1縱向數(shù)據(jù)閉環(huán)

設備的智能制造水平可以分成４個層級：L1為邏輯控制與檢測級，設備具備基本結構，能夠滿足控制檢測和邏輯控制的需求，這個級別的制造合格率只有８８％左右；L2為工藝模型級，這個級別的設備通過導入工藝模型實現(xiàn)制造合格率的提升，這級的合格率可達97％左右，相當于4.5σ的水平；L3為工藝模型優(yōu)化閉環(huán)級，這個級別的裝備實現(xiàn)了制造工藝的閉環(huán)，能夠修正設備的加工參數(shù)，從而保證制造合格率達到99.9％以上，相當于５σ的水平；L4為自學習循環(huán)提升級，此時的設備通過工藝積累判斷來料和工藝過程的變化，自動修正參數(shù)，實現(xiàn)更高質(zhì)量的加工，可以保證99.99％以上的制造合格率，相當于６σ以上的水平。裝備智能化的總體要求如圖５所示。

圖５ 裝備智能化的總體要求

裝備是產(chǎn)業(yè)的核心，也是實現(xiàn)智能制造的基礎。首先，需要解決制造裝備本身的智能化問題。裝備實現(xiàn)智能制造的基本思路是應用閉環(huán)控制原理，并設置優(yōu)化算法，以實現(xiàn)最優(yōu)的控制目標。同時，需要應用閉環(huán)方法解決裝備制造產(chǎn)品過程中不同層級的優(yōu)化問題。裝備控制閉環(huán)優(yōu)化架構如圖６所示。

圖６ 裝備閉環(huán)控制優(yōu)化層級架構

首先，是裝備底層的控制。這一層主要基于傳感器和邏輯控制，解決裝備本身的定位精度、效率及穩(wěn)定性等問題。例如，卷繞機主軸和涂布箔材驅(qū)動軸的控制等。每臺設備都有很多這樣的控制環(huán)，這些控制環(huán)通常要求具有實時性。隨著制造精度和效率的不斷提高，對底層控制的閉環(huán)周期時間要求也越來越高，一般在毫秒級，有些甚至要達到微秒級。這一層對于設備的控制性能和產(chǎn)品制造質(zhì)量而言是開環(huán)的。

其次，是工藝閉環(huán)層。在這一層，通過對設備材料來料參數(shù)、過程參數(shù)、環(huán)境參數(shù)和加工產(chǎn)品質(zhì)量參數(shù)進行工藝閉環(huán)，可以保證該工序的質(zhì)量閉環(huán)。工藝閉環(huán)的閉環(huán)周期一般在毫秒到幾十個毫秒。同時，工藝閉環(huán)也通過整體模型優(yōu)化選擇實現(xiàn)整體制造過程的大數(shù)據(jù)閉環(huán)，也就是第三層閉環(huán)。

2橫向過程閉環(huán)

從來料到極片制造，再到電芯制造、化成分容和模組，通過互聯(lián)互通的方式，實現(xiàn)對大約3000個數(shù)據(jù)點的監(jiān)測，這樣可以進行電芯和電池包的失效模式分析。動力電池制造質(zhì)量閉環(huán)優(yōu)化如圖７所示。

圖７ 動力電池制造質(zhì)量閉環(huán)優(yōu)化

動力電池制造過程復雜、工藝流程長。主要分為極片制造單元、電芯制造單元和電池包制造單元，全流程影響電池質(zhì)量的關鍵控制點超過2000個，包括來料尺寸、黏度、固含量、張力、對齊度、溫度、濕度等。為了有效控制電池的生產(chǎn)質(zhì)量，需要建立電池從原材料、電芯到電池包的全流程追溯體系，構造大數(shù)據(jù)質(zhì)量閉環(huán)優(yōu)化系統(tǒng)。首先，需要按生產(chǎn)工段分別建立極片制造、電芯制造及電池包制造的質(zhì)量數(shù)據(jù)閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)產(chǎn)線數(shù)據(jù)的閉環(huán)控制。在此基礎上，完成全流程數(shù)據(jù)的集成，實現(xiàn)完整的電池制造大數(shù)據(jù)分析與閉環(huán)系統(tǒng)。通過閉環(huán)反饋，持續(xù)優(yōu)化，不斷提高電池制造從材料投入到電池包整體質(zhì)量的橫向優(yōu)化。