MES系統在電池生產線的應用研究

黃 輝

（廣東利元亨智能裝備股份有限公司，廣東惠州 516000）

在新能源汽車持續發展以及國家各項政策積極支持的大環境下，新能源汽車在市場中占據的份額日益增加。電池作為新能源汽車非常重要的動力來源，保障其生產質量和品質，是電池企業實現可持續發展的重要目標，而打造智能化工廠和數字化生產線，對帶動電池企業實現精細化管理，提升電池生產效率有著非常重要的現實意義[1]。MES 系統是一種連接頂層ERP 系統與制造設備的非常重要的紐帶，其能夠對各項生產數據進行采集分析，為廣大管理人員提供切實可靠的決策支持信息，實現對生產過程的改善和生產資源的有效調配，幫助整體生產工藝或者產品的合格率等得到快速提升。本研究結合電池生產線的特點，對MES 系統的設計與應用實施探討。

1 電池生產線MES系統的特點

（1）其能夠形成包含整個電池生產各個環節的信息采集管理系統，提高整個生產線的管理實時性與精準度。

（2）配合條形碼的運作模式，幫助電池生產在進入到第一個環節時就能夠形成閉環管控體系，切實有效地打造起一個更為完整的電池追溯體系。

（3）能夠實現對設備實際運行情況的有效監督管控，促使設備的管控質量得到全面提升。在系統運作期間，其能夠及時對存在故障問題的設備進行預警，若為嚴重故障則能夠自動停止設備運作，并在前一道工序就進行暫停處理，最大程度上避免了在前一道工序中出現電池積壓的情況，從而使得后續工序在解除故障之后，進入到死循環中。

（4）能夠生成相應的分析報表，為管理人員提供強而有力的信息支撐。

（5）具備相應的庫存功能模塊，能夠就庫存量進行動態更新。

（6）能夠進行個性化工廠信息門戶的設計，并且能夠經由瀏覽器進行相關信息搜索，隨時隨地掌握生產現場的具體情況。

2 MES系統在電池生產線的應用

2.1 整體架構

引入MES 系統構建起全新的信息化、數字化、智能化生產車間，促使信息技術與工廠的生產信息實現深度融合，形成生命周期管理模式，具體架構見圖1。

2.1.1 設備層

該層最主要的功能是能夠為設備數據提供信息交互和數據采集，主要是經由各種不同類型傳感器元件來實現對濕度、溫度以及相關工況信息的采集處理，借助數據信息來達到對設備運作情況的監督管控，搭載掃碼器等構建起產品追溯體系。設備層主要是對各種信息化設備進行集成運作，確保MES 層能夠獲得生產環節各種信息數據，確保其能夠結合生產環節給出明確的運作指令，從而保障整個車間的正常運作。

2.1.2 MES層

作為生產車間的核心部位，其同時涉及到了車間管理、質量控制、設備調控等各個要點。MES 層在實際運作過程中，主要是發揮連接外部設備數據信息和系統的橋梁作用，其能夠完成對設備層中各種信息數據、計劃安排等數據信息的快速接收，從而最大程度上完成系統內部數據參數的調整，與此同時，還能夠基于安排和指令將設備層的參數實施收集整理，為管理人員提供客觀的數據支撐。

2.1.3 業務層

該層包含產品數據管理系統、企業資源計劃系統等，其最主要的作用是能夠結合產品訂單為MES 系統發布生產指令，并為MES 系統提供相對應的數據與文檔信息。

2.1.4 系統層系統層是整個車間非常關鍵的硬件層，其能夠為系統的正常運作提供數據庫和以太網網絡支撐等。

2.1.5 用戶層

該層最主要的作用是能夠促使管理人員通過系統完成對各方面信息的交互處理，具體包括監控屏幕、終端等交互手段，并在這些手段中快速掌握生產車間的具體運作情況，客觀準確地了解生產計劃、參數信息等，為下一步安排提供數據支撐。

2.2 MES系統功能模塊

通過對MES 系統車間的各層運作特性來看，其實際上就是基于電池生產線路置入一個智慧“大腦”，形成一個圍繞各個環節的動態、智慧、數字化的跟蹤系統，其能夠為生產運作提供合理的安排，還能夠對生產中產生的各方面信息進行實時采集和信息的處理，并基于工藝情況進行生產優化處理。

