寧德時(shí)代：燈塔工廠“從1到n” 應(yīng)對極限制造新挑戰(zhàn)

發(fā)布日期：2024-03-02 21:37:43來源：本站

電池產(chǎn)業(yè)近兩年發(fā)展突飛猛進(jìn)，產(chǎn)能高速擴(kuò)張。制造企業(yè)如何鍛造出極限制造的能力，以匹配TWh時(shí)代的質(zhì)量和效率需求？寧德時(shí)代點(diǎn)亮兩座燈塔工廠，為產(chǎn)業(yè)鏈引領(lǐng)能力提供方向。

全球燈塔網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目由世界經(jīng)濟(jì)論壇發(fā)起，旨在篩選出善于采用并整合第四次工業(yè)革命各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的世界領(lǐng)導(dǎo)者，構(gòu)建起一個(gè)學(xué)習(xí)分享的社區(qū)平臺。目前全球燈塔工廠數(shù)量已經(jīng)達(dá)到132座，中國是燈塔工廠最多的國家，達(dá)50座。

燈塔工廠能夠大規(guī)模利用人工智能、大數(shù)據(jù)、3D打印等技術(shù)，提升效率和競爭力，轉(zhuǎn)變商業(yè)模式和推動經(jīng)濟(jì)增長，同時(shí)增強(qiáng)勞動力能力和保護(hù)環(huán)境，并推動各地區(qū)、各行業(yè)的制造商參與學(xué)習(xí)。

在全球鋰電行業(yè)，只有兩家入選燈塔工廠，均來自寧德時(shí)代。寧德時(shí)代的燈塔工廠中，數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用帶來了顯著的降本效果，增強(qiáng)了交付能力，還重塑著勞動力與生產(chǎn)的關(guān)系。寧德時(shí)代不僅跨越了“試點(diǎn)陷阱”，讓燈塔工廠的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)在內(nèi)部復(fù)制和流動，還借助燈塔網(wǎng)絡(luò)汲取更多養(yǎng)分，并積極推動上下游產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

是什么打造出了燈塔工廠，燈塔工廠又照亮了什么方向？證券時(shí)報(bào)采訪團(tuán)近日走進(jìn)寧德時(shí)代，帶你了解一塊電池如何誕生，一座燈塔如何點(diǎn)亮。

邁向TWh

向先進(jìn)技術(shù)要答案

一秒鐘的長度是多少？它基本相當(dāng)于心臟跳動一次的時(shí)間，也是寧德時(shí)代一條生產(chǎn)線制造出一個(gè)電芯的時(shí)間。在如此生產(chǎn)節(jié)拍下，寧德時(shí)代追求的電芯缺陷率是十億分之一。

這樣的極限制造能力孕育在寧德時(shí)代兩座燈塔工廠中，并逐步推廣至全球更多生產(chǎn)基地。

寧德時(shí)代總部基地和四川時(shí)代宜賓工廠在2021年和2022年先后獲評“燈塔工廠”稱號。世界經(jīng)濟(jì)論壇對此評價(jià)稱，寧德時(shí)代總部基地實(shí)現(xiàn)了在生產(chǎn)每組電池耗時(shí)1.7秒的速度下僅有十億分之一的缺陷率，同時(shí)將勞動生產(chǎn)率提高75%，將每年的能源消耗降低了10%；而宜賓工廠在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線速度17%提升，優(yōu)率損失降低17%。

這一串?dāng)?shù)字是寧德時(shí)代面對行業(yè)挑戰(zhàn)的回應(yīng)。電池行業(yè)在大規(guī)模擴(kuò)張中邁向TWh時(shí)代，要求制造能力走向極限，無論是動力電池還是儲能電池，都需要更安全、更高效、更穩(wěn)定。制造業(yè)通常用PPM(百萬分之一)來表示每百萬個(gè)產(chǎn)品中有一到兩個(gè)不良品，這已經(jīng)是汽車、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的世界級制造水平，而動力電池還需要將其進(jìn)一步降低至PPB(十億分之一)級別。

