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把电池做到"十亿分之一"——宁德时代溧阳基地用大数据、3D打印、计算机视觉与深度学习再造锂电制造:产量↑320%、制造成本↓33%、失效率从百万分之一降到十亿分之一、碳排放↓47.4%。

宁德时代溧阳 · 第11批 · 全球锂电行业第三座灯塔工厂

📋 企业名片

🔖 灯塔编码:15111CN06
企业名称
CATL Liyang(宁德时代旗下江苏时代新能源科技有限公司)
工厂所在地
中国 · 江苏溧阳
所属行业
新能源电池(锂离子电池制造)
灯塔类型
单一工厂灯塔
入选批次 / 发布日期
第11批 · 2023年12月
核心产品
动力电池电芯、电池模组与Pack
应用领域
新能源汽车动力电池、储能系统、电动交通

🔧 核心案例

①大数据虚拟电池容量测试 核心用例
⚠️ 痛点:电池化成分容(容量测试与校准)是电芯制造的瓶颈工序,占制造时间大头、约占整线能耗近一半,传统实测方式耗时长、能耗高。
💡 方案:基于全电芯容量大数据建模,结合电池机理研究,开发智能电池容量估算系统,以"虚拟测试"替代部分实测试,大幅缩短测试时间与工艺能耗。
实施路径
Step 1 — 数据采集:采集全电芯容量、电压、内阻等海量数据,提取电池机理特征
Step 2 — 融合建模:大数据 + 机理深度融合,建立全电芯容量估算模型
Step 3 — 虚拟测试:以智能估算替代部分实测流程,缩短化成分容时间
Step 4 — 闭环校验:实时校验估算精度,持续优化模型、降低工艺能耗
关键技术
05.02.01 大数据分析 · 全电芯容量建模
对海量电芯容量/电压/内阻数据建模,支撑容量智能估算。
02.01.04 数字主线 · 电池机理数字映射
融合电池机理研究与数字化模型,打通设计到测试的数据链路。
05.02.03 实时分析 · 容量估算闭环
实时校验估算精度,闭环优化虚拟测试策略。
📊 核心成效:测试能耗 ↓80%、产量 ↑25%
②虚拟仿真与3D打印敏捷换线 核心用例
⚠️ 痛点:锂电技术迭代快,夹具等工装更换依赖传统机械加工,动辄需数周,难以满足柔性生产与快速交付需求。
💡 方案:采用虚拟仿真 + 增材制造(3D打印)实现快速虚拟设计、精准虚拟验证、3D打印快速加工,大幅缩短平均制造周期。
实施路径
Step 1 — 虚拟设计:工装夹具数字化快速设计,摆脱传统机械加工限制
Step 2 — 仿真验证:虚拟仿真精准验证设计可行性
Step 3 — 3D打印:增材制造快速加工成型
Step 4 — 快速上线:缩短换线周期,敏捷响应客户需求
关键技术
02.01.01 CAD/CAE · 虚拟设计与仿真
工装夹具数字化设计与仿真验证,替代实物试错。
01.04.03 增材制造 · 3D打印快速加工
3D打印快速成型工装夹具,数周换线周期大幅缩短。
03.03.01 柔性制造 · 敏捷换线
支撑多品种柔性生产,缩短产品切换周期。
📊 核心成效:换线周期由数周缩短至数天
③DL驱动维护系统 核心用例
⚠️ 痛点:高品质电池要求制造过程高一致性,设备可靠性至关重要,传统维护依赖经验、故障率高、维护成本居高不下。
💡 方案:采用工业物联网(IIoT)+ 边缘计算 + 大数据 + 深度学习,构建厂级多层级设备运维系统,实现在线监测、健康管理与预测性维护。
实施路径
Step 1 — 物联感知:IIoT 实时采集设备运行与健康数据
Step 2 — 边缘计算:边缘侧实时处理海量设备数据
Step 3 — 预测维护:深度学习预测设备故障、优化维护计划
Step 4 — 闭环降本:降低设备故障率与维护成本
关键技术
07.03.01 IT/OT融合 · 工业物联网
IIoT 打通设备层与信息化层,实现全域数据采集。
05.03.03 云边协同 · 边缘计算
边缘计算实时处理设备数据,降低时延与带宽压力。
05.01.04 预测性维护 · 深度学习
深度学习模型预测故障,优化维护计划、降低维护成本。
📊 核心成效:维护成本 ↓41%
④AI氦气泄漏检测 核心用例
⚠️ 痛点:电芯密封钉焊接质量关乎安全,传统氦检耗时长、氦气消耗大,微米级焊接缺陷人工目检难以识别、漏检率高。
💡 方案:依托高精度3D相机 + AI + 边缘计算,构建超低误判漏判的质量检测模型,实现密封钉焊接100%缺陷检测,替代并消除氦气泄漏检测环节。
实施路径
Step 1 — 3D成像:高精度3D相机采集密封钉焊接部位图像
Step 2 — AI识别:AI 模型实时识别微米级焊接缺陷
Step 3 — 替代氦检:用视觉检测替代氦气泄漏检测
Step 4 — 品质跃升:缺陷率从百万分之一(DPPM)提升到十亿分之一(DPPB)
关键技术
01.03.02 视觉检测 · 微米级缺陷识别
高精度3D相机 + AI 实现密封钉焊接缺陷超低误判漏判检测。
01.01.01 智能感知装备 · 3D成像
高精度3D相机采集焊接部位三维形貌。
05.01.01 大模型/AI · 质量检测模型
AI 检测模型实现100%缺陷检测,替代氦气泄漏检测。
📊 核心成效:氦气消耗 ↓100%、缺陷率 DPPM→DPPB
⑤智能数字可持续能源管理 核心用例
⚠️ 痛点:工厂能耗监测难、人工调节易造成能源浪费,在碳中和目标下亟需精细化的能耗与碳排放管理。
💡 方案:构建多因子环境调优模型 + 海量传感器 + 先进过程控制(APC)+ 碳排计算模型,实现全厂能源参数智能管控与碳排放实时追踪。
实施路径
Step 1 — 传感布网:全厂分布式传感器实时监测设备与能耗
Step 2 — 智能调优:APC 实时分析并调整设备参数、提升能效
Step 3 — 碳排追踪:碳排计算模型逐线实时监测碳排放
Step 4 — 减碳决策:跟踪减排项目,支撑碳减排决策
关键技术
09.03.01 能源监控 · 全厂能源智能管控
海量传感器 + 多因子模型,实现能源参数实时智能调控。
09.02.02 碳核算 · 碳排计算模型
先进碳排计算模型逐线实时监测碳排放、跟踪减排项目。
03.03.04 工艺优化 · APC先进过程控制
APC 实时分析调整设备参数,显著提升全厂能效。
📊 核心成效:能耗 ↓43%、GHG ↓47.4%

