CN111900336A - 一种锂离子动力电池生产物流系统优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂离子动力电池生产物流系统优化方法，本发明结合工程实际需求，通过仿真平台对某企业的锂离子动力电池生产物流系统进行建模和仿真，针对生产物流系统存在的不足，在不改动当前生产车间布局与不更换、增加生产设备的优化约束下，制定优化方案并设计实验验证优化效果，为企业改善生产物流系统提供依据，最终实现提高设备利用率、降低资源浪费，从而提高企业的行业竞争力。

Description

一种锂离子动力电池生产物流系统优化方法

技术领域

本发明涉及锂离子动力电池制造领域，尤其涉及一种锂离子动力电池生产物流系统优化方法。

背景技术

近几年国家对新能源汽车行业越来越重视，新能源汽车市场不断扩大，锂离子动力电池作为新能源汽车的心脏越来越受到国家和企业的重视。面对越来越激烈的新能源汽车动力电池市场竞争，如何降低电池成本、提高电池质量是困扰电池生产厂家的现实问题。

锂离子动力电池的制造模式属于离散型和流程型的混合模式，制造工艺环节长且流程复杂，如果不同制造工序的工艺、节拍、物流不匹配，即工艺流、设备流存在差异，将会导致锂离子动力电池制造精度差、一致性差的问题。此外，新能源汽车对锂离子动力电池成本极其敏感，在生产过程中若生产物流发生堵塞或在制品堆积则会耽误生产的进程甚至发生生产停滞现象，进而影响电池产能，不利于降低生产成本。因此，有效改善生产物流系统平衡与提高生产效率是提升电池生产厂家市场竞争力的关键。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种锂离子动力电池生产物流系统优化方法。锂离子动力电池生产物流系统由大量制造要素构成，利用传统方法难以全面、精确地了解生产状况，而计算机仿真技术在解决大规模复杂问题上具有独特的优势，目前已被广泛地应用于生产物流系统的规划、管理和优化。通过使用计算机仿真技术，能够在不耗费任何生产资料的情况下模拟生产系统在某段时间内的运行状况，预测生产物流系统的生产能力与不足，协助企业针对性地制定生产物流系统优化方案。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明一种锂离子动力电池生产物流系统，包括极片制作工段、电芯制作工段和化成分容工段，所述极片制作工段包括自动配料上料、混合搅拌、极片涂布、碾压分切工序，所述电芯制作工段包括制片、卷绕、组装和注电解液工序，所述化成分容工段包括封口、老化、分选和出货工序。

所述极片制作工段具体包括自动配料、搅拌、涂布、冷压、模切、分条工序，负责完成正负极片的制作；所述搅拌工序完成正负极浆料的制备，正负极浆料的制备包括液态与固态物料间的相互混合、溶解、分散；所述涂布工序将正负极浆料均匀地分别涂覆在正、负极极片上；所述冷压工序对极片进一步压实；所述模切和分条工序完成将整卷极片分切成指定的尺寸形状。

所述电芯制作工段完成电池的成型，具体包括卷绕、热压、X-Ray检测、超声波焊接、软连接焊接、装支架、包Mylar、入壳、预焊、满焊、前氦检、烘烤和一次注液工序，其中，卷绕工序完成将正负极极片、隔膜卷绕组合成裸电芯；之后进行封装焊接过程，再进行烘烤工序进行除水；注液工序完成将电解液加入到电芯中。

所述化成分容工段完成对电池的激活检测，具体包括入化成钉、高温静置、拔化成钉、负压化成、插化成钉、高温静置、二次注液、后氦检、满充、OCV1测试、高温静置、OCV2测试、常温静置、OCV3测试、分容、分选和入库工序。

