嶄新力量，電池市場蓬勃興起

近年來，電動汽車和可再生能源的興起引領了電池市場的蓬勃發展，預計到2030年，全球電動汽車銷量將以每年25%的速度增長。隨著消費者對電池續航、充電速度、安全性和成本的不斷提升需求，高性能電池技術的市場需求也日益增加。

2023年被視為多項新技術規模化應用的元年，這些技術的推廣提升了電池的安全性和經濟性，也加速了新能源車輛和儲能領域的發展。全球電池領域的專利申請數量每年增長約14%，反映了電池行業的創新活躍度和企業的研發實力。

挑戰與機遇并存

原材料成本波動、競爭加劇以及技術革新的不確定性都是需要正視的挑戰。但這些挑戰也帶來了供應鏈多元化、技術創新和模型優化等機遇。

這是一張電池生產的生命周期圖，不難看出從電池原材料，生產，再到回收的全生命周期過程中涉及一系列的數字化技術。如果將核心生產制造環節展開來看，從原材料、極片到電芯往往要經歷9大過程，需要耗時3-5周甚至更長的時間，其中既有合漿、涂布等典型流程制造業特征，也有批處理、裝配、物料齊套等典型離散制造業特征，整個電池制造過程的復雜性使得電池工廠的規劃極具挑戰性。

因此，在綿陽創明新建電池工廠之際，就迫切尋求數字孿生技術等先進手段的助力，以確保設計方案的準確性和生產效率的最大化，助力產品品質提升。

綿陽創明運用數字孿生技術助力工廠規劃

深圳市創明新能源股份有限公司（以下簡稱“創明”）是中國首批量產圓柱形鋰離子電池的民企，深耕行業二十余年，現成為國內領先的新能源綜合方案供應商，公司擁有頂尖研發團隊，能提供完整的產品解決方案。

創明綿陽圓柱形鋰電池生產基地是西門子賦能的原生數字化工廠，擁有全國產化的自動化生產線，實現了高度自動化和智能化，為中國制造業轉型升級樹立了新標桿。其產品主要應用于小動力、輕動力、儲能領域。包括電動汽車、電動兩輪車、家用儲能產品、基站儲能、工商業儲能等。全部建成滿產后，年產值可超過200億元，將成為大圓柱電池頭部企業之一。

基于仿真與數字孿生技術，能夠幫助搭建工廠規劃到運營的橋梁，通過迭代實驗和優化增強決策，減少風險、降低成本并加速決策過程，助力創明實現“首次即成功”的電池工廠規劃。

產能提升8%，硬件設備投資與生產成本大大減少

在探索原生數字化工廠的路徑中，創明與西門子中國研究院利用基于仿真與數字孿生技術攜手克服了前期運作設計多項挑戰。例如在電池裝配后的自動化干燥單元的生產流程中，由于涉及多組可選設備與共用機械手，這一環節的復雜性使得理論生產能力難以準確預測，存在對解決方案可靠性及產能達標的疑慮。利用數字孿生技術，雙方共同定位了生產流程的關鍵瓶頸，并有效地進行了優化，無需額外增加設備投入，便實現了8%的產能提升。此外，通過詳盡的仿真實驗，確保了在滿足產能和物料供給的條件下，優化了資源配置，其中僅化成分容工藝短就節省了50%的疊盤機以及4臺AGV的投資。通過這一系列優化措施，不僅在硬件設備上的投資大大減少，同時在整體生產成本方面也顯著降低。

通過假設分析，進一步識別并規避了未來運營中可能遇到的五大潛在風險，如常溫庫容量不足、輥道擁堵、緩存區數量不足等問題。這一過程不僅提升了生產效率，也有利于制定針對性的應對策略，確保了電池工廠的穩定運行。

在項目的執行過程中，創明還體驗了DT LAB共創工作坊，與西門子中國研究院的專家們一同針對關鍵問題探討并制定有效的改進方案，共同推動技術進步與創新，為未來的可持續發展奠定了堅實基礎。

仿真與數字孿生技術（Simulation & Digital Twin）作為西門子核心技術領域中的重要方向，旨在幫助企業實現更環保、更安全、更高效的產品和生產生命周期。如今這一技術已然成為企業實現數字化轉型的利器與核心理念，它將相關模型和數據跨價值鏈融合，為工廠運營管理人員、產線工程師、產品設計師、售后服務團隊以及樓宇運營管理團隊等提供了堅實的技術支持。數字孿生技術不僅能有效規劃系統、實時監控、預測趨勢、提供洞見，還能實現系統的閉環優化，縮短設計周期，提高經濟效益和質量。

創明綿陽工廠恰好是我參與的第10個數字孿生工廠規劃項目。我和我的團隊主要負責了數字孿生工廠的規劃部分，包括慧玲和海麗的DT LAB共創工作坊，以及周瑋和劉釗主導的仿真建模與分析。新工廠中融入了許多創新元素，體現了創明領導層的決斷力和遠見，這讓我印象深刻，也讓項目團隊受益匪淺。

----項目經理 向祉牟