當(dāng)前的電池領(lǐng)域群雄逐鹿，競爭愈發(fā)激烈。業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)，按照目前各家規(guī)劃的擴(kuò)張速度，電池產(chǎn)業(yè)或?qū)⒆罱K走向產(chǎn)能過剩，但這種過剩將體現(xiàn)為結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩，優(yōu)質(zhì)電池產(chǎn)品仍將供不應(yīng)求。因此，提升產(chǎn)品質(zhì)量更加成為電池廠商應(yīng)對競爭不可或缺的利器。

“把一條2GWh產(chǎn)能的產(chǎn)線擴(kuò)大到10GWh，甚至更高，如果只是靠壘設(shè)備，就不是升級換代。同時(shí)，數(shù)字化技術(shù)也要真正用活，有效且可靠，而不是玩概念?！睂幍聲r(shí)代智能制造部的馬林博士告訴證券時(shí)報(bào)采訪團(tuán)，在燈塔工廠中，不同工序之間的融合程度更高、拉線標(biāo)準(zhǔn)化更強(qiáng)、生產(chǎn)節(jié)拍更快、無人化做得更徹底，而這背后則是看不到的數(shù)據(jù)模型、系統(tǒng)算法、邊緣計(jì)算等能力在支持。

以涂布工藝為例，這道工藝是電池極片制造中的精細(xì)活兒，需要將已攪拌好的漿料均勻地涂抹到厚度僅有幾微米的箔材上。傳統(tǒng)的涂布工藝十分依賴人工經(jīng)驗(yàn)，調(diào)試精確度只能靠“涂布大師”手工操作來應(yīng)對涂布工藝上的不穩(wěn)定性。

對此，四川時(shí)代宜賓工廠開發(fā)了鋰電加工工藝閉環(huán)控制算法，對1000多種粉體和流體的各項(xiàng)組合參數(shù)進(jìn)行建模并深度學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)箔材涂覆微米級的嫉骺兀嶸瞬返囊恢灤?。睙峒偓染J諧魷至巳畢藎諳嘸囁毓δ芫突峒笆本?，版y憊さ諞皇奔浞⑾治侍狻?

“我們通過測算發(fā)現(xiàn)，燈塔工廠通過技術(shù)應(yīng)用帶來了可觀的降本效果，同時(shí)也保障了交付能力，交付速度和品質(zhì)獲得了很多國際大客戶的認(rèn)可，這也是一種潛在收益。”馬林表示。

值得一提的是，燈塔工廠也在改變勞動力與生產(chǎn)的關(guān)系。證券時(shí)報(bào)采訪團(tuán)在寧德時(shí)代總部基地看到，燈塔工廠產(chǎn)線上需要的員工數(shù)量很少，只有在人工抽檢、設(shè)備運(yùn)維等少數(shù)環(huán)節(jié)仍然需要員工參與。

“我們并不是不需要人，人依然是重要的生產(chǎn)要素?！瘪R林說，設(shè)備的自動化程度提升是為人賦能，把不必要的重復(fù)性勞動力解放出來，同時(shí)產(chǎn)生更多對復(fù)合型人才的需求，“原來我們的IT同事缺乏對制造的理解，而搞制造的同事又不了解軟件算法，為此我們早在2020年就專門成立了智能制造部，針對大數(shù)據(jù)、人工智能、設(shè)備控制等方面提升團(tuán)隊(duì)專業(yè)性和復(fù)合性”。

跨越試點(diǎn)陷阱

讓技術(shù)經(jīng)驗(yàn)在內(nèi)部流動

在制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中，比“從0到1”更難突破的實(shí)際上是“從1到n”的過程。

在世界經(jīng)濟(jì)論壇的調(diào)研中，有70%左右的企業(yè)難以跨越“試點(diǎn)陷阱”。這些企業(yè)雖然在先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用上積極投入，但可能缺乏合理的組織結(jié)構(gòu)，或者沒有讓合適的利益相關(guān)者參與進(jìn)來，以至于無法規(guī)模化地應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)。最終，大量人力物力的投入并沒有帶來清晰的效果。

寧德時(shí)代在全球有超過30座工廠，“雖然公司目前只申報(bào)了兩座燈塔工廠，但實(shí)際上很多數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)在其他基地用起來了，甚至用得很好?！瘪R林表示。

