路径: 主页 > GB/T > 第257页 > GB/T 43962.1-2024 | 标准编号 | GB/T 43962.1-2024 (GB/T43962.1-2024) | | 中文名称 | 动力电池数字化车间集成 第1部分：通用要求 | | 英文名称 | System integration of power battery digital workshop - Part 1: General requirements | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | K96 | | 国际标准分类 | 29.220.99 | | 字数估计 | 34,391 | | 发布日期 | 2024-04-25 | | 实施日期 | 2024-11-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 43962.1-2024: 动力电池数字化车间集成 第1部分：通用要求
ICS 29.220.99
CCSK96
中华人民共和国国家标准
动力电池数字化车间集成
第1部分:通用要求
Part1:Generalrequirements
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
引言 Ⅳ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 缩略语 3
5 集成架构 3
5.1 工艺流程 3
5.2 集成架构分层 3
6 资源层基本管理要求 4
6.1 基本要求 4
6.2 人员要求 4
6.3 设备要求 5
6.4 数据字典要求 5
6.5 物料要求 5
6.6 能源要求 6
6.7 环境要求 6
6.8 工艺文件要求 6
6.9 辅助设备要求 6
6.10 辅助工具要求 6
7 设施层技术要求 6
7.1 基本要求 6
7.2 设施管理要求 6
7.3 服务管理要求 7
8 平台层技术要求 8
8.1 基本要求 8
8.2 资源连接要求 8
8.3 数据处理要求 9
8.4 数据共享要求 9
8.5 数据分析要求 10
8.6 应用支撑要求 10
9 服务层要求 10
9.1 基本要求 10
9.2 生产服务 11
9.3 车间看板服务 11
9.4 数字化物流服务 11
9.5 质量追溯服务 11
10 数据集成要求 11
10.1 数据集成信息流 11
10.2 数据集成要求 12
10.3 数据集成内容 13
附录A(规范性) 车间数据属性列表通用结构 17
附录B(规范性) 数据字典标识符的编码规则 19
附录C(资料性) 车间设备属性列表(DLOP) 20
附录D(资料性) 车间过程属性列表(PLOP) 21
附录E(资料性) 车间管理属性列表(ALOP) 25
参考文献 27
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本文件是GB/T 43962《动力电池数字化车间集成》的第1部分。GB/T 43962已经发布了以下
部分:
---第1部分:通用要求。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国机械工业联合会提出。
本文件由全国自动化系统与集成标准化技术委员会(SAC/TC159)归口。
本文件起草单位:深圳吉阳智能科技有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、天津大学、欣旺
达电子股份有限公司、合肥国轩高科动力能源有限公司、贝加莱工业自动化(中国)有限公司、天津力神
电池股份有限公司、中创新航科技集团股份有限公司、蜂巢能源科技(无锡)有限公司、惠州亿纬锂能股
份有限公司、珠海冠宇电池股份有限公司、万向一二三股份公司、中国电子技术标准化研究院、机械工业
仪器仪表综合技术经济研究所、中国科学院沈阳自动化研究所、广东利元亨智能装备股份有限公司、
武汉逸飞激光股份有限公司、北京兰光创新科技有限公司、北京机械工业自动化研究所有限公司、深圳
善营自动化股份有限公司、深圳联赢激光股份有限公司、佛山市金银河智能装备股份有限公司、深圳市
新嘉拓自动化技术有限公司、青岛锐捷智能仪器有限公司、邢台纳科诺尔精轧科技股份有限公司、吴江
