中國北京，2020年9月14日——無論是馬路上飛馳的電動車，還是天空中翱翔的無人機(jī)，亦或是人們從不離手的智能手機(jī)，都離不開鋰電池的強(qiáng)勁動力。

新能源時(shí)代，鋰電池的重要性無異于移動設(shè)備的“心臟”。然而，只有安全、高質(zhì)量、高性能的材料作為基礎(chǔ)，“心臟”才能健康有活力的跳動，為新能源時(shí)代提供源源不斷的動力和能量?；诖?，鋰電池材料行業(yè)近年來飛速發(fā)展，具有廣闊的市場前景，吸引了大量企業(yè)的涌入。

天原集團(tuán)是一家具有70多年化學(xué)合成歷史的企業(yè)，近年來，公司參與投資成立了宜賓光原鋰電材料有限公司（宜賓光原）和宜賓鋰寶新材料有限公司（宜賓鋰寶），全力進(jìn)軍鋰電池行業(yè)。其中，宜賓光原專注研發(fā)和生產(chǎn)鋰電池正極材料前驅(qū)體，宜賓鋰寶則集鋰電池正極材料研發(fā)和生產(chǎn)于一體，兩者產(chǎn)能配套，規(guī)劃在十四五末期前驅(qū)體和正極材料產(chǎn)能都達(dá)到10萬噸。

天原集團(tuán)副總裁王政強(qiáng)表示：“我們的目標(biāo)是將這兩家企業(yè)打造成新型、高穩(wěn)定性的智能工廠，力爭在產(chǎn)能規(guī)模和技術(shù)水平上都在國內(nèi)鋰電行業(yè)處于領(lǐng)先水平。這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)離不開一位數(shù)字化經(jīng)驗(yàn)豐富，安全可靠的合作伙伴提供助力。通過與施耐德電氣智能制造專家團(tuán)隊(duì)的探討，我們共同制定了公司的數(shù)字化藍(lán)圖，整個(gè)智能制造項(xiàng)目從頂層開始規(guī)劃，分布實(shí)施，目前已經(jīng)取得了顯著成果。”

失之毫“鋰”，差之千里

日常生活中，假如我們的衣服上落了些塵土，大可用手一撣便罷，但是相同的情形如果出現(xiàn)在鋰電池正極材料的生產(chǎn)線上，那就會失之毫“鋰”，差之千里。

正極材料是鋰電池電化學(xué)性能的決定性因素，直接影響電池的能量密度及安全性。其在生產(chǎn)過程中如果某種元素含量超標(biāo)，或是混入了微量的粉塵，都有可能因?yàn)?/span>“質(zhì)量放大效應(yīng)”造成嚴(yán)重的后果——或者是整批產(chǎn)品直接報(bào)廢，或者是導(dǎo)致爆炸等安全事故，所以正極材料的質(zhì)量對下游產(chǎn)品而言至關(guān)重要。

質(zhì)量就是鋰電新能源的生命，為了牢牢守住這條生命線，宜賓光原和宜賓鋰寶需要嚴(yán)格把控產(chǎn)品質(zhì)量水平，保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。宜賓鋰寶總經(jīng)理顏華表示：“依托EcoStruxure架構(gòu)， 施耐德電氣為我們提供了包含ATV310H、ATV610、ATV630系列變頻器、C65系列、NG125系列小型斷路器，以及AVEVA InTouch軟件、AVEVA Historian實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和LIMS實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)，并結(jié)合宜賓鋰寶公司實(shí)際情況，為我們開發(fā)了覆蓋整套鋰電池正極材料生產(chǎn)裝置的制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），搭建了生產(chǎn)執(zhí)行過程信息化管理技術(shù)方案，由此實(shí)現(xiàn)了從上游原材料到下游產(chǎn)成品質(zhì)量控制一體化的管理模式?！?/span>