本发明一种锂离子动力电池生产物流系统优化方法，连续完成相同的两个产品所需的间隔时间为生产线的节拍，所述生产线的节拍的计算公式如下：

式中：CT表示生产线的节拍；TW表示有效实际总工作时间；Q表示有效实际总工作时间内的成品数量；

选取生产线平衡率、设备利用率、单位产出能源消耗作为评价指标对生产物流系统生产性能进行定量评价和优化；

生产线平衡率：用于评价生产系统中各个加工设备的节拍匹配程度的指标，其计算公式为：

式中：∑T_i为各工序节拍总和；n为总工位数；T_max为瓶颈工序的节拍；

当P≥90％时表示生产线平衡达到优，80％＜P＜90％时表示生产线平衡为良，P≤80％则生产线平衡较差；

设备利用率：在整个加工周期内有效工作时间与总时间的比值，其计算公式：

式中：working为设备利用率；T_working为设备有效工作时间；T_total为总时间；

单位产出能源消耗：生产线每生产一个单位的产品需要消耗的能源，其计算公式：

式中：η为单位产出能源消耗；Q_total生产线总产能；E_total为生产线能源总消耗量；

综上所述：最终的生产效能优化目标数学模型如式(4)所示：

式中：n表示生产线上工作站数目；working_i表示生产线上第i个工作站的利用率；max(working_i)表示生产线上最大的设备利用率；F表示生产线总产能。

本发明针对生产节拍不一致的工序之间的节拍匹配需求，提出了基于生产调度的优化方法。构建了多级串行生产线的生产调度模型，以瓶颈工序加工时间的整数倍为加工周期T，推导出在加工周期T内各个工序与瓶颈工序进行节拍匹配所需的实际加工时间与休息时间的具体计算公式。设计了极片制作工段基于生产调度的优化方案，并通过仿真实验验证了优化方案对改善极片制作工段存在的静态节拍失衡问题的可行性与具体效果。

本发明的有益效果在于：

本发明是一种锂离子动力电池生产物流系统优化方法，与现有技术相比，本发明结合工程实际需求，通过仿真平台对某企业的锂离子动力电池生产物流系统进行建模和仿真，针对生产物流系统存在的不足，在不改动当前生产车间布局与不更换、增加生产设备的优化约束下，制定优化方案并设计实验验证优化效果，为企业改善生产物流系统提供依据，最终实现提高设备利用率、降低资源浪费，从而提高企业的行业竞争力。

附图说明

图1是锂离子动力电池生产工艺流程图；

图2是锂离子动力电池简化生产工艺流程图；

图3是极片制作工段包含的工序流程图；

图4是电芯制作工段包含的工序流程图；

图5是化成分容工段包含的工序流程图；

图6是极片制作工段仿真模型图；

图7是电芯制作工段建模效果图；

图8是化成分容工段建模效果图；

图9是锂离子动力电池生产物流系统总体仿真模型效果图；

图10是锂离子动力电池生产物流系统各设备资源使用统计情况图；

图11是锂离子动力电池生产物流系统各设备利用率统计情况图；

图12是锂离子动力电池生产物流系统各设备等待率统计情况图；

图13是锂离子动力电池生产物流系统各设备堵塞率统计情况图；

图14是基于生产调度的优化研究方案图；

图15是基于缓冲区配置的优化研究方案图；

图16是锂离子动力电池生产物流系统仿真优化研究总体方案图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

锂离子动力电池生产工序流程比较复杂，由一系列操作工序、检验工序和贮存工序等三十几道工序组成，如图1所示，根据工序的特点与物流流向将锂离子动力电池生产线划分为原料仓、极片制作、电芯制作、化成分容和成品库五大部分。

经过对锂离子动力电池各生产工序的特点分析，可将锂离子动力电池的生产工序简化为极片制作工段、电芯制作工段和化成分容工段三个部分，如图2所示。极片制作工段主要有浆料制备(混合搅拌)、极片涂布、冷压、分条等工序；电芯制作工段主要包括卷绕、封装和注电解液等；化成分容工段主要包括组装、化成、分选等流程，并且还包括对电池的一系列检验工序。

(1)极片制作工段：极片制作工段包含搅拌、涂布、冷压、模切、分条等工序，如图3所示，主要负责完成正负极片的制作。搅拌工序主要是完成正负极浆料的制备。正负极浆料的制备都包括了液态与固态物料间的相互混合、溶解、分散等；浆料制备质量的好坏直接决定了锂离子电池的质量及性能。涂布工序完成将正负极浆料均匀地分别涂覆在正、负极极片上，涂布质量的好坏决定了电池的一致性和优性。冷压工序完成对极片进一步压实，提高电池的能量密度。模切和分条工序完成将整卷极片分切成指定的尺寸形状。

(2)电芯制作工段：电芯制作工段完成电池的成型，主要包含从卷绕到注液一系列工序，如图4所示。其中，卷绕工序完成将正负极极片、隔膜卷绕组合成裸电芯；之后进行封装焊接过程，再进行烘烤工序进行除水；注液工序完成将电解液加入到电芯中。

