華數(shù)錦明“THE ONE”模組生產(chǎn)線，將電池生產(chǎn)效率提升3-4倍

導讀

電池的高成本是制約新能源汽車發(fā)展的重要原因，在材料體系進展相對緩慢的情況下，革新電池的生產(chǎn)工藝成為車企和電池企業(yè)格外重視的降本方式。

6月28日，華數(shù)錦明在常州發(fā)布了“THE ONE”鋰電先進模組生產(chǎn)線技術(shù)，不再需要設備堆疊，就可以做到大圓柱生產(chǎn)節(jié)拍100-400PPM(每分鐘100-400只)，方型鋁殼20-60PPM，軟包30-50PPM，整體生產(chǎn)效率比原來提高了3-4倍。

(資料圖)

公司簡介

華數(shù)錦明是華中數(shù)控(SZ300161)旗下的子公司，是一家專注于工業(yè)機器人研發(fā)和系統(tǒng)集成的科技型制造企業(yè)，在動力電池、儲能系統(tǒng)、工業(yè)機器人、全自動包裝設備、大物流系統(tǒng)和智能軟件等領域具備國際一流的研發(fā)與設計制造能力。堅持以“工業(yè)4.0”為導向，為全球客戶提供智能制造整體解決方案，在常州、武漢建有生產(chǎn)基地，在匈牙利、美國設立公司。

電芯、模組、PACK及裝配線科普

單顆電芯是不能使用的，要將多顆電芯組合在一起，再加上保護電路和保護殼，才能使用，這就是所謂的電池模組；再將若干個模組與BMS、熱管理系統(tǒng)等成組在一起形成電池包，這個過程也叫PACK。

“電芯-模組-電池包”是從里到外的排序，電芯一致性得好，用電芯組成的模組才安全，用模組集成的電池包也才安全。

“電池包-模組-電芯”是從外到里的排序，電池包外殼受損，模組外殼還能繼續(xù)保護；模組外殼也受損了，電芯本體還有自我保護能力。

1，電芯：電芯指單個含有正、負極的電化學電芯，一般不直接使用。除此之外，電芯的壽命也是最為關(guān)鍵的因素，任何一顆電芯的損壞，都會導致整個電池包的損壞。電芯生產(chǎn)已經(jīng)高度自動化了。

2，模組：電池模組可以理解為鋰離子電芯經(jīng)串并聯(lián)方式組合，加裝單體電池監(jiān)控與管理裝置后形成的電芯與PACK的中間產(chǎn)品。其結(jié)構(gòu)必須對電芯起到支撐、固定和保護作用。從單顆電芯到電池模組的生產(chǎn)需要多道工序，目前模組生產(chǎn)一般都已經(jīng)半自動或者全自動化生產(chǎn)。

3，電池包：PACK指的是鋰電池定制的包裝、封裝、裝配，主要工序分為加工、組裝、包裝三大部分。當數(shù)個模組被BMS和熱管理系統(tǒng)共同控制或管理起來后，這個統(tǒng)一的整體就叫做鋰電池包，PACK過程目前還是半自動生產(chǎn)為多。

雖然目前很多廠家紛紛提出CTP、CTC等技術(shù)，極力地想將模組這一環(huán)節(jié)減少或者取消，但由于車用動力電池必須確保高安全高穩(wěn)定性，進展緩慢。大家也可以把這些CTP、CTC視同為整個電池托盤就是一個大模組來理解。

目前行業(yè)痛點：堆設備提效率，單位成本太高

目前，動力電池企業(yè)在生產(chǎn)端面臨的問題是，生產(chǎn)效率低、電芯換型快，整體產(chǎn)線投入成本高等問題。

原先以包裝與大物流生產(chǎn)線業(yè)務為主的華數(shù)錦明，在2014年進入電池模組PACK設備領域，并將食品包裝的成功經(jīng)驗帶到了電池模組PACK生產(chǎn)線領域。

在華數(shù)錦明總經(jīng)理申燦看來，電池模組PACK設備與食品包裝機非常類似，“很多動作其實是把頭都換一換就可以做了”，但是兩者的效率天差地別。

華數(shù)錦明總經(jīng)理申燦

從數(shù)據(jù)上看，業(yè)內(nèi)主流方形鋰電池模組生產(chǎn)節(jié)拍是12~18PPM(即每分鐘18~24個)，更換型號更以天甚至周為計；但是食品業(yè)內(nèi)這種固體包裝最高可以做到200~700PPM(即每分鐘200~700個)，換型時間是以小時計算，兩者有這十幾倍的差距。