在生產(chǎn)過程中，這套工藝覆蓋全面的MES系統(tǒng)就如同一位盡職盡責(zé)的質(zhì)量監(jiān)督員，用“多重保險(xiǎn)”保障著產(chǎn)品的質(zhì)量水平。

鋰電池正極材料的生產(chǎn)流程十分復(fù)雜，原材料要在宜賓光原經(jīng)過溶解、反應(yīng)、離心、干燥、包裝五大環(huán)節(jié)變成前驅(qū)體，而后在宜賓鋰寶經(jīng)過配料、高混、一燒、粉碎、批混、過篩、除鐵、包裝重重步驟，才能變?yōu)闆Q定鋰電池性能的正極材料。這期間涉及多個(gè)不同專業(yè)人員的協(xié)作與配合，信息需要在不同工種的人員之間傳遞和流轉(zhuǎn)。MES改變了傳統(tǒng)紙質(zhì)文件或單據(jù)傳遞信息的模式，改由系統(tǒng)全面接管。這樣既能避免數(shù)據(jù)在流轉(zhuǎn)過程中的錯(cuò)誤和遺失，又能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃、排產(chǎn)、設(shè)備、品質(zhì)、調(diào)度、統(tǒng)計(jì)、操作與計(jì)量數(shù)據(jù)源的統(tǒng)一。通過給每個(gè)產(chǎn)品建立詳盡的質(zhì)量數(shù)據(jù)“檔案”，MES系統(tǒng)得以有效監(jiān)控和追蹤整個(gè)生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制，從中找出控制不力的地方，并逐步加以改善。

除了數(shù)據(jù)層面，MES系統(tǒng)還能將先進(jìn)的管理理念固化成可執(zhí)行的管理業(yè)務(wù)流程，將質(zhì)量管控的責(zé)任落實(shí)到人。如果將ERP比作“高層領(lǐng)導(dǎo)”，它的職責(zé)就是定目標(biāo)、談規(guī)劃，但是目標(biāo)具體該怎么變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，還需要MES這樣的“基層管理者”，把制造過程中的質(zhì)量管控點(diǎn)切實(shí)落實(shí)到生產(chǎn)現(xiàn)場的異物管理和對應(yīng)的操作人員身上，從而消除管理死角。

如果生產(chǎn)過程中出現(xiàn)任何異常，比如物料被意外污染或者設(shè)備發(fā)生故障，MES系統(tǒng)都會立即通知相關(guān)人員及時(shí)處理，避免后續(xù)更大的經(jīng)濟(jì)損失。

顏華對這套系統(tǒng)給予了高度評價(jià)：“MES系統(tǒng)在制造環(huán)節(jié)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性；在生產(chǎn)管理方面，實(shí)現(xiàn)了各板塊業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)源的集成統(tǒng)一。它能高效協(xié)調(diào)各部門間的工作，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造執(zhí)行過程的信息化自動管控。目前，公司的生產(chǎn)制程能力CPK達(dá)到1.67，在國內(nèi)、乃至亞洲都處于先進(jìn)水平。”

正向追蹤，反向追溯

得益于鋰電池材料和工藝的不斷改進(jìn)，電動車能夠跑得更遠(yuǎn)，無人機(jī)能夠飛得更高，智能手機(jī)能夠續(xù)航更長……這些以新能源為動力的產(chǎn)品和人們的日常生活息息相關(guān)，一旦出現(xiàn)電池安全事故，輕則導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)損失，重則危及生命安全。

尤其是在新能源汽車領(lǐng)域，一輛電動汽車上裝有幾千節(jié)電池，哪怕其中只有一節(jié)的性能和其它差異較大，都有可能在充放電過程中因發(fā)熱引起不安全事故，因此，新能源汽車整車廠往往會要求上游的動力廠家提供完整的溯源數(shù)據(jù)。

