动力电池行业MES

动力电池行业生产现状

动力电池的制造行业依赖技术原理复杂,制造技术不断变化、升级;制造过程复杂、工艺流程长、制造质量影响因素众多;制造能力、制造质量水平不高,还需要大幅度提升。

对MES的典型需求

协同生产:建立基于生产实际的生产计划管理机制,对车间生产计划进行统一指挥与调度,实现车间物料、设备、人员的协同,实现前后道工序的协同,实现产线之间的协同,减少等待,优化生产作业安排。

生产过程管控:通过实施MES系统,对生产过程的人、机、料、法、环进行数字化管控,实现操作指导,操作记录,实现防呆和防错,提高操作人员生产效率,提高综合生产管理水平。

质量管控:建立制造过程的质量控制模型,实现NG品剔除和记录,对NG品处置进行管理,实现生产过程中质量数据(包括生产过程中自动采集的实时数据、常规质量检验的现场数据或历史数据等多数据源)的统计过程分析,分析制造过程的质量稳定性和工序能力,为产品质量改进提供重要依据。

生产过程全追溯:通过设备自动数据采集,以及人工录入数据,实现对生产全过程的数据采集,包括物料数据、关键过程值、环境数据等,形成电芯生产全过程的数据链。支持快捷的正反向追溯查询,追溯数据可以方便地导出成多种格式,对品质分析和工艺提升提供数据支撑。

保证设备高效运行:动力电池是装备密集型行业,装备自动化程度高,系统复杂,对维护保养的要求越来越高。通过MES的信息化手段,应该能提高设备管理水平,加强设备保养维护,减少故障停机,保证设备高效运行。

工艺改进和提升:基于电芯生产的追溯大数据,针对电芯生产中出现的质量和性能问题提供专门分析,如一致性和能量密度的专门分析,帮助工艺和管理人员及时发现问题,找出原因,并进而改进生产工艺。

MES难点

设备数采工作量大,要求高:动力电池产线设备种类多、厂家多,缺乏统一的通信和集成标准,MES和自动化系统集成的难度非常高。

MES和自动化设备之间融合困难:动力电池产线生产自动化程度很高,生产管理系统理应和自动化设备紧密集成,有机融合。但实际上,这两个系统通常由不同的供应商提供,两个系统往往不能有机集成,MES的效力难以充分发挥。

锂电生产数据量极大,对MES的性能要求很高:动力电池生产节奏快,新建的产线节拍能够达到十几ppm甚至更高,每天产出数量庞大。这对集中部署的厂级MES提出了很高的性能要求。

解决方案

计划管理: 从ERP接收订单,根据订单制定计划,计划可以拆分与合并。计划管理包括产品库存查询、计划制订、查看、变更。

工单管理: 工单管理包括查询、创建和修改,允许操作人员手动维护工单状态,包括展开、发布、强制完成、强制关闭和取消等。发布的工单进行排程,指定工单开始加工的时间、产线和班组。

工艺管理: 能够从PDM接收工艺,也支持手动创建工艺。工艺管理还包括工艺查看、工艺变更、工艺拆分等。MES自己可以直接进行临时的工艺变更,并反馈给PDM。

生产执行: 生产执行管理车间的具体生产操作,从接收生产任务开始,到报工完成。包括生产准备、交接班、作业站、生产监控、加工历史查询等。

典型的动力电池作业站包括合浆涂布作业站、制片作业站、电芯装配作业站、电池模组装配作业站、电池包装配作业站等功能。每个作业站都提供任务激活、上下料、过程记录、点检、生产报工等标准模块。

作业站中能够实现严格的工艺管控,做到防呆防错,并按工艺要求做生产记录,做到生产可追溯。作业站要能够和自动化加工单元紧密集成,实现工艺要求的下发,同时能够自动采集设备数据,减少人工操作。在电芯装配等工序,生产为全自动无人化生产,MES需要和自动化系统无缝对接,能获取每支电芯的生产过程数据。

物料管理: 依靠扫描枪、RFID等识别技术,实习准确的物料管理,物料批次管理提供了在制品的各种物料操作,包括查询、新建、修改和删除。物料使用包括物料转移,调整,报废,返工,合并,分解,接受,出货,拉动、物料消耗、物料生产、返工和报废控制、在制品状态管理 (冻结,隔离,释放)。

质量管理: MES 系统中的质量管控,侧重于生产过程的质量控制,记录产品生产过程中发生的质量缺陷,并根据工艺设定进行质量的判定,并控制产品流向。

质量抽检和执行,包括过程检和终检。检验包括流程控制设置、流程化的抽检规则、可计划的抽检规则、在线和离线的质量抽检。

偏差管理,监控偏离标准值的数据、提供可视化手段监控实时数据。

不良品处置,不良品的处置包括返工、降级、判废等。进行不良处置时,首先扫描批次号,然后根据质量部门制定的规则进行处置。如果需要返工时,可以指定返工开始的工序。

收益

建立动力电池大数据平台: 锂电池制造工艺复杂,需要经过数十个工序,流程长,设备数量众多。我们的MES解决方案中,基于AicDatahub实时库实现全线设备数据采集,全面收集每支电芯的完整的生产数据,建立生产大数据平台,并能够长期保存,供后续的分析和追溯。

全流程生产追踪: 需要通过和自动化设备以及物流系统的紧密配合,在整个生产过程中追踪到单件次,实现电芯生产以及电池组装全流程物料、生产、质量等信息追踪。实现从原料到成品,从成品到原料的双向追踪。建立符合国家安全要求的动力电池产品编码以及产品生产追溯体系。

全面的生产和质量管控:对生产过程中的质量进行严格控制,降低不良品率。实现关键工艺环节的质量监控和预警,及时发现质量异常。对不良品处置进行管控,防止不良品的流动;提供多维度、多功能的质量分析。

高水平的设备管理:动力电池是装备密集型行业,装备自动化程度越来越高,系统越来越复杂,对维护保养的要求越来越高。MES通过信息化手段实现设备管理,能够实时掌握设备运行状态,实现预防性维护,提供详尽直观的设备维护保养指导,显著提高设备管理水平。并可以把积累的设备知识库,反馈给设备生产厂家,进行改进和提升。

形成工艺改进和制造闭环:基于建立的电池生产大数据,针对电芯生产中出现的质量和性能问题提供专门分析,如一致性和能量密度的专门分析,帮助工艺和管理人员及时发现问题,找出原因,并进而改进生产工艺,形成工艺改进的闭环。

业绩

  • 国轩高科合肥三厂