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恩捷股份在全球锂电池隔膜的生产和供应中市场占有率排名第一。随着下游锂电池、新能源汽车等行业的发展，对锂电池隔膜的需求日益旺盛。同时，锂电池隔膜的质量、性能在很大程度上影响着下游产品的性能，以及终端用户的安全和使用体验，这对产品质量提出了很高的要求。对于恩捷股份来说，如何提升产品良率、满足产能需求是下一步需要探索的课题。本案例以恩捷股份的智能工厂建设为例，通过探究质量和工艺之间的关联，介绍流程制造企业或新能源材料企业如何利用工业互联网平台提升工艺稳定性及产品良率，走向工艺智能化。
1.对于流程制造企业来说，如何通过提升工艺稳定性来解决产品良率提升的问题？
2.如何理解工艺智能化在智能工厂一步步演进过程中的重要性？
3.结合本文介绍的恩捷股份的案例来看，还有哪些企业适合创建此类工业互联网平台？
恩捷股份凭借技术积累及产业规模的扩大，成功进入全球主流锂电池厂商供应链第一梯队，在湿法隔膜领域有着85%的市场占有率，与国外三大锂电池生产巨头松下、三星、LG化学，以及中国市场份额前五名的锂电池生产企业宁德时代、比亚迪、国轩、孚能、力神等都建立了良好的合作关系。
随着下游产业的快速发展，对锂电池隔膜的需求水涨船高，恩捷股份首先要在产能上满足市场和客户。一方面，恩捷股份在各地扩建厂房、增加产线，但成本较高、周期较长；另一方面，恩捷股份需要进一步探索以提升产品良率的方式赋能生产制造，满足市场需求。
工艺的优劣是影响产品质量的首要因素。从工艺的角度看，隔膜是锂电池的关键组件之一，起到将电池的正、负两极分隔开来，防止两极接触而短路的作用。因此，隔膜对锂电池性能影响重大，一旦不良品流入市场将引发严重的公共安全事件，损害企业的信誉、形象，导致经济损失。为了管控产品质量，恩捷股份在产线上采用了很多先进的缺陷仪进行在线质检，在有效管理质量的同时也造成了一个矛盾：缺陷仪检测越严格，良率越低；良率越低，有效产能越低。
上海展湾信息科技有限公司（以下简称“展湾科技”）作为工业互联网平台创新解决方案提供商，为恩捷股份量身设计和创建了针对锂电池隔膜行业的工业互联网平台，重点解决工艺稳定性及产品良率提升的问题，打造工业互联网在智能制造领域的典型应用案例。
展湾科技认为，现代智能工厂的建设需要经历三个演进阶段：管理智能化、工艺智能化和设备智能化。而恩捷股份正处在工艺智能化的重要阶段——工艺稳定。工艺稳定对于复杂的流程制造非常重要，只有当工艺持续稳定在高水平，良率才能同步稳定在高水平。因此，平台设计的出发点就是通过提升工艺稳定性来提升产品良率。
结合客户的业务场景和实际需求，充分发挥“低代码、可自助”的产品特色，该平台运用数学模型和算法模型分析、大数据统计和分析、可视化工业应用等技术和方法，建立了工艺参数和质量结果之间的关联性分析，打造工艺知识库，实现了工艺运行的实时监测、趋势判断及告警，将质量判定从结果转移到过程，帮助工厂管理者及时调整和决策，将工况稳定在较高水平，从而提升产品质量；实现了对庞大工艺数据的统计归纳和可视化展示，构建了工艺智能化的完整闭环运作，赋能智能制造车间建设。
解决方案提出之际旨在实现以下目标：
（1）提升工艺稳定性及产品良率，增加企业经济效益；
（2）打造智能工厂，建立数字化运作，降低运营成本；
（3）提高生产效率，助力扩建产线、扩充产能。
在工艺参数和质量结果之间建立起关联性分析是提升工艺稳定性的关键所在。
工艺的波动直接影响产品质量和良率，首先需要对各产线上的关键工艺参数进行识别。展湾科技的工业互联网专家团队和恩捷股份的业务专家共同对关键参数进行了详细梳理，共包括400多项，覆盖制膜、大分切、小分切、涂布等不同工段。
接下来需要建立工艺参数和质量结果之间的明确关联，通过观测参数的波动情况，实现对产品质量的管控。在隔膜收卷前，缺陷仪会进行在线质检，识别出不良品，根据质检结果对产品进行等级划分——良品、不良品，以控制不良品、残次品流入市场。出现不良品后，对关联发生时间段内对应的工艺参数进行控制，就能达到减少不良品的目的。但问题在于，参数项和工艺数据繁多，在缺乏阈值管控的情况下，难以准确判断哪些参数直接导致了不良品的产生，也就难以在工艺和质量结果之间建立明确关联。