2.2.1 生產排產管理

MES 系統能夠實現對頂層ERP 所下發生產計劃的快速接收，并且能夠經由排產算法來做好相應的排產安排，生成與工位相對應且較為詳細的工藝設備生產計劃。

2.2.2 生產追溯

該模塊是整個系統中信息錄入非常關鍵的基礎模塊，在生產期間，其能夠基于條碼和掃描器下完成全面追溯，不僅能夠獲得供貨商信息，還能夠查找到相對應的工位號信息和在進行制作的電池產品信息等。

2.2.3 質量管理

根據預定義的產品分選標準來明確具體的產品，明確不同電池類型所屬具體區域，MES 工藝管理人員能夠根據具體情況來做好相應的分布，并能夠結合原材料實現對工藝參數的合理優化處理。

2.2.4 數據采集

MES 系統所采集的數據主要包含了生產過程相關數據、設備狀態參數信息、物料信息以及I 藝參數等數據來完成對具體信息的采集與存儲。

2.2.5 數據分析

就電池生產的特點來看，其針對不同環節、不同崗位、不同需求，能夠給出不同的數據支撐。例如：針對車間管理層而言，其能夠為其提供動態的員工、生產計劃安排等信息，針對設備維護管理人員而言，則能夠動態掌握設備的運作參數，以便做好相應的設備維護管理計劃，同時及時掌握故障設備的故障信息，制定快速有效的調整方案，保證車間穩定正常運轉。

3 電池生產線使用MES系統的具體操作

3.1 物料管理

通過MES 系統的運用，通過數據信息的收集整理與處理，生產管理人員能夠在系統中調取生產信息，并基于產品物料信息和等級要求等各方面數據信息的基礎上，制定明確的物料管控方案。同時還能夠結合物料信息來制定客觀的生產調度安排方案，在車間內部形成一個良性的物料與生產的協調管理方案，最大程度上保障生產計劃得到更為合理的安排。MES 系統中所搭載的物料管控模塊，除了發揮上述功能之外，還能夠結合計劃安排進行相關指令發布，配合IQC來完成取樣檢測處理，收料工在接收到指令要求后，可通過相應模塊操作完成入工位庫信息的采集，確保物料各方面信息能夠準確錄入到系統中；庫管人員在接收物料期間，則能夠根據系統中物料信息對其進行嚴格核查，并就存放時間、位置等信息實施完善，以便后續按照先進先出原則安排物料出庫運作，同時還能夠迅速完成對物料的定位，做好物料出庫調度處理。此外，MES 系統所配置的物料代碼信息，還能夠根據系統生產計劃，智能化制定物料數量預警，建立起更為科學的物料補充方案，為生產運作提供最大物料保障。

3.2 設備管理

電池在進行生產期間，若能夠具有較高的自動化水平，必然能夠經由底層平臺實現對設備各項參數的實時采集，MES 系統的運用則能夠促使各項數據得到更為客觀的分析，從而形成綜合效能和效率分析的集成信息，構建起一個動態、客觀的設備監控體系。在對設備進行管理期間，MES 系統除了能夠形成基本信息臺賬之外，還能夠基于管理需求形成相應的績效KPI 報告，為設備管理考核提供依據。

3.3 生產過程跟蹤與管理

針對電池正常生產運作的整個流程，MES 系統能夠構建起動態跟蹤管控模式，即結合系統各個模塊功能獲取生產中關鍵節點的關鍵數據參數信息，配合數據信息的處理，為管理人員提供產品從生產到銷售整個流程的信息查詢。在電池生產期間，配合MES系統軟件即可完成對電池流程、數據、文檔等各方面內容的跟蹤生成，從而實現對產品成本的控制和生產能力的提升，幫助整體品質得到顯著改善。在對電池涂布以及分切等操作期間，通過自動化運作模式的載入，可完成電池生產質量的同質化提升，促使大批量生產效率和質量的迅速提升，例如：在進行制漿攪拌處理期間，MES 系統能夠對數據的動態采集，并完成物料批號等相據的記錄處理；在完成相關測試操作之后，可將測試結果對接到系統中，后續人員和銷售環節均能夠通過內部系統調取查詢；車間管理人員在進入到MES 系統之后，可配合相應模塊信息的調取動態了解每桶材料的具體攪拌情況、運轉路線和使用情況。

