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★上海展灣信息科技有限公司 

1　目標和概述 

鋰電池隔膜（屬新能源材料）的生產目前存在如下難點： 

（1）生產過程質量監控方面：在實際工藝生產中，平均 每15分鐘生產一卷膜，制膜線數據龐雜、更新頻繁，工人需 手動抄錄、比對，采集效率低，數據誤差大，較難追溯質量數 據，需進一步提升質量管控。 

（2）效率提升、成本管控方面：隔膜成本受規模效應、客 戶結構、設備折舊、產品良率等眾多因素影響，在隔膜價格下 滑的背景下企業需要進一步降低成本，提升人效和生產效率。

 針對上述難點，上海展灣信息科技有限公司（以下簡稱展 灣）提出了“面向恩捷鋰電池隔膜車間的數據采集和生產過程 質量監控方案”，利用Luppiter工業互聯網平臺，制作了系列 工業業務管理應用和SCADA監控看板，實現質量數據自動采集 和分析及質量過程監控，覆蓋生產效率管理、設備運轉管理、 工藝履歷管理、生產質量管理、環境監測等，數據采集效率提 升90%，生產效率提升15%，產品良率提升5%。 

2　方案介紹 

2.1　系統架構 

 該方案系統架構如圖1所示。

 圖1 系統架構圖 

（1）設備層及邊緣層：IoT邊緣計算網關支持300多種數 據采集協議，能夠對接所有常見的制造設備。本方案采集恩捷 制膜產線的上料系統、萃取機、制膜機、收卷機、大分切機、 小分切機、涂布機、動力空調、缺陷儀等重要生產設備，完成 協議轉換、數據采集、緩存和邊緣計算。 

（2）平臺層：DAC數據分析內核實現采集數據的匯聚、 存儲、分析和治理。 

（3）應用層：iWork綜合業務平臺實時搭建數據報表、 SCADA監控看板等質量管控類的可視化業務應用，幫助恩捷產 線進行設備管理、生產效率管理、品質管理、能源安環管理、 KPI管理等，提升產品質量和生產效率，為企業決策提供數據 支撐和科學依據。

 2.2　硬件平臺 

該方案中硬件采用Diana智能制造一體機，部署在車間現 場，開箱即用，實時執行邊緣計算，自動采集制膜線、大分 切、小分切、涂布、品質、動力等工段頻繁更新的龐雜數據， 取代原來效率低下的人工紙質抄寫，大幅提升數據采集效率 （90%）以及數據的準確性（30%）和實時性（達毫秒級）。 

硬件平臺具備如下優勢： 

（1）全面場景覆蓋：內置300+數據采集協議模板，輕松 對接PLC、機器人、數控機床等主流生產設備。 

（2）強大邊緣計算：實時判定設備故障并發出告警，具 備數據清洗、去重和實時計算等能力。 

（3）適配多種網絡環境：支持有線網絡、4G/5G無線網 絡、串口轉網口等多種網絡連接環境。 

（4）快速靈活配置：支持采集頻率可配置和集中配置管 理，一站式解決工業設備數據采集復雜性問題。 

（5）多種數據源接入：支持多種數據源接入，如IoT設備 數據、人工錄入數據、ETL數據等。 

（6）靜默式改造：無需設備停工，減少對生產的影響， 以毫秒級頻率自動采集工業設備關鍵數據。

 2.3　軟件平臺 

2.3.1　質量和效率監控類業務應用 

 （1）生產質量管理：根據工藝數據分析生成R圖、正態分 布圖和CPK判定，與規格模板進行對比，密切監控生產質量， 直觀展示生產波動，對數據異常值變色告警，提升問題響應 和處理速度，提升產品良率5%；支持自動記錄、歸檔異常數 據，可輸入異常原因及對策，便于進行生產復盤。 

 （2）工藝履歷管理：報表中展示批次號和卷號對應時間 的工藝數據，通過篩選預先設定好的規格模板，系統將按模板 順序展示每個采集項的數據及管控值；通過篩選規格模板、產 線、型號及更小顆粒度—設備、生產批號等快速檢索海量設備 數據，提升90%人效，大幅節省人工數據比對時間，同時減少 數據誤差。 

（3）生產效率管理：對采集數據進行效率維度統計分析 計算，監控隔膜生產的平均速度、平均寬度、產出面積等關鍵 生產工藝參數；可按照不同產線日或月維度進行計算，不同工 廠/同一工廠的多產線/同一產線的多日、單日進行對比分析； 實時管理生產進度，提升15%生產效率。 

