數(shù)字孿生技術，被認為是未來制造業(yè)的基石。動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)?；?、自動化向智能化方向發(fā)展。有了數(shù)字孿生技術的支撐，動力電池制造或?qū)⒊霈F(xiàn)令人期待的新局面。

何謂數(shù)字孿生技術

數(shù)字孿生技術，簡而言之是利用數(shù)字技術營造出現(xiàn)實世界與虛擬世界對稱的鏡像。通過數(shù)字孿生技術，可讓企業(yè)管理者隨時隨地了解設備的實時運行情況和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并通過數(shù)字孿生技術平臺預測設備未來的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和可能出現(xiàn)的產(chǎn)線故障，提前制定計劃和對策。

事實上，數(shù)字孿生技術已經(jīng)成功應用于汽車、電子制造等多個工業(yè)制造領域，但在動力電池制造領域的應用尚未真正啟動。

契合動力電池制造難點

目前，為了配合車企日益嚴苛的要求，國內(nèi)主流動力電池企業(yè)對產(chǎn)品、工藝、理解都在不斷加深，并對各自的電芯產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行了一系列的升級變更，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。

動力電池當前面臨的制造難題是：仍然存在工藝流程復雜，產(chǎn)線優(yōu)良率低于預期，產(chǎn)品標準化不完善，切線換型、故障檢修成本高，在制周期長，交貨計劃難于管控等問題。尤其是在補貼退坡倒逼企業(yè)回歸降本提質(zhì)核心路徑的當下，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)字孿生技術在動力電池領域應用的優(yōu)勢在于，可加速技術人員、操作人員對設備工藝的了解，激發(fā)模擬仿真、虛擬裝配、可行性驗證等設計活動。同時，針對設備運行過程中出現(xiàn)的各種故障特征，借助大數(shù)據(jù)樣本，形成未來對設備故障狀態(tài)精準判決的依據(jù)，實現(xiàn)設備自我感知、判斷、糾錯、預警等功能。誠然，大部分難題在數(shù)字孿生技術下都迎刃而解。

三層級技術突破

數(shù)字孿生技術的核心難題在于實現(xiàn)真實場景與模型廠的實時同步，實現(xiàn)大型工廠模型的優(yōu)化與簡化處理，以及大數(shù)據(jù)信息的收集和統(tǒng)籌。

針對動力電池企業(yè)面臨的現(xiàn)實困境，定位于全球化的自動化、智能化整體解決方案供應商，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、機器學習領域的技術積淀，以及對于傳感器數(shù)據(jù)和運行歷史等全方位的數(shù)據(jù)積累，探索出了數(shù)字孿生技術整體性解決方案，以解決動力電池企業(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)、邊緣計算等技術人才投身數(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，成就了該項技術的應用成熟度。

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

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

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

一是設備上的數(shù)字孿生技術。利元亨將3D模型與真實設備連接，實現(xiàn)3D模型跟隨真實模式運動，解決環(huán)境限制問題，提高設備運作過程可視化。

二是車間系統(tǒng)的數(shù)字孿生技術。公司通過車間等比例建模，以第一視角進行漫游顯示，人機交互實現(xiàn)場景切換，AGV運輸狀態(tài)虛擬顯示同步，滾筒線物流物料狀態(tài)同步，設備看板信息顯示。

三是工廠級的數(shù)字孿生技術。采用智能園區(qū)全景模擬實現(xiàn)園區(qū)360°全景展示，實現(xiàn)不同場景和視角切換，進行園區(qū)布局介紹。

創(chuàng)建一個集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的“現(xiàn)實”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)實世界”的配對，實現(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

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

在憑借多年在自動化、數(shù)字化領域的深耕積累，目前利元亨的數(shù)字孿生技術已經(jīng)成熟應用于電子制造領域，并獲得了長足的進步。

如今，利元亨正朝著模型換型的方向邁進，可將新品的換型參數(shù)導入3D模型，模型根據(jù)換型參數(shù)離線模擬設備動作過程，降低新產(chǎn)品換型錯誤導致?lián)p壞產(chǎn)品、設備碰撞等異常的發(fā)生。達到省時省力，縮短交期時間的目的。

而這，無疑與動力電池實現(xiàn)自動化、數(shù)字化、智能化制造的瓶頸突破、趨勢路徑不謀而合。

作為企業(yè)管理者，可隨時隨地了解設備的實時運行情況和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，同時可通過數(shù)字孿生技術平臺預測設備未來的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和可能出現(xiàn)的產(chǎn)線故障，提前制定計劃和對策。

作為普通客戶，使用電腦或移動端(APP)遠程下達訂單后，設備開始根據(jù)訂單進行個性化的產(chǎn)品定制，客戶可以遠程看到定制產(chǎn)品的整個實時生產(chǎn)過程。

自數(shù)字孿生技術概念的提出，技術發(fā)展和應用在不斷的快速演化，無論是對產(chǎn)品的設計、制造還是服務，都開始產(chǎn)生正向的推動作用。未來的數(shù)字孿生技術將更便捷，更適合創(chuàng)新，更具備測量、分析、預測能力。動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、自動化向智能化方向發(fā)展。