市松陵电器设备有限公司、北京艾克信控科技有限公司、罗克韦尔自动化(中国)有限公司、天目湖先进
储能技术研究院有限公司、深圳力士智造科技有限公司、魏德米勒电联接(上海)有限公司、广东精衡检
测科技有限公司、广州盛原成科技有限公司、深圳市赢合科技股份有限公司、深圳市中基自动化股份有
限公司、北京卫蓝新能源科技有限公司、南京埃斯顿智能系统工程有限公司、杭州安脉盛智能技术有限
公司。
本文件主要起草人:阳如坤、冯安民、冯斌、崔少华、梁锐、李单福、宋华振、何文刚、尹帮富、李翌辉、
詹园园、彭宁、李凡群、王程安、杜玉琳、吴学科、王绪明、王凯、石刚、刘晓松、周俊杰、蔡海生、冉昌林、
朱铎先、金武飞、关敬党、胡火军、张启发、孙东岳、张庆祥、苑振革、陈炯、王培哲、韩碰军、黄持伟、张学峰、
廖翼兵、陈祥斌、邵波、罗亮、马怀杰、高祥、何卫国、王林、向晋、夏光荣。
引 言
动力电池数字化车间作为智能制造的核心单元,涉及装备自动化技术、信息通信技术、物流管理等
多个技术领域,其通用技术要求是我国动力电池生产车间实现数字化建设、完善智能制造标准体系所必
备的基础条件,保证了动力电池数字化车间集成的目标、原则和实施路径,属于动力电池数字化车间集
成的一般性规范,从宏观上对动力电池数字化车间集成的范围、集成能力、基本要求及实施方法进行了
体系化规范,是集成的总体方针,数字化车间通用技术要求的统一化对支撑数字化车间建设,保障智能
制造各项工作有序进行有着不可替代的重要作用和意义。同时数字化车间通用技术要求标准的研
制,针对我国制造业现状,梳理数字化车间关键要素,为我国制造业转型升级提供有力支撑。
GB/T 43962《动力电池数字化车间集成》拟由以下三个部分构成,本文件为第1部分。
---第1部分:通用要求。旨在为动力电池数字化车间集成的规划和建设,提供集成的参考架构、
基本管理要求和技术要求,包括集成架构、资源管理要求、设施技术要求、平台技术要求、服务
要求及数据集成要求。
---第2部分:数据字典。旨在为动力电池数字化车间集成的规划和建设,提供数据属性类型、属
性列表通用块结构、标识符编码规则,并基于属性列表建立动力电池数字化车间集成的数据
字典。
---第3部分:制造过程数据集成规范。旨在为动力电池数字化车间集成的规划和建设,针对相关
应用系统数据接入,提出数据集成的基本流程和要求,解决动力电池数字化车间内部制造执行
与控制问题和外部协调集成问题。
动力电池数字化车间集成
第1部分:通用要求
1 范围
本文件规定了动力电池数字化车间集成的集成架构、资源层基本管理要求、设施层技术要求、平台
层技术要求、服务层要求、数据集成要求等。
本文件适用于动力电池数字化车间集成的规划、建设、验收。储能电池(包括将来的半固态、固态等
电池类型)数字化车间集成参照使用。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB/T 37413-2019 数字化车间 术语和定义
GB/T 38331-2019 锂离子电池生产设备通用技术要求
3 术语和定义
GB/T 37413-2019界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
电池 battery
将化学能转化为电能的装置。
3.2
动力电池 powerbattery
为动力系统提供能量的电池。
3.3
数字化车间 digitalworkshop
以生产对象所要求的工艺和设备为基础,以信息技术、自动化、测控技术等为手段,用数据连接车间
不同单元,对生产运行过程进行规划、管理、诊断和优化的实施单元。
注:在本文件中,数字化车间仅包括生产规划、生产工艺、生产执行阶段,不包括产品设计、服务和支持等阶段。
[来源:GB/T 37413-2019,2.1]
3.4
数字化设备 digitalequipment
在生产设备中嵌入了传感器、集成电路、软件和其他数字化元器件,将设备属性、过程属性、管理属
性指标数字化,从而形成机械、电子、信息技术深度融合的设备。
3.5
将正极浆料、负极浆料进行合浆搅拌,然后完成涂布、辊压、分切、制片等操作,形成极片的工艺
过程。
3.6
电芯制造 celmanufacturing
将极片制造产生的极片进行卷绕或叠片、装配、烘烤、注液和化成分容等操作,形成电芯的工艺
