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孚能科技:软包动力电池巨头的产线检测数据管理实战

发布于2024-05-29

  • 智能制造
  • 产线检测数据管理
  • 质量管理


随着汽车电动化和智能化的高速发展,零部件的功能安全愈发受到汽车产业的重视,而动力电池作为新能源汽车的核心部件,成本约占整车的40%,直接影响着汽车的续航和安全性。


对汽车生产企业来说,一旦公开销售后发现产品质量缺陷,所导致的退货、索赔、品牌声誉受损的成本将不可估量。因此,确保动力电池产品质量安全可靠、生产过程全流程可追溯已经成为汽车品牌商对供应链企业提出的重要要求之一,这意味着未满足相关要求的企业将无法进入下游客户的供应体系。



图1 动力电池智能制造工厂


作为全球领先的软包动力及储能电池生产商,孚能科技凭借超高的能量密度等技术指标击败数家全球一线动力电池企业,赢得全球顶级车企的青睐。而孚能科技也在不断进行技术创新,运用创新的产线数据管理方式,实现产线全流程可追溯,满足更多客户对品质的高标准要求,并持续保持在行业内的技术领先优势。

全方位打造高端产能,孚能科技大力推进智能制造

孚能科技是新能源软包动力电池龙头,2020年在上海证券交易所科创板上市,成为“软包锂离子动力电池第一股”。其核心产品三元软包动力电池性能优异,具有能量密度高、安全性能好、循环寿命长、充电速度快、温度适应性强等优势,凭借优异的电池性能,孚能科技自2017年起稳居中国软包动力电池出货量第一,客户覆盖全球众多主流车企。

图2 孚能科技赣州总部大楼

随着孚能科技业务的快速发展壮大,工厂逐步扩充产线和产能,其动力电池智能制造工厂自设计伊始便以“工业4.0智能化生产基地”为目标,全方位打造高端产能,并将物联网和大数据引入智能制造系统,实现智能检测、智能物流、智能判断、智能处理、智能存储等。

图3 全自动化生产车间

20PB/年的产线检测数据,如何从容应对?

在孚能科技工厂产线生产过程中,各类智能检测设备和系统不间断运转,工业相机拍照产生大量缺陷检测图片数据。

以孚能镇江工厂为例,目前共有近千台CCD设备,以及数十台电芯后段分选机,这些设备每天新增近百TB数据,应下游汽车厂商客户品控要求,根据不同工序,动力电池生产质检数据要求保存短则1年,长的达到15年,预估总存储容量需求达到20PB/年。

孚能科技此前采用了多个品牌的集中式NAS存储,并使用FTP等开源工具进行数据汇聚和访问,随着数据量的不断增长,面临存储容量不足扩容繁琐、数据检索调用不便、存储可靠性低、建设成本高等多种挑战:

图4 原有产线数据存储管理方式示意

数据量巨大,存储空间不足

应下游客户数据保存要求,所有质检数据要求归档15年,数据量预计达到20PB/年,而当前数据归档在传统集中式NAS存储内,容量使用已达80%,现有集中式NAS扩展受限,受制于架构特性,无法满足和适应未来存储性能、容量线性扩展的要求,无法长时间保存数据,因此,需要规划调研新的生产线数据存储方案。

质量追溯时图片检索效率低

在进行产品质量追溯时,由于不同车间数据归档于不同品牌的存储,如需查找对应批次缺陷图片数据,只能在对应存储空间内通过文件名查找或按照目录层级查找,检索不便且效率低;尤其是一次性调阅大量质检图片数据时,受限于存储性能,检索时间漫长,甚至无法打开文件夹,影响后续工序生产进度和质量追溯效率。

机台资源占用大,存储可靠性低

当前,所有机台数据通过开源工具汇聚到到NAS存储,汇聚工具对机台资源的占用较大,尤其是内存和硬盘,已经严重影响到机台本身AI软件的复判进程,影响业务效率;另外FTP协议共享挂载的数据,访问可靠性依赖网络,网络一旦故障将影响生产;现有NAS存在单点故障问题,无高可靠HA机制,设备出现故障后甚至会造成业务中断的风险。

海量数据需长期归档,存储建设成本高

据孚能科技IT部门介绍,现有CCD设备仅有超过一半接入了存储设备用于保存缺陷图片,后期规划存储系统需要接入所有设备并保存全部质检数据,且需保存15年,所需存储容量空间大,而高端NAS价格较为昂贵,低端NAS性能差,容量空间规划难,且无法自动归档到低成本介质,存储建设成本高昂。