為了開拓更為廣闊的新能源市場，宜賓光原和宜賓鋰寶從建設(shè)之初就尤其關(guān)注產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)的可追溯性。要想實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，就必須打開車間管理的“黑匣子”，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)反饋，讓管理人員能夠?qū)ιa(chǎn)現(xiàn)場的狀況盡在掌握。

為此，宜賓鋰寶提出了建立帶批次控制功能的過程控制系統(tǒng)集中控制方案，即在過程控制系統(tǒng)完成自動化控制的同時(shí)，建立以批次號為關(guān)鍵字的涉及配方、生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室檢化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)建模，為MES提供歸集好的數(shù)據(jù)源。

得益于從底層到頂層的數(shù)據(jù)打通，每當(dāng)ERP下發(fā)訂單時(shí)，MES都能自動獲取每個(gè)批次產(chǎn)品的配方、工藝參數(shù)、操作人員等數(shù)據(jù)。一旦發(fā)生問題，系統(tǒng)則可以對設(shè)備、人員、工序、供應(yīng)商、環(huán)境等多個(gè)要素進(jìn)行追溯。

顏華對此表示：“我們兩家企業(yè)都應(yīng)用了施耐德電氣的MES系統(tǒng)，所以可以利用批次管理模塊實(shí)現(xiàn)從上游宜賓光原提供的原材料到下游宜賓鋰寶產(chǎn)成品的完整溯源，通過對質(zhì)量檢測、工藝指標(biāo)、生產(chǎn)記錄、生產(chǎn)管理等八大模塊的信息追溯管理，做到了正向追蹤、反向追溯以及生產(chǎn)過程中任意節(jié)點(diǎn)的追溯，溯源水平位于行業(yè)前列?！?/span>

持續(xù)優(yōu)化，快速迭代

隨著萬物互聯(lián)時(shí)代的到來，越來越多的設(shè)備被賦予了“移動性”和“智慧”。它們的外觀迥異，功能多樣，對電池供電的要求也不盡相同——有的追求性價(jià)比，有的追求高安全，有的追求長續(xù)航，有的追求大容量……這意味著不同的應(yīng)用場景需要不同性能的鋰電池來提供動力支持。

相對的，鋰電池材料也是高度定制化的產(chǎn)品，往往需要根據(jù)下游客戶的具體需求進(jìn)行研發(fā)。對宜賓光原和宜賓鋰寶而言，基于工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)品配方、加快產(chǎn)品迭代速度，是其在未來贏得市場先機(jī)的“制勝法寶”。

目前，基于和施耐德電氣的合作，兩家企業(yè)已經(jīng)為工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺奠定了良好的基礎(chǔ)。MES與其他系統(tǒng)之間的無縫集成使得配方數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、產(chǎn)品性能測試數(shù)據(jù)等關(guān)鍵信息都能被完整的記錄在系統(tǒng)之中，還能自動生成報(bào)表進(jìn)行展示，節(jié)省了人工收集、對比數(shù)據(jù)的繁瑣工作。

通過對關(guān)鍵數(shù)據(jù)的長期跟蹤，宜賓光原和宜賓鋰寶能夠基于大數(shù)據(jù)分析獲得關(guān)鍵洞察，從而實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品的優(yōu)化和改進(jìn)，在產(chǎn)品研發(fā)上快人一步。 

結(jié)語

倘若沒有質(zhì)量過硬、性能高超的材料，即使設(shè)計(jì)再創(chuàng)新、工藝再先進(jìn)、檢驗(yàn)再嚴(yán)格，也無法生產(chǎn)出高質(zhì)量的工業(yè)產(chǎn)品。因此，擔(dān)當(dāng)著“工業(yè)基礎(chǔ)”重任的材料工業(yè)直接決定了未來工業(yè)發(fā)展的高度。未來，宜賓鋰寶將繼續(xù)與施耐德電氣攜手共進(jìn)，實(shí)現(xiàn)鋰電池行業(yè)的高效和可持續(xù)發(fā)展，用高性能的材料賦能未來已來的能源新時(shí)代。