过程。
3.7
模组制造 modulemanufacturing
将单体电芯按照设计要求,通过分选、组合装配、测试等工序形成模组的工艺过程。
3.8
电池包制造 packmanufacturing;PACK
将电芯或模组按照设计要求,通过一定的标准制作流程组装在外壳箱体中,形成电池包的工艺
过程。
3.9
描述动力电池生产设备基本信息的属性集合。
3.10
描述动力电池生产制造过程中对电池制造工艺有重要影响的相关信息的属性集合。
3.11
描述在动力电池生产管理过程中相关信息的属性集合。
3.12
辅助设备 auxiliaryequipment
动力电池制造过程中起生产辅助作用的设备。
注:辅助设备包括来料检测设备、物流仓储设备和动力设备等。来料检测设备,如:水分检测仪、颗粒仪、成分分析
仪。物流仓储设备,如:立体库、AGV小车、物料输送设备。动力设备,如:除尘设备、空气压缩机、除湿设备。
不包括合浆设备、涂布设备、辊压设备、极片分切设备、电芯成型设备、化成分容设备、模组制造设备、电池包制
造设备等主要生产设备。
3.13
追溯 tracing
根据代表资源和产品的记录,利用跟踪方法对记录从任何节点向前或向后追踪的活动。
[来源:GB/T 37413-2019,5.14]
3.14
业务数据 businessdata
描述数字化车间各种业务的数据。
注:业务数据包括物料清单、计划、工单、物料批次、检验委托、维修申请等。
3.15
数据集成 dataintegration
通过二维码、射频识别、软件等信息技术集成原材料、零部件、能源、设备等各种制造资源数据由小
到大实现从智能装备到智能生产单元、智能生产线、数字化车间、智能工厂,乃至智能制造系统的数据
集中。
3.16
数据字典 datadictionary
对系统中使用的所有数据元素的数据项、数据结构、数据流、数据存储、处理逻辑等进行定义和描述
的信息集合。
4 缩略语
下列缩略语适用于本文件。
BOM:物料清单(BilOfMaterial)
5 集成架构
5.1 工艺流程
动力电池生产制造系统包括极片制造、电芯制造、模组制造、电池包制造四个制造单元,本文件以液
态动力电池生产制造系统举例,如图1所示。
注:装配包括极柱连接、极组入壳、封口、封焊/热封等工序。
图1 动力电池生产制造系统
5.2 集成架构分层
动力电池数字化车间的集成架构如图2所示。整个数字化车间架构自上而下分为四层,分别为服
务层、平台层、设施层、资源层,各层级应具有以下功能:
a) 服务层包括数字化车间生产制造所需的服务,如ERP服务、MES服务、车间物流服务、排程计
划等应用服务;
b) 平台层包括资源连接、数据处理、数据共享、数据分析、应用支撑等平台服务;
c) 设施层包括计算系统、存储系统、网络系统;
d) 资源层包括生产设备、人员、物料、能源、环境、工艺文件、辅助设备和辅助工具等生产资源。
图2 动力电池数字化车间集成架构图
6 资源层基本管理要求
6.1 基本要求
资源层应能实现对生产设备、人员、物料、能源、环境、辅助设备和辅助工具等生产资源的数据采集
及监控、边缘计算、网络管理,同时应具备一定的数字化生产管理功能,车间应采用产线监控管理系统分
别对极片制造、电芯制造、模组制造、电池包制造的过程进行数据监控和生产过程管理。
6.2 人员要求
车间内的人员管理应采集人员身份、开工时间、结束时间和作业活动等信息,对人员岗位职责的一
致性和操作活动的合规性进行监控与管理,实现定岗定位。
车间内的人员管理宜采用标识、人工录入数据等方式对车间人员的相关数据进行采集与管理,受管
理的人员应包括与制造过程相关的工艺制定人员、生产计划制定人员、设备操作人员和质量检测人
员等。
6.3 设备要求
车间内的设备管理应符合下列要求:
a) 生产车间设备满足GB/T 38331-2019相关要求;
b) 动力电池制造过程中的数字化设备具有现场总线、工业以太网、工业无线等标准通信接口之一
或多个;
c) 动力电池制造过程的生产设备所提供的数据符合6.4的规定;
d) 设备应具备网络管理功能;
e) 能够实现设备参数设定和指令下发,并能实现对设备本身、来料、生产过程中的数据采集与
监控;
f) 能够接收制造运行管理下发的生产任务、工艺要求等数据,同时能够将生产执行的过程数据上
