首頁如何鑄就國產(chǎn)智能裝備企業(yè)競爭力？
2023-09-07
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熾熱的八月午后，深圳市寶安區(qū)深圳中基自動化股份有限公司實驗室內(nèi)，涂滿灰色環(huán)氧地坪漆的地面上擺放著數(shù)臺結(jié)構(gòu)各異的大型設(shè)備，兩位身穿白色防靜電服的工作人員正穿梭其間，為來訪者演示著操作效果。
正是在這個看似普通的實驗室里，鋰電行業(yè)的多個制造技術(shù)瓶頸如大圓柱電芯激光焊接、刀片電池側(cè)邊連續(xù)焊接、全極耳揉平、高速凸輪/轉(zhuǎn)塔傳輸?shù)缺簧钲谑兄谢詣踊煞萦邢薰荆ㄒ韵潞喎Q“中基”）一一攻克。
中基因此快速完成了從小圓柱電池裝配線到大圓柱電池裝配線的技術(shù)跨越，并于今年7月成為國內(nèi)第一家完成120PPM 4680大圓柱高速智能裝配線研發(fā)與設(shè)計制造、成功通過客戶驗收交付的企業(yè)。
2022年以來，大圓柱電池被鋰電行業(yè)公認為“頂級風口”，車企、電池企業(yè)頻頻釋放大圓柱電池擴產(chǎn)信號。有業(yè)內(nèi)人士預測，國內(nèi)4680大圓柱將會在2023年年末或2024年上半年實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。作為圓柱電池裝備領(lǐng)域領(lǐng)軍企業(yè)，中基將迎來新一輪的業(yè)績爆發(fā)。
中基研究院院長王磊博士向大東時代智庫（TD）介紹，除了大圓柱生產(chǎn)線的突破，中基研發(fā)的業(yè)內(nèi)首個350PPM高速小圓柱電芯裝配線的樣機已經(jīng)出爐。大東時代智庫（TD）還與王磊就國產(chǎn)智能裝備企業(yè)如何提升競爭力等話題展開了討論。
十六年前，中基與業(yè)內(nèi)數(shù)家企業(yè)同步開始推動鋰電設(shè)備的國產(chǎn)化。目前，我國鋰電設(shè)備國產(chǎn)化率已達90%以上，中基成為鋰電設(shè)備國產(chǎn)化的杰出代表。中基的小圓柱電池智能化全自動裝配線關(guān)鍵技術(shù)及整套裝備已經(jīng)打破日韓在小圓柱高速裝配線方面的壟斷地位，目前都已實現(xiàn)對領(lǐng)先電池廠商的整線交付。
王磊表示：“現(xiàn)在國內(nèi)的鋰電設(shè)備發(fā)展水平已經(jīng)領(lǐng)先全球，全國產(chǎn)的生產(chǎn)線比全進口的便宜30%-40%。設(shè)備國產(chǎn)化對于鋰電行業(yè)來說意義重大，其中最顯然易見的是大幅降低成本，讓鋰電企業(yè)在面對市場競爭，特別是國際競爭時，更有成本優(yōu)勢。”
中基成立于2004年，2007年因設(shè)備改造機緣巧合接觸到當時的鋰電龍頭企業(yè)東莞新能源科技有限公司(簡稱ATL)，并贏得對方認可，進入其供應(yīng)鏈。機械設(shè)計工程師出身的創(chuàng)始人何衛(wèi)國很快就發(fā)現(xiàn)鋰電設(shè)備需求增長較快，但鋰電設(shè)備企業(yè)數(shù)量有限，國產(chǎn)設(shè)備遠落后于日韓，國產(chǎn)率很低，認為這個市場潛力較大，于是集中投入進行自主研發(fā)。
