實現(xiàn)動力電池智能化制造是規(guī)模制造業(yè)的必然選擇，應(yīng)該采取標準化、模型化、數(shù)字化、智能化的路徑。
1標準化
目前，《國家智能制造標準體系建設(shè)指南》（2018版，簡稱《指南》）已經(jīng)發(fā)布，框架體系結(jié)構(gòu)如圖１所示。正如《指南》中的“智能制造、標準先行”，動力電池大規(guī)模制造需要采用標準化的手段，需要標準體系的支撐。動力電池技術(shù)起步較晚，其設(shè)計、制造、檢驗、應(yīng)用缺少完整的標準，尤其針對鋰電池行業(yè)的互聯(lián)互通準則、集成接口、集成功能、集成能力標準，現(xiàn)場裝備與系統(tǒng)集成、系統(tǒng)之間集成、系統(tǒng)互操作等集成標準嚴重缺少。面對動力電池智能制造發(fā)展的新形勢、新機遇和新挑戰(zhàn)，有必要系統(tǒng)梳理現(xiàn)有的相關(guān)標準，明確動力電池制造、集成的需求。從基礎(chǔ)共性、關(guān)鍵技術(shù)以及行業(yè)應(yīng)用等方面，建立一整套標準體系來支撐動力電池產(chǎn)業(yè)有序健康發(fā)展。
首先要實現(xiàn)電池規(guī)格的標準化，目前國內(nèi)80多家動力電池企業(yè)有150多種電池規(guī)格型號，意味著需要有150多種不同的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)線，這嚴重限制了動力電池大規(guī)模制造能力的提升。應(yīng)該總結(jié)分析過去的經(jīng)驗及給產(chǎn)業(yè)造成的損失教訓，盡快制定出動力電池尺寸規(guī)格標準，將電池規(guī)格型號限制在10種左右。其次，元數(shù)據(jù)是動力電池設(shè)計、制造、應(yīng)用的基礎(chǔ)，要實現(xiàn)動力電池設(shè)計及基礎(chǔ)標準化，需要建立動力電池領(lǐng)域元數(shù)據(jù)標準。
SDS/T2111-2004《元數(shù)據(jù)標準化原則與方法》中規(guī)定了領(lǐng)域元數(shù)據(jù)制定時的選取原則，可以參照此原則制定動力電池領(lǐng)域元數(shù)據(jù)標準。最后要實現(xiàn)動力電池制造的標準化，需要解決一系列問題。動力電池制造過程復雜、工藝流程長、生產(chǎn)產(chǎn)線設(shè)備眾多，而且同一條產(chǎn)線的生產(chǎn)設(shè)備往往來自不同的廠家，采用不同的通信接口和協(xié)議，導致設(shè)備之間缺乏互聯(lián)互通互操作的基礎(chǔ)。為了解決這個問題，需要建立電池制造過程數(shù)據(jù)字典標準，統(tǒng)一設(shè)備模型，制定設(shè)備通信接口規(guī)范，進行數(shù)據(jù)治理，實現(xiàn)產(chǎn)線設(shè)備和企業(yè)信息化系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)運營技術(shù)與信息技術(shù)深度融合。同時，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部和外部信息集成，優(yōu)化電池制造資源的配置及過程管控。
2模型化
模型化是智能化的基礎(chǔ)，它是將工廠、物料、機器和過程轉(zhuǎn)化為計算機可以識別、優(yōu)化和提升的基本手段。在動力電池制造中，需要建立電池模型、工廠模型、設(shè)備模型、工藝模型以及質(zhì)量模型等，如圖２所示。
圖２動力電池制造模型體系
模型要能夠準確完整地描述對象的真實屬性。模型的建立是一個不斷調(diào)整和優(yōu)化的過程。模型化和數(shù)字化是互相促進的過程，對于有理論模型的物理量或過程，可以使用現(xiàn)有模型將其數(shù)字化；對于沒有模型或難以用理論模型準確描述的物理量或過程，可以先采集數(shù)據(jù)，通過數(shù)字分析建立數(shù)字化模型。這種方法可以很好地解決制造過程中的質(zhì)量優(yōu)化問題，也是數(shù)字化和智能化給制造業(yè)帶來的紅利。
3數(shù)字化
數(shù)字化研制體系包括數(shù)字化設(shè)計、數(shù)字化制造及數(shù)字化應(yīng)用等方面。
數(shù)字化設(shè)計包括材料設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計及工藝設(shè)計等方面。在電池設(shè)計過程中，需要使用專業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計工具和結(jié)構(gòu)設(shè)計工具，并建立電化學仿真模型和電池壽命模型等。
數(shù)字化制造包括工藝規(guī)劃、設(shè)備研制、系統(tǒng)集成等。通過運用工廠仿真、過程仿真、虛擬調(diào)試等技術(shù)手段，建立實際生產(chǎn)過程與虛擬生產(chǎn)過程的數(shù)字孿生系統(tǒng)。設(shè)計人員利用軟件提供的仿真環(huán)境對產(chǎn)品及生產(chǎn)過程進行設(shè)計及優(yōu)化，從而縮短產(chǎn)品從構(gòu)思到投產(chǎn)的周期，減少失誤并降低成本。
數(shù)字化應(yīng)用包括電池質(zhì)量控制、電池追溯系統(tǒng)的建立以及產(chǎn)品大數(shù)據(jù)分析等。為了實現(xiàn)數(shù)字化應(yīng)用，需要建立動力電池設(shè)計、制造、質(zhì)量追溯及梯次利用等全生命周期數(shù)據(jù)管理應(yīng)用平臺。
通過動力電池數(shù)字化設(shè)計、制造、應(yīng)用全流程系統(tǒng)的建立，可以實現(xiàn)電池的高效設(shè)計、高質(zhì)量制造、低成本生產(chǎn)及可靠的安全管控。
4智能化
智能化指的是基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果，挖掘隱形問題，并生成描述、診斷、預測、決策、控制等不同應(yīng)用，從而形成優(yōu)化決策建議或直接控制指令，實現(xiàn)個性化定制、智能化生產(chǎn)、協(xié)同化組織和服務(wù)化制造等創(chuàng)新模式，并將結(jié)果以數(shù)據(jù)化形式存儲下來，最終構(gòu)成從數(shù)據(jù)采集到設(shè)備、生產(chǎn)現(xiàn)場及企業(yè)運營管理的持續(xù)優(yōu)化閉環(huán)，以提高電池制造的合格率、一致性和安全性。
總的來說，動力電池智能制造的目標是實現(xiàn)基于模型的數(shù)字化和基于數(shù)據(jù)的智能化，從而提升制造的安全性、質(zhì)量，并降低制造成本。
