首次即成功 I 數字孿生技術(shù)賦能創(chuàng )明新能源產(chǎn)能提升

嶄新力量，電池市場(chǎng)蓬勃興起

近年來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)和可再生能源的興起引領(lǐng)了電池市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，預計到2030年，全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量將以每年25%的速度增長(cháng)。隨著(zhù)消費者對電池續航、充電速度、安全性和成本的不斷提升需求，高性能電池技術(shù)的市場(chǎng)需求也日益增加。

2023年被視為多項新技術(shù)規?；瘧玫脑?，這些技術(shù)的推廣提升了電池的安全性和經(jīng)濟性，也加速了新能源車(chē)輛和儲能領(lǐng)域的發(fā)展。全球電池領(lǐng)域的專(zhuān)利申請數量每年增長(cháng)約14%，反映了電池行業(yè)的創(chuàng )新活躍度和企業(yè)的研發(fā)實(shí)力。

挑戰與機遇并存

原材料成本波動(dòng)、競爭加劇以及技術(shù)革新的不確定性都是需要正視的挑戰。但這些挑戰也帶來(lái)了供應鏈多元化、技術(shù)創(chuàng )新和模型優(yōu)化等機遇。

這是一張電池生產(chǎn)的生命周期圖，不難看出從電池原材料，生產(chǎn)，再到回收的全生命周期過(guò)程中涉及一系列的數字化技術(shù)。如果將核心生產(chǎn)制造環(huán)節展開(kāi)來(lái)看，從原材料、極片到電芯往往要經(jīng)歷9大過(guò)程，需要耗時(shí)3-5周甚至更長(cháng)的時(shí)間，其中既有合漿、涂布等典型流程制造業(yè)特征，也有批處理、裝配、物料齊套等典型離散制造業(yè)特征，整個(gè)電池制造過(guò)程的復雜性使得電池工廠(chǎng)的規劃極具挑戰性。

因此，在綿陽(yáng)創(chuàng )明新建電池工廠(chǎng)之際，就迫切尋求數字孿生技術(shù)等先進(jìn)手段的助力，以確保設計方案的準確性和生產(chǎn)效率的最大化，助力產(chǎn)品品質(zhì)提升。

綿陽(yáng)創(chuàng )明運用數字孿生技術(shù)助力工廠(chǎng)規劃

深圳市創(chuàng )明新能源股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“創(chuàng )明”）是中國首批量產(chǎn)圓柱形鋰離子電池的民企，深耕行業(yè)二十余年，現成為國內領(lǐng)先的新能源綜合方案供應商，公司擁有頂尖研發(fā)團隊，能提供完整的產(chǎn)品解決方案。

創(chuàng )明綿陽(yáng)圓柱形鋰電池生產(chǎn)基地是西門(mén)子賦能的原生數字化工廠(chǎng)，擁有全國產(chǎn)化的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現了高度自動(dòng)化和智能化，為中國制造業(yè)轉型升級樹(shù)立了新標桿。其產(chǎn)品主要應用于小動(dòng)力、輕動(dòng)力、儲能領(lǐng)域。包括電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)兩輪車(chē)、家用儲能產(chǎn)品、基站儲能、工商業(yè)儲能等。全部建成滿(mǎn)產(chǎn)后，年產(chǎn)值可超過(guò)200億元，將成為大圓柱電池頭部企業(yè)之一。

基于仿真與數字孿生技術(shù)，能夠幫助搭建工廠(chǎng)規劃到運營(yíng)的橋梁，通過(guò)迭代實(shí)驗和優(yōu)化增強決策，減少風(fēng)險、降低成本并加速決策過(guò)程，助力創(chuàng )明實(shí)現“首次即成功”的電池工廠(chǎng)規劃。

產(chǎn)能提升8%，硬件設備投資與生產(chǎn)成本大大減少

在探索原生數字化工廠(chǎng)的路徑中，創(chuàng )明與西門(mén)子中國研究院利用基于仿真與數字孿生技術(shù)攜手克服了前期運作設計多項挑戰。例如在電池裝配后的自動(dòng)化干燥單元的生產(chǎn)流程中，由于涉及多組可選設備與共用機械手，這一環(huán)節的復雜性使得理論生產(chǎn)能力難以準確預測，存在對解決方案可靠性及產(chǎn)能達標的疑慮。利用數字孿生技術(shù)，雙方共同定位了生產(chǎn)流程的關(guān)鍵瓶頸，并有效地進(jìn)行了優(yōu)化，無(wú)需額外增加設備投入，便實(shí)現了8%的產(chǎn)能提升。此外，通過(guò)詳盡的仿真實(shí)驗，確保了在滿(mǎn)足產(chǎn)能和物料供給的條件下，優(yōu)化了資源配置，其中僅化成分容工藝短就節省了50%的疊盤(pán)機以及4臺AGV的投資。通過(guò)這一系列優(yōu)化措施，不僅在硬件設備上的投資大大減少，同時(shí)在整體生產(chǎn)成本方面也顯著(zhù)降低。

通過(guò)假設分析，進(jìn)一步識別并規避了未來(lái)運營(yíng)中可能遇到的五大潛在風(fēng)險，如常溫庫容量不足、輥道擁堵、緩存區數量不足等問(wèn)題。這一過(guò)程不僅提升了生產(chǎn)效率，也有利于制定針對性的應對策略，確保了電池工廠(chǎng)的穩定運行。

在項目的執行過(guò)程中，創(chuàng )明還體驗了DT LAB共創(chuàng )工作坊，與西門(mén)子中國研究院的專(zhuān)家們一同針對關(guān)鍵問(wèn)題探討并制定有效的改進(jìn)方案，共同推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步與創(chuàng )新，為未來(lái)的可持續發(fā)展奠定了堅實(shí)基礎。

仿真與數字孿生技術(shù)（Simulation & Digital Twin）作為西門(mén)子核心技術(shù)領(lǐng)域中的重要方向，旨在幫助企業(yè)實(shí)現更環(huán)保、更安全、更高效的產(chǎn)品和生產(chǎn)生命周期。如今這一技術(shù)已然成為企業(yè)實(shí)現數字化轉型的利器與核心理念，它將相關(guān)模型和數據跨價(jià)值鏈融合，為工廠(chǎng)運營(yíng)管理人員、產(chǎn)線(xiàn)工程師、產(chǎn)品設計師、售后服務(wù)團隊以及樓宇運營(yíng)管理團隊等提供了堅實(shí)的技術(shù)支持。數字孿生技術(shù)不僅能有效規劃系統、實(shí)時(shí)監控、預測趨勢、提供洞見(jiàn)，還能實(shí)現系統的閉環(huán)優(yōu)化，縮短設計周期，提高經(jīng)濟效益和質(zhì)量。

創(chuàng )明綿陽(yáng)工廠(chǎng)恰好是我參與的第10個(gè)數字孿生工廠(chǎng)規劃項目。我和我的團隊主要負責了數字孿生工廠(chǎng)的規劃部分，包括慧玲和海麗的DT LAB共創(chuàng )工作坊，以及周瑋和劉釗主導的仿真建模與分析。新工廠(chǎng)中融入了許多創(chuàng )新元素，體現了創(chuàng )明領(lǐng)導層的決斷力和遠見(jiàn)，這讓我印象深刻，也讓項目團隊受益匪淺。

----項目經(jīng)理 向祉牟