MES软件赋能宁波锂电池材料生产数字化转型

宁波是国内锂电池材料产业的核心集聚区，形成了正极材料、负极材料、隔膜、电解液四大核心品类的完整产业链，汇聚了容百科技、杉杉股份、星源材质等龙头企业，2024 年产业规模突破千亿元，是支撑长三角新能源产业链的关键环节。锂电池材料生产具有工艺严苛、质量敏感、连续化生产、环保安全要求高四大核心特点，而MES软件作为生产执行层的核心枢纽，能够针对性解决行业痛点，推动生产从 “经验驱动” 向 “数据驱动” 转型。

一、宁波锂电池材料行业的生产特点

锂电池材料的性能直接决定动力电池的能量密度、循环寿命和安全性，其生产过程具有显著的行业特殊性，具体可概括为以下五点：

工艺复杂且参数敏感度极高

锂电池材料生产涵盖配料→混料→烧结→粉碎→筛分→包覆→干燥等多道核心工序，其中高温烧结（如三元正极材料烧结温度达 1000℃以上）、气氛控制（氮气 / 氩气保护）、包覆工艺是决定产品性能的关键环节。

工艺参数的微小偏差（如温度波动 ±5℃、物料配比误差 ±0.1%）会直接导致产品粒度、形貌、纯度不达标，因此对工艺参数的精准管控要求远超普通制造业。

产品高端化、定制化趋势显著

宁波锂电池材料企业主要为宁德时代、比亚迪、亿纬锂能等头部电池厂商配套，产品呈现高镍化、多元化特点：

• 正极材料从磷酸铁锂、三元 523 向三元 811、磷酸锰铁锂升级；

• 负极材料向硅基负极、人造石墨高端品类拓展；

• 下游客户定制化需求占比超 60%，生产模式呈现多品种、小批量、多批次特征，对生产调度的柔性要求极高。

连续化生产为主，设备依赖性强

• 除实验室研发外，规模化生产以连续化、自动化产线为主，核心设备包括高温窑炉、行星式混合机、气流粉碎机、包覆反应釜等，单条产线投资规模达数亿元。

• 设备的稳定性、运行效率直接决定产能，一旦窑炉等关键设备停机，会导致批次产品报废，造成巨大经济损失，因此设备 OEE（综合效率）管理是生产管理的核心。

质量管控要求极致，全链路追溯是硬性需求

• 锂电池材料的纯度（杂质含量需低于 ppm 级）、粒度分布、振实密度等指标直接影响电池安全，下游电池厂商对原材料的全链路追溯有强制要求（需追溯到原材料批次、生产设备、工艺参数、操作人员）。

• 传统人工记录方式无法满足高精度追溯需求，易出现数据失真、追溯效率低等问题。

环保与安全监管压力大

生产过程涉及危化品（如电解液的六氟磷酸锂、负极材料的沥青）、高温能耗、粉尘排放等问题，环保政策要求：

• 危化品存储、运输需全程监控；

• 烧结环节的能耗需精准计量与优化；

• 粉尘排放浓度需低于 10mg/m³；

• 企业面临严苛的环保与安全合规压力。

二、MES软件赋能锂电池材料数字化转型

针对锂电池材料生产的痛点，MES软件需围绕工艺管控、质量追溯、设备管理、物料协同、能耗安全五大核心场景，构建数字化生产管控体系，具体赋能路径如下：

1. 工艺参数精准管控，提升产品一致性

这是MES在锂电池材料行业的核心价值，解决 “工艺不稳定、产品良率低” 的痛点。

• 参数自动采集与监控：MES 与窑炉、混合机、包覆釜等设备的 PLC 系统对接，实时采集温度、压力、转速、气氛浓度等关键工艺参数，替代人工记录，数据采集精度达 ±1℃/±0.1%；

• 工艺防错与预警：预设工艺参数阈值，一旦出现超差（如烧结温度过高），系统自动触发声光预警，并联动设备暂停工序，避免不合格产品产生；

• 工艺知识库沉淀：将优质批次的工艺参数（如高镍三元材料的烧结曲线）固化为标准工艺模板，新订单直接调用模板生产，减少对资深工程师的依赖，良率可提升 3%-5%。

2. 全流程质量追溯，满足下游客户合规要求

构建“原材料 - 工序 - 成品”的全链路追溯体系，实现 “一物一码” 精准追溯。

• 批次管理与条码赋码：为每批次原材料、半成品、成品生成唯一条码 / RFID 标签，记录物料流转轨迹；

• 质量数据自动关联：将来料检验（IQC）、工序检验（IPQC）、成品检验（FQC）数据自动关联至对应批次，支持 SPC 统计过程控制，识别质量波动趋势；

• 追溯快速查询：下游客户提出追溯需求时，可在 MES 系统中输入产品条码，10 秒内查询到该产品的原材料批次、生产设备、工艺参数、检验报告等全量信息，追溯效率提升 90%。

3. 设备全生命周期管理，提升OEE与产能

针对连续化生产的设备依赖性，MES实现设备从台账、维保到故障预警的全流程管理。

• 设备台账数字化：记录设备型号、采购日期、维保记录、备件信息，实现设备档案电子化；

• OEE 实时分析：自动计算设备综合效率，识别停机、待机、故障等损耗类型，定位产能瓶颈（如窑炉升温时间过长）；

• 预测性维护：基于设备运行数据（如振动、电流）构建预警模型，提前预测设备故障（如轴承磨损），将非计划停机时间减少 40% 以上。

4. 物料与库存精细化管理，降低成本

解决锂电池材料多品种、高价值的物料管理难题。

• 物料流转跟踪：实时监控原材料、半成品在各工序的流转状态，避免物料混淆（如正极材料与负极材料混批）；

• 库存实时同步：与 WMS系统对接，自动更新原材料、成品库存，支持齐套性检查，避免因物料缺料导致产线停工；

• 在制品库存优化：通过生产节拍分析，减少在制品库存积压，资金周转率提升 15%-20%。

5. 能耗与安全管控，满足环保合规要求

针对行业环保安全痛点，MES构建数字化监管体系。

• 能耗精准计量：采集各工序、设备的水、电、气消耗数据，分析高能耗环节（如烧结工序），制定节能优化方案；

• 危化品管理：监控危化品的存储量、领用记录、使用轨迹，设置库存上限预警，避免违规存储；

• 安全事件追溯：记录安全巡检、隐患整改信息，实现安全事件的溯源分析，降低安全事故发生率。

6. 系统集成，打通数据孤岛

锂电池材料企业的数字化转型需构建 “ERP+MES+WMS+LIMS”的一体化系统架构：

• 与ERP 系统对接：接收生产计划，反馈实际产量、工时、成本数据，实现计划 - 执行 - 核算闭环；

• 与LIMS系统对接：自动获取检验数据，替代人工录入，提升质量数据准确性；

• 与工业互联网平台对接：将生产数据上传至云端，支持远程监控与数据分析。