“一圖四清單”場(chǎng)景解讀：鋰電池?cái)?shù)字孿生3D仿真工廠
工業(yè)和信息化部9月16日印發(fā)《場(chǎng)景化、圖譜化推進(jìn)重點(diǎn)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的參考指引（2025版）》，其附件中給出14個(gè)行業(yè)場(chǎng)景圖譜（2025版），為各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型應(yīng)用實(shí)踐提供了方法指引。鋰電池行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型場(chǎng)景圖譜涉及研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、運(yùn)維服務(wù)、經(jīng)營(yíng)管理、供應(yīng)鏈管理等5個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)、73個(gè)典型場(chǎng)景。現(xiàn)對(duì)鋰電池行業(yè)的典型場(chǎng)景進(jìn)行解讀。
SJ01-C-2-1：
鋰電池?cái)?shù)字孿生3D仿真工廠場(chǎng)景
01、場(chǎng)景概貌
鋰電池?cái)?shù)字孿生3D仿真工廠場(chǎng)景：位于鋰電池行業(yè)的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，屬于生產(chǎn)制造類型活動(dòng)。
場(chǎng)景描述：以高保真三維模型為載體、實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)，將鋰電制造工廠在虛擬空間進(jìn)行復(fù)刻。通過3D建模、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、設(shè)備預(yù)警機(jī)理模型等技術(shù)的深度融合，將產(chǎn)線設(shè)備、工藝參數(shù)、環(huán)境工況等關(guān)鍵要素實(shí)時(shí)映射到虛擬空間，實(shí)現(xiàn)鋰電池生產(chǎn)“看得見、算得準(zhǔn)、控得住”的閉環(huán)管理，最終達(dá)成降本、增效與安全生產(chǎn)的綜合目標(biāo)。
02、需求痛點(diǎn)
鋰電池生產(chǎn)工廠規(guī)模大、設(shè)備部署分散，現(xiàn)場(chǎng)工人及管理人員難以實(shí)時(shí)、全面、準(zhǔn)確地了解現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況，生產(chǎn)監(jiān)管與設(shè)備巡檢壓力大。傳統(tǒng)鋰電池產(chǎn)線設(shè)備復(fù)雜，關(guān)鍵設(shè)備如涂布機(jī)、卷繞機(jī)等設(shè)備突發(fā)故障會(huì)導(dǎo)致整線停機(jī)，單次停機(jī)損失可達(dá)數(shù)十萬元。此外，鋰電池生產(chǎn)過程中存在電解液泄漏、粉塵爆炸、熱失控等安全風(fēng)險(xiǎn)，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(shí)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(shí)久。此外，電芯生產(chǎn)關(guān)鍵工藝依賴經(jīng)驗(yàn)試錯(cuò)，效率低且難以全局最優(yōu)，且工藝參數(shù)與質(zhì)量指標(biāo)呈非線性關(guān)系，人工分析難以量化影響權(quán)重。
03、解決方案
工具軟件應(yīng)用方面：以MES及數(shù)字孿生建模仿真平臺(tái)為核心，實(shí)時(shí)處理并匯聚生產(chǎn)數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)鋰電池生產(chǎn)監(jiān)控的一體化、精細(xì)化管理，解決巡檢壓力大、生產(chǎn)過程監(jiān)管不直觀等問題。
數(shù)據(jù)要素開發(fā)方面：搭建數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式與采集標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，經(jīng)清洗后的數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯總到后臺(tái)管理系統(tǒng)，依托仿真軟件實(shí)時(shí)更新數(shù)字孿生模型數(shù)據(jù)，確保產(chǎn)線設(shè)備數(shù)字孿生模型數(shù)據(jù)同真實(shí)設(shè)備狀態(tài)保持一致。
知識(shí)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(wǎng)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析與決策、設(shè)備運(yùn)維與預(yù)測(cè)性維護(hù)預(yù)警等多種知識(shí)模型，打造鋰電池生產(chǎn)3D可視化工廠，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)車間的可視化監(jiān)控及精細(xì)化管理。
人才技能提升方面：產(chǎn)學(xué)研協(xié)同培養(yǎng)，企業(yè)聯(lián)合高校開設(shè)“智能制造工程”特色專業(yè)，與職業(yè)院校合作開設(shè)自動(dòng)控制原理、機(jī)械制造及其自動(dòng)化、智能裝備與系統(tǒng)等專業(yè)課程。搭建數(shù)字孿生實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，定向培養(yǎng)數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真、智能控制系統(tǒng)集成與調(diào)試、大數(shù)據(jù)分析等技能型人才，匹配鋰電池產(chǎn)線需求。
案例：國(guó)軒高科“鋰電池生產(chǎn)3D可視化項(xiàng)目”
國(guó)軒高科“鋰電池?cái)?shù)字孿生3D仿真工廠”應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)廠區(qū)建筑物、生產(chǎn)車間、生產(chǎn)設(shè)備等進(jìn)行三維建模，搭建可視化數(shù)字孿生工廠，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)廠區(qū)的可視化監(jiān)控及生產(chǎn)過程數(shù)字化、精細(xì)化管理。
04、價(jià)值成效
增效方面，通過實(shí)時(shí)采集設(shè)備數(shù)據(jù)，并自動(dòng)上傳至平臺(tái)，確保系統(tǒng)中模型數(shù)據(jù)與運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)保持同步，真實(shí)反映工廠設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備實(shí)時(shí)可視化管理。安全方面，自動(dòng)讀取生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)回傳的檢測(cè)數(shù)據(jù)，展示在三維場(chǎng)景的設(shè)備工位前，還可查詢歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)展示。當(dāng)設(shè)備狀態(tài)超出閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行報(bào)警提醒。降本方面，通過仿真計(jì)算優(yōu)化工藝參數(shù)，降低物料浪費(fèi)與人工依賴，提升產(chǎn)品質(zhì)量一致性合格率，降低生產(chǎn)成本。
聯(lián)系人：趙紫東 15339139796 zhaozidong@caict.ac.cn
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