03 动力电池智能工厂试点示范

——天津力神电池股份有限公司

一、项目实施背景与状况

（一）项目实施背景

中国新能源动力电池行业在国家重点扶持政策和新能源汽车行业的拉动下，呈现出高速发展的态势，开始实现规模化效应。与此同时，上游资源价格上涨迅速，而终端市场对于电池价格下降的需求也日益增强，同时国家对电池安全性要求及品质管理要求的不断加强，都需要电池企业从单一资源要素投入、规模化扩展阶段转向品质为先、效率提升的优质制造阶段。国外电池企业正在加速对于中国电池市场的布局，给中国电池企业带来了新的挑战。我们国家动力电池企业将面临两个主要挑战：①如何快速提升关键生产设备技术能力；②如何促进生产管理的信息化转型。总体而言就是在实现电池生产规模化的基础上，实现电池制造的智能化。

（二）项目实施的主要思路和目标

天津力神电池股份有限公司（以下简称“天津力神”）作为中国电池行业的龙头企业，集合行业内关键设备和信息化方面的合作伙伴，共同研究和攻克电池制造的技术难题，加速实现电池制造的集约规模化、无人化、信息化，加速电池关键设备的高端化技术升级，通过集成创新，建立电池制造大数据采集、分析和管理平台，并在此基础上实现电池产品开发、生产制造和使用的全闭环控制体系，实现电池全生命周期的数字化管理，提升国内电池企业的核心竞争力。

通过项目实施，将建成一个具有全线自动化、全线数字化、全线虚拟化、全线互联集成化、全线决策智能化五大显著特征的智能工厂，形成年产 3 亿安时的方形锂离子动力电池生产线，满足精益化生产管理、企业交互管控需要，快速响应用户需求。在动力电池产能提升的同时带动整个行业发展，使我国自主研制锂离子动力电池自动化生产线工艺及成套装备达到国际先进水平。

二、项目主要实施内容

（一）项目实施的主要内容

电动汽车动力电池智能工厂的建设采用 90%的国产设备，涵盖了锂离子动力电池的研发、生产、质量、物流、服务等环节，并通过大数据平台建设，采用全新一代工业物联网技术（现场层：Ether CAT、控制层：EtherNET/IP、信息层：基于 TCP/IP 的企业信息总线）实现各个环节数据的互通互联、资源的整合优化，并在此基础上，建设基于新一代电动汽车动力电池研发、设计、生产以及使用的数据平台，实现对于新一代高比能电池的数据分析和仿真应用。

项目主要有以下六个任务。

任务一：完成基于智能制造的工厂整体规划、设计和工艺布局建模，并构建智能工厂整体数字化模型，探索智能工程规划设计仿真的具体实现技术路线，实现整体投资降低 10%的目标。

任务二：完成新一代高端高速电池设备和无人化工厂的设计、开发、验证与应用，包括核心智能制造装备的建设、关键检测设备的集成、智能在线检测和故障诊断系统以及智能物流和仓储系统建设，实现生产效率提升 20%以上的目标。

任务三：完成智能工厂现场层数据高速采集方案以及大数据链接技术标准化方案，实现工厂内设备的互联互通，并实现生产大数据的高速采集和传送，构建电池行业智能制造物联网基础技术标准。

任务四：实现电池生产品质全流程在线检测技术。采用全新高精度在线检测设备以及高集成度 CCD 检测技术，构建全流程品质数据采集分析系统，实现品质全流程可追溯，实现不良品率降低 20%以上的目标。

任务五：完成整厂的 MES 建设，实现计划、生产、品质管控的数字化管理，并以 MES 为手段实现精益制造管理方式，带动生产管理向数字化运营转变，实现管理效率提升 50%的目标。

任务六：实现 ERP、PLM、MES、WMS 等智能工厂关键信息化系统的集成建设，实现电池设计、开发、制造和使用的全流程闭环数据运用、分析和管理系统，并在此基础上构建电池行业大数据分析管理平台，实现开发周期缩短 30%以上的目标。

（二）采取的主要措施

天津力神通过智能工厂建设，构建七大智能化管理体系。

1．销售交易管理体系

基于系统对报价、销售订单、发货、开票及定价信用管理业务进行全流程管控。销售交易管理体系主要分为三部分，分别是快速报价与销售计划、合同订单、发货运输。快速报价与销售计划部分包括模糊报价、精准报价、成本报价、价格条件控制、客户信用等级和信用额度控制；合同订单部分包括计划驱动生产和客户信贷风险核查；发货运输部分包括发货出库、开票、佣金计算和运费结算。销售交易管理体系实现了从计划到订单到发货运输再到开票的全过程管控，并形成报价与销售计划达成情况的统计与分析。同时，结合客户转化统计与分析、开票回款应收客户信用统计与分析，系统会自动形成精准化报表。最终达到以下目标。

