世界滾動(dòng):先進(jìn)制造業(yè)企業(yè)究竟先進(jìn)在哪里丨“極限制造”點(diǎn)亮“燈塔工廠”

【先進(jìn)制造業(yè)企業(yè)究竟先進(jìn)在哪里】

原標(biāo)題：平均每1.7秒可生產(chǎn)一個(gè)電芯，缺陷率僅十億分之一

(資料圖)

“極限制造”點(diǎn)亮“燈塔工廠”

工人日?qǐng)?bào)-中工網(wǎng)記者 陳曦

閱讀提示

受益于新能源汽車產(chǎn)銷兩旺的良好態(tài)勢(shì)，動(dòng)力電池市場(chǎng)需求“水漲船高”。為了應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的制造工藝和滿足高質(zhì)量的產(chǎn)品需求，寧德時(shí)代提出了“極限制造”理念，在不斷突破電池性能極限的同時(shí)，積極擁抱智能制造。

走進(jìn)寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司湖東工廠涂布車間，繁忙的產(chǎn)線上，攪拌均勻的漿料正以每分鐘80米的速度被均勻涂覆在6微米薄如蟬翼的銅箔上。涂布是鋰電池生產(chǎn)的核心工序，完成這項(xiàng)操作的，正是該企業(yè)自主研發(fā)的全球第一臺(tái)6微米涂布機(jī)。

這是寧德時(shí)代“極限制造”落地生根的一個(gè)生動(dòng)注腳。作為新能源汽車的“心臟”，動(dòng)力電池的重要性不言而喻。成立11年來(lái)，以智能制造技術(shù)為依托，憑借“毫厘必爭(zhēng)”的迭代創(chuàng)新和“點(diǎn)滴必較”的質(zhì)量把控，寧德時(shí)代已連續(xù)5年蟬聯(lián)全球動(dòng)力電池銷量冠軍，全球每三輛電動(dòng)車中就有一輛裝載其生產(chǎn)的電池，旗下寧德工廠更是被世界經(jīng)濟(jì)論壇評(píng)選為電池行業(yè)首家“燈塔工廠”。

1微米的戰(zhàn)役

長(zhǎng)久以來(lái)，“續(xù)航里程”一直是制約電動(dòng)車發(fā)展的最大痛點(diǎn)，寧德時(shí)代決定啃下這塊“硬骨頭”。

過(guò)去10年，研發(fā)團(tuán)隊(duì)持續(xù)開(kāi)展高性能電池技術(shù)開(kāi)發(fā)、不斷探索化學(xué)材料升級(jí)，將續(xù)航里程從不到200公里提升到超過(guò)700公里。

在寧德時(shí)代動(dòng)力電池工程師王升威看來(lái)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)還可以在電池包空間利用率上“做文章”：“普通電池包由模組構(gòu)成，每個(gè)模組包含約10個(gè)電芯。如果取消模組結(jié)構(gòu)，直接把電芯集成到電池包，同樣的空間就可以容納更多電芯，能量密度能夠再提升20%。”

然而，結(jié)構(gòu)的重塑對(duì)電芯一致性要求極高。從生產(chǎn)環(huán)節(jié)看，承載著電芯正負(fù)極材料的糊狀漿料在自動(dòng)負(fù)壓罐中充分混合攪拌后，經(jīng)涂布工序被均勻涂到銅箔上形成極片，再由高速卷繞機(jī)將極片與絕緣膜卷繞在一起形成電芯，其厚度達(dá)60毫米。在電池內(nèi)，每排電芯的數(shù)量約20～30個(gè)，經(jīng)測(cè)算，只有將平均厚度偏差控制在0.1毫米之內(nèi)，才能實(shí)現(xiàn)直接組裝。每個(gè)電芯內(nèi)部有超過(guò)100層極片，每層之間允許的厚度差僅有1微米。

王升威團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，控制電芯一致性的“通關(guān)秘籍”在于漿料：漿料必須流動(dòng)性能好、黏度穩(wěn)定、不易發(fā)生固體沉降。

他和團(tuán)隊(duì)耗時(shí)一年反復(fù)嘗試，最終得到了理想的配方：石墨、黏合劑、導(dǎo)電劑和水的特定比例混合。由此，電池的能量密度提高到220Wh/kg以上，電動(dòng)汽車的續(xù)航里程提升至1000公里以上。

“近十年，動(dòng)力電池能量密度的增長(zhǎng)帶來(lái)續(xù)航里程6～7倍的提升?！睂幍聲r(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群說(shuō)。

值得一提的是，今年6月，企業(yè)發(fā)布新產(chǎn)品“麒麟電池”，該電池系統(tǒng)集成度創(chuàng)全球新高，體積利用率突破72%，能量密度可達(dá)255Wh/kg，整車?yán)m(xù)航里程可達(dá)1000公里。

“智變”引“質(zhì)變”

近年來(lái)，受益于新能源汽車產(chǎn)銷兩旺的良好態(tài)勢(shì)，動(dòng)力電池市場(chǎng)需求“水漲船高”。為了應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的制造工藝和滿足高質(zhì)量的產(chǎn)品需求，寧德時(shí)代提出了“極限制造”理念，即在不斷突破電池性能極限的同時(shí)，積極擁抱智能制造，打破速度、良品率、勞動(dòng)生產(chǎn)率和能耗領(lǐng)域的4大“極限”。

