新能源汽车动力电池物流领域的探索和实践

2024年3月22日发(作者：捷豹xfl二手为什么那么便宜)

新能源汽车动力电池物流领域的探索和

实践

摘要：电池生产是一个技术密集型行业，高技术要求、高精度设备与高生产

环境要求已成为其制造特点，各个电池生产企业的生产自动化水平显著提高。但

同时，现阶段大部分动力电池制造企业的生产物流管理还仍然停留在传统汽车生

产物流状态，即人工匹配生产订单并制作计划、无法实时计算生产过程对物料消

耗及人工对物料多次转运倒包上线的阶段。由于大部分生产数据未能在信息系统

平台与物流共享匹配造成安全库存高企，且物流过程环节复杂，自动化程度低，

不能实时且灵活地满足生产线需求。由此可见，传统汽车生产物流的管理现状和

手段已不能适应未来的发展需要，并已成为制约电池制造能力和成本优化的瓶颈

问题之一。

关键词：新能源；电池

一、研究现状及趋势

目前国内外对动力电池生产物流体系的研究主要在以下几个方面：

（1）新能源装备制造的自动化与信息化目前，国内动力电池的装配线多数

存在手工操作、半自动化与手工记录过程数据现象，时效与效率严重影响电池制

造效率与成本。白小波提出引入自动化与信息化，实现可视化管理，来助推锂离

子动力电池装备的转型升级。

（2）动力电池生产制造的执行系统开发闫峰等提出了完整的电池生产制造

执行系统，实现了对电池各项数据的全面掌控，可以实现质量追溯、计划排产、

质量管理、生产状态监控、生产过程跟踪、生产效益预测、生产异常记录、原材

料管理、设备管理、员工管理以及报表打印等功能，使电池生产制造执行系统成

为一个集工作流、数据流和控制流为一体的电池生产、管理及决策支持系统。

（3）动力电池生产系统仿真及优化研究仝丽兵将计算机仿真软件Anylogic

成功运用于动力电池生产系统的仿真过程中，设计了一套动力电池生产系统的改

进方案，并进行了仿真验证。对比于改进前，整个动力电池生产系统的生产线平

衡率、产能及整体的流动性大大提高，证明了优化的优越性。

（4）物料管理系统建模与仿真研究为了对物料状态能进行实时跟踪，等针

对航天企业车间物料管理落后的现状，提出基于制造执行系统的物料管理系统模

型。

二、MEB动力电池物流领域的解决方案内容

1.解决方案策略

电动汽车平台作为大众集团电动化战略最重要的平台，其产品设计及产能规

划均为迭代型产品。其电池生产物流业务宜采用敏捷型策略，将适应大批量、少

品种的传统动力总成链式物流设计理念，转化为能适应快速响应、快速迭代、小

批量、多品种及高柔性的动力电池模块化物流设计理念，由大批量的生产组织模

式向小批量生产组织模式转变，降低运营成本和投资风险。

3.重塑物流流程，消除物流中间环节与减少物流器具投入

1）定义高精度自动上料器具，严控器具清洁度，融合生产—物流系统。

（1）定义高精度自动上料器具，完善管理方案。由于电池零件大体积、大

质量的特性（如底护板尺寸超过1.7m，模组重量约50kg），为降低物流成本，

提高效率，同时降低倒包装带来的质量风险，MEB电池工厂38%的器具采用了高

精度自动上料器具。

由于高精度自动上料器具与普通器具的精度差异性，在批量后的使用环节，

器具的日常保养、维护、精度检测等也都需要重新进行管理标准和流程的定义。

（2）严控器具清洁度，降低物流过程的质量损耗。电池零件焊接及装配过

程有着较高的清洁度要求。以焊接件为例，为提高铝合金焊接性能，需要钝化处

理，但钝化后的铝合金清洁度要求极高，且不能被皮肤接触。鉴于此，物流方案

上取消倒包装环节，同时对零件物流的全过程、全要素进行清洁度控制分析，识

别整个物流链中可能产生异物的环节。

在管理措施的基础上，更多的从技术角度来避免质量风险产生：如从零件包

装器具的方案上，设置分离结构规避接触，实现物理隔绝；同时更换接触材质消