（1）快速报价，抢得市场先机。

（2）有计划地进行销售，完成情况随时可查。

（3）订单、生产需求、发货运输、开票等日常业务通过系统实现销售部门与关联部门间的快速流转。

2．产销协同计划管理体系

加强产销协同和对计划严谨性、稳定性的管理，提高供应链的响应能力从而降低成本。天津力神生产线分为电极、电芯、Pack三部分，各部分生产及入库计划都会同步到系统中，进行模拟计划和产能评估，获得原材料库存和产能负荷评估。再结合销售系统和采购交易系统的数据互通，通过产销协同会议，形成物料需求计划和生产计划，如图3-1所示。

产销系统的整体协同，使在编制计划时发现并排除不可能因素，确保计划可执行；严格控制产品和材料库存，关注生产部门的产能利用率，降低成本。同时，对供应链进行绩效管理，分析计划达成率低的原因，逐步提高计划达成率，从而达到提升计划稳定性、提升计划达成率、降低材料库存的目的。

图 3-1 产销协同计划管理

3．采购交易管理体系

基于系统对需求计划、采购申请、订单、收货及发票校验进行全流程管理；加强货源和价格控制。采购交易流程分为采购申请、资源开发、采购签订、采购履行四部分，各部分要进行信息采集、评估，包括材料用量、固定资产评估后评价、材料认证、阶梯价格、供应商比例、采购模式、资产及费用等信息，进行物料需求计划分析和统计、采购执行报表生成和采购成本分类统计。一方面形成成本节约报表，另一方面促进采购业务全覆盖、采购模式更完善、采购方式多样化、采购数据更透明。建立集团化的采购模式，支持灵活多变的定价策略，减少信息的重复录入。

向着以客户的需求为导向、以库存为缓冲兼顾成本平衡的模式转变，促进整体业务管理水平的提升。借助系统数据，建立整体供应链绩效指标体系，推动各环节统一协作。

4．全过程质量追溯体系

质量管控是企业立足之本，天津力神建设全过程质量追溯体系。在原材料方面，进行批次到货检验、原料信息检验、库存周期检验，自动形成批次检验报告和质量月报。在产品方面，生产线上产品批次信息、托盘信息、成品信息严格对应。生产过程中每个工位的进、出品都会经过一次检测并和MES 对照刷新信息，出现不良品即移出生产线，绝不进入下一工位。入库时，每个产品和相对应的信息绑定，并按时进行成品检验。出库时，再形成出货信息和出厂检验报告。整个过程关键信息呈现，追溯率提升至 100%。

5．精益化成本核算与控制体系

通过智能化系统，实现精益化管理和成本管控；强化成本管控，实现基于标准成本的差异分析、产品获利能力分析、责任中心会计分析。实时、细致的报告和数据能够及时、透彻地反映出成本情况，再通过企业信息化平台规范核算数据，使核算过程及时、客观，最后细化核算结果，使之成为企业管理的决策依据。

6．高效仓储管理体系

仓储管理体系如图 3-2 所示，实现 PDA 对材料、产品的全过程信息追溯，满足客户对产品认证的要求。PDA、二维码的使用可防呆防错，提高作业效率和准确率；批次先进先出和货物移动全流程追溯，以及托盘条码化管理，提高出入库效率。

7．一体化运营管理平台

采用 ERP 系统的一体化集成平台支撑天津力神的产供销、财务、人力资源管理业务，建立一套信息化管理系统，促进企业业务流程的建立，进而建立一套适应市场竞争要求的现代化企业管理模式，提升业务运营效率，增强集团管控，提高客户满意度。

图 3-2 仓储管理

具体平台建设目标如下。

（1）支撑天津力神业务管控落地。

（2）支撑天津力神流程体系落地。

（3）物资管理——构建差异化的采购库存管理体系。基于物资的供需特点制订差异化的采购策略，设计差异化的业务处理流程（集中采购或分散采购），构建需求计划、采购计划、采购流程、库存管理的全流程物资管理体系，支撑采购成本的降低及库存周转率的提高。