將燈塔工廠的經(jīng)驗(yàn)在內(nèi)部復(fù)制，寧德時(shí)代依靠的是一支高效的運(yùn)營團(tuán)隊(duì)。馬林表示，設(shè)備建設(shè)和技術(shù)導(dǎo)入速度都很快，但關(guān)鍵是運(yùn)營團(tuán)隊(duì)需要有較強(qiáng)的執(zhí)行力、一致性和協(xié)同性，“當(dāng)我們在打造第一座燈塔工廠的時(shí)候，其他基地的同事都會來看這座工廠有哪些優(yōu)勢、怎樣借鑒這些技術(shù)，而不是等到燈塔工廠建成了之后其他人再開始同步”。

在規(guī)模化運(yùn)用新技術(shù)的過程中，兩座工廠也各自成長出不同的特色。

馬林全程參與了寧德時(shí)代總部基地?zé)羲S的建設(shè)過程，他認(rèn)為這座工廠的特色之一在于人效提升，相比于消費(fèi)類電池，動力電池生產(chǎn)過程速度要求更快、缺陷要求更少，傳統(tǒng)檢測方法準(zhǔn)確率較低，因此工廠引入AI技術(shù)輔助人工交叉檢測，明顯提升了準(zhǔn)確率；先進(jìn)制造技術(shù)的運(yùn)用還反哺數(shù)字化開發(fā)，提升材料、工藝和裝備層級的仿真能力，原本需要一周時(shí)間的仿真工作現(xiàn)在一兩個(gè)小時(shí)就能做出來；此外，制造鏈條完成了閉環(huán)控制，大量沉積在產(chǎn)線上的數(shù)據(jù)被喚醒，通過模型分析來改造工藝、提升效率。

在應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，宜賓工廠則增添了一抹綠色的底色。除了“燈塔工廠”的稱號之外，宜賓工廠還在2022年3月獲得碳中和認(rèn)證證書，成為全球首家電池零碳工廠。實(shí)現(xiàn)零碳一方面是借助當(dāng)?shù)刎S富的水力資源，提升能源結(jié)構(gòu)中綠電的比例；另一方面，數(shù)字化技術(shù)也幫助工廠“節(jié)流”，降低生產(chǎn)過程中的能源消耗。

設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)是能源消耗的大戶，面對一條拉線上的數(shù)百臺設(shè)備，人工點(diǎn)對點(diǎn)操作常常顧此失彼，也無法及時(shí)響應(yīng)。四川時(shí)代自主研發(fā)了CFMS系統(tǒng)，并在廠區(qū)中鋪設(shè)了超過4萬個(gè)環(huán)境探測傳感器，通過窄帶物聯(lián)網(wǎng)采集，全域廠房設(shè)備被100%在線監(jiān)控，它們的狀態(tài)參數(shù)都可以得到實(shí)時(shí)上傳，數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)快速交互。AI系統(tǒng)通過計(jì)算這些數(shù)據(jù)，進(jìn)行節(jié)能方案的優(yōu)化，并為每臺設(shè)備量身定制最優(yōu)的運(yùn)行參數(shù)。

此外，在宜賓工廠，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用還外溢到生產(chǎn)以外的場景。馬林介紹，原來AI視覺等技術(shù)主要用在產(chǎn)品質(zhì)量控制方面，而現(xiàn)在已經(jīng)拓展到整個(gè)工廠運(yùn)營層面。例如在安全管理方面，傳統(tǒng)的巡檢只能依靠人力，易燃區(qū)域主要采用現(xiàn)場定時(shí)定點(diǎn)抽檢的形式，漏檢風(fēng)險(xiǎn)較大。對此四川時(shí)代運(yùn)用視頻流+AI技術(shù)，打破網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)之間的屏障。通過視頻實(shí)時(shí)成像，系統(tǒng)可自動識別違規(guī)操作，例如標(biāo)志牌混放、通道占用等，并進(jìn)行智能標(biāo)注、保存圖像等。

連通網(wǎng)絡(luò)打通上下游

賦能數(shù)字化轉(zhuǎn)型

對于制造業(yè)企業(yè)而言，燈塔工廠不僅僅是一項(xiàng)榮譽(yù)，它更象征著一種影響力和引領(lǐng)作用。由全球燈塔工廠組成的網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上成為了一個(gè)學(xué)習(xí)和分享的平臺，同時(shí)也帶動更多中小企業(yè)開啟數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