(3)化成分容工段：化成分容工段完成对电池的激活检测，具体的工序如图5所示。注液封装后的电芯需要经过化成工序进行充电从而实现活化；电池活化之后需要经过分容工序进行电池容量及其他电性能参数测试并将电池进行分级。

生产线的节拍(Cycle time，CT)是指连续完成相同的两个产品所需的间隔时间。生产节拍决定了生产速度的快慢，节拍越长表示生产速度越慢，反之，节拍越短表示生产速度越快。其计算公式如下：

式中：CT表示生产线的节拍；TW表示有效实际总工作时间；Q表示有效实际总工作时间内的成品数量。

瓶颈工序是指制约生产线产出量的环节。瓶颈工序决定了生产线的产能，同时制约了其他环节的生产能力。通过不断地消除生产瓶颈能够提高生产线平衡率与提高生产线的产能。

锂离子动力电池生产物流系统对各工艺、设备的节拍匹配以及生产成本较为敏感，因此本文选取生产线平衡率、设备利用率、单位产出能源消耗作为评价指标对生产物流系统生产性能进行定量评价。

(1)生产线平衡率：生产线平衡率是用于评价生产系统中各个加工设备的节拍匹配程度的指标，其计算公式为：

式中：∑T_i为各工序节拍总和；n为总工位数；T_max为瓶颈工序的节拍。

当P≥90％时表示生产线平衡达到优，80％＜P＜90％时表示生产线平衡为良，P≤80％则生产线平衡较差[63]，如表1所示。

表1生产线平衡率评价等级表

(2)设备利用率：设备利用率working是指设备在整个加工周期内有效工作时间与总时间的比值。设备利用率越高，说明设备有效加工时间越长，设备产出越多，其计算公式：

式中：T_working为设备有效工作时间；T_total为总时间。

(3)单位产出能源消耗：单位产出能源消耗率是指生产线每生产一个单位的产品需要消耗的能源，其计算公式：

式中：η为单位产出能源消耗；Q_total生产线总产能；E_total为生产线能源总消耗量。

本发明的研究目标是提高锂离子动力电池生产物流系统的产能与生产线平衡，因此本文建立最大平衡率和最大产能的多目标函数问题。由于这两个目标间相互促进且都是求最大值，且产能的量值与平衡率的量值不在同一个量级，为了体现两者的综合优化效果，故直接将平衡率和产能求积，将两个目标转变成单目标问题进行求解。本文最终的生产效能优化目标数学模型如(2-4)所示：

式中：n表示生产线上工作站数目；working_i表示生产线上第i个工作站的利用率；max(working_i)表示生产线上最大的设备利用率；F表示生产线总产能。

仿真模型构建：

按照锂离子动力电池的生产工艺流程的顺序以及工艺特点、工厂布局将锂离子动力电池生产系统分为极片制作工段、电芯制作工段和化成分容工段三部分分别进行建模。首先建立各个工段的每个加工工序的小模块，按现场设施布置与工厂布局情况布置小模块的位置，之后将各个工序模块按照生产工艺流程连接成整条生产线；完成仿真模型构建之后，输入各工序的基本参数，再根据实际生产情况设定仿真假设与仿真约束，最后进行仿真运行。

仿真原则与仿真假设：

由于锂离子动力电池生产物流系统从建成投产至今未满两年，设备较新，厂房布局固定无法修改。因此在对锂离子动力电池生产物流系统进行优化的时候，要充分考虑到企业的实际情况，具体要遵循以下几点原则：

(1)在对锂离子动力电池生产物流系统进行改善优化时要充分考虑生产现场的实际情况，包括生产设备、生产车间布局情况等，同时做到尽量减少优化成本。

(2)在对锂离子动力电池生产物流系统的瓶颈工位或者用时较长的工位进行改善以及调整的过程中，要严格遵循锂离子动力电池的生产工艺要求与设备的生产效率情况，保证锂离子电池的生产质量。

(3)在构建锂离子动力电池生产物流系统的仿真模型时，应严格再现生产工艺流程和体现生产设备的实际生产能力，保证仿真的真实性与可靠性。

此外，建模之前，对本生产系统模型做出如下假设：

(1)设定模型每天运行24小时，仿真运行120天。

(2)根据实际加工设备的特性，将各个设备都简化为仿真平台的框架对象或者单/并行处理对象。每个工序的操作时间简化为加工时间，并且根据实际情况设置相应设备的有效率与平均修复时间参数。

