助力提升电芯制造竞争力的关键之道 | 达索系统百世慧®

子龙望月

全球电池市场正在快速扩大。据报告，2019 年全球电池市场价值为1,084 亿美元，并将继续以 14.1% 的年复合增长率增长。
随着新能源行业加速发展，全球电芯市场迎来了新的机遇，并形成了蓬勃发展之势。但在建立灵活、高效和可盈利的供应链方面，电芯制造商却也面临着挑战。

电芯制造商面临的六大挑战

1、大投资和高风险

电芯制造需化学和制造知识综合，且创业之初需大量的资本投资。新参与者通常会投资试点工厂，然后再逐步扩大规模。而大量投资的同时，也意味着高风险相伴，制造商面临的第一项挑战便是如何降低运营风险的发生。
2、加工和产率

电芯在制造过程中非常复杂，无法实现全自动化，因此在产能和产品质量方面常发生效率过低的问题，有时会导致高达20%的损耗率。因此制造商需迎接如何提升效率和产能的双重挑战，实现完美执行。
3、供应链不稳定

电芯制造商通常没有完整的供应链，且在原材料供应商方面较为依赖。若供应链上游发生中断，将面临生产停滞的情况。
4、技术不断发展

电芯技术的更新日新月异，制造工厂通常进行大批量生产，灵活性较差，电芯技术一旦更新，难以快速调整生产线。制造商必须能够评估每一项新变化的影响，以便适应变化。
5、生产规模

电芯制造的复杂性在一定程度上拉低了制造商的进度，难以在灵活性和敏捷性与大批量、高产量之间取得平衡。制造商在此阶段的挑战，在于如何保持可接受产量的同时自信的扩大生产。
6、利润率和可持续性不断下降

可持续性是电芯制造商的优先重要任务。在业务方面，制造商还需要找到一种方法，实现环境和财务上的可持续运营，并在成本和利润与可持续性之间取得平衡。


助力电芯制造应对挑战

DELMIA可以帮助电芯制造商利用虚拟孪生体验应对这些挑战。虚拟孪生体验由集成的3DEXPERIENCE平台提供支持，满足三个电芯制造重要的成功条件，帮助制造商实现卓越。

• 融合虚拟世界与现实世界
  

利用与现实环境同步的虚拟环境进行无风险的测试，帮助制造商实现现实世界的完美规划和执行。

• 跨越所有时间范畴进行规划
  

虚拟孪生体验在数据智能和仿真方面的能力使制造商能够实现从战略层级到日常运营方面的规划。

• 涵盖各个运营部门的多种专业
  

虚拟孪生体验提供从装配生产线到流程和操作的各方面优化的灵活性，使制造商能够交付最佳成果，以实现业务目标。


系统性方案阐述，便于可持续运营

当下部分电芯制造企业希望推出一种新型电芯，即棱柱形电芯，它的形状和正在生产的圆柱形电芯不同，并且更具可持续性。通过达索百世慧系统性的方案，可实现此项计划。具体实施步骤如下：
步骤 1：创建制造材料明细表 (MBOM)