携手杉岩数据,破解产线检测数据管理难题

对于以上挑战,孚能科技亟需规划一套新的生产线数据存储管理方案,满足数据高效“存-管-用”的难题。经过对市场上众多产品方案的对比和严格的技术测试验证,孚能科技找到深耕智能制造行业场景,并在动力电池行业拥有丰富案例实践经验的杉岩数据,用一套产线质检数据管理方案轻松破解难题。

图5 杉岩解决方案架构示意

数据汇聚:

● 孚能科技将原采集工具替代成杉岩智能数据融合系统(杉岩iDataFusion),批量设置机台采集任务策略,自定义设置上传时间、频率和上传文件区域和格式,将冲片机、叠片机、焊接机、涂胶机等各类机台的数据进行自动全量和持续增量上传。

● 上传过程设置带宽阀值上限,最大化降低资源占用,并对两端数据一致性进行检查,传输完成后删除机台数据,避免机台硬盘空间写满,提升业务运行的稳定性。

● 上传过程中根据策略打上自定义标签信息,如机台、正负极值、SN码等,为后续文件快速检索提供支撑。

数据存储:

● 新方案采用分布式对象存储架构,前期部署5个节点,3PB存储容量,后续每年根据需求,只需增加服务器或者硬盘,即可实现容量和性能的线性扩展,可以满足海量数据长期保存要求。根据不同工序的产能需求,按需分配存储需求空间及存储性能,千亿文件体量下存储性能稳定。

● 同时,方案异构纳管现有的第三方NAS设备,无需数据迁移,对外提供统一的存储空间,充分利旧,节省投资。

● 存储可靠性方面,存储系统提供文件多版本、目录级CDP、EC和副本机制等多种数据安全机制,保障数据安全可靠。

数据管理:

● 对孚能科技工厂检测原图数据保存后第一时间用于数据分析,分析完成后可通过杉岩智能处理平台(杉岩iDataCook)进行格式转换/压缩,降低存储空间占用,结合数据全生命周期管理,实现自动删除过期数据或自动归档到冷存储池。

● 基于IT、设备、质量等不同部门需求,细化对应业务权限,如按不同工厂创建不同用户组及用户,给予数据管理、数据调阅等不同权限,规范业务流程。

数据快速检索:

● 通过在采集上传过程中的文件名自动解析并打标签功能,孚能科技实现了根据机台号、生产日期、产品型号等自定义多维度检索指定数据。

● 检索后在上层应用直接预览、批注,批量下载打包,大大提高质量追溯的数据查找和处理效率。

收益显著:机台检测数据管理效率提升百倍,TCO降低60%

通过与杉岩数据的密切合作,孚能科技实现了产线数据的高效管理,为生产线自动化、智能化的高质量运行坚实支撑,取得了以下收益:

质量追溯效率提升百倍

● 质量回溯时,基于工序、判定结果、模组码、电芯条码等多维度标签,实现数据的分类管理及处理,全部厂区的百亿数据统一检索,检索速度由小时级提高至最快1秒。

● 在线预览、批注,免去逐一下载处理繁琐流程,大幅提高业务处理效率。

机台数据管理更省心

● 抛弃原有的开源工具数据采集方式,实现数据连续上传,统一存储,容量按需扩展,扩容简单易操作。

● 多种数据安全保护机制,无需担忧硬盘出现单点故障中断业务。

● 细粒度权限设置,避免数据误操作等隐患,大大提升数据安全性。

● 统一监控运行状态并实时告警,可视化界面管理,降低90%低效人力投入。

存储成本大大降低,TCO降低60%

● 通过数据自动压缩,在满足精度要求的情况下,图片大小降低80%,大幅降低成本。

● 通过生命周期管理策略,按照保存时间要求(如1年)自动删除逾期数据或转移到冷存储,节省存储空间,并降低存储采购成本。

结语

当前,动力电池市场竞争日趋白热化,运用创新技术,不断提高产品良率和生产效率,实现生产规模下的成本降低,受到越来越多企业的关注。在生产过程全流程可追溯成为进入供应链体系的重要要求的背景下,孚能科技通过和杉岩数据的合作,实现了产线质检数据的快速汇聚、统一存储、便捷管理和快速检索调用,全方位提升了其品质管理效率、降低数据存储成本,为持续提升智能制造和数字化水平,助力业务快速发展奠定了良好基础。

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