中基創(chuàng)新地將凸輪傳動技術(shù)應(yīng)用在圓柱電池裝配線中，并持續(xù)進行技術(shù)改良，逐步形成核心競爭力。2008年起，中基開始在設(shè)備上運用凸輪結(jié)構(gòu)，先后開發(fā)出間歇式凸輪機構(gòu)和轉(zhuǎn)塔式凸輪機構(gòu)，大幅度降低了設(shè)備的體積和能耗水平，使設(shè)備的穩(wěn)定性和效率得到進一步提高。2009年，中基開發(fā)出了國內(nèi)第一條30PPM的18650圓柱電池全自動生產(chǎn)線。
此后，中基持續(xù)提升圓柱裝配線效率。2014年，中基開發(fā)出了60PPM的圓柱生產(chǎn)線，兼容14500、18650、21700等尺寸，并自主研發(fā)多工位旋轉(zhuǎn)連續(xù)式的輥槽機。2015年，中基自動化圓柱裝配生產(chǎn)線達到國內(nèi)市場占有率第一。
2016年，中基開發(fā)出國內(nèi)第一條真正意義上的高速生產(chǎn)線——120PPM圓柱電池生產(chǎn)線；2021年，200PPM圓柱電芯高速生產(chǎn)線問世，并被深圳市創(chuàng)新紀錄辦公室認定為“將國內(nèi)圓柱電池組裝線效率從120PPM提高到了200PPM，達到了國際一流水平，解決了圓柱高速組裝線長期被日韓企業(yè)卡脖子的現(xiàn)象，實現(xiàn)了國產(chǎn)替代。”
2020年，特斯拉推出4680大圓柱電池，引發(fā)行業(yè)持續(xù)高度關(guān)注。中基及時開展4680大圓柱電池的智能高速裝配線研發(fā)，攻關(guān)大圓柱電池組裝的關(guān)鍵工藝技術(shù)難點。
“我們在圓柱電池方面有豐富的技術(shù)積累，大圓柱電池和小圓柱電池的主要區(qū)別是極耳結(jié)構(gòu)不一樣，焊接和壓封要求更高。去年我們的工作重點就是攻克激光焊接、極耳揉平等技術(shù)難點，在國內(nèi)率先突破了多項關(guān)鍵技術(shù)。中基為國內(nèi)B客戶研發(fā)與設(shè)計制造的120PPM 4680大圓柱高速智能裝配線在7月18日已經(jīng)通過驗收。而且我們講的高速是單線效率，并不是靠堆積設(shè)備的拼線。”王磊表示。
在交付給B客戶的120PPM 4680大圓柱高速智能裝配線上，中基使用了來自其全資子公司武漢智瞳視覺科技有限公司（以下簡稱“智瞳視覺”）的機器視覺技術(shù)和產(chǎn)品。機器視覺是除了激光焊接，中基近年涉足的另一技術(shù)領(lǐng)域。
作為人工智能領(lǐng)域正在快速發(fā)展的一個分支，機器視覺的核心是通過“機器眼”代替人眼，對物體進行識別、測量并做出判斷。隨著機器視覺技術(shù)水平提高，機器視覺下游應(yīng)用不斷發(fā)展，消費電子市場、汽車市場、半導體市場、醫(yī)療市場等行業(yè)工業(yè)自動化水平逐步提升，機器視覺的市場規(guī)模也將持續(xù)擴大。根據(jù)Markets and Markets預測數(shù)據(jù)，全球機器視覺市場規(guī)模將由2018年的589.60億元上升至2023年的900.48億元。國內(nèi)廠商配套不斷完善，技術(shù)進一步積累，2023年我國機器視覺市場規(guī)模將達到225.56億元。