• 快速审核 MBOM，以便工艺工程师可以考虑最新发布的工程项目
  
• 检视现有制造项目并使用可视工具检查 EBOM 和 MBOM 之间的分配状态
  
• 以可视化方式提醒工艺工程师注意尚未分配给 MBOM 的零部件，并允许“拖放”同步，以保持 MBOM 和 EBOM 一致
  
• 查看两种电池都有的元素，并利用以前的圆柱形电池体验知识快速开发新的 MBOM
  

步骤 2：找到最高效的工艺流程清单 (BOP) 定义方法

• 根据之前的体验制定工艺流程计划，重用以前项目的模板以加快流程
  
• 在定义序列时，只需拖放之前项目和新项目之间的通用工艺流程，即可将操作与 MBOM 上的项目匹配
  
• 当遇到模板中未提供相关操作的新 MBOM 项目时，可以将附加操作作为新 BOP 的一部分分配
  
• 使用可视甘特图定义新操作的估计持续时间并制定正确的序列
  
• 工艺流程计划的第一层现已准备就绪
  

步骤 3：准备新机器的部署

• 利用 3D 工厂虚拟孪生，快速修改和验证新布局
  
• 使用新机器的 3D 模型（来自供应商共享的数千个库）来验证可用的部署策略
  
• 由于目录中已有该机器的 3D 模型，可以模拟需要多少台机器，以及它们在工厂虚拟孪生中的部署位置和部署方式
  

步骤 4：定义生产要求和目标

• 对生产流程进行仿真，以确保为新机器提供足够的原材料来满足生产要求
  
• 仿真将评估每天可在工厂中生产多少所需材料，以供新机器使用
  
• 无缝利用之前定义的 BOP 来模拟现实生产流程
  
• 仿真将考虑流程中的许多其他变量，例如潜在故障、机器之间的材料运输以及预防性维护和停机
  
• 根据需要模拟尽可能多的“假设”场景，以了解新机器的准确的预计输出，并确保场景与生产目标保持一致
  

步骤 5：安排人员来执行

• 在工艺计划的每个步骤上轻松定义3D工作说明
  
• 在虚拟孪生中精确处理材料、设施和工具的3D 模型，并构建上下文操作的每个步骤中人员需要完成的作业的快照
  
• 3D作业指导书可以包括“假设”行为。例如，当产品通过或未通过质量检查时，下一步是什么
  
• 虚拟3D 作业指导书以及操作员要执行的实际流程和质量步骤可以发布到制造运营管理 (MOM) 系统，整个公司可以在该系统中轻松访问和更新此类项目
  
• 对一流工艺的3D作业指导书甚至可以与您在全球的其他制造工厂共享，以持续提高质量、安全和效率水平
  

步骤 6：以虚拟方式验证机器行为

• 即使没有现实设备的访问权限，虚拟孪生也能让您在机器上运行虚拟仿真
  
• 轻松地将项目和上下文添加到虚拟孪生中，审核机器行为的仿真，直至获得最详细的细节，并进行无限制的修改，而不会产生风险和成本
  
• 确保机器按正确的序列工作，避免材料和产品发生任何可能的冲突或错误的处理
  
• 使用经过验证的机器行为的最终结果来构建机器人编程
  
• 利用供应商在先前工艺流程仿真中定义的作业里共享的装配机器虚拟模型
  

为高效电芯制造铺平道路


通过采用数字化转型来帮助电芯制造商降低风险并以高效和可持续的方式扩大运营规模来实现。借助虚拟孪生体验，制造商将能够：
降低成本
协调全球端到端制造流程和资产管理，并降低电池生产报废率和制造成本。
加速工业化
工程、仿真和执行之间的紧密连接可实现最大的灵活性，并造就可轻松复制和扩展且适应性强的制造流程。
不断改进流程
整合、分析和可视化制造数据，并使用数据智能努力在闭环系统中持续改进流程。



借助达索百世慧平台，一些卓越的电池和电池组锂离子电池生产商和创新者利用DELMIA 解决方案通过以下方式获得了竞争优势：
• 支持大批量定制，以支持每天数百万个电池的生产量
• 制造运营洞察、全球生产可见性、可追溯性和谱系
• 仓库和生产线供应管理与执行相结合，以优化和管理物料流
达索百世慧赋能企业竞争力，在电芯高速发展时代，以核心优势占领市场高地。
<hr/>关于百世慧
成都百世慧科技有限公司（简称百世慧）是一家新兴高科技企业，百世慧致力于向汽车、工业装备、能源与材料、生命科学、基础设施等行业提供先进的数字化产品研发软件（Catia、Simulia、Enovia等）、系统以及解决方案，为客户提供多渠道支持获取方法，全天候响应用户问题，提供现场、远程等多手段支持，保障用户应用价值。
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