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★北京亞控科技發(fā)展有限公司

1  背景

當(dāng)前，碳達(dá)峰、碳中和已經(jīng)成為全球共識(shí)，新能源產(chǎn)業(yè)應(yīng)時(shí)代要求快速發(fā)展，發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)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(guó)動(dòng)力電池需求和裝機(jī)量增長(zhǎng)較快，動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池的高速發(fā)展需要相應(yīng)的鋰電池上游材料相匹配。經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)成為全球鋰離子電池正極材料最主要的生產(chǎn)國(guó)之一。根據(jù)中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)鋰業(yè)分會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2021年，中國(guó)正極材料總產(chǎn)量約111.17萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)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(jì)超過(guò)80%，且均快速增長(zhǎng)。相應(yīng)的三元前驅(qū)體產(chǎn)量超過(guò)20,000噸的廠(chǎng)家共有7家，合計(jì)產(chǎn)量可達(dá)24.9萬(wàn)噸，占總供應(yīng)量的63.4%。中國(guó)負(fù)極材料產(chǎn)量為81.59萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)76%。全球負(fù)極材料產(chǎn)量為88.27萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)63%；中國(guó)負(fù)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(yīng)用

本解決方案適用與鋰電正極、負(fù)極、三元前驅(qū)體等材料工廠(chǎng)和集團(tuán)的生產(chǎn)管控，功能包含生產(chǎn)計(jì)劃、過(guò)程管理、物料調(diào)撥、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、能源管理等管控功能；并對(duì)集團(tuán)或工廠(chǎng)從集團(tuán)化、智能化建設(shè)進(jìn)行整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，對(duì)集團(tuán)或工廠(chǎng)內(nèi)所有信息化系統(tǒng)范圍進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，并確定各系統(tǒng)的業(yè)務(wù)管理范圍，規(guī)劃系統(tǒng)接口，建立集團(tuán)或工廠(chǎng)內(nèi)部整體信息化系統(tǒng)的對(duì)接方案。

圖1 部署架構(gòu)圖

本次解決方案的支持在集團(tuán)或工廠(chǎng)部署我們的統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)中心和運(yùn)維中心，IT/工程師可以在集團(tuán)進(jìn)行統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)和運(yùn)維，將運(yùn)行節(jié)點(diǎn)部署在各個(gè)工廠(chǎng)，各工廠(chǎng)節(jié)點(diǎn)相互獨(dú)立，例：A工廠(chǎng)故障或宕機(jī)，不會(huì)影響B(tài)工廠(chǎng)或其他工廠(chǎng)運(yùn)行。相關(guān)人員也可在集團(tuán)監(jiān)控各工廠(chǎng)運(yùn)行情況。

圖2 系統(tǒng)集成架構(gòu)圖

亞控系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)外提供多種標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口，可實(shí)現(xiàn)與其它第三方系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對(duì)接和集成。結(jié)合亞控在鋰電材料行業(yè)的信息化建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，主要有以下系統(tǒng)的對(duì)接：ERP系統(tǒng)、APS系統(tǒng)、WMS系統(tǒng)、WCS系統(tǒng)、OA系統(tǒng)、LIMS系統(tǒng)、QMS系統(tǒng)等。

圖3 功能模塊圖

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

· 工廠(chǎng)建模：對(duì)企業(yè)工廠(chǎng)物理空間、產(chǎn)品工藝、物料、人員進(jìn)行數(shù)字化建模，支撐系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理，其中工藝建模是對(duì)產(chǎn)線(xiàn)工藝基礎(chǔ)信息管理，是計(jì)劃排產(chǎn)以及生產(chǎn)調(diào)度的靜態(tài)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，支持從第三方系統(tǒng)導(dǎo)入。

· 調(diào)度管理：生產(chǎn)計(jì)劃與生產(chǎn)執(zhí)行的銜接模塊，根據(jù)下發(fā)到車(chē)間的生產(chǎn)計(jì)劃，進(jìn)行相關(guān)物料的生產(chǎn)調(diào)度，調(diào)度內(nèi)容包含原輔料出入庫(kù)、制程品出入庫(kù)、產(chǎn)成品出入庫(kù)等，支持與WMS、WCS等系統(tǒng)對(duì)接。