王磊表示，鋰電生產(chǎn)對良率、速度的要求很高，機器視覺具備高感知效率、高精準度特征，可以應(yīng)用于電池外觀檢測、焊接后檢測等多個鋰電生產(chǎn)環(huán)節(jié)，形成與制造工藝聯(lián)動的閉環(huán)控制系統(tǒng)，能更好地滿足鋰電生產(chǎn)要求，實現(xiàn)管控品質(zhì)、避免人為污染、及時阻斷不良品等目的。市面上的機器視覺企業(yè)很多，但這些產(chǎn)品被集成到鋰電產(chǎn)線上時，使用效果從60%提升到99%較容易，從99%提升到99.9%就沒那么容易了。這“最后一個0.9%”的提升，是由視覺智能公司對電池制造工藝理解是否深刻，以及產(chǎn)線整合能力是否夠強甚至溝通能力決定的。這部分的能力在短時間之內(nèi)較難補齊，所以中基決定自己掌握機器視覺技術(shù)。
中基于2022年10月成立智瞳視覺，該公司匯集了多位機器視覺專家。通過各位專家的行業(yè)積累，智瞳視覺已經(jīng)完成了底層邏輯構(gòu)建，根據(jù)鋰電池的行業(yè)特點，開發(fā)了很多適合鋰電池檢測的算法，目前基本能對現(xiàn)有的鋰電設(shè)備實現(xiàn)全流程的視覺檢測，自主開發(fā)了全流程的機器視覺技術(shù)，包括高速2.5D線掃技術(shù)、高精度飛拍技術(shù)、3D高精度測量技術(shù)、瑕疵外觀判斷技術(shù)等，同時結(jié)合AI智能圖像處理，寬幅圖像拼接等技術(shù)對圖像樣本進行智能處理，滿足電池裝配產(chǎn)線的各類視覺檢測需求。未來智瞳視覺將向外推廣業(yè)務(wù)，滿足鋰電行業(yè)機器視覺需求。
鋰電設(shè)備領(lǐng)域近年競爭激烈，鋰電池及其設(shè)備行業(yè)進入數(shù)字化和智能化的全新發(fā)展階段，企業(yè)熱衷于“拓寬技術(shù)邊界”，提升自身競爭力。王磊認為，企業(yè)越做越大的過程中，“拓寬技術(shù)邊界”是必然的，主要是出于成本和效率的考量。比如打樣環(huán)節(jié)如果交給集成商，因為物流時間等因素影響，可能需要一個月時間，但中基內(nèi)部打樣只要一周就能完成。
王磊表示，目前中基已經(jīng)以激光為切入點，成功進軍光伏市場，完成第一批的出貨。未來，中基還將面向半導體等行業(yè)推出智能設(shè)備，立志于成為“智能制造領(lǐng)跑者”。
正是在這個看似普通的實驗室里，鋰電行業(yè)的多個制造技術(shù)瓶頸如大圓柱電芯激光焊接、刀片電池側(cè)邊連續(xù)焊接、全極耳揉平、高速凸輪/轉(zhuǎn)塔傳輸?shù)缺簧钲谑兄谢詣踊煞萦邢薰荆ㄒ韵潞喎Q“中基”）一一攻克。
中基因此快速完成了從小圓柱電池裝配線到大圓柱電池裝配線的技術(shù)跨越，并于今年7月成為國內(nèi)第一家完成120PPM 4680大圓柱高速智能裝配線研發(fā)與設(shè)計制造、成功通過客戶驗收交付的企業(yè)。
2022年以來，大圓柱電池被鋰電行業(yè)公認為“頂級風口”，車企、電池企業(yè)頻頻釋放大圓柱電池擴產(chǎn)信號。有業(yè)內(nèi)人士預測，國內(nèi)4680大圓柱將會在2023年年末或2024年上半年實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。作為圓柱電池裝備領(lǐng)域領(lǐng)軍企業(yè)，中基將迎來新一輪的業(yè)績爆發(fā)。
中基研究院院長王磊博士向大東時代智庫（TD）介紹，除了大圓柱生產(chǎn)線的突破，中基研發(fā)的業(yè)內(nèi)首個350PPM高速小圓柱電芯裝配線的樣機已經(jīng)出爐。大東時代智庫（TD）還與王磊就國產(chǎn)智能裝備企業(yè)如何提升競爭力等話題展開了討論。
技術(shù)創(chuàng)新 鑄就國產(chǎn)競爭力
