1縱向數(shù)據(jù)閉環(huán)
設(shè)備的智能制造水平可以分成４個(gè)層級(jí)：L1為邏輯控制與檢測(cè)級(jí)，設(shè)備具備基本結(jié)構(gòu)，能夠滿(mǎn)足控制檢測(cè)和邏輯控制的需求，這個(gè)級(jí)別的制造合格率只有８８％左右；L2為工藝模型級(jí)，這個(gè)級(jí)別的設(shè)備通過(guò)導(dǎo)入工藝模型實(shí)現(xiàn)制造合格率的提升，這級(jí)的合格率可達(dá)97％左右，相當(dāng)于4.5σ的水平；L3為工藝模型優(yōu)化閉環(huán)級(jí)，這個(gè)級(jí)別的裝備實(shí)現(xiàn)了制造工藝的閉環(huán)，能夠修正設(shè)備的加工參數(shù)，從而保證制造合格率達(dá)到99.9％以上，相當(dāng)于５σ的水平；L4為自學(xué)習(xí)循環(huán)提升級(jí)，此時(shí)的設(shè)備通過(guò)工藝積累判斷來(lái)料和工藝過(guò)程的變化，自動(dòng)修正參數(shù)，實(shí)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(dāng)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(shí)現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)。首先，需要解決制造裝備本身的智能化問(wèn)題。裝備實(shí)現(xiàn)智能制造的基本思路是應(yīng)用閉環(huán)控制原理，并設(shè)置優(yōu)化算法，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的控制目標(biāo)。同時(shí)，需要應(yīng)用閉環(huán)方法解決裝備制造產(chǎn)品過(guò)程中不同層級(jí)的優(yōu)化問(wèn)題。裝備控制閉環(huán)優(yōu)化架構(gòu)如圖６所示。
圖６ 裝備閉環(huán)控制優(yōu)化層級(jí)架構(gòu)
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(wèn)題。例如，卷繞機(jī)主軸和涂布箔材驅(qū)動(dòng)軸的控制等。每臺(tái)設(shè)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(shí)時(shí)性。隨著制造精度和效率的不斷提高，對(duì)底層控制的閉環(huán)周期時(shí)間要求也越來(lái)越高，一般在毫秒級(jí)，有些甚至要達(dá)到微秒級(jí)。這一層對(duì)于設(shè)備的控制性能和產(chǎn)品制造質(zhì)量而言是開(kāi)環(huán)的。
其次，是工藝閉環(huán)層。在這一層，通過(guò)對(duì)設(shè)備材料來(lái)料參數(shù)、過(guò)程參數(shù)、環(huán)境參數(shù)和加工產(chǎn)品質(zhì)量參數(shù)進(jìn)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(gè)毫秒。同時(shí)，工藝閉環(huán)也通過(guò)整體模型優(yōu)化選擇實(shí)現(xiàn)整體制造過(guò)程的大數(shù)據(jù)閉環(huán)，也就是第三層閉環(huán)。
2橫向過(guò)程閉環(huán)
從來(lái)料到極片制造，再到電芯制造、化成分容和模組，通過(guò)互聯(lián)互通的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)大約3000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)，這樣可以進(jìn)行電芯和電池包的失效模式分析。動(dòng)力電池制造質(zhì)量閉環(huán)優(yōu)化如圖７所示。
圖７ 動(dòng)力電池制造質(zhì)量閉環(huán)優(yōu)化
動(dòng)力電池制造過(guò)程復(fù)雜、工藝流程長(zhǎng)。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(guān)鍵控制點(diǎn)超過(guò)2000個(gè)，包括來(lái)料尺寸、黏度、固含量、張力、對(duì)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(gòu)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)線(xiàn)數(shù)據(jù)的閉環(huán)控制。在此基礎(chǔ)上，完成全流程數(shù)據(jù)的集成，實(shí)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(guò)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。