電池企業(yè)為了應對市場需求，提高生產(chǎn)節(jié)拍的方式，目前是用大量同樣的設備簡單做加法，并通過復雜的線體進行連接堆砌方法做出來的，帶來的問題是單機設備多、布局復雜、成本高、穩(wěn)定性差，同時效率提升并不明顯。

不僅如此，電芯的換型周期短，平均換型周期12-24個月，按照原來傳統(tǒng)堆設備的方式做出來的模組線，在換型時需要大量的硬件改造和人工耗時，同時還有較長的調(diào)試安裝生產(chǎn)周期。

堆疊設備也很可能會降低OEE率(設備綜合效率，用來表現(xiàn)機器實際的生產(chǎn)能力相對于理論產(chǎn)能的比率，OEE=稼動率 * 性能效率 X*合格率)，畢竟多一臺設備就多一個出故障的地方，最終都會提現(xiàn)在OEE率上。

解決方式：產(chǎn)線做減法，并引入隨動概念

行業(yè)迫切需求一種穩(wěn)定、成本低且高效的生產(chǎn)方案。

華數(shù)錦明“THE ONE”模組生產(chǎn)線解決方案，就在成本和效率上進行了大幅優(yōu)化。

目前，業(yè)內(nèi)鋰電池模組生產(chǎn)線的工作方式是：走-停-走的模式，華數(shù)錦明引入了食品包裝的隨動模式，設備的所有動作都是在高速運動過程中。

與業(yè)內(nèi)堆疊設備方案不同，華數(shù)錦明做減法，以方殼電芯為例，電芯堆疊站之前“THE ONE”是沒有工裝板的，堆疊段之后也可以靈活配置，同時因為結(jié)構(gòu)簡單，比較容易做單元化和標準化。

“THE ONE”模組生產(chǎn)線電芯處理段的6大優(yōu)點，一是可靈活組合，一次性硬件投資下降10-15%；二是可以多SKU生產(chǎn)；三是工裝板設計、堆疊后段可以靈活配置工藝需求；四是占地面積減少15-40%；五是，極低的換型硬件投資；六是，結(jié)構(gòu)簡單、單元化、標準化。

同時，“THE ONE”模組生產(chǎn)線模組成型段也有5大優(yōu)點：一是，非剛性連接、各個工藝站之間生產(chǎn)順序可以調(diào)整；二是，通過RGV車高速運動可以滿足模組產(chǎn)線的高節(jié)拍要求；三是，平衡各個工藝站產(chǎn)能節(jié)拍波動、提高稼動率和工站均衡性；四是，拆卸、維護方便、換型快速便捷、硬件和時間成本低；五是，非常容易實現(xiàn)標準化。

除了產(chǎn)品性能，華數(shù)錦明還考慮了運輸便利性，要求所有的基站或者可以直接塞進一個集裝箱，或者可以分成兩個部分塞進一個集裝箱，但是不能拆的更小。

申燦舉例道，2021年他們曾向歐洲發(fā)出一條15PPM的方殼生產(chǎn)線，1個項目經(jīng)理、1個翻譯，還有8個工程師和工人，僅用兩周時間就組裝好一條生產(chǎn)線。

交付情況：大圓柱、方殼電池生產(chǎn)線已經(jīng)交付

目前，“THE ONE”模組生產(chǎn)線根據(jù)需要成組的鋰電池電芯分為4680大圓柱、方型鋁殼、軟包三類，覆蓋所有的鋰電池形狀。

“THE ONE”模組生產(chǎn)線進展狀況：

2022年，第4季度，已經(jīng)向客戶交付了大圓柱電池的電芯處理段；

2023年，第2季度，開始向客戶交付方殼電池的模組線(電芯處理段)；

2023年，第3季度，開始向客戶交付軟包電池完整形態(tài)的THE ONE線；

2023年，第4季度，開始向客戶交付方殼電池完整形態(tài)的THE ONE線；

2024年，第1季度，所有的模組線都將變成THE ONE模式。

最后

隨著頭部企業(yè)之間的技術(shù)特性逐漸趨同，未來競爭焦點一定將是規(guī)模化的制造能力，把其他行業(yè)成熟的大制造技術(shù)引入鋰電制造體系是一種確實可行的方法，華數(shù)錦明的實踐走在了鋰電模組裝備企業(yè)的前頭！

(本文作者為NE時代王凌方，是汽車行業(yè)資深創(chuàng)作者，曾任職中國汽車報、中國汽車技術(shù)研究中心、電動車觀察家)

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