十六年前，中基與業(yè)內(nèi)數(shù)家企業(yè)同步開始推動鋰電設(shè)備的國產(chǎn)化。目前，我國鋰電設(shè)備國產(chǎn)化率已達90%以上，中基成為鋰電設(shè)備國產(chǎn)化的杰出代表。中基的小圓柱電池智能化全自動裝配線關(guān)鍵技術(shù)及整套裝備已經(jīng)打破日韓在小圓柱高速裝配線方面的壟斷地位，目前都已實現(xiàn)對領(lǐng)先電池廠商的整線交付。
王磊表示：“現(xiàn)在國內(nèi)的鋰電設(shè)備發(fā)展水平已經(jīng)領(lǐng)先全球，全國產(chǎn)的生產(chǎn)線比全進口的便宜30%-40%。設(shè)備國產(chǎn)化對于鋰電行業(yè)來說意義重大，其中最顯然易見的是大幅降低成本，讓鋰電企業(yè)在面對市場競爭，特別是國際競爭時，更有成本優(yōu)勢。”
中基成立于2004年，2007年因設(shè)備改造機緣巧合接觸到當時的鋰電龍頭企業(yè)東莞新能源科技有限公司(簡稱ATL)，并贏得對方認可，進入其供應(yīng)鏈。機械設(shè)計工程師出身的創(chuàng)始人何衛(wèi)國很快就發(fā)現(xiàn)鋰電設(shè)備需求增長較快，但鋰電設(shè)備企業(yè)數(shù)量有限，國產(chǎn)設(shè)備遠落后于日韓，國產(chǎn)率很低，認為這個市場潛力較大，于是集中投入進行自主研發(fā)。
中基創(chuàng)新地將凸輪傳動技術(shù)應(yīng)用在圓柱電池裝配線中，并持續(xù)進行技術(shù)改良，逐步形成核心競爭力。2008年起，中基開始在設(shè)備上運用凸輪結(jié)構(gòu)，先后開發(fā)出間歇式凸輪機構(gòu)和轉(zhuǎn)塔式凸輪機構(gòu)，大幅度降低了設(shè)備的體積和能耗水平，使設(shè)備的穩(wěn)定性和效率得到進一步提高。2009年，中基開發(fā)出了國內(nèi)第一條30PPM的18650圓柱電池全自動生產(chǎn)線。
此后，中基持續(xù)提升圓柱裝配線效率。2014年，中基開發(fā)出了60PPM的圓柱生產(chǎn)線，兼容14500、18650、21700等尺寸，并自主研發(fā)多工位旋轉(zhuǎn)連續(xù)式的輥槽機。2015年，中基自動化圓柱裝配生產(chǎn)線達到國內(nèi)市場占有率第一。
2016年，中基開發(fā)出國內(nèi)第一條真正意義上的高速生產(chǎn)線——120PPM圓柱電池生產(chǎn)線；2021年，200PPM圓柱電芯高速生產(chǎn)線問世，并被深圳市創(chuàng)新紀錄辦公室認定為“將國內(nèi)圓柱電池組裝線效率從120PPM提高到了200PPM，達到了國際一流水平，解決了圓柱高速組裝線長期被日韓企業(yè)卡脖子的現(xiàn)象，實現(xiàn)了國產(chǎn)替代。”
2020年，特斯拉推出4680大圓柱電池，引發(fā)行業(yè)持續(xù)高度關(guān)注。中基及時開展4680大圓柱電池的智能高速裝配線研發(fā)，攻關(guān)大圓柱電池組裝的關(guān)鍵工藝技術(shù)難點。
“我們在圓柱電池方面有豐富的技術(shù)積累，大圓柱電池和小圓柱電池的主要區(qū)別是極耳結(jié)構(gòu)不一樣，焊接和壓封要求更高。去年我們的工作重點就是攻克激光焊接、極耳揉平等技術(shù)難點，在國內(nèi)率先突破了多項關(guān)鍵技術(shù)。中基為國內(nèi)B客戶研發(fā)與設(shè)計制造的120PPM 4680大圓柱高速智能裝配線在7月18日已經(jīng)通過驗收。而且我們講的高速是單線效率，并不是靠堆積設(shè)備的拼線。”王磊表示。
