數(shù)字化加速電池產(chǎn)業(yè)鏈全鏈路業(yè)務(wù)閉環(huán)
筆者團(tuán)隊(duì)深耕電池、材料研發(fā)測(cè)試全鏈數(shù)字化運(yùn)營服務(wù)領(lǐng)域多年，在與多個(gè)行業(yè)頭部企業(yè)深入合作的過程中，從3個(gè)層級(jí)深挖出電池測(cè)試研發(fā)領(lǐng)域6大痛點(diǎn)并“對(duì)癥下藥”，打造出一個(gè)集大數(shù)據(jù)采集與處理、實(shí)驗(yàn)室智能管理、自動(dòng)化報(bào)告、計(jì)算分析、材料參數(shù)庫等應(yīng)用服務(wù)于一體的定制化數(shù)智平臺(tái)，為電池材料開發(fā)、電池研發(fā)企業(yè)排憂解難！
業(yè)務(wù)系統(tǒng)層面
▲ 痛點(diǎn)1：實(shí)驗(yàn)室管理工作的復(fù)雜性和艱巨性與日俱增
目前很多實(shí)驗(yàn)室仍然采用線下統(tǒng)計(jì)設(shè)備通道狀態(tài)，手動(dòng)導(dǎo)出數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析處理的工作模式，龐大的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)零散分布在多個(gè)文件/系統(tǒng)中，彼此之間難以關(guān)聯(lián)打通，產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)孤島，類型多樣的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)文檔、掃描件形式傳遞，測(cè)試報(bào)告高度分散在郵件、文件夾中，難以集中管理，出現(xiàn)差錯(cuò)之后，無法追溯，且共享性和復(fù)用性非常低下……不僅浪費(fèi)資源且無法保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性、時(shí)效性。
……
傳統(tǒng)lims工作流程示意
▲ 解決方案：強(qiáng)化業(yè)務(wù)管理、打通數(shù)據(jù)壁壘
為此，平臺(tái)擴(kuò)展了傳統(tǒng)lims系統(tǒng)的功能，完成了全要素考慮（人機(jī)料法環(huán)），全場(chǎng)景覆蓋（下單、審批、領(lǐng)樣、檢測(cè)等），全成員參與（研發(fā)人員、檢測(cè)人員、管理者）的深度閉環(huán)。通過線上快速提單，自動(dòng)流轉(zhuǎn)審核等，實(shí)現(xiàn)全流程電子化，數(shù)據(jù)記錄全留存，錯(cuò)誤數(shù)據(jù)及環(huán)節(jié)可追蹤，快速查閱，快速調(diào)用。
dlims工作流程示意
數(shù)據(jù)處理層面
▲痛點(diǎn)2：檢測(cè)設(shè)備多、雜，需要大量人力操作
在當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)業(yè)務(wù)中，通常會(huì)遇到大量不同廠商、不同類型的檢測(cè)設(shè)備，從而面臨設(shè)備接口不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)協(xié)議不兼容、數(shù)據(jù)格式不一致等問題，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集的成本高、周期長、整合難，系統(tǒng)間數(shù)據(jù)傳輸難度與成本更是成倍提高。
多樣設(shè)備
▲解決方案：構(gòu)建完善、共享、統(tǒng)一管理的數(shù)據(jù)環(huán)境
一體化平臺(tái)集成了大量常用的數(shù)據(jù)介質(zhì)通信協(xié)議，可以與各類別測(cè)試廠商設(shè)備高效對(duì)接，支持多源異構(gòu)數(shù)據(jù)介質(zhì)采集，實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)采集、多類別數(shù)據(jù)底座及存儲(chǔ)平臺(tái)等功能，日均數(shù)據(jù)處理量超1T，為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息的實(shí)時(shí)采集、處理和上傳，為數(shù)據(jù)的真實(shí)有效、實(shí)時(shí)可用提供保證。
設(shè)備采集與邊緣計(jì)算方案
▲痛點(diǎn)3：數(shù)據(jù)處理費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、易出錯(cuò)
