chuàng )新性

采用的軟件產(chǎn)品層面，從設備數據采集到數據邊緣計算處理，以及數據應用展示，全部實(shí)現國產(chǎn)化。采用亞控科技自主研發(fā)的一整套從數據采集到數據分析展示的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)軟件平臺，各個(gè)軟件平臺均可通過(guò)配置或通過(guò)拖拉拽等組態(tài)方式進(jìn)行系統開(kāi)發(fā)，同時(shí)各層級平臺都有相應的對接第三方系統的接口。

業(yè)務(wù)層面，本次解決方案不僅是將上層ERP或APS下發(fā)的業(yè)務(wù)執行指令，轉化為設備或者機臺可執行的生產(chǎn)指令，還將設備進(jìn)行分解，物料進(jìn)入設備或工序需要經(jīng)歷哪些步驟才能流入到下一個(gè)設備或工序，形成生產(chǎn)所需的任務(wù)隊列，保證物料在生產(chǎn)過(guò)程中是按照既定工藝進(jìn)行生產(chǎn)的，同時(shí)在任務(wù)隊列里面相應的增加一些品質(zhì)的管控點(diǎn)，保證生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)品的穩定性和一致性。同時(shí)應對物料流轉的業(yè)務(wù)場(chǎng)景也是相當的豐富，例：管道、人工、AGV/RGV，相應的場(chǎng)景均有相應的解決方案。

（2）難點(diǎn)問(wèn)題及解決思路

鋰電材料行業(yè)的數據采集及存儲：由于新能源行業(yè)飛速發(fā)展，所以安全問(wèn)題再一次被大眾提起，所以汽車(chē)廠(chǎng)商不僅需要的是鋰電池生產(chǎn)過(guò)程中的數據，還需要其上游鋰電材料的生產(chǎn)過(guò)程數據，用于出現事故時(shí)進(jìn)行分析，所以很多鋰電池廠(chǎng)家都要求鋰電材料廠(chǎng)家的生產(chǎn)過(guò)程數據不僅要采集也要有一定的存儲年限。因此本次解決方案采用的軟件平臺KingIOServer、KingHistorian完美地解決這個(gè)問(wèn)題。

軟件平臺的自主可維護性和拓展性：由于鋰電材料行業(yè)還屬于新興行業(yè)，所以需求的變動(dòng)一直是最難解決的問(wèn)題，現場(chǎng)人員是希望系統可以隨著(zhù)業(yè)務(wù)流程變動(dòng)，但開(kāi)發(fā)人員又不想去改，或者更改又需要成本費用。因此，本次項目采用的所有軟件平臺，都會(huì )將二次開(kāi)發(fā)源代碼開(kāi)發(fā)，用戶(hù)可以通過(guò)配置、拖拉拽等開(kāi)發(fā)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和自主維護。

4 效益分析

通過(guò)本次項目建設，給用戶(hù)創(chuàng )造的價(jià)值見(jiàn)表1。

表1

5 案例意義

本項目的實(shí)施幫助企業(yè)建立了符合下游鋰電池廠(chǎng)家需求的生產(chǎn)追溯、生產(chǎn)管控、品質(zhì)把控等功能，協(xié)助企業(yè)提高市場(chǎng)占有率，提升企業(yè)市場(chǎng)反應效率，保證訂單交期，減少客訴率，同時(shí)提高企業(yè)生產(chǎn)資源利用率，減少部門(mén)協(xié)同所消耗的時(shí)間，并且所建設的系統達到了甲方完全可自主維護的程度，大大減少了維護難度和成本。

摘自《自動(dòng)化博覽》2022年7月刊