全球燈塔工廠所屬領(lǐng)域各有不同，寧德時(shí)代能夠借助這個(gè)網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)制造能力。馬林經(jīng)常去不同的燈塔工廠調(diào)研，例如英特爾成都工廠擁有外企基因，員工認(rèn)可度比較高，馬林會重點(diǎn)學(xué)習(xí)企業(yè)管理的“軟實(shí)力”；在博世，更看中它基于數(shù)字孿生的應(yīng)用，以及與之相關(guān)的培訓(xùn)體系；而三一集團(tuán)是寧德時(shí)代的客戶，關(guān)注點(diǎn)則集中在生產(chǎn)過程中的協(xié)同、自動化裝配以及品質(zhì)的管控等。

“我們在參觀中注意到一個(gè)小的細(xì)節(jié)，他們產(chǎn)線上的工裝夾具等會放在一個(gè)可追溯的托盤中，實(shí)時(shí)顯示里面零部件的狀態(tài)，目的是為了提高裝配操作效率。這個(gè)是寧德時(shí)代還沒有做到的事，那我們或許也可以在這方面有所啟發(fā)和提升?！瘪R林表示。

延伸出燈塔工廠的網(wǎng)絡(luò)，寧德時(shí)代作為龍頭企業(yè)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)還有望帶動整條產(chǎn)業(yè)鏈。國內(nèi)鋰電產(chǎn)業(yè)鏈近兩年進(jìn)入快速發(fā)展期，下游終端的整車制造環(huán)節(jié)相對成熟，數(shù)字化、智能化的積淀較為豐富，而上游鋰電材料等領(lǐng)域則成為產(chǎn)業(yè)鏈上的短板。

“寧德時(shí)代除了做好自己的事情，同時(shí)也在做賦能上下游的工作?！瘪R林舉例稱，如果供應(yīng)商的檢測系統(tǒng)和公司不統(tǒng)一，盡管供貨產(chǎn)品能夠達(dá)到要求，但會產(chǎn)生比較多的廢品，對生產(chǎn)成本造成比較大的影響，進(jìn)而影響公司采購成本，因此公司也有動力幫助供應(yīng)商建立更高效的檢測能力。

在近期的供應(yīng)商大會上，寧德時(shí)代對供應(yīng)商提出了三個(gè)方面的期待，其一是加大創(chuàng)新投入，提升技術(shù)能力；其二是持續(xù)的降本增效；其三是統(tǒng)籌規(guī)劃，減碳降排。

在下游，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的傳遞也能增進(jìn)寧德時(shí)代與客戶的黏性?！袄珉姵啬＝M在裝車時(shí)需要尺寸檢測，此前傳統(tǒng)方式是通過‘三坐標(biāo)+人工檢具’檢測，而現(xiàn)在寧德時(shí)代已經(jīng)采用了全視覺方案，在幫助客戶應(yīng)用新方案的過程中，客戶除了獲得高品質(zhì)的產(chǎn)品，還收獲了技術(shù)輸出，雙方的合作關(guān)系就會更加緊密?！瘪R林表示。

自2017年起，寧德時(shí)代已經(jīng)穩(wěn)居全球動力電池首位。據(jù)韓國汽車市場研究機(jī)構(gòu)SNEResearch數(shù)據(jù)，2022年1-11月，寧德時(shí)代全球動力電池市占率達(dá)37.1%，這意味著全球每三輛電動車中就有一輛配套寧德時(shí)代的電池。

龍頭企業(yè)享受光環(huán)，同時(shí)也承擔(dān)使命。賦能上下游，引領(lǐng)制造業(yè)，是“燈塔”的應(yīng)有之義，也應(yīng)和了寧德時(shí)代的初心。馬林表示，創(chuàng)新無止境，制造能力的提升也是無止境的，“我們需要對鋰電行業(yè)持有敬畏之心，盡管現(xiàn)在可能做出了一些成績，但還應(yīng)該考慮到下一個(gè)5年、下一個(gè)10年的方向。因此我們也希望懷著開放的心態(tài)，接受更先進(jìn)的制造理念，進(jìn)一步提升我們的能力，而燈塔工廠就是實(shí)現(xiàn)途徑之一”。