拓展邊界 成為“智能制造領(lǐng)跑者”
在交付給B客戶的120PPM 4680大圓柱高速智能裝配線上，中基使用了來自其全資子公司武漢智瞳視覺科技有限公司（以下簡稱“智瞳視覺”）的機器視覺技術(shù)和產(chǎn)品。機器視覺是除了激光焊接，中基近年涉足的另一技術(shù)領(lǐng)域。
作為人工智能領(lǐng)域正在快速發(fā)展的一個分支，機器視覺的核心是通過“機器眼”代替人眼，對物體進行識別、測量并做出判斷。隨著機器視覺技術(shù)水平提高，機器視覺下游應(yīng)用不斷發(fā)展，消費電子市場、汽車市場、半導體市場、醫(yī)療市場等行業(yè)工業(yè)自動化水平逐步提升，機器視覺的市場規(guī)模也將持續(xù)擴大。根據(jù)Markets and Markets預測數(shù)據(jù)，全球機器視覺市場規(guī)模將由2018年的589.60億元上升至2023年的900.48億元。國內(nèi)廠商配套不斷完善，技術(shù)進一步積累，2023年我國機器視覺市場規(guī)模將達到225.56億元。
王磊表示，鋰電生產(chǎn)對良率、速度的要求很高，機器視覺具備高感知效率、高精準度特征，可以應(yīng)用于電池外觀檢測、焊接后檢測等多個鋰電生產(chǎn)環(huán)節(jié)，形成與制造工藝聯(lián)動的閉環(huán)控制系統(tǒng)，能更好地滿足鋰電生產(chǎn)要求，實現(xiàn)管控品質(zhì)、避免人為污染、及時阻斷不良品等目的。市面上的機器視覺企業(yè)很多，但這些產(chǎn)品被集成到鋰電產(chǎn)線上時，使用效果從60%提升到99%較容易，從99%提升到99.9%就沒那么容易了。這“最后一個0.9%”的提升，是由視覺智能公司對電池制造工藝理解是否深刻，以及產(chǎn)線整合能力是否夠強甚至溝通能力決定的。這部分的能力在短時間之內(nèi)較難補齊，所以中基決定自己掌握機器視覺技術(shù)。
中基于2022年10月成立智瞳視覺，該公司匯集了多位機器視覺專家。通過各位專家的行業(yè)積累，智瞳視覺已經(jīng)完成了底層邏輯構(gòu)建，根據(jù)鋰電池的行業(yè)特點，開發(fā)了很多適合鋰電池檢測的算法，目前基本能對現(xiàn)有的鋰電設(shè)備實現(xiàn)全流程的視覺檢測，自主開發(fā)了全流程的機器視覺技術(shù)，包括高速2.5D線掃技術(shù)、高精度飛拍技術(shù)、3D高精度測量技術(shù)、瑕疵外觀判斷技術(shù)等，同時結(jié)合AI智能圖像處理，寬幅圖像拼接等技術(shù)對圖像樣本進行智能處理，滿足電池裝配產(chǎn)線的各類視覺檢測需求。未來智瞳視覺將向外推廣業(yè)務(wù)，滿足鋰電行業(yè)機器視覺需求。
鋰電設(shè)備領(lǐng)域近年競爭激烈，鋰電池及其設(shè)備行業(yè)進入數(shù)字化和智能化的全新發(fā)展階段，企業(yè)熱衷于“拓寬技術(shù)邊界”，提升自身競爭力。王磊認為，企業(yè)越做越大的過程中，“拓寬技術(shù)邊界”是必然的，主要是出于成本和效率的考量。比如打樣環(huán)節(jié)如果交給集成商，因為物流時間等因素影響，可能需要一個月時間，但中基內(nèi)部打樣只要一周就能完成。
王磊表示，目前中基已經(jīng)以激光為切入點，成功進軍光伏市場，完成第一批的出貨。未來，中基還將面向半導體等行業(yè)推出智能設(shè)備，立志于成為“智能制造領(lǐng)跑者”。