换句话说，只有不良的“结果”，不良的“原因”却不甚清晰。
为了进一步探究工艺和质量之间的关联，在工况稳定的情况下，展湾科技项目团队对庞杂的观测参数的趋势变化进行了工业大数据统计、分析和归纳，形成了工艺知识库，并写入基础数据配置。工艺知识库设定了每个参数正常运行的边界和趋势，可以通过它来监控导致不良品的工艺参数，并将良率控制在较高水平，这是走向工艺稳定的重要一步。通过质量管理工具XR管理图（如图1所示），对工艺参数的波动进行严格控制，设定中心值和管控线，一旦实际检测值超过管控线将触发联动规则（如图2所示），立即发出趋势告警，提醒产线管理者及时调整工艺，避免产生不良品。此外，通过计算CPK（过程能力指数）来分析工艺运行的平稳程度及偏离程度，判断和控制工艺稳定性。在整个过程中，数学模型和算法模型得到广泛运用，帮助建立工艺参数和质量结果之间的准确关联性分析，并根据现场实际生产情况持续对工艺知识库进行阶段性反馈和优化，推动生产工艺不断趋向高水平稳定，从而提升产品良率。
图1 XR管理图
图2 联动规则
工艺知识库结合实时的监控情况，统计归纳为工艺履历表（如图3所示），支持通过筛选产线、型号或设备、生产批号等小颗粒度检索项搜索海量数据，便于快速有序查看；支持展示隔膜的批次号和卷号对应时间的工艺数据，展示每个采集项的中心值、管控值和检测值，自动比对，出现异常即时变色告警。
图3 工艺履历表
除工艺参数外，生产环境也是产品质量的影响因素之一。平台上还设计了风压点检和温湿度记录等工业应用，统计不同产线、工段的风压点检数据，监测不同时段车间的温度和湿度数据（如图4所示），实时感知环境异常，超出阈值即时变色告警，将环境的影响降至最低，精细化管理产品质量。
图4 温湿度记录表
展湾科技的工业互联网平台解决方案自上线以来，取得了良好的成效。
（1）提升工艺稳定性及产品良率：在工艺参数和质量结果之间建立明确分析性关联，将关键的质检环节从结果检测提前到过程预警，提升了生产过程中的工艺稳定性，产品良率提高1%。在良率提升的情况下，产线有效产能得以提升，助力企业扩建厂房、扩充产能，以满足旺盛的下游市场需求，增加企业经济效益。
（2）建造智能工厂：通过数学及算法模型分析、工业应用搭建提升工厂工艺智能化程度，管理应用的颗粒度从小时级提高到分钟级，生产效率提高5%，整体智能化程度提高15%，助力加速数字化转型。
（3）建立标准化：打造标准化的产品和业务模板，行业复制性强，可复用于其他有相同数字化转型需求的新能源材料企业或流程制造企业。
（4）案例示范成果：无锡恩捷股份“高端动力锂电池隔膜智能制造车间”成功入选2022年江苏省智能制造示范车间、2021年无锡市数字经济优秀案例。
追求工艺稳定是工艺智能化的重要阶段，也是管控产品质量的关键。对于新材料、玻璃、化工等流程制造企业，其生产过程和恩捷股份一样涉及多道工序、多种工艺，需要在稳定工艺的基础上提升良率。通过建立各类模型、统计分析大数据等方法在工艺参数和质量结果之间建立明确关联，构建工艺知识库；在实时监控工艺的同时，通过算法对工艺运行的趋势进行判断，对异常波动进行告警，帮助产线及时调整和解决问题；搭建各类业务应用，追踪生产状况，展示工艺数据分析结果，实现对工艺状况的数字化监控和管理，构建完整的数据闭环，最终达到提升工艺稳定性及产品良率的目的。
本案例是工业互联网平台在流程制造行业的典型应用。作为平台服务商，展湾科技为恩捷股份——新能源锂电池隔膜的龙头生产企业，量身设计了工业互联网平台，梳理并建立工艺知识库，利用数学和算法模型监控并分析工艺参数的运行状态，帮助提升了产品稳定性、良率及安全性，对于龙头企业来说意义重大。同时，由于连续性生产对产品质量、安全要求普遍较高，因此这种“控品质”“提良率”的良方对流程制造行业有着较强的示范意义。
展湾科技成立于2014年，是一家专注于工业大数据采集、治理、分析及应用的软硬件产品提供商，打造端到端的工业互联网解决方案，覆盖工业物联网、大数据平台、工业场景数据分析算法和应用。展湾科技以“让工厂3~5年拥有自助建设的工业互联网平台”为使命，通过构建低代码、自助化、智能化的平台让客户成为“创造者”，助力客户进一步成就自我，在中国科技革命的浪潮中完成数字化转型、智能化升级。