智造专栏|高质量生产力,如何破局锂电溯源与稳定性难题?


作者 /张健宁

2024对于新能源汽车而言绝对是不平凡的一年,各大新能源车厂纷纷降价,做出重大调整,以获取更多市场份额,也有知名品牌躬身入局,掀起了新能源汽车发展新浪潮。

「中国制造」正在让更多人能够用上新能源车!

新能源汽车百舸争流的局面,主要归功于电池性能的提升、供应链体系的不断成熟和成本压缩等多方因素。


目前中国新能源汽车在全球市场的竞争力不断提升,用户可选择空间也在逐步扩大。自23年开始,从新能源整车到新能源电池厂商,再到前端的正负极材料,供应链上的各个节点都切实感受到了新能源行业在国内的蓬勃发展!


然而繁荣的背后也暗藏危机,由于中国新能源市场慢慢趋近饱和,国内增量市场竞争逐渐白热化,新能源相关企业亟需开拓新的市场,寻找新的业务增长点。好在天无绝人之路,海外市场作为新能源行业的“新蓝海”,因其蕴藏的市场潜力吸引了大量中国新能源企业关注。在此背景下,出海逐渐成为国内各大新能源厂商下一阶段的关键战略目标。

《欧盟新电池法》

出海首要挑战

在出海的征途上,各大电池厂商面临的第一个挑战,就是23年6月14日出台的《欧盟新电池法》

《欧盟新电池法》

根据《欧盟新电池法》的规定,只有具备碳足迹声明和标签以及数字电池护照的电动汽车电池和可充电工业电池才能进入欧盟市场。不仅如此,该法还对各时间节点的目标进行了详细规定,如:

自2024年7月1日起,至少需要提供电池厂家信息、电池型号、原料(包括可再生部分)、电池碳足迹总量、电池不同生命周期的碳足迹、第三方认证报告和能够展示碳足迹的链接等信息;自2026年7月1日起,需要永久提供电池碳足迹总量和碳足迹性能等级标签,并在技术文档中说明碳足迹以及碳足迹性能等级是按照欧盟委员会指定的授权法案计算的;自2027年7月1日起,需要提供单位产品模型和证明其生命周期碳足迹低于欧盟委员会规定的最大值等。

该法案中的电池护照要求一经颁布,国内新能源厂商就纷纷开始布局自身能力,从电池基本信息、电池材料、电池环保&ESG信息以及电池的主要数据四大方面进行筹备,以期望在规定的时间节点内能够满足审核要求,顺利出海。

看似简单却充满挑战

电池行业的追溯要求

事实上我国作为新能源汽车大国,早在《欧盟新电池法》颁布之前,国内电池行业对于电池的溯源以及管理要求就一直存在,且十分严苛。早在2018年,我国就印发了《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》,其中第九条明确规定:

「电池生产企业应与汽车生产企业协同,按照国家标准要求对所生产动力蓄电池进行编码,汽车生产企业应记录新能源汽车及其动力蓄电池编码对应信息。电池生产企业、汽车生产企业应及时通过溯源信息系统上传动力蓄电池编码及新能源汽车相关信息。」

除了官方的明文规定外,企业也自发地建立了溯源标准,比如不少整车厂要求电池企业在发货时需要同步上传PACK国标码和PACK下线所使用的模组、电芯条码信息等,还要求电池企业内部具备溯源链条,即基于条码完成关键物料以及制程加工信息的追溯。而近期这一追溯标准变得更加严格,整个追溯链条已经拓展到了前端的正负极材料,电池厂商也开始要求材料供应商进行质量数据的同步,包含企业生产过程质量结果、质量过程数据、关键参数的SPC分析图等,以保证产品追溯链条的完整性以及准确性。


然而新能源电池企业构建追溯模型的过程并不容易,当前针对于整个追溯链条的打通及追溯模型的构建主要面临着三大问题:

追溯数据分散 涉及相关业务部门

以及业务系统多

  • 以电池的追溯链条为例,从主材-浆料-极卷-电芯-模组-PACK。这个过程就至少涉及了仓储管理系统以及制造管理系统。

  • 过程中若再需要关联产品的质检信息以及加工参数特性信息,则需要与质量管理系统和数采系统进行打通。

  • 若从发货角度反查整个物料的供应链条,则需要打通客户管理系统以及供应商管理系统。

  • 若需要核对物料检验数据,则需要与实验室管理系统进行集成。

追溯数据质量差 数据存在丢失情况

  • 过程追溯数据缺失,保存不完整。导致后续溯源信息丢失:如加工参数数据、质量检验数据等。

  • 产品追溯链条数据丢失/错误,导致追溯链条断裂:如电池与模组绑定关系缺失,浆料与涂布卷关联关系错误等。

追溯数据量级大 追溯查询困难

  • 传统方形铝壳电池PPM为20左右,圆柱电池PPM为200左右。在此快节拍的产量下,电池产能每日以万计。

  • 单个电池的追溯数据与质量管控节点,预计在几千个。基于单日电池的产能以及质量管控点,合计每日就有千万级的数据增量。

  • 满产的电池工厂,基本电池追溯数据以百亿计。在如此大的数据体量下,如何快速精确地查询到单颗电池的完整追溯内容,是核心痛点。

汉得在过去几年的行业项目经历中也遇到了不少企业因为面临与上述痛点类似的问题,最终导致发生内部变革的案例,其中最为记忆犹新的是与某电池生产企业的事故溯源经历。

如何构建追溯平台

解决追溯痛点

基于上述痛点,对于新能源电池行业构建追溯平台,汉得建议企业在数字化建设过程中需要从追溯链条构建、追溯信息采集、追溯模型整合、追溯平台搭建四个维度进行设计:

  • 追溯链条构建

    完成从电池原材料到电芯、模组、PACK整体追溯链条的搭建

  • 追溯信息采集

    完成追溯链条每个追溯节点对应的产品基本信息、原材料追溯信息、质量检验信息以及加工参数信息的采集

  • 追溯模型整合

    基于追溯链条以及追溯采集数据,构建追溯模型。同时针对数据进行整合,实现一张表的全履历双向查询

  • 追溯平台搭建

    通过大数据平台的搭建,实现基于平台的溯源数据秒级的查询以及问题的精准定位


让人欢喜让人忧

数字化系统建设

基于上述建议构建的追溯平台,一方面能够助力在企业内部实现问题的快速定位,针对客户溯源需求做出快速响应。另一方面,在面向电池护照能力构建过程中,能够针对电池基本信息、材料信息以及生产过程信息等内容实现基本能力建设。


在溯源平台的搭建过程中,大家可以看到整个行业面临的数据量的挑战,实际上在生产、仓储等系统的应用过程中,这一挑战凸显的尤为严重,具体体现在以下三个方面:

  • 自动化程度高,数字化依赖强

    新能源行业生产的高度自动化意味着所有的过程管控都需要数字化系统与设备的协同完成。无法依靠传统的人工方式进行管理

  • 产品节拍快,时效性要求高

    新能源电池行业的节拍,意味着所有的系统节点响应耗时都应在毫秒级。而为了保证产品生产的合规,我们会在产品加工过程中每道工序的进、出、加工过程进行管控,这些节点的系统响应耗时,对于产品的生产节拍至关重要

  • 定制化开发多,质量保证困难

    生产制造过程系统,受到企业管理要求的变化、业务场景的变化、行业自动化能力的提升,无法实现标准数字化产品的复用,基本数字化项目会伴随着较多的定制化开发。而这些二开的功能,往往成为系统中的不稳定因素,也许因为数据结构的问题或者代码写法的问题,导致生产系统面临一次压力测试,导致生产现场的异常

此外,作为信息化部门,还会经常担心现场反馈的接口超时、数据库宕机、系统刷新缓慢等问题,解决这些问题的核心需要考虑以下四点:

 如何将数字化系统保持在一个稳定的状态?

● 如何保证每日新发版的功能没有异常?

● 如何在现场感知到异常前发现问题提前解决?

● 如何在异常出现时可以无缝切换,保证现场的连续性?

基于上述四个问题,对于新能源锂电行业的数字化建设而言,汉得建议在以下几个方面的设计需要同步考量:

  • 数据存储结构设计

    锂电行业数据量以亿为单位,追溯周期15年。在此数据量级下,数据基于使用频次的冷温热分层,以及针对不同业务场景的数据应用,是保障稳定性的关键

  • 系统应用结构设计

    针对设备、人工等不同操作的应用节点划分。通过对不同类型数据的分库分表设计,以减少数据对于生产应用的负荷以及通过异步的手段,充分利用产品在每道工序的流转加工时间进行数据的异步处理,提高整体交互的响应耗时

  • 异常监控与预警

    除了设计上保证系统的稳定性,对应的健康层面,对于服务器硬件关键指标的监控、对于各个系统应用存活状态的监控、对于系统与外部系统之间接口交互的耗时,异步任务处理的耗时进行监控,从而实现异常的提前预警

除了上述的结构设计以及监控预警手段外,如何通过流程管理,实现稳定性的保障?


针对上文提到的监控预警指标,如何设计其合理值?


针对追溯模型中关键追溯节点如何保证追溯准确性?


对于新能源企业如今愈演愈烈的成本竞争,企业如何通过数字化手段提高自己的成本管理颗粒度以及成本优势?


我们将在后续的系列文章中逐步给大家揭晓上述问题的答案!

同时,在5月23日周四下午14:00,我们还将带来首场智造专栏直播,为大家提供更为详细的分享交流与答疑解惑,敬请期待!

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