數(shù)字孿生技術(shù)，被認(rèn)為是未來制造業(yè)的基石。動(dòng)力電池作為新能源汽車產(chǎn)業(yè)極為重要的一環(huán)，制造路徑正從規(guī)模化、自動(dòng)化向智能化方向發(fā)展。有了數(shù)字孿生技術(shù)的支撐，動(dòng)力電池制造或?qū)⒊霈F(xiàn)令人期待的新局面。

何謂數(shù)字孿生技術(shù)

數(shù)字孿生技術(shù)，簡(jiǎn)而言之是利用數(shù)字技術(shù)營(yíng)造出現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界對(duì)稱的鏡像。通過數(shù)字孿生技術(shù)，可讓企業(yè)管理者隨時(shí)隨地了解設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并通過數(shù)字孿生技術(shù)平臺(tái)預(yù)測(cè)設(shè)備未來的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和可能出現(xiàn)的產(chǎn)線故障，提前制定計(jì)劃和對(duì)策。

事實(shí)上，數(shù)字孿生技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于汽車、電子制造等多個(gè)工業(yè)制造領(lǐng)域，但在動(dòng)力電池制造領(lǐng)域的應(yīng)用尚未真正啟動(dòng)。

契合動(dòng)力電池制造難點(diǎn)

目前，為了配合車企日益嚴(yán)苛的要求，國(guó)內(nèi)主流動(dòng)力電池企業(yè)對(duì)產(chǎn)品、工藝、理解都在不斷加深，并對(duì)各自的電芯產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一系列的升級(jí)變更，釋放出了工藝多樣性，隨之而來的是，其在生產(chǎn)工藝、產(chǎn)線裝備上也提出了更高的要求。

動(dòng)力電池當(dāng)前面臨的制造難題是：仍然存在工藝流程復(fù)雜，產(chǎn)線優(yōu)良率低于預(yù)期，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化不完善，切線換型、故障檢修成本高，在制周期長(zhǎng)，交貨計(jì)劃難于管控等問題。尤其是在補(bǔ)貼退坡倒逼企業(yè)回歸降本提質(zhì)核心路徑的當(dāng)下，從提升制造工藝、提高生產(chǎn)效能的角度挖潛降本顯得更為必要。

數(shù)字孿生技術(shù)在動(dòng)力電池領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)在于，可加速技術(shù)人員、操作人員對(duì)設(shè)備工藝的了解，激發(fā)模擬仿真、虛擬裝配、可行性驗(yàn)證等設(shè)計(jì)活動(dòng)。同時(shí)，針對(duì)設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各種故障特征，借助大數(shù)據(jù)樣本，形成未來對(duì)設(shè)備故障狀態(tài)精準(zhǔn)判決的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備自我感知、判斷、糾錯(cuò)、預(yù)警等功能。誠(chéng)然，大部分難題在數(shù)字孿生技術(shù)下都迎刃而解。

三層級(jí)技術(shù)突破

數(shù)字孿生技術(shù)的核心難題在于實(shí)現(xiàn)真實(shí)場(chǎng)景與模型廠的實(shí)時(shí)同步，實(shí)現(xiàn)大型工廠模型的優(yōu)化與簡(jiǎn)化處理，以及大數(shù)據(jù)信息的收集和統(tǒng)籌。

針對(duì)動(dòng)力電池企業(yè)面臨的現(xiàn)實(shí)困境，定位于全球化的自動(dòng)化、智能化整體解決方案供應(yīng)商，廣東利元亨智能裝備股份有限公司(下稱“利元亨”)依托在人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的技術(shù)積淀，以及對(duì)于傳感器數(shù)據(jù)和運(yùn)行歷史等全方位的數(shù)據(jù)積累，探索出了數(shù)字孿生技術(shù)整體性解決方案，以解決動(dòng)力電池企業(yè)亟待解決的難題。

利元亨集合了3D建模、美工、PLC控制、大數(shù)據(jù)、邊緣計(jì)算等技術(shù)人才投身數(shù)字孿生的研發(fā)工作，并分析整合了市面上絕大多數(shù)主流工藝以及客戶反饋大量建議，成就了該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用成熟度。

利元亨表示，目前公司在數(shù)字孿生技術(shù)方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了真實(shí)場(chǎng)景和模型場(chǎng)景的模型同步，大型工廠模型的優(yōu)化和簡(jiǎn)化處理和大數(shù)據(jù)信息的收集和統(tǒng)籌等核心難題的突破。