（4）仓储管理——对天津力神电池仓库的物理位置进行规划，支持仓库先进先出、后进先出等多种使用策略，并且实现移动端对仓库进行收发货的管理，提高仓库管理效率。

（5）运输管理——实现对运输需求、运输计划、运输资源、运输执行、运费结算的闭环管理，与销售发货模块集成，极大地提高业务处理效率，提高业务处理的规范性。

（6）生产管理——集成计划和精益执行管理。基于 ERP 系统构建一体化计划运作模型，对销售与运营计划（S&OP）、主生产计划、物料需求计划、生产计划进行通盘计划，对供应链计划进行全面优化和支撑。通过对 BOM、工艺路线、变更、生产计划、生产报工等环节的精细化管理，实现生产过程精益化管理。

（7）质量管理——构建产品全过程的质量追溯管理机制，实现原材料入库检验、产品出库检验，结合 MES 的生产过程检验实现生产全过程的质量管理，对检验问题进行跟踪和跟进处理、结果分析。

（8）财务管理——实现财务会计总账、应收、应付、固定资产的管理，以及法定报表管理、合并报表管理。针对管理会计领域实现成本中心会计、利润中心会计、内部订单会计、获利能力分析、产品成本控制。构建天津力神的全面预算管理体系，包括销售预算、采购预算、生产预算、各部门费用预算的编制、上报、下达及执行情况分析。

（9）人力资源管理——“夯实基础，摸清家底”。从人力资源信息化角度，构建人力资源管理的基础数据标准，实现组织、人事、考勤、薪酬等的基础人事管理功能，推动人力资源管理的标准化、规范化，降低事务性人事管理工作的工作量。具体包括以下几个方面。

①基础数据标准：构建完善人力资源信息基础标准。

②组织：在系统中明确部门及其人员编制、职位职称、职级、任职资格，加强对人岗匹配、岗位技能提升的管理。

③人事：实现人事事务管理与 OA 系统的流程业务处理对接，对人事事务进行规范化管理，同时实现人事变更档案的可查询分析。

④薪酬：实现天津力神薪酬在线管理，同时可以与财务核算集成，将对应的员工薪酬准确核算到相应的部门费用中，实现对员工人力成本的有效计量和分析。

（10）主数据管理——构建完善的主数据管理体系，实现数据标准管理、数据组织、数据处理流程、数据管理 KPI 的全面数据管理体系。

（11）商务智能分析——全方位提高数据分析应用水平，建立基于各条业务线设计特点的主题分析场景，定义分析数据内容，有效支撑业务管理决策。

三、实施成效

智能工厂建设对公司降本增效和市场竞争力的提升效果显著。

降本：材料库存总量降低近 10%， 3900 万元 约 （基于 MRP 集成计划/BOM准确性）；成品库存总量降低近 10%，约 1.8 亿元（基于客户等级/预示机制优化/呆滞处理机制）；信息成本降低近 80%，每年约 400 万元（可减少统计人员工作量）。

增效：系统集成支撑的端到端全流程，使信息流转效率加快50%以上（打破部门壁垒）；管理效率提升30%以上（责任明晰/流程优化）；减少停工待料，生产效率提升约30%（基于计划稳定/设备预防性维护）。

市场竞争力：提升客户满意度 20%（基于计划体系/库存防呆/产品质量追溯）；接单响应周期缩短 80%，从 3 天优化为 0.5 天（基于优化流程、报价工具）；加强成本控制，降低产品成本 12%。

四、实施经验

（1）设置高起点。天津力神同国际一流公司西门子合作，共同成功开发了锂离子动力电池全自动智能化生产线，实现动力电池制造过程中各环节工艺参数实时监控和数据追踪。

（2）打牢基础。需从一开始就注重生产数据采集的实时性和准确性，把数据采集的可靠性放在第一位。为制造过程的智能化生产管理系统的快速投入使用打下牢固基础，也为后续智能制造系统的全面拓展提供了保障。

（3）统筹设计，分步实施。天津力神先实施建设制造过程的智能化生产执行系统（MES），然后集成智能物流及仓储管理系统（WMS），再实施与企业资源计划（ERP）系统的集成。未来将实施现有系统与研发系统、人力资源管理系统及销售管理系统等的集成。

（4）智能制造建设与人才培养并行。一方面建设智能化生产管理系统，另一方面培训技术人员，提高天津力神驾驭智能制造系统的能力，提高从操作工到工程师及管理者对智能制造的理解。为天津力神从智能制造 3.0 跨越到智能制造 4.0 打下了良好基础。

（李伟、申晓航 供稿）