智能制造,澎湃产业新动能(深度观察·深入推进新型工业化①)
时间:2023-03-22 00:00:00来自:人民日报字号:T  T

习近平总书记在参加十四届全国人大一次会议江苏代表团审议时指出:“要坚持把发展经济的着力点放在实体经济上,深入推进新型工业化,强化产业基础再造和重大技术装备攻关,推动制造业高端化、智能化、绿色化发展”。今天起,本版推出“深入推进新型工业化”系列报道,实地走访大江南北的工厂车间,展现制造业高端化、智能化、绿色化发展的积极进展和成效。

当前,新一代信息技术与先进制造技术融合发展,已成为新一轮产业变革的鲜明特色,正在驱动全球产业链、价值链发生深刻变化。党的十八大以来,我国智能制造应用规模和发展水平大幅跃升,制造业智能化发展成效明显。目前,我国已建成2100多个高水平的数字化车间和智能工厂。其中,209家示范标杆工厂开展智能化改造后,产品研发周期缩短20.7%,生产效率提升34.8%,不良品率降低27.4%,碳排放减少21.2%。本期报道,记者带您走进三家不同行业的智能工厂,感受智能制造给产业一线带来的可喜变化。

宁德时代新能源科技股份有限公司

极限制造,将不良品率降至“近零”

制造业通常用PPM(百万分之一),即每百万个产品中不良品数量来标示产品可靠性。在汽车行业,世界级制造水平下的PPM通常在100上下,然而,在全球最大动力电池生产企业宁德时代新能源科技股份有限公司,这却远远不够。

“去年公司全球动力电池使用192Gwh(吉瓦时),相当于约3亿个电芯。如果不良品率只达到PPM级别,就相当于市场上有成百上千个存在隐患的电芯,这是我们难以承受的。”宁德时代工程制造及研发体系联席总裁倪军说,极限制造的首要目标就是要将不良品率进一步降低至十亿分之一(PPB)级别。

如此极致的电芯品质,宁德时代是如何做到的?穿戴好防尘服、口罩、防护帽和鞋套,穿过新风除尘通道,记者走进了宁德时代总部Z基地的阳极搅拌车间。两层楼高的厂房里,巨大的搅拌桶完全由系统自动控制。干混、预搅拌、慢搅拌、搅拌等多道生产流程,分别对应不同的工作温度和不同的搅拌速度。自动装填的阳极活性物质在搅拌机里要克服重力和惯性力的干扰,形成稳定的悬浮状态,进而变成性状完全一致的浆状物。

“制浆是关乎动力电池安全一致性的重要工序,也是极限制造要攻克的第一道难题。”宁德时代智能工厂推进负责人冯安民解释说,多道流程、多种不同温度和电流强度,独特的浆叶片设计,蕴含着宁德时代对流体物理学的深刻理解、对虚拟仿真技术以及核心算法的熟练运用。“MES(生产执行系统)承接了这些智慧,下发指令让机器自动完成复杂的搅拌工作,而众多传感器采集的数据,则确保了指令得以精确执行。”冯安民说。

极限制造要攻克的第二道难题是涂布。“通俗理解,涂布有点像摊煎饼,或者像在面包上涂上窄窄的几道黄油,追求的都是薄和均匀。”宁德时代制造基地支持部高级经理刘玉青说,不同的是,Z基地的涂布工序,要将搅拌好的活性材料,以每分钟80米的速度均匀涂覆到4000米长、4.5微米厚的铜箔上下两面,“这厚度相当于一根头发丝直径的1/10。”

完成这一看似不可能任务的,是一台长80多米的国产涂布设备。“看到这排电机控制器了吗?”刘玉青指着涂布设备最核心的狭缝挤压头告诉记者,工人通过手持的平板电脑,依托5G传输技术以微米级的精度控制挤压头,确保流出的浆料高速、均匀地在铝箔表面涂覆出3条细细的“丝带”。记者凑近看去,薄如蝉翼的铝箔仿佛平静的黑色湖水,只有转换角度,才能看到背辊转动带来的细微流动波纹。而在唇口部位,1.2米宽的铝箔连同涂覆的浆料依然宛如镜面。

“为了确保产品良率,我们为涂布工序安装了强大的‘鹰眼’系统。”冯安民说,8K高清摄像机,通过超低时延的5G网络,将涂布过程实时传输到机器视觉系统,任何微小缺陷都会被“鹰眼”系统识别。阳极搅拌和涂布,只是Z基地七大车间中的前两个。在其他五大车间里,一个合格的电芯还要经过辊压、模切、卷绕、装配等20多个工序,才会走下生产线。其间,烘干、激光预分切、卷绕、极耳焊接、电芯顶盖激光焊接等复杂工艺环节,宁德时代的产品良率都做到了行业最高水平。

自2020年底上线智能制造系统以来,宁德时代总部智能制造示范工厂在实现十亿分之一缺陷率的前提下,每组电芯的生产节拍降至1.7秒,劳动生产率提高了75%,每年的能源消耗也降低了10%。

如今,100多台自动化设备和6800个核心质量控制点,让Z基地距离无需停产也可实时纠错的目标越来越近。这不仅可以进一步降低不良率,提升产品品质和一致性,更可带来生产效率的进一步优化。作为全球市场占有率达37%的动力电池龙头企业,宁德时代在全国有47个生产工厂。让人惊叹的是,2021年开始,宁德时代47家工厂在半年内先后完成了“5G+智慧工厂”的建设。

3月12日,最长续航里程1000公里的麒麟电池在宁德时代总部全新基地下线。“采用智能制造2.0系统的新基地,生产效率又将有显著提升,而生产成本和能耗则可大幅下降。”倪军向记者发出邀请:“等产能完成爬坡,欢迎来感受极限制造的又一次蜕变。”

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