近兩年，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，為動力電池等相關產(chǎn)業(yè)帶來了難得的機遇。隨著動力電池和儲能電池市場的快速擴大，對電池品質(zhì)提出了更高的要求，電池制造將朝著“高品質(zhì)、高效率、高穩(wěn)定性”和“信息化、無人化、可視化”的方向發(fā)展。因此，我國電池企業(yè)必須通過技術創(chuàng)新、生產(chǎn)自動化和管理規(guī)范化，加快推進電池的智能制造步伐，推動電池產(chǎn)品更多地進入高端市場，滿足新能源汽車和儲能應用對電池品質(zhì)的高要求。
一、動力電池行業(yè)現(xiàn)狀
2016 年，我國新能源汽車銷售量高達 50.7 萬輛；其中純電動汽車 40.9 萬輛，插電式混合動力汽車 9.8 萬輛。雖然近三年來新能源汽車發(fā)展迅猛，但是 2016 年新能源電動汽車銷量僅占全國汽車總銷量的 1.8%，新能源汽車仍有廣闊的增長空間，新能源汽車的快速崛起也帶動了電動汽車產(chǎn)業(yè)鏈上其他各環(huán)節(jié)的增長。根據(jù)工信部印發(fā)的《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》，2020 年新能源汽車產(chǎn)銷達到 200 萬輛，保有量達到 500 萬輛；2025 年新能源汽車占汽車產(chǎn)銷 20%以上。我們看好國家對新能源汽車產(chǎn)業(yè)的預計目標，到 2020 年，動力電池產(chǎn)業(yè)也將隨新能源汽車產(chǎn)業(yè)的增長而大幅擴張。我國動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)迎來了難得的發(fā)展機會，各動力鋰離子電池廠家都出現(xiàn)供不應求的局面。
近年來，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，其中的原因除了人們節(jié)能減排、環(huán)保意識的提高之外，更主要的是國家財政補貼等各種利好政策的大力支持，眾多企業(yè)紛紛投身新能源汽車領域。然而，高額的補貼以及補貼的普惠性雖然加速了新能源汽車的推廣，卻帶來了諸如騙補、產(chǎn)能過剩、粗制濫造等一系列問題，在客觀上影響了技術路徑的選擇甚至影響了技術創(chuàng)新。
當前，我國新能源汽車動力電池行業(yè)仍然存在小、散、亂和整個行業(yè)盲目投資、低水平建設現(xiàn)象，技術水平和產(chǎn)品質(zhì)量需要進一步提高。短期內(nèi)，動力鋰電池整體產(chǎn)能過剩，低端產(chǎn)能供應遠大于需求，行業(yè)競爭激烈，高端產(chǎn)能不足或者空白的局面，超級梯隊與一級梯隊差較大，2018年,動力電池企業(yè)將加速優(yōu)勝劣汰。
二、加速智能化改造是關鍵
新能源汽車是中國制造2025十大重點突破領域之一，動力電池是新能源汽車的核心部件。目前，全球動力電池產(chǎn)業(yè)集中在中、日、韓三國，三者占據(jù)全球95%左右的市場份額，日韓一流鋰電企業(yè)自動化比例在70%以上，國內(nèi)一線企業(yè)約50%，二線企業(yè)僅20%，較低的自動化程度，導致中國動力電池在一致性上有較大差距，同時生產(chǎn)效率的低下甚至導致了成本優(yōu)勢的喪失。
當前為提高生產(chǎn)的動力電池一致性，提高生產(chǎn)效率，提高信息化管理，減少用工，降低勞動強度；同時也為了滿足動力電池生產(chǎn)過程中不同規(guī)格電池的混線生產(chǎn)等需求，建設自動化、智能化的生產(chǎn)物流系統(tǒng)及智能制造系統(tǒng)成為必然趨勢。
一方面對動力電池企業(yè)來說，實施智能制造可以改善效率、降低成本、提升質(zhì)量、提升材料利用率、縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、降低單位產(chǎn)能人工成本，加速現(xiàn)場管理透明度，從而增強企業(yè)的競爭力；另一方面在推動動力電池轉型升級的同時，可以促進動力電池高端裝備的發(fā)展，因此智能制造也是實現(xiàn)動力電池各項指標的重要的手段。
三、智造發(fā)展遭遇重重障礙
一是目前國內(nèi)鋰電制造企業(yè)硬件設備多為分段采集，設備之間存在兼容性和多樣性的問題，導致各類工業(yè)軟件之間集成度低、數(shù)據(jù)無法共享流通。
二是鋰電的產(chǎn)品生產(chǎn)和測試數(shù)據(jù)的采集量大、每個工序有不同管控需求、制造模式屬于流程型和離散型的混合模式，加劇了產(chǎn)業(yè)數(shù)字化/智能制造的難度；
三是動力電池尺寸標準規(guī)格不統(tǒng)一，我們國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)了150多種不同規(guī)格的電芯，導致單一車型銷量相對較少，限制了標準化規(guī)模化智能化的制造發(fā)展。