（4）設備運轉管理：對設備狀態進行詳細分類（故障、 停機等），實時記錄投入卷數、平均速度、分切時間、換卷時 間等參數，計算設備運轉率、良品數、OEE等關鍵指標，最大 化提升設備工作效率，擴大車間效益。 

（5）風壓點檢記錄：風壓影響制膜工藝流程，風壓不穩 將損害成品質量。通過統計不同產線、工段的風壓點檢數據， 實時監控環境風壓，感知環境異常，確保生產環境及工藝的穩 定性。

 （6）溫濕度記錄：溫度、濕度影響制膜工藝流程。溫濕 度記錄密切監測不同時段車間的溫度和濕度數據，超出閾值則 變色告警，將溫濕度對生產的影響降至最低，精細化管理產品 質量，提升良品率。

 （7）歷史數據展示：支持查看所有采集數據，支持按產 線、設備、時間段進行高效檢索，隨時掌握關注時期的數據變動 情況；支持多個采集項同時對比查看，自動生成統計分析圖表。

 2.3.2　SCADA運行狀態監控 

搭建SCADA監控看板，實時監控設備運行，輔助業務決策。 

（1）車間級：調用車間級分析模板，對全車間各產線綜合監控，涵蓋產線狀態、運行效率分析、產量分析等。 

（2）產線級：采用下鉆式分析邏輯對產線細節監控，涵蓋產線工段狀態的實時監控、各工段指標分析等。

 2.4　安全措施 

（1）平臺安全：平臺支持集群部署、負載均衡、7x24小時性能監測，具備DDOS攻擊防護、WAF防火墻等多種安全防 護能力，保障核心數據安全和業務穩定可用。 

（2）數據安全：一體機對設備的數據采集為單向讀取操 作，防止對生產設備進行任何控制操作，保障設備和控制安 全。一體機通過身份認證后接入，同時遵從標準MQTT/OPC UA協議架構保障數據安全傳輸，支持網絡中斷時將數據臨時本 地存儲，網絡可用時自動將離線數據上傳，防止因網絡抖動引 起的數據丟失。 

（3）網絡安全：生產網和辦公管理網嚴格劃分網絡邊 界，并通過防火墻或VLAN進行隔離，保障生產網的數據和運 行安全。

 3 　代表性及推廣價值 

3.1　應用情況及效果 

（1）展灣方案應用廣泛，已經在恩捷多家工廠200條產線 落地實施，覆蓋制膜、大小分切、涂布、品質和動力線100% 的工藝、設備，并在不斷拓展產能的分廠和產線落地實施。 

（2）實現質量數據的自動采集和統計分析及質量過程監 控，管理報表的顆粒度從小時級提高到分鐘級，人效提高90% 以上。 

（3）通過可視化工業應用及SCADA看板提升工藝穩定 性，增強品質和成本管控，產品良率提高5%，生產效率提升 15%。 

（4）助力恩捷（無錫）成功入選2021年無錫市數字經濟 優秀案例。 

3.2　商業價值 

鋰電池應用廣泛，包括消費電子、動力電池以及儲能三個 主要市場，以及一些細分市場，如電動工具等。2022年，全球 鋰電池市場規模達598.7億美元，全球鋰電池隔膜供給達150億 平方米。

 從全球鋰電池市場來看，恩捷股份及少數國內其他廠商， 憑借技術積累及產業規模的擴大，已經成功進入全球主流電池 廠商的供應鏈，與國外三大鋰電池生產巨頭：松下、三星、LG Chem和占中國鋰電池市場近80%市場份額的前五家鋰電池生 產企業：寧德時代、比亞迪、國軒、孚能、力神，以及其他超 過20家的國內鋰電池企業都建立了良好的合作關系。 

基于上述市場規模及未來預期推廣，展灣數字化方案應用 的市場價值預計可達500億元。

 3.3　社會價值 

（1）提高工業數字化、智能化水平 

目前，中國工業智能化已從探索階段進入實際開發和應 用落地階段。將邊緣計算等新型信息技術應用于工業互聯網平 臺業務中，并以此為基礎打造一個便捷、高效、實用、智能的 質量數據采集和分析的應用體系，提升設備數字化、智能化水 平，為企業決策提供數據支撐，實現工廠從管人到管設備的飛 躍。 

（2）節能減排，助力“雙碳” 

通過制作工業應用和SCADA監控看板進行自動數據采集 和分析，提升人效，減少人工紙質抄寫，降低紙張使用率，每 年可節省19200000張紙，相當于保護1425.0624棵樹，減少二 氧化碳排放25651.1232kg，助力“雙碳”目標實現。

摘自《自動化博覽》2023年第2期暨《邊緣計算2023專輯》