(3)假设仿真运行过程中各工位原材料充足，成品及时送出，并且不考虑次品出现的情况。

仿真对象设计：

在进行仿真模型的对象设计时，需要了解Plant Simulation软件中仿真模型的基本对象。锂离子动力电池生产系统建模仿真中涉及的设备由实体库中的建模对象定义，如2所示。

表2 Plant Simulation建模对象

对于锂离子动力电池生产系统中的原材料仓部分，选用Source对象进行建模，根据实际生产中材料输入的时间间隔与数量来设置Source对象的参数，从而实现原材料输入过程的建模。对于成品库部分，选用Drain对象来建实现对成品收集过程的建模。根据不同工序所需原材料的不同，选用Entity对象，通过设置Entity的性质、外观等参数以区分原材料种类从而实现对生产线上原材料的建模。对于极片制作工段、电芯制作工段和化成分容工段，则根据工序设备的工作流程、工位数选用SinglePro对象、ParallelPro对象、Assembly对象、Disassemble对象中的某一个或者多个组合来进行建模。

极片制作工段物流仿真模型的构建：

极片制作部分由正/负极浆料搅拌机、涂布机、冷压机、模切机和分条机组成，主要完成制备浆料、涂覆极片、分切极片这三项工作。锂离子动力电池生产物流系统的浆料原材料自动上料口由流体源建模；搅拌机实现的工艺是将不同原料搅拌制成浆料，可以用混合器元素建模；缓存罐则由罐元素建模；涂覆极片工序是将浆料均匀地涂覆在极片上，在建模设计中涂布机由分装器元素来建模，输入的原料是浆料(液体)，输出的成品是完成涂布的极片(固体)；剩下的冷压机、模切机、分条机分别由拆卸站元素、单处理元素、拆卸站元素建模。各个设备元素定义及参数如表3和表4。最后整个极片制作工段的仿真模型效果图如图6所示。

表3极片制作工段仿真元素定义及参数设置

电芯制作工段物流仿真模型的构建：

电芯制作工段有两条相同的流水线，其设备主要有卷绕机、热压机、X-ray检测机、超声波焊接机、软连接焊接机、支架装配机、包Mylar机、入壳机、预焊机、满焊机、前氦检机、干燥炉、注液机等。其中，卷绕机和超声波焊接要完成多项工序，单一建模元素无法仿真实际加工过程，因此采用多个建模元素集成一个框架对象来建模，实现仿真具体的工艺流程；各个设备建模元素定义及参数如表5。最终的建模效果图如图7所示。

表5电芯制作工段仿真元素定义及参数设置

化成分容工段物流仿真模型的构建：

化成分容工段有两条相同的流水线，其设备主要有入钉机、高温负压化成、插钉机、拔钉机、高温静置柜、注液机、焊接密封钉机、后氦检机、OCV机、分选机、常温静置柜等。各个设备建模元素定义及参数如表6。最终的建模效果图如图8所示。

表6化成分容工段仿真元素定义及参数设置

总体仿真模型效果：

锂离子动力电池生产物流系统的堆垛车间采用RackLane元素建模，按照实际尺寸与格数设置RackLane的参数。最后将各个部分通过线对象连接起来，同时设置速度为18m/min，最终锂离子动力电池生产物流系统总体仿真模型效果图如图9所示。

仿真结果分析：

仿真运行与结果分析：

完成仿真模型的构建和参数的设置之后，开始进行仿真运行。通过使用时间控制元素对仿真模型系统的仿真运行时间进行控制，本次仿真设置运行时长为120天，之后开始运行仿真模型。

仿真结束后，利用图表对象获取各个设备的资源统计信息。仿真120天之后锂离子动力电池生产物流系统的产能(只统计最后的成品总数，不统计在制品数量)及能源消耗情况如表7所示；各个设备资源使用统计信息(相同工序配备的设备取平均值)如图10所示。根据各设备的资源使用情况仿真结果可知，整体的设备资源使用统计曲线呈锯齿状，有明显的落差，极片制作工段和化成分容工段最为明显，这说明各设备之间的工作负荷分配不均衡，且生产物流系统存在较为严重的堵塞现象。

