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工業(yè)和信息化部9月16日印發(fā)《場景化、圖譜化推進重點行業(yè)數(shù)字化轉型的參考指引（2025版）》，其附件中給出14個行業(yè)場景圖譜（2025版），為各行業(yè)數(shù)字化轉型應用實踐提供了方法指引。鋰電池行業(yè)數(shù)字化轉型場景圖譜涉及研發(fā)設計、生產制造、運維服務、經營管理、供應鏈管理等5個關鍵環(huán)節(jié)、73個典型場景。現(xiàn)對鋰電池行業(yè)的典型場景進行解讀。

SJ01-C-2-1：

鋰電池數(shù)字孿生3D仿真工廠場景

01、場景概貌

鋰電池數(shù)字孿生3D仿真工廠場景：位于鋰電池行業(yè)的生產制造環(huán)節(jié)，屬于生產制造類型活動。

場景描述：以高保真三維模型為載體、實時生產數(shù)據為驅動，將鋰電制造工廠在虛擬空間進行復刻。通過3D建模、物聯(lián)網、大數(shù)據分析、設備預警機理模型等技術的深度融合，將產線設備、工藝參數(shù)、環(huán)境工況等關鍵要素實時映射到虛擬空間，實現(xiàn)鋰電池生產“看得見、算得準、控得住”的閉環(huán)管理，最終達成降本、增效與安全生產的綜合目標。

02、需求痛點

鋰電池生產工廠規(guī)模大、設備部署分散，現(xiàn)場工人及管理人員難以實時、全面、準確地了解現(xiàn)場生產情況，生產監(jiān)管與設備巡檢壓力大。傳統(tǒng)鋰電池產線設備復雜，關鍵設備如涂布機、卷繞機等設備突發(fā)故障會導致整線停機，單次停機損失可達數(shù)十萬元。此外，鋰電池生產過程中存在電解液泄漏、粉塵爆炸、熱失控等安全風險，以及廢氣、廢水排放環(huán)保問題，傳統(tǒng)監(jiān)管方式難以及時發(fā)現(xiàn)隱患，事故一旦發(fā)生損失巨大。且故障原因排查耗時久。此外，電芯生產關鍵工藝依賴經驗試錯，效率低且難以全局最優(yōu)，且工藝參數(shù)與質量指標呈非線性關系，人工分析難以量化影響權重。

03、解決方案

工具軟件應用方面：以MES及數(shù)字孿生建模仿真平臺為核心，實時處理并匯聚生產數(shù)據及業(yè)務數(shù)據，實現(xiàn)鋰電池生產監(jiān)控的一體化、精細化管理，解決巡檢壓力大、生產過程監(jiān)管不直觀等問題。

數(shù)據要素開發(fā)方面：搭建數(shù)據處理平臺，統(tǒng)一數(shù)據格式與采集標準，實時采集設備運行狀態(tài)、業(yè)務數(shù)據、工藝參數(shù)等多源異構數(shù)據，經清洗后的數(shù)據統(tǒng)一匯總到后臺管理系統(tǒng)，依托仿真軟件實時更新數(shù)字孿生模型數(shù)據，確保產線設備數(shù)字孿生模型數(shù)據同真實設備狀態(tài)保持一致。

知識模型部署方面：以數(shù)字孿生仿真模型為載體，疊加物聯(lián)網數(shù)據采集、數(shù)據分析與決策、設備運維與預測性維護預警等多種知識模型，打造鋰電池生產3D可視化工廠，實現(xiàn)對整個生產車間的可視化監(jiān)控及精細化管理。

人才技能提升方面：產學研協(xié)同培養(yǎng)，企業(yè)聯(lián)合高校開設“智能制造工程”特色專業(yè)，與職業(yè)院校合作開設自動控制原理、機械制造及其自動化、智能裝備與系統(tǒng)等專業(yè)課程。搭建數(shù)字孿生實訓平臺，定向培養(yǎng)數(shù)字化設計與仿真、智能控制系統(tǒng)集成與調試、大數(shù)據分析等技能型人才，匹配鋰電池產線需求。

案例：國軒高科“鋰電池生產3D可視化項目”

國軒高科“鋰電池數(shù)字孿生3D仿真工廠”應用場景，對廠區(qū)建筑物、生產車間、生產設備等進行三維建模，搭建可視化數(shù)字孿生工廠，實現(xiàn)對整個廠區(qū)的可視化監(jiān)控及生產過程數(shù)字化、精細化管理。

04、價值成效

增效方面，通過實時采集設備數(shù)據，并自動上傳至平臺，確保系統(tǒng)中模型數(shù)據與運行設備的運行狀態(tài)保持同步，真實反映工廠設備運行狀態(tài)，實現(xiàn)設備實時可視化管理。安全方面，自動讀取生產現(xiàn)場實時回傳的檢測數(shù)據，展示在三維場景的設備工位前，還可查詢歷史數(shù)據趨勢展示。當設備狀態(tài)超出閾值時，系統(tǒng)會進行報警提醒。降本方面，通過仿真計算優(yōu)化工藝參數(shù)，降低物料浪費與人工依賴，提升產品質量一致性合格率，降低生產成本。

聯(lián)系人：趙紫東 15339139796 zhaozidong@caict.ac.cn