其中，在真實(shí)模型與虛擬模型的同步時(shí)差層面，利元亨從1S隨行時(shí)差，提升到100ms以內(nèi)隨行時(shí)差；在大型工廠模型的優(yōu)化和簡(jiǎn)化處理層面，公司將工廠模型容量從100G壓縮簡(jiǎn)化到1G的模型，大大降低硬件要求和模型運(yùn)行流暢性問題；在大數(shù)據(jù)信息的收集和統(tǒng)籌層面，公司采取處理設(shè)備信號(hào)、生產(chǎn)調(diào)度任務(wù)、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)各工站分散收集，集中處理的方案。

為了滿足動(dòng)力電池企業(yè)不同層級(jí)的場(chǎng)景及應(yīng)用需求，利元亨在設(shè)備層級(jí)到車間系統(tǒng)再到工廠級(jí)，均有完整的應(yīng)用解決方案。

一是設(shè)備上的數(shù)字孿生技術(shù)。利元亨將3D模型與真實(shí)設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)3D模型跟隨真實(shí)模式運(yùn)動(dòng)，解決環(huán)境限制問題，提高設(shè)備運(yùn)作過程可視化。

二是車間系統(tǒng)的數(shù)字孿生技術(shù)。公司通過車間等比例建模，以第一視角進(jìn)行漫游顯示，人機(jī)交互實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景切換，AGV運(yùn)輸狀態(tài)虛擬顯示同步，滾筒線物流物料狀態(tài)同步，設(shè)備看板信息顯示。

三是工廠級(jí)的數(shù)字孿生技術(shù)。采用智能園區(qū)全景模擬實(shí)現(xiàn)園區(qū)360°全景展示，實(shí)現(xiàn)不同場(chǎng)景和視角切換，進(jìn)行園區(qū)布局介紹。

創(chuàng)建一個(gè)集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的“現(xiàn)實(shí)”模型，以支持物理產(chǎn)品的全壽命周期。通過“虛擬世界”和“現(xiàn)實(shí)世界”的配對(duì)，實(shí)現(xiàn)在出現(xiàn)問題之前解決問題，減少損耗和成本，甚至通過建模來規(guī)劃未來是利元亨的雄心。

賦能智能制造落地

動(dòng)力電池工廠中的設(shè)備產(chǎn)線都可以通過數(shù)字孿生技術(shù)復(fù)制出來，利用數(shù)字孿生設(shè)備了解設(shè)備內(nèi)部的運(yùn)行機(jī)制，通過數(shù)字模型和實(shí)體設(shè)備一起使用，可以有效獲取設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，提高故障預(yù)判和維修效率，大幅提升產(chǎn)線效能，是智能制造落地的基石。

在憑借多年在自動(dòng)化、數(shù)字化領(lǐng)域的深耕積累，目前利元亨的數(shù)字孿生技術(shù)已經(jīng)成熟應(yīng)用于電子制造領(lǐng)域，并獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

如今，利元亨正朝著模型換型的方向邁進(jìn)，可將新品的換型參數(shù)導(dǎo)入3D模型，模型根據(jù)換型參數(shù)離線模擬設(shè)備動(dòng)作過程，降低新產(chǎn)品換型錯(cuò)誤導(dǎo)致?lián)p壞產(chǎn)品、設(shè)備碰撞等異常的發(fā)生。達(dá)到省時(shí)省力，縮短交期時(shí)間的目的。

而這，無疑與動(dòng)力電池實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化制造的瓶頸突破、趨勢(shì)路徑不謀而合。

作為企業(yè)管理者，可隨時(shí)隨地了解設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，同時(shí)可通過數(shù)字孿生技術(shù)平臺(tái)預(yù)測(cè)設(shè)備未來的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和可能出現(xiàn)的產(chǎn)線故障，提前制定計(jì)劃和對(duì)策。

作為普通客戶，使用電腦或移動(dòng)端(APP)遠(yuǎn)程下達(dá)訂單后，設(shè)備開始根據(jù)訂單進(jìn)行個(gè)性化的產(chǎn)品定制，客戶可以遠(yuǎn)程看到定制產(chǎn)品的整個(gè)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程。

自數(shù)字孿生技術(shù)概念的提出，技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用在不斷的快速演化，無論是對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造還是服務(wù)，都開始產(chǎn)生正向的推動(dòng)作用。未來的數(shù)字孿生技術(shù)將更便捷，更適合創(chuàng)新，更具備測(cè)量、分析、預(yù)測(cè)能力。動(dòng)力電池作為新能源汽車產(chǎn)業(yè)極為重要的一環(huán)，制造路徑正從規(guī)模化、自動(dòng)化向智能化方向發(fā)展。