表7锂离子动力电池生产物流系统仿真结果

化成分容工段各个设备利用率和等待率统计曲线为锯齿形的主要原因是各道工序所要求的加工时间严重不一致，比如化成、分容、高温静置、常温静置的加工时间长达几天，而插化成钉、拔化成钉等工序的加工时间只有几秒钟。因此在本文的优化研究中，重点优化极片制作工段和电芯制作工段，化成分容工段优化空间较小，本文不对化成分容工段作深入研究。

根据图11可知，存在处于生产流程越后面的设备的利用率越高的趋势；根据图12和图13可知：处于生产流程越后面的设备的等待率越高，堵塞率越低。造成锂离子动力电池生产物流系统不平衡的因素主要有两个：

(1)生产节拍不匹配

在对锂离子动力电池生产物流系统进行平衡率计算时，由于锂离子动力电池生产物流系统的待加工件涉及由液体到固体、由极片卷到小电芯等多种变化，生产节拍单位不一致，需要对生产线上的各道工序进行生产节拍换算。涂布1卷负极极片大约需要22.63升浆料，1卷极片经过冷压分切成3卷短极片，1卷短极片经过分条分成2卷短窄极片，1卷短窄极片可卷绕大约178个电芯。本文以卷绕工序的节拍为基准，按照实际生产数量转换关系进行换算。换算后的数据如表8所示。此外，本文的仿真优化研究不再讨论化成分容工段，因此在计算平衡率时，化成分容工段的工序不纳入计算。

表8换算后各工序的生产节拍数据表

根据生产线平衡率计算公式，可得锂离子动力电池生产物流系统的生产线平衡率为：

生产线平衡率小于90％，大于80％，锂离子动力电池生产物流系统的生产平衡为良好。极片制作工段的工序节拍匹配较差，电芯制作工段的工序节拍匹配总体较好，两个工段之间节拍匹配较差。

(2)设备故障

由于锂离子动力电池生产物流系统的生产线为串行生产线，当生产线上的某一设备出现故障停工时，会导致前级设备生产的工件没有及时送出而造成前级设备处于堵塞状态，同时导致后级设备没有工件可加工而处于空闲状态。因此生产线上的设备故障会导致生产波动，造成整个生产物流系统平衡较差，进而影响产能。

从表8可以看出锂离子动力电池生产物流系统的极片制作工段各工序生产节拍不匹配，电芯制作工段整体生产节拍较为匹配。但是分析图10各设备的资源统计情况曲线，发现极片制作工段各设备的资源利用极度不均匀，电芯制作工段部分设备出现资源利用不均匀的情况。极片制作工段出现资源利用不均衡现象的原因在于其各工序的固有节拍严重失衡，生产线主要处于静态节拍失衡状态；电芯制作工段出现局部资源利用不均衡现象的原因在于设备故障引起的生产波动，造成生产线的动态节拍失衡。

仿真优化目标与优化约束：

通过分析仿真结果，得出造成锂离子动力电池生产物流系统堵塞的主要原因是节拍不匹配和设备故障。因此本文的优化目标主要是匹配锂离子动力电池生产物流系统的生产线节拍与优化生产线平衡，提高各设备的资源利用率，降低设备的单位产出能源消耗。

在展开优化方案研究的过程中，应该充分考虑企业的生产现状、优化空间与优化成本等实际因素，才能制定合理可行的优化方案。本文的优化约束主要有以下几点：

(1)不能改动当前工厂生产车间布局，即不能扩大现有生产车间的面积与大范围改动生产物流系统；

(2)不能更换、添加设备，也不能改变设备的加工工能，现有设备与工序一一对应，无法让设备承担其他工序的加工要求；

(3)不能影响电池生产的品质，应充分考虑加工工序的工艺特性。

仿真优化研究的总体方案设计：

本文通过分析生产物流系统生产现状与仿真模型运行结果，确定了锂离子动力电池存在静态节拍失衡和动态节拍失衡的问题。

极片制作工段由于各工序配备的加工设备的数量、加工能力存在差异，导致各工序的固有节拍不匹配。这种由于各工序固有节拍不匹配引起的静态节拍失衡会造成各设备的作业负荷不均衡，生产线局部处于空闲状态、局部处于堵塞状态。各设备作业负荷不均衡不仅限制了设备生产效能的有效发挥，同时会导致不同生产批次的电池存在差异，造成电池一致性差进而影响电池质量。针对静态节拍失衡问题，本文提出了基于生产调度的优化方法：首先将复杂的多级串-并混合生产线简化为多级串行生产线，之后研究该简化生产线并构建生产调度模型，给出各个工序与瓶颈工序进行节拍匹配所需的实际加工时间与休息时间的具体计算公式；之后将极片制作工段简化为多级串行生产线并构建生产调度模型，再设计各设备的生产班次计划；最后设计仿真实验进行验证。具体研究方案如图14所示。