MES 系統進行噴碼處理時，能夠從疊片最初的位置來進行電池生產關鍵信息的記錄，包括檢測短路的質量數據、熱成型機參數以及熱封邊機參數等，在應用MES 系統之后即可快速完成對這些信息的獲取和記錄。若未引入MES 系統，那么在電池生產中復檢環節才能夠進行噴碼處理，但也只是非常簡單的產品型號、批號等信息。經由MES 系統來完成對條碼的查詢訪問處理，管理人員就能夠隨時掌握生產期間各項生產產量、設備關鍵參數和質量狀況等相關信息，為質量和生產的保障提供客觀的信息支撐。

MES 系統在實際運作過程中，能夠對注液工序的數據做好相應的采集處理，具體包含了實際的注液量等相關信息，實現對各種化成設備的有效監督管控，從而達到動態監督管理的效果，并結合實際需求完成預警信息保護、批量處理以及異常信息的篩查等相關工作，例如：在化成運作期間，能夠明確具體的循環工作次數等，同時還能夠確定不良電芯等相關信息，在對相關數據收集期間能夠非?？陀^地體現出充電與放電操作中的實時數據信息。

終檢之后即可進行出貨，電池在實施復檢操作時，通常需要配合AQL 水平來做好相應的抽檢處理，MES 系統在與檢測設備進行連接處理之后，即可實現對檢測數據的收集整理，系統也能夠自動根據已經設定好的AQL 檢測方案來做好對應的批退或者接收處理。MES 系統也能夠將所檢測到的條形碼數據與檢測數據實施連接。MES 還能夠對電池在包裝過程中所匹配的對應包裝箱等信息進行記錄，為后期電池追溯管理提供客觀依據。

3.4 生產統計分析

MES 系統引入到電池生產線中，其所具備的跟蹤與管理功能模塊還能夠對生產期間所產生的各方面信息數據進行收集整理，生產管理人員則能夠借助MES系統中所接收到的信息完成對數據的統計分析，從而獲取相對應的生產統計分析結果。處于生產線的管理人員通過對生產統計數據分析的查閱即可動態掌握現場設備、生產計劃執行、產品質量、生產成本等各方面數據信息，還能夠生成月度、季度、年度的分析報告，為產品質量的提升、生成效率的提升以及產品管控效率等各項生產管理活動提供客觀支持。

3.5 全面質量管理

MES 系統在日常使用期間，其還具備一項非常關鍵的質量管理模塊功能，其能夠結合電池生產線的實際情況打造起過程質量、質量標注、質量統計、檢測數據以及質量考核等質量管控模式，從而保障電池生產線能夠形成生產過程的自我檢測、質量的全面監督檢測等。MES 系統全面質量管理最主要的功能，是能夠經由SQC、SPC 來實現對產品質量問題根源的有效分析，從而實現對各方面原因的綜合判定，提出更為客觀的改進方案。MES 系統能夠從電池原材料檢驗、質量標注和電池加工控制等各方面實施全方位的質量管控，同時能夠結合各個功能模塊的實際需求為其提供對應的信息支撐，確保各項數據和功能得到切實有效的運作。生產管理人員則能夠基于權限范圍內實現對相關質量信息數據的查閱，找出生產線路中存在的流程問題，分析導致問題的根本原因，并第一時間給出解決方案。

4 結語

在電池生產線中，MES 系統是推動其實現數字化、智能化轉變的重要技術，其能夠促使生產數據實施動態采集、傳輸途徑可靠性提升、生產質量的管控、生產信息的集成化管理等多項功能，幫助電池生產線的整體生產成本得以下降，促使電池同質化水平提升，最大程度上幫助企業的整體綜合競爭力和制造能力的提升。MES 系統在電池企業實施精益化管理中必將發揮更為關鍵的作用，從而更好地滿足新能源汽車對電池的各項高要求。