传给制造运行管理,实现与制造运行管理的信息交互。
车间内的设备管理宜符合下列要求:
a) 动力电池制造过程中的设备为数字化设备,且所使用的数字化设备占总生产设备的百分比达
到90%以上;
b) 设备具备边缘计算能力要求,具备数据接入、通信协议解析、数据预处理、边缘应用部署与管
理、边缘智能分析、边缘数据质量闭环、边缘数据存储与上传功能。
6.4 数据字典要求
数字化车间的数据字典应符合下列要求:
a) 动力电池数字化车间数据的属性类型符合表1的要求;
b) 动力电池数字化车间数据属性列表通用结构符合附录A的要求;
c) 动力电池数字化车间数据字典标识符的编码规则符合附录B的要求。
设备属性、过程属性、管理属性具体内容见附录C、附录D和附录E。
表1 数据属性类型
序号 属性类型 内容
1 设备属性 设备标识符、设备名称、设备型号等设备信息
2 过程属性 设备过程信息、设定值、关键过程值、辅助过程值、输入物料、输出物料等
3 管理属性 工单信息、工艺信息、环境信息、操作工班信息、能源信息、主材消耗统计信息等
6.5 物料要求
车间内的物料管理应符合下列要求。
a) 动力电池制造过程中的关键物料和在制品具有可识别的唯一编码。
b) 对关键物料的用量数据、供应商信息、材料特性信息、生产用量、生产批次、材料成分构成、颗粒
度、杂质含量、加工质量信息等数据进行测量、统计,且关键物料信息具备一定的可扩展性。
注:关键物料包括正极材料、负极材料、隔膜、极柱、外壳、浆料、极片、极组、电解液、电芯等物料。
6.6 能源要求
车间内能源管理应符合下列要求:
a) 对动力电池制造过程中的电量、水、压缩空气、蒸汽等能源消耗进行测量和数据采集;
b) 重点关注环境管控、合浆、涂布、烘烤和化成分容等能源消耗比较大的工序,采集和监控电量、
水、压缩空气等能源的用量数据;
c) 对IT核心服务器、核心交换机提供不间断电源(UPS),防止能源意外中断导致计算机数据丢
失、网络通信中断,保护负载软、硬件不受损坏。
6.7 环境要求
车间内环境管理应符合下列要求:
a) 在动力电池制造车间内加装仪器仪表或智能传感器等环境数据采集装置,且环境数据采集装
置应具有标准的网络接口;
b) 对影响动力电池生产质量的温度、湿度、粉尘浓度等车间生产环境数据进行实时采集;
c) 对采集的环境数据实时监控与数据分析,能实现环境超标实时报警、环境看板实时展示等功能。
6.8 工艺文件要求
车间内生产工艺文件应符合下列要求:
a) 采用数字化的方法开展动力电池生产工艺设计与规划,能实现工艺数据的重复使用;
b) 能提供电子化的工艺文件,并可下达到生产现场指导生产。
6.9 辅助设备要求
车间内生产辅助设备应采集辅助设备的状态、位置、责任人、使用人、工作时长等信息。宜采用条形
码、二维码等技术对辅助设备进行标识和数据采集,受管理的辅助设备应包括来料检测设备(如:水分检
测仪、颗粒仪、成分分析仪)、物流仓储设备(如:立体库、AGV小车、物料输送设备)和动力设备(如:除
尘设备、空气压缩机、除湿设备)。
6.10 辅助工具要求
车间内生产辅助工具应符合下列要求:
a) 对动力电池车间内的操作工具、移动测试仪表、维修工具、工装夹具等生产辅助工具进行数据
采集与监控管理;
b) 采集生产辅助工具的领取、保管、使用、交接、报废、退库等信息。
7 设施层技术要求
7.1 基本要求
车间基础设施应符合下列规定:
a) 具备计算、存储、上层网络等系统的弹性扩容,并根据业务负载情况进行弹性的自动伸缩;
b) 能够实现物理机、虚拟机的高可用,当单个的物理、虚拟节点发生故障,能够保证业务连续性;
c) 采用分布式存储技术,具备数据容灾设计,能够实现对全服务器存储数据的周期性全量、增量
备份机制。
7.2 设施管理要求
车间设施管理应符合下列要求:
a) 管理平台能按照资源池进行管理,并对计算、存储、网络系统进行管理;
b) 能对计算、存储、网络系统状态进行监控,对异常状态进行故障告警;
c) 车间网络架构的设计、软/硬件系统的配置要求根据动力电池数字化车间的特点和功能需求确
定,动力电池数字化车间网络架构如图3所示。
图3 动力电池数字化车间网络架构图
车间网络通信数据交换能力应满足以下要求:
a) 对于响应时间为微秒、毫秒级的电机与控制器(如PLC)之间的通信,采用现场总线或工业以