從測(cè)試設(shè)備上獲取的數(shù)據(jù)需要經(jīng)過人工計(jì)算、展示、對(duì)比、篩選、擬合等操作，得出差異性，分析結(jié)果判斷圖表是否有意義，進(jìn)行分發(fā)和報(bào)告匯報(bào)。工程師每日需處理200-500GB不同來源及類型的數(shù)據(jù)，不僅耗費(fèi)人力、出錯(cuò)率高、且數(shù)據(jù)未做深度挖掘，利用率低。
多源數(shù)據(jù)
▲解決方案：搭建專用算法，自動(dòng)分析操作
dCore（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理平臺(tái)）搭建了56個(gè)數(shù)據(jù)腳本（設(shè)備數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)倉庫處理、數(shù)據(jù)質(zhì)量探查）和3個(gè)數(shù)據(jù)處理模型（預(yù)處理模型、溫度通道模型、工步序號(hào)模型），以T+1的方式處理每日產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，分布式計(jì)算解決數(shù)據(jù)清洗及分析統(tǒng)計(jì)，最終的少量數(shù)據(jù)進(jìn)入高性能數(shù)據(jù)庫Clickhouse滿足業(yè)務(wù)靈活的展示需求。多維度呈現(xiàn)可視化信息，時(shí)刻監(jiān)控測(cè)試數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，避免長期浪費(fèi)資源！
平臺(tái)內(nèi)嵌獨(dú)立的數(shù)據(jù)分析功能，覆蓋9大測(cè)試項(xiàng)，提供150余種專業(yè)分析模板，為5大分析場(chǎng)景服務(wù)，工程師可以在平臺(tái)上進(jìn)行dQ/dV曲線分析、HPPC分析、放電速率分析、GITT分析、循環(huán)壽命分析等操作。
部分分析模板
▲痛點(diǎn)4：報(bào)告格式、形式各異，出具效率低
電池測(cè)試需要經(jīng)過大量復(fù)雜而重復(fù)的驗(yàn)證工作，期間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)超我們的想象，而工程師往往需要通過excel收集計(jì)算大量的信息與數(shù)據(jù)，再使用word制作成各類分析報(bào)告，如理化測(cè)試報(bào)告、安全測(cè)試報(bào)告、電性能測(cè)試報(bào)告等。面對(duì)巨大的工作量，軟件卡頓、格式變形、數(shù)據(jù)不同步、人工操作易失誤等問題常常讓工程師頭疼不已。倘若繼續(xù)采用傳統(tǒng)的出具報(bào)告方法，不僅浪費(fèi)大量的時(shí)間、人力成本，產(chǎn)出的報(bào)告數(shù)據(jù)圖標(biāo)也不夠直觀，并且很難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和管理。
▲解決方案：報(bào)告一鍵生成
dreport（智能報(bào)告）內(nèi)含200+通用模板，自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告，出具單份報(bào)告可從原先的8小時(shí)縮減至2小時(shí)，大大提升工作效率。
平臺(tái)支持測(cè)試數(shù)據(jù)的多元化輸入手段，包括手動(dòng)輸入、設(shè)備數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)倉接入，數(shù)據(jù)輸入后再通過模板自動(dòng)化生成報(bào)告，研究人員可以根據(jù)自身需求和測(cè)試要求、報(bào)告格式，靈活地設(shè)置模板，以滿足特定的應(yīng)用場(chǎng)景和要求。并且可以用自己習(xí)慣的方呈現(xiàn)，如表格、圖表、圖像等，這樣可以大大提高報(bào)告的可讀性和實(shí)用性，幫助研究人員更好地理解和利用測(cè)試結(jié)果。
智能報(bào)告頁面
數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)層面
▲痛點(diǎn)5：材料查找困難、準(zhǔn)確性無法保證
在鋰電池的研究和開發(fā)中，材料的選擇和優(yōu)化是提高工作效率的關(guān)鍵因素之一，研究人員或工程師查找材料的詳細(xì)數(shù)據(jù)需要查找多個(gè)網(wǎng)站，效率很低且準(zhǔn)確性難以保障，在不同材料之間的選型則需要查看大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，非常繁瑣。
▲解決方案：知識(shí)庫沉淀，隨時(shí)查詢及對(duì)比分析
