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★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。得益于新能源汽車的快速發(fā)展，我國動力電池需求和裝機量增長較快，動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(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會鋰業(yè)分會統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2021年，中國正極材料總產(chǎn)量約111.17萬噸，同比增長100.78%，其中三元材料產(chǎn)量為44.05萬噸，同比增加102.62%，磷酸鐵鋰產(chǎn)量45.91萬噸，同比增加188.74%。三元材料和磷酸鐵鋰的占比合計超過80%，且均快速增長。相應的三元前驅(qū)體產(chǎn)量超過20,000噸的廠家共有7家，合計產(chǎn)量可達24.9萬噸，占總供應量的63.4%。中國負極材料產(chǎn)量為81.59萬噸，同比增長76%。全球負極材料產(chǎn)量為88.27萬噸，同比增長63%；中國負極材料全球市占率進一步攀升，從85%提升至92%。

2  案例實施與應用

本解決方案適用與鋰電正極、負極、三元前驅(qū)體等材料工廠和集團的生產(chǎn)管控，功能包含生產(chǎn)計劃、過程管理、物料調(diào)撥、質(zhì)量管理、設備管理、能源管理等管控功能；并對集團或工廠從集團化、智能化建設進行整體規(guī)劃設計，對集團或工廠內(nèi)所有信息化系統(tǒng)范圍進行統(tǒng)一規(guī)劃，并確定各系統(tǒng)的業(yè)務管理范圍，規(guī)劃系統(tǒng)接口，建立集團或工廠內(nèi)部整體信息化系統(tǒng)的對接方案。

圖1 部署架構(gòu)圖

本次解決方案的支持在集團或工廠部署我們的統(tǒng)一的開發(fā)中心和運維中心，IT/工程師可以在集團進行統(tǒng)一的開發(fā)和運維，將運行節(jié)點部署在各個工廠，各工廠節(jié)點相互獨立，例：A工廠故障或宕機，不會影響B(tài)工廠或其他工廠運行。相關(guān)人員也可在集團監(jiān)控各工廠運行情況。

圖2 系統(tǒng)集成架構(gòu)圖

亞控系統(tǒng)平臺對外提供多種標準的數(shù)據(jù)接口，可實現(xiàn)與其它第三方系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對接和集成。結(jié)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(tǒng)的對接：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

· 計劃管理：計劃是生產(chǎn)執(zhí)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)車間能夠按照既定的生產(chǎn)計劃進行生產(chǎn)，便于生產(chǎn)進度把控和生產(chǎn)統(tǒng)計管理。

· 工廠建模：對企業(yè)工廠物理空間、產(chǎn)品工藝、物料、人員進行數(shù)字化建模，支撐系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)字化管理，其中工藝建模是對產(chǎn)線工藝基礎(chǔ)信息管理，是計劃排產(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)導入。

· 調(diào)度管理：生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)執(zhí)行的銜接模塊，根據(jù)下發(fā)到車間的生產(chǎn)計劃，進行相關(guān)物料的生產(chǎn)調(diào)度，調(diào)度內(nèi)容包含原輔料出入庫、制程品出入庫、產(chǎn)成品出入庫等，支持與WMS、WCS等系統(tǒng)對接。

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

· 生產(chǎn)管理：生產(chǎn)管理模塊是對車間生產(chǎn)的開工、報工、生產(chǎn)掃碼、工單/批次進度情況的實時監(jiān)控、生產(chǎn)異常的快速響應以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

· 工藝監(jiān)控：通過工藝監(jiān)控，能夠?qū)崟r有效地監(jiān)控現(xiàn)場產(chǎn)線、設備的運轉(zhuǎn)情況，并能夠根據(jù)計劃排產(chǎn)形成的操作步序與設備層DCS系統(tǒng)交互，控制現(xiàn)場設備運行，并進行防呆防錯，有序進行生產(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)過程中產(chǎn)生的質(zhì)量數(shù)據(jù)，便于后續(xù)追溯。同時，能夠快速定位到生產(chǎn)過程中的質(zhì)量問題并做出準確分析。

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

· 能源管理：能夠?qū)崟r有效地監(jiān)控廠區(qū)內(nèi)的能源消耗情況，并根據(jù)存儲的能源歷史數(shù)據(jù)，從多個維度（時間、能耗類型等）進行能耗的分析。

· 系統(tǒng)管理：根據(jù)生產(chǎn)管理部門及職能管理范圍，對人員的基本信息、角色及系統(tǒng)操作權(quán)限的劃分進行管理。

3 應用創(chuàng)新性與難點問題

（1）應用創(chuàng)新性

采用的軟件產(chǎn)品層面，從設備數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)邊緣計算處理，以及數(shù)據(jù)應用展示，全部實現(xiàn)國產(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，各個軟件平臺均可通過配置或通過拖拉拽等組態(tài)方式進行系統(tǒng)開發(fā)，同時各層級平臺都有相應的對接第三方系統(tǒng)的接口。

業(yè)務層面，本次解決方案不僅是將上層ERP或APS下發(fā)的業(yè)務執(zhí)行指令，轉(zhuǎn)化為設備或者機臺可執(zhí)行的生產(chǎn)指令，還將設備進行分解，物料進入設備或工序需要經(jīng)歷哪些步驟才能流入到下一個設備或工序，形成生產(chǎn)所需的任務隊列，保證物料在生產(chǎn)過程中是按照既定工藝進行生產(chǎn)的，同時在任務隊列里面相應的增加一些品質(zhì)的管控點，保證生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品的穩(wěn)定性和一致性。同時應對物料流轉(zhuǎn)的業(yè)務場景也是相當?shù)呢S富，例：管道、人工、AGV/RGV，相應的場景均有相應的解決方案。

（2）難點問題及解決思路

鋰電材料行業(yè)的數(shù)據(jù)采集及存儲：由于新能源行業(yè)飛速發(fā)展，所以安全問題再一次被大眾提起，所以汽車廠商不僅需要的是鋰電池生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)，還需要其上游鋰電材料的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，用于出現(xiàn)事故時進行分析，所以很多鋰電池廠家都要求鋰電材料廠家的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)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完美地解決這個問題。

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)，所以需求的變動一直是最難解決的問題，現(xiàn)場人員是希望系統(tǒng)可以隨著業(yè)務流程變動，但開發(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，都會將二次開發(fā)源代碼開發(fā)，用戶可以通過配置、拖拉拽等開發(fā)進行二次開發(fā)和自主維護。

4 效益分析

通過本次項目建設，給用戶創(chuàng)造的價值見表1。

表1

5 案例意義

本項目的實施幫助企業(yè)建立了符合下游鋰電池廠家需求的生產(chǎn)追溯、生產(chǎn)管控、品質(zhì)把控等功能，協(xié)助企業(yè)提高市場占有率，提升企業(yè)市場反應效率，保證訂單交期，減少客訴率，同時提高企業(yè)生產(chǎn)資源利用率，減少部門協(xié)同所消耗的時間，并且所建設的系統(tǒng)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《自動化博覽》2022年7月刊