除掉落污染；控制零件暴露时间及地点，降低污染风险等。管理与技术手段双管

齐下，形成电池特有的器具清洁度控制手册，指导后续零件器具设计及制作。

2）分批资源投入，减少因技术迭代带来的损失。动力电池技术更新迭代迅

速，在进行物流自动化、智能化升级时需要谨慎，可以考虑分批投入。在佛山电

池工厂项目中，成本较高的总成器具和设备类资源都采用分阶段投入方式：即在

项目一期中只投入模组上线AGV、总成下线设备、总成自动发运设备等满足生产

必须的自动化设备，且设备选型中充分考虑了通用性的要求，若项目发生变化，

设备还可以拆装改造给其他项目使用；而投资更大的总成立体库设备则考虑在未

来的二期或者三期项目中再进行投入（见图5）。

3）推动器具通用化，增加供应链柔性。电池零件体积形状各异，较大的如

底护板、水冷板等，尺寸超过1.7m，较小的如螺栓，尺寸只有几毫米，且电池型

号还有长短宽之分，同一种零件还有几种不同的尺寸序列，给包装器具设计带来

诸多挑战。

为减少包装类型，推动器具通用化，针对KLT（小件）零件，全部采用VDA

（德国汽车工业联合会）通用标准料箱。针对GLT（大件）零件，推动长短款零

件器具通用设计和不同零件托盘车通用设计，最大限度减少器具投入数量，节约

成本，增加供应链柔性（见图6）。

4.应用数字化仿真技术提高物流规划效率，降低成本

为满足客户需求，新车型投入的速度加快，每个项目的周期越来越短，为降

低生产物流成本，人员、库房、设备等资源投入必须保持谨慎。传统的静态物流

规划主要依靠规划员经验，效率低下、验证滞后，已经不能满足目前业务的需要。

在佛山电池项目中，动力总成事业部充分应用Flexsim物流仿真技术进行项目规

划，在一年之内就完成了过去两年才能完成的规划工作，并提前通过Flexsim仿

真技术进行AGV的数量、设备负荷、道路热力分析等，挖掘系统的负荷洼地，为

优化指明方向。

5.根据动力电池特性，针对性规划物流方案和安全设施

动力电池为第9类危险品，在运输、存储等物流过程中，需要充分考虑器具

包装、卡车运输、库房存储条件等硬件设施的安全要求，同时需要配备相应的管

理制度及应急预案，安全专业性要求较高。

在满足相关法律法规对于土建、消防等设施的要求基础上，物流方案规划与

管理层面对电池安全管理也采取了相应的措施。

（1）严格限制电池及模组的堆垛规模为保证电池的存储安全，将电池存储

及运输指导作为物流规划前提输入，存储单元不超过75m2、存储单元间距大于

2.5m、堆垛高度不超过1.6m的要求进行布局，在防火分区的基础上，对电池和

模组进一步“隔离存储”。

（2）完善电池热成像监控手段，实现实时监控和自动报警鉴于电池的特殊

危险性，对于电池存储需要进行实时温度监控。佛山电池工厂设计了涵盖电池仓

库及模组上线全过程的热成像监控系统，与报警系统联动，实时监控电池的温度，

一旦温度超过设定阈值，立即产生声光报警。

三、结语

由于汽车动力电池材料成本与制造费用高，大量的成品储备抑或中间库存，

都将造成企业大量的资金占用，同时建立并保有大量成品储备还存在潜在消防风

险。一汽-大众在新能源汽车电池物流领域探索的实践证明，依托IT系统及数字

化产线实现准时化、精益化生产模式，既是未来动力电池工厂建设的现实需要，

也可以取得积极的经济效益。

参考文献

[1]韩有军，张雨琴，王小刚，等.SPC技术在动力电池装配生产线中的应用-

-以电芯生产线为例[J].物流工程与管理，2015,37（11）:244-246

[2]白小波，凌翔，张小清.用自动化与信息化助推新能源装备制造：发展战

略性新兴产业，助推新能源装备制造--2014年第四届全国地方机械工程学会学术

年会暨新能源装备制造发展论坛论文集[C].全国各省区市机械工程学会：北京机

械工程学会，2014.