dMaterial（電池材料庫）提供正極材料庫、負(fù)極材料庫、電解液材料庫、導(dǎo)電材料庫、PACK材料庫、隔膜材料庫、粘結(jié)材料庫、失效材料庫等各種材料的詳細(xì)、精準(zhǔn)信息，包括其物理和化學(xué)特性、性能參數(shù)以及相關(guān)的研究和應(yīng)用數(shù)據(jù)，深度挖掘材料各項(xiàng)數(shù)據(jù)，縱向、橫向刨析材料之間的差異指標(biāo)，幫助電池研究人員、工程師和制造商進(jìn)行材料、測(cè)試樣品、供應(yīng)商樣品之間的對(duì)比，快速化篩選成百上千材料，找到最優(yōu)候選材料，達(dá)到事半功倍的效果，減少研發(fā)測(cè)試頻次，為企業(yè)有效降本增效。
電池材料庫界面
▲痛點(diǎn)6： 海量數(shù)據(jù)沉沒，無法深入挖掘
在數(shù)據(jù)密集的電池行業(yè)，測(cè)試分析數(shù)據(jù)無法利用越來越成為瓶頸，然而，電池的材料創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與系統(tǒng)集成創(chuàng)新都離不開信息技術(shù)的運(yùn)用，愈發(fā)需要通過計(jì)算與數(shù)據(jù)來整合、驅(qū)動(dòng)整個(gè)研發(fā)體系。
▲解決方案：將數(shù)據(jù)沉淀、復(fù)用和高效應(yīng)用
該平臺(tái)可以通過數(shù)據(jù)沉淀，協(xié)助研發(fā)團(tuán)隊(duì)形成知識(shí)庫積累，在電池壽命、充放電性能、失效、克容比、能效比等各種分析場(chǎng)景中使用。同時(shí)，具有對(duì)材料和成品在試制、測(cè)試過程中產(chǎn)生的大量原始數(shù)據(jù)進(jìn)行高效處理計(jì)算的能力。如：
電芯體積變化分析：基于設(shè)備+數(shù)據(jù)的一體化解決方案
材料測(cè)試預(yù)測(cè)：通過測(cè)量分析粉末、極片等電阻，快速預(yù)測(cè)電池性能
通過機(jī)理模型、老化衰減數(shù)據(jù)庫、參數(shù)辨識(shí)算法三大手段降低測(cè)試周期
測(cè)試數(shù)據(jù)異常智能分析：接入性能試驗(yàn)設(shè)備數(shù)據(jù)→創(chuàng)建異常監(jiān)控項(xiàng)目范圍和指標(biāo)模型→創(chuàng)建異常監(jiān)控自動(dòng)作業(yè)程序→調(diào)用監(jiān)控程序→輸出異常數(shù)據(jù)結(jié)果
壽命預(yù)測(cè)分析：基于第一性原理老化分析流程，建立電池結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫和材料屬性數(shù)據(jù)庫，通過機(jī)器學(xué)習(xí)方法進(jìn)行訓(xùn)練老化模型，再通過計(jì)算和實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)不斷完善模型，形成現(xiàn)有配方或相似配方的預(yù)測(cè)分析能力
數(shù)字孿生技術(shù)：將實(shí)驗(yàn)室一比一還原，結(jié)合數(shù)采和數(shù)控技術(shù)，讓遠(yuǎn)程操作所見即所得
壽命計(jì)算
當(dāng)產(chǎn)業(yè)環(huán)境變化、技術(shù)演化趨勢(shì)變革、核心競(jìng)爭要素改變時(shí)，企業(yè)只有與時(shí)俱進(jìn)地圍繞新的核心能力構(gòu)建高效的研發(fā)體系，才能以比競(jìng)爭對(duì)手更快的速度來實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品研發(fā)，從而在新一輪的競(jìng)爭格局中占據(jù)先機(jī)！
目前，該平臺(tái)已經(jīng)在蜂巢、欣旺達(dá)、遠(yuǎn)航錦鯉等頭部企業(yè)使用，歡迎掃描文末二維碼，詳細(xì)了解案例詳情，以及平臺(tái)各項(xiàng)功能亮點(diǎn)，預(yù)約演示！
福利環(huán)節(jié)
筆者團(tuán)隊(duì)一直在新能源數(shù)字化領(lǐng)域深耕力拓，依據(jù)大量項(xiàng)目案例整理出了多個(gè)電池行業(yè)前沿?cái)?shù)字化解決方案（包括電芯智能研發(fā)、電池研發(fā)仿真及數(shù)據(jù)平臺(tái)、MES、成本管理系統(tǒng)、數(shù)字孿生實(shí)驗(yàn)室、數(shù)字孿生工廠、電池材料計(jì)算等）,可有效提升仿真準(zhǔn)確性實(shí)現(xiàn)未造先知、提高檢驗(yàn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化與檢測(cè)效率、加強(qiáng)失效分析、降低電池研發(fā)制造成本等。