📊 绩效改善总览

指标改善前改善后提升幅度业务解读
能耗—降低 80%↓80%大数据虚拟容量测试大幅降低测试工艺能耗
产量—提升 25%↑25%虚拟测试缩短节拍、提升电芯产能
维护成本—降低 41%↓41%深度学习预测性维护降低维护成本
氦气消耗—降低 100%↓100%AI视觉检测替代氦气泄漏检测环节
能耗—降低 43%↓43%全厂智能能源管理提升能效

🗺️ 技术全景图

01
智能装备
✔️
02
工业软件
✔️
03
智能工厂
✔️
04
智慧供应链
·
05
智能赋能技术
✔️
06
智能制造新模式
·
07
工业网络
✔️
08
系统安全
·
09
绿色可持续
✔️
已覆盖(7/9) 未涉及 WEF重点技术覆盖率:89%

🔍 可复制性分析

🏢 企业规模
宁德时代(CATL)是全球动力电池龙头,溧阳基地是其旗下江苏时代新能源科技有限公司,与宁德基地、宜宾基地并列为全球锂电行业仅有的3座灯塔工厂;基地600余个人工操作点已实现零人工干涉,平均每秒下线一块动力电池电芯,每天电池组件可装配2000多辆新能源汽车
💰 投入规模
围绕AI、大数据、数字孪生、3D打印等4IR技术进行全流程智能化改造,落地300余项防呆设计、覆盖40余道工序数字化,并自建分布式光伏与储能电站
⏱️ 实施周期
依托宁德时代"极限制造"体系持续投入,2023年12月获WEF灯塔工厂认定,相关技术与经验已向全球13家工厂复制推广
🎯 关键技术门槛
大数据容量建模、增材制造换线、深度学习预测性维护、微米级计算机视觉质检、APC能源与碳排管控五大核心能力
👉 适合什么企业参考
动力电池/储能电池制造商、新能源装备企业、对极限制造与品质一致性要求高的精密制造企业
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🏭 行业对标视角

国标分类路径:制造业 → 电气机械和器材制造业 → 电池制造 → 锂离子电池制造(国标 3841)

📌 全球锂电行业仅有的3座灯塔工厂均来自宁德时代(宁德、宜宾、溧阳),溧阳是继宁德、宜宾后的第三座,代表动力电池极限制造的全球最高水平。

💡 锂电极限制造的"十亿分之一":全球锂电行业仅有的3座灯塔工厂均来自宁德时代,溧阳基地把AI、大数据、3D打印、计算机视觉深度融入制造,将失效率从百万分之一(DPPM)提升到十亿分之一(DPPB),重新定义了动力电池的极限制造与品质标杆。

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电池制造要做到"十亿分之一"失效率,你觉得最该先投入的是大数据虚拟测试、3D打印换线、AI视觉检测,还是能源与碳排管理?

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