太网等网络连接;
b) 对于响应时间为毫秒、秒级的控制器之间、控制器与信息系统之间的通信,采用工业以太网等
网络连接;
c) 对于响应时间为秒级及以上的信息系统之间的通信,采用以太网等网络连接。
7.3 服务管理要求
车间服务管理应符合下列要求:
a) 对上下游单元之间横向数据和层级之间的交换数据进行数据传输、数据闭环、数据反馈进行数
据及进程管理,保证数据的及时、准确、可靠;
b) 对其他服务进行管理,如数据库、负载均衡、对象存储等服务进行集中管理,包括服务全生命周
期的数据管理;
c) 具备对多种服务进行资源编排,实现资源的水平扩展。
8 平台层技术要求
8.1 基本要求
动力电池数字化车间基础平台应采用功能模块化设计,并采用微服务架构,以方便不同功能模块之
间的相互调用。基础平台在实现时,应具有较强的弹性可扩展能力,以适应功能模块、数据资源、应用能
力等的不断发展。
8.2 资源连接要求
资源连接负责与生产设备、物流系统、辅助设备、环境设备、边缘网关以及外部数据源进行对接,主
要包括接入管理功能和数据采集功能。
8.2.1 接入管理功能
车间资源接入管理应符合下列要求。
a) 接入能力要求:
1) 支持通过车间内部网络与各种连接对象(指设备、系统、智能产品、边缘网关、数据资源)互联;
2) 支持固定网、移动网和互联网、专网等接入;
3) 考虑支持数据通道、消息通道等多种信息传送通道;对于数据通道,应提供必要的数据安全
机制,如支持安全套接层(SSL)、数据包传输层安全性协议(DLS)、TLS等加密安全协议,支
持互联网安全协议(IPS)、二层隧道协议(L2TP)和通用路由封装(GRE)等隧道协议;
4) 支持数据路由功能。
b) 接入实时性要求:
1) 设备接入数据链接消息时长在100ms以内;
2) 文本类数据采集上传到平台的消息时长在500ms以内;
3) 视频类数据采集上传到平台的消息时长在3s以内。
c) 接入安全性要求:
1) 连接对象在接入基础设施平台时,提供必要的认证鉴权过程,对非法接入进行拦截;
2) 对连接对象功能限定,只能交互预定义的信息和内容,防止访问和篡改系统内部信息;
3) 支持均衡连接,防止接入过载。
d) 接入状态监控要求:
1) 监控设备自身状态,如自动运行、待机、正常停机、故障停机、维保状态等信息;
2) 监控设备应用状态,如生产状态、运维状态、待料、满料、报警等信息。
e) 接入质量要求:
1) 保障连接对象的接入带宽、速率、时延等;
2) 保障接入数据的稳定性和可用性。
f) 具备连接对象状态监测、链路状态监测等信息,判断故障所属范围和故障具体节点等。
8.2.2 数据采集功能
数据采集应具备信息安全策略,并支持更新和升级,不同的数据类型应采用的数据采集方式如下。
a) 人员数据通过人工录入系统或扫码、RFID等方式进行数据采集。
b) 设备数据包括传感器数据、文档数据、数据库数据、接口数据等,采集方式如下:
1) 数据采集型传感器数据通过输入输出或通信(如现场总线或工业以太网)等方式进行数据
采集;
2) 文档数据包括设备运行过程记录信息、CCD检测图片、设备在线测试记录数据等,通过直
接从设备拷贝或通讯等方式进行数据采集,并存储到文件服务器;
3) 数据库数据通过数据库同步的方式进行数据采集;
4) 接口数据通过设备开放的特定接口(如 WEBAPI或 WEBSERVICE)进行数据采集,且
针对异常数据,需要做到本地数据库事务自动回滚+接口调用事务自动回滚。
c) 物料数据通过人工录入系统、扫码或直接从信息系统读取等方式进行数据采集。
d) 能源数据通过人工记录或从水、电、气等计量仪器自动读取的方式进行数据采集。
e) 环境数据通过人工记录或从温湿度、粉尘等计量仪器自动读取的方式进行数据采集。
f) 辅助工具包括各种质量检测仪器等,通过人工记录或自动读取的方式进行数据采集。
g) 数据采集功能,数据集成方案实现标准化、统一化:
1) 非实时性数据,通过设备上位机按固定频次,采集设备PLC的原始数据,按照标准接口协
议,通过 webapi或webservice等特定接口进行数据采集,并存储到生产执行管理系统的
关系型数据库(如Sql......
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