智能制造，標(biāo)準引領(lǐng)——通過標(biāo)準的推廣和應(yīng)用，技術(shù)創(chuàng)新才得以迅速擴散，并高效轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力。這一理念已經(jīng)成為鋰電業(yè)共識。

近日，在由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會動力電池應(yīng)用分會（以下簡稱“動力電池應(yīng)用分會”）舉辦的“洞見未來：標(biāo)準化智造”主題沙龍上，西門子電池行業(yè)業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理張學(xué)峰詳盡解剖了鋰電制造業(yè)的未來——數(shù)字化工廠及智能制造。

2010年，西門子在全球把電池行業(yè)作為一個獨立的領(lǐng)域進行業(yè)務(wù)拓展，除了德國總部，在中國、美國、韓國、日本都設(shè)有分公司，來推動全球電池行業(yè)的發(fā)展。目前其關(guān)注的領(lǐng)域主要有電池原材料生產(chǎn)、消費及動力鋰電池、燃料電池、鉛酸電池、鎳氫電池等。毋庸置疑的是，未來制造業(yè)的競爭在于用最短時間做出最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，因而數(shù)字化及智能工廠的建設(shè)已被越來越多的企業(yè)提上了日程。

羅馬建成并非一日之功

提起最接近工業(yè)4.0的數(shù)字化工廠，可能大多數(shù)人都會想到西門子位于德國巴伐利亞州東部的安貝格電子制造工廠。西門子的這家工廠主要生產(chǎn)Simatic可編程邏輯控制器（PLC）。如今，這座工廠的生產(chǎn)過程有75%實現(xiàn)了自動化，其產(chǎn)品百萬缺陷率僅為12，生產(chǎn)質(zhì)量之高令人驚嘆。

事實上，自1989年工廠投產(chǎn)以來，雖然安貝格電子制造工廠在外觀上基本定格了，但一場向著工業(yè)4.0方向前進的自我進化從未停止過：1993年建成自動組裝線；1995年ERP部署成功，1999年搭建PLC新自動化線；2008年集成數(shù)字化工廠（MES/PLM/SCM/ECM），并建成首條混線生產(chǎn)線；2013年引入Teamcenter，增強現(xiàn)實技術(shù)……安貝格工廠也由一家普通的工廠成長為真正的數(shù)字化工廠。

“羅馬建成并非一日之功”，張學(xué)峰認為，目前鋰電企業(yè)還處于數(shù)字化/智能制造的初級階段，可能各種軟件設(shè)施都有，但需要不斷地優(yōu)化整合才能達到最佳生產(chǎn)狀態(tài)。因此，企業(yè)新建的數(shù)字化項目一定要腳踏實地，而不能急于求成。

搭建數(shù)字化工廠的“四梁八柱”

在張學(xué)峰看來，鋰電企業(yè)需要做的第一件事，就是設(shè)備的數(shù)據(jù)采集。“數(shù)據(jù)采集是整個數(shù)字化及智能工廠的核心基礎(chǔ)，因為只有把設(shè)備上的狀態(tài)參數(shù)、過程參數(shù)、檢測參數(shù)、報警參數(shù)等所有影響到產(chǎn)品生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的參數(shù)采集上來后，MES、PLM等上層系統(tǒng)才能良好運行。而且沒有這些數(shù)據(jù)的采集，后續(xù)的大數(shù)據(jù)、智慧云平臺等也將成為空中樓閣。”張學(xué)峰說道。

如何高效、快速采集到這些數(shù)據(jù)，還要從整個數(shù)字化工廠的框架說起。

數(shù)字化制造信息化系統(tǒng)參考框架集成思路

在西門子看來，Automation（底層自動化）主要包括：SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）、Robot（智能設(shè)備）、VC（網(wǎng)絡(luò)與通信系統(tǒng)）、Position（物料定位）、Move（物料移動控制）和HMI（人機交互系統(tǒng)）六部分。