四是動力電池的產(chǎn)品設計和制造工藝技術沒有完全成熟，特別是電池模組的關鍵生產(chǎn)工藝設計不成熟，驗證不夠充分，一次通過率低，且較難實現(xiàn)在線自動測試及品質(zhì)追蹤。因此，動力電池系統(tǒng)生產(chǎn)仍以半自動化為主，僅有少數(shù)電池廠商實現(xiàn)了動力電池模塊或模組的自動化生產(chǎn)。
國內(nèi)動力電池行業(yè)目前還處于智能制造的“打地基”階段，國產(chǎn)動力電池處于低端的突出瓶頸是核心工藝和成套裝備。動力電池裝備涉及動力電池數(shù)十道生產(chǎn)工序、七大模塊，與國外設備相比，國內(nèi)設備在包括精度、速度、可靠性、無人化、可視化、信息化等方面存在一定差距，因此中高端設備目前以進口為主。
因此，行業(yè)的當務之急是要建立一套電池工廠產(chǎn)品、工藝、質(zhì)量的信息模型，在信息模型的建立的基礎上實現(xiàn)數(shù)字化、在大數(shù)據(jù)分析、累積、優(yōu)化實現(xiàn)智能化，同時，要加快制造工藝及裝備標準化的推進，兩頭并進能加速實現(xiàn)制造環(huán)節(jié)的標準化、模塊化及數(shù)字化，然后才能做到基于數(shù)據(jù)的智能化。
四、電池企業(yè)智能制造熱
2017年6月，工信部發(fā)布了《2017年智能制造綜合標準化與新模式應用擬立項項目名單》，樂凱膠片、湖南科霸、富朗特、孚能科技、寧波杉杉、青海時代新能源、欣旺達、巴莫科技、天津力神、微宏動力等共14家鋰電企業(yè)申報項目成功入圍，占比接近10%。
隨后，2017年9月，工信部又發(fā)布了《2017年智能制造試點示范項目名單》，共有7家鋰電企業(yè)入選，涵蓋鈦酸鋰材料智能制造試點示范、鈦酸鋰電池數(shù)字化車間試點示范，以及新能源汽車動力電池智能制造/智能工廠試點項目等。（注：標*的項目同時為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用試點示范項目）
目前，一些試點示范企業(yè)已在智能制造方面取得良好成效。有數(shù)據(jù)顯示，國家首批109個智能制造試點示范項目智能化改造后生產(chǎn)效率平均提高30%以上，最高達到2倍以上；運營成本平均降低20%以上，最高降低60%。
1、億緯鋰能
2001年，億緯鋰能在惠州成立之初，由于資金緊張，無法采購關鍵設備，公司只能采取“人+機器”的半自動化方式。這些年，億緯鋰能不斷加大對自主研發(fā)的投入力度，實現(xiàn)了“手工——自動化——工業(yè)4.0”的技術變革。
2016年6月，億緯鋰能投產(chǎn)的鋰離子動力電池全自動生產(chǎn)線，是國內(nèi)自動化水平較高的“無人工廠”，人均產(chǎn)值從過去的80萬~90萬元增長到了如今的1000萬元，翻了十倍之多。億緯鋰能發(fā)布的半年報顯示，2017年上半年，公司實現(xiàn)營業(yè)收入13.44億元，比上年同期增長63.65%，其中，鋰離子電池業(yè)務實現(xiàn)營業(yè)收入3.97億，比上年同期增長155.63%。
2、沃特瑪
沃特瑪打造的全新動力電池自動化pack車間，也稱為沃特瑪智慧工廠，集自動化、信息化、智能化于一體，通過云數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)以機帶人的自動化作業(yè)，形成集數(shù)據(jù)、信息、服務為一體的綜合體系。
沃特瑪智慧工廠采用新型的生產(chǎn)模式，通過云數(shù)據(jù)庫管理和人機信息對接，僅需10人即可完成全部生產(chǎn)過程。目前，沃特瑪pack生產(chǎn)線的所有工序：配檔、電焊、包膜、鎖模、組裝和測試，已經(jīng)全部由人工轉為了自動，可以說，工人的雙手已經(jīng)走下了產(chǎn)線。
除了自動化設備，在測試區(qū)，一臺機器人正在勤勤懇懇地給所有已經(jīng)完成組裝的電池箱進行充電測試前的接插線工作，然后將它們送上自動駛來的AGV小車進行充放電測試。盡管從速度上看機器人的動作并不比手工更快，但其背后所帶來的規(guī)范化、標準化和全自動化，則是未來車間作業(yè)的方向。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，這條產(chǎn)線下來的成品，合格率高達99%。
沃特瑪智慧化生產(chǎn)車間可實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)化、過程可視化和決策智能化，從智慧車間出去的所有電池，都會納入到沃特瑪自主打造的沃聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；整個生產(chǎn)過程可視化，實現(xiàn)有效監(jiān)管；此外，智慧車間可做到一鍵完成工藝流程設計，所有設備能夠進行智能檢測，對有效數(shù)據(jù)實行監(jiān)控和實時記錄，異常情況及時報警。
長期來看，新能源汽車將維持高景氣度，動力電池企業(yè)處于大規(guī)模擴產(chǎn)周期。智能制造是電池生產(chǎn)的未來趨勢，它是企業(yè)提高電池質(zhì)量、占領市場的重要途徑。而鋰電設備品質(zhì)和工藝水平高低是決定動力鋰電池品質(zhì)的關鍵因素。產(chǎn)線智能化和數(shù)字化工廠是鋰電設備行業(yè)智能制造的下一張王牌。