· 倉(cāng)儲(chǔ)管理：是對(duì)物料的出入庫(kù)的全面管控和庫(kù)存的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)。物料管控包括來(lái)料管理、成品出入庫(kù)管理，倉(cāng)儲(chǔ)管理與WMS系統(tǒng)同步物料信息，可對(duì)倉(cāng)庫(kù)物料進(jìn)行鎖定/解鎖操作，對(duì)倉(cāng)庫(kù)物料實(shí)時(shí)庫(kù)存統(tǒng)計(jì)，并可設(shè)定物料的安全庫(kù)存、安全期。

· 生產(chǎn)管理：生產(chǎn)管理模塊是對(duì)車(chē)間生產(chǎn)的開(kāi)工、報(bào)工、生產(chǎn)掃碼、工單/批次進(jìn)度情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控、生產(chǎn)異常的快速響應(yīng)以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

· 工藝監(jiān)控：通過(guò)工藝監(jiān)控，能夠?qū)崟r(shí)有效地監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)線(xiàn)、設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并能夠根據(jù)計(jì)劃排產(chǎn)形成的操作步序與設(shè)備層DCS系統(tǒng)交互，控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行，并進(jìn)行防呆防錯(cuò)，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(zhǔn)確記錄生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的質(zhì)量數(shù)據(jù)，便于后續(xù)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(zhǔn)確分析。

· 設(shè)備管理：對(duì)車(chē)間生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行全面閉環(huán)管理，包括設(shè)備臺(tái)賬、設(shè)備維修管理、設(shè)備周期性保養(yǎng)、設(shè)備點(diǎn)巡檢管理、維保知識(shí)庫(kù)、備品備件管理以及設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)計(jì)、設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)、設(shè)備效率統(tǒng)計(jì)等。

· 能源管理：能夠?qū)崟r(shí)有效地監(jiān)控廠(chǎng)區(qū)內(nèi)的能源消耗情況，并根據(jù)存儲(chǔ)的能源歷史數(shù)據(jù)，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(tǒng)管理：根據(jù)生產(chǎn)管理部門(mén)及職能管理范圍，對(duì)人員的基本信息、角色及系統(tǒng)操作權(quán)限的劃分進(jìn)行管理。

3 應(yīng)用創(chuàng)新性與難點(diǎn)問(wèn)題

（1）應(yīng)用創(chuàng)新性

采用的軟件產(chǎn)品層面，從設(shè)備數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)邊緣計(jì)算處理，以及數(shù)據(jù)應(yīng)用展示，全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。采用亞控科技自主研發(fā)的一整套從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)分析展示的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)軟件平臺(tái)，各個(gè)軟件平臺(tái)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(tǒng)開(kāi)發(fā)，同時(shí)各層級(jí)平臺(tái)都有相應(yīng)的對(duì)接第三方系統(tǒng)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(zhí)行指令，轉(zhuǎn)化為設(shè)備或者機(jī)臺(tái)可執(zhí)行的生產(chǎn)指令，還將設(shè)備進(jìn)行分解，物料進(jìn)入設(shè)備或工序需要經(jīng)歷哪些步驟才能流入到下一個(gè)設(shè)備或工序，形成生產(chǎn)所需的任務(wù)隊(duì)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(duì)列里面相應(yīng)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(wěn)定性和一致性。同時(shí)應(yīng)對(duì)物料流轉(zhuǎn)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景也是相當(dāng)?shù)呢S富，例：管道、人工、AGV/RGV，相應(yīng)的場(chǎng)景均有相應(yīng)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(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)：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(shù)據(jù)，還需要其上游鋰電材料的生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)，用于出現(xiàn)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(shù)據(jù)不僅要采集也要有一定的存儲(chǔ)年限。因此本次解決方案采用的軟件平臺(tái)KingIOServer、KingHistorian完美地解決這個(gè)問(wèn)題。

軟件平臺(tái)的自主可維護(hù)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(xiàn)場(chǎng)人員是希望系統(tǒng)可以隨著業(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(fèi)用。因此，本次項(xiàng)目采用的所有軟件平臺(tái)，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(hù)。

4 效益分析

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

表1

5 案例意義

本項(xiàng)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(yīng)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(shè)的系統(tǒng)達(dá)到了甲方完全可自主維護(hù)的程度，大大減少了維護(hù)難度和成本。

摘自《自動(dòng)化博覽》2022年7月刊