其中，SCADA作為專業(yè)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測軟件，是連接設(shè)備層和MES系統(tǒng)的橋梁，但目前有不少企業(yè)都忽視了SCADA系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集方面的作用。張學(xué)峰介紹說，如果MES系統(tǒng)直接到PLC上讀取數(shù)據(jù)，而工廠需要采集的數(shù)據(jù)量巨大，勢必會影響到MES系統(tǒng)的運行效率和判斷時間，并對系統(tǒng)造成很大的負擔(dān)；而MES系統(tǒng)從SCADA上取數(shù)都是實時的。所以，在鋰電企業(yè)的數(shù)字化工廠建設(shè)前期，SCADA數(shù)據(jù)采集是非常重要的基礎(chǔ)部分。

規(guī)劃好工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)無疑是數(shù)字化工廠建設(shè)前期的另一個重要方向，因為數(shù)據(jù)的采集都是通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸而來的。西門子的經(jīng)驗是，通過現(xiàn)場總線系統(tǒng)、PLC、機器人、檢測設(shè)備等組成一個冗余的環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)，以便于工廠數(shù)據(jù)的流通。而這對鋰電企業(yè)也提出了更高的要求，需要建立自己的IT部門，并且IT部門員工還需要懂工藝，最終才能更好地服務(wù)于鋰電業(yè)的智能制造。

而說到鋰電業(yè)目前最火的數(shù)字化建設(shè)項目，就非MES系統(tǒng)莫屬了。究其原因，張學(xué)峰解釋說，“是因為整車廠對動力電池企業(yè)提出了強制性的產(chǎn)品追蹤追溯需求。”但目前國內(nèi)企業(yè)搭建的MES系統(tǒng)多數(shù)僅能實現(xiàn)車間級的設(shè)備管理和數(shù)據(jù)采集，真正的MES系統(tǒng)是管理整個或多個工廠的生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)。“目前國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)對MES系統(tǒng)基本功能的認識還不足，希望以后能有更多的交流探討的機會。”張學(xué)峰說道。

Automation/SCADA、MES、ERP、PLM（產(chǎn)品全生命周期管理）和Logistic系統(tǒng)（智能化物流）五大系統(tǒng)一起構(gòu)成了數(shù)字化工廠的雛形。

標(biāo)準領(lǐng)航“池”騁未來

以上提到，數(shù)字化工廠的建設(shè)并非一日之功。一方面，鋰電企業(yè)對于數(shù)字化及智能工廠項目的投資也不應(yīng)該只看到投資的“冰山一角”，還要考慮到營運維護、服務(wù)、技術(shù)支持、產(chǎn)線升級、人員培訓(xùn)等后期投入。

另一方面，需要明確的是，數(shù)字化工廠只是一個工具，而不是實現(xiàn)鋰電業(yè)未來發(fā)展的萬能鑰匙。因此，數(shù)字化項目的建設(shè)一定要提前咨詢并做好規(guī)劃。畢竟，企業(yè)的任何一種升級改造，都需要綜合考慮成本、投資回收期、投資回報率這些問題。

張學(xué)峰給出的建議是，通過西門子基于模型的動力電池智能制造系統(tǒng)和設(shè)計、仿真系統(tǒng)，分期、逐步進行數(shù)字化改造。“先把標(biāo)準化工作做好，打好通訊基礎(chǔ)，才能降低后續(xù)資本投入。”標(biāo)準化要從三方面展開：第一，數(shù)據(jù)的標(biāo)準化；第二，通訊及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的標(biāo)準化；第三，數(shù)據(jù)交互的標(biāo)準化及生產(chǎn)制造工藝流程的標(biāo)準化。

此外，在越來越多的電動汽車主機廠進入鋰電業(yè)的背景下，勢必會把汽車行業(yè)生產(chǎn)制造的標(biāo)準帶入鋰電制造業(yè)。而西門子憑借同主機廠一起建立企業(yè)及行業(yè)標(biāo)準的豐富經(jīng)驗，可以先幫助鋰電企業(yè)建立自己的生產(chǎn)標(biāo)準（從容易實現(xiàn)的模組標(biāo)準化開始并延伸至整個鋰電生產(chǎn)制造流程），并逐步推動其成為行業(yè)標(biāo)準。