“涂布曾經(jīng)是電芯生產(chǎn)過(guò)程中品質(zhì)管控最難、人工操作最復(fù)雜的工藝流程，如今只需一臺(tái)平板電腦就可以進(jìn)行實(shí)時(shí)精準(zhǔn)控制?！睂幍聲r(shí)代湖東工廠智能工廠負(fù)責(zé)人馮安民向記者介紹，中央智慧工藝感知控制系統(tǒng)將車間內(nèi)所有與涂布機(jī)相關(guān)的設(shè)備連接在一起，依托5G技術(shù)高帶寬、低時(shí)延的特性，涂布過(guò)程實(shí)現(xiàn)了8K高清視頻采集，產(chǎn)品一致性大幅提升。

“我們運(yùn)用人工智能、數(shù)字孿生、邊緣計(jì)算等7大智能制造技術(shù)，建立了‘極限制造’體系架構(gòu)，打造了多平臺(tái)、多系統(tǒng)深度交互的工業(yè)化和信息化深度融合的生態(tài)?！瘪T安民說(shuō)。

在“極限制造”的加持下，湖東工廠變得越來(lái)越“聰明”：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)專家系統(tǒng)仿若“千里眼”，技術(shù)人員佩戴AR/VR眼鏡“身臨”生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)；200多臺(tái)自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車“閑庭信步”，有序完成電芯上線、物料循環(huán)配送等任務(wù)；超高速運(yùn)動(dòng)全量視頻流AI質(zhì)量檢測(cè)“嚴(yán)陣以待”，無(wú)延遲采集傳輸并反饋結(jié)果，有效識(shí)別微小缺陷……

世界經(jīng)濟(jì)論壇在認(rèn)定寧德工廠為“燈塔工廠”的評(píng)語(yǔ)中這樣說(shuō)：寧德時(shí)代三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)了在生產(chǎn)每個(gè)電芯耗時(shí)1.7秒的速度下僅有十億分之一的缺陷率，同時(shí)將勞動(dòng)生產(chǎn)率提高了75%，將每年的能源消耗降低了10%。

紀(jì)錄正不斷被刷新。眼下，企業(yè)“四川時(shí)代”生產(chǎn)基地通過(guò)進(jìn)一步應(yīng)用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、柔性自動(dòng)化等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線速度17%的提升，于今年10月再度獲評(píng)“燈塔工廠”。

科技創(chuàng)新步履不停

“隨著動(dòng)力電池邁向TWh（太瓦時(shí)）時(shí)代，唯有創(chuàng)新可以贏萬(wàn)變。”在曾毓群看來(lái)，技術(shù)創(chuàng)新能力是寧德時(shí)代的核心競(jìng)爭(zhēng)力，也為企業(yè)贏來(lái)了客戶的廣泛認(rèn)可。

除了破解鋰電池的續(xù)航痛點(diǎn)，曾毓群表示，針對(duì)電池的低溫痛點(diǎn)，寧德時(shí)代優(yōu)化了熱管理系統(tǒng)，兼顧到加熱過(guò)程中的無(wú)損、安全和高效；針對(duì)安全痛點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)熱擴(kuò)散的最高安全要求；在結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面，研發(fā)團(tuán)隊(duì)突破了單一材料體系性能邊界，提出并實(shí)現(xiàn)了在單個(gè)電池包中布置AB兩種不同電芯的設(shè)計(jì)方案，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

值得一提的是，寧德時(shí)代已經(jīng)構(gòu)建了以5G為基礎(chǔ)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，通過(guò)5G技術(shù)與“極限制造”碰撞融合，探索出了22個(gè)具有高價(jià)值的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，目前已落地9種5G融合應(yīng)用，朝著5G工廠的目標(biāo)加速邁進(jìn)。

強(qiáng)大創(chuàng)新能力的背后，是一支“硬核”的人才隊(duì)伍。記者了解到，寧德時(shí)代在寧德、江蘇溧陽(yáng)、上海、廈門以及德國(guó)慕尼黑設(shè)立了五大研發(fā)中心，研發(fā)人員超過(guò)1.4萬(wàn)人，其中21C創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室已成為全球能源存儲(chǔ)轉(zhuǎn)化前沿技術(shù)的研發(fā)高地。企業(yè)還擁有電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)國(guó)家工程研究中心、福建省鋰離子電池企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)（CNAS）認(rèn)證的測(cè)試驗(yàn)證中心，設(shè)立了“博士后科研工作站”“福建省院士專家工作站”等。

數(shù)據(jù)顯示，2022年前三季度，寧德時(shí)代研發(fā)投入達(dá)106億元，同比增長(zhǎng)130%。擁有及正在申請(qǐng)的國(guó)內(nèi)外專利合計(jì)14040項(xiàng)，主導(dǎo)或參與制修訂超過(guò)80項(xiàng)國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)。

如今，寧德時(shí)代已擁有世界最全面的電池技術(shù)路線布局，以及從技術(shù)到產(chǎn)品再到商品的最快轉(zhuǎn)化鏈條。展望未來(lái)，曾毓群說(shuō)：“新能源的大時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，我們將以持續(xù)領(lǐng)先的產(chǎn)品和服務(wù)，支撐引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)和全球電動(dòng)化貢獻(xiàn)更多智慧和力量?！?/p>