电芯制作工段各工序的固有节拍较为匹配，但在生产过程中，由于设备故障而造成生产波动，生产线局部处于空闲状态、局部处于堵塞状态。这种由于生产波动造成的动态节拍失衡会导致原本节拍匹配的各设备的作业负荷不均衡。针对动态节拍失衡问题，本文提出了基于缓冲区配置的优化方法，通过配置缓冲区从而减小由于设备故障而造成的生产波动的影响。本文首先提出了基于可用度分析的缓冲区优化配置方法：首先将多级串-并混合生产线简化为多级串行生产线，并构建了由前后两级生产设备和位于中间的缓冲区组成的关键段模型，以关键段为研究对象构建关键段的可用度模型；其次利用关键段的可用度模型确定缓冲区优化取值范围；再次为了弥补基于可用度分析的缓冲区优化配置方法的不足，设计基于生产调度的缓冲区优化配置方法，通过设置中转缓冲区同时服务多个关键段从而满足关键段缓冲区偶发性的大容量需求；最后对电芯制作工段进行缓冲区优化配置，并设计仿真实验进行优化效果验证。具体研究方案如图15所示。

本发明的仿真优化研究的总体方案如图16所示。完成锂离子动力电池生产物流系统的优化方案制作之后，重新构建仿真模型，分析生产物流系统的优化效果，当优化效果满足预期目标时，即可确定最终的优化方案。

本发明分析与梳理了锂离子动力电池生产物流系统的生产工艺流程、工艺参数等实际生产现状；制定了生产物流系统评价体系，并设计生产效能优化目标数学模型；根据生产物流系统的实际生产现状建立仿真模型并运行，通过分析仿真结果确定了生产物流系统存在的不足；根据锂离子动力电池生产物流系统实际生产现状与仿真结果，结合工程实际需求设计本文仿真优化研究的总体方案。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种锂离子动力电池生产物流系统，其特征在于：包括极片制作工段、电芯制作工段和化成分容工段，所述极片制作工段包括自动配料上料、混合搅拌、极片涂布、碾压分切工序，所述电芯制作工段包括制片、卷绕、组装和注电解液工序，所述化成分容工段包括封口、老化、分选和出货工序。

2.根据权利要求1所述的锂离子动力电池生产物流系统，其特征在于：所述极片制作工段具体包括自动配料、搅拌、涂布、冷压、模切、分条工序，负责完成正负极片的制作；所述搅拌工序完成正负极浆料的制备，正负极浆料的制备包括液态与固态物料间的相互混合、溶解、分散；所述涂布工序将正负极浆料均匀地分别涂覆在正、负极极片上；所述冷压工序对极片进一步压实；所述模切和分条工序完成将整卷极片分切成指定的尺寸形状。

3.根据权利要求1所述的锂离子动力电池生产物流系统，其特征在于：所述电芯制作工段完成电池的成型，具体包括卷绕、热压、X-Ray检测、超声波焊接、软连接焊接、装支架、包Mylar、入壳、预焊、满焊、前氦检、烘烤和一次注液工序，其中，卷绕工序完成将正负极极片、隔膜卷绕组合成裸电芯；之后进行封装焊接过程，再进行烘烤工序进行除水；注液工序完成将电解液加入到电芯中。

4.根据权利要求1所述的锂离子动力电池生产物流系统，其特征在于：所述化成分容工段完成对电池的激活检测，具体包括入化成钉、高温静置、拔化成钉、负压化成、插化成钉、高温静置、二次注液、后氦检、满充、OCV1测试、高温静置、OCV2测试、常温静置、OCV3测试、分容、分选和入库工序。

5.一种锂离子动力电池生产物流系统优化方法，其特征在于：连续完成相同的两个产品所需的间隔时间为生产线的节拍，所述生产线的节拍的计算公式如下：

式中：CT表示生产线的节拍；TW表示有效实际总工作时间；Q表示有效实际总工作时间内的成品数量；

选取生产线平衡率、设备利用率、单位产出能源消耗作为评价指标对生产物流系统生产性能进行定量评价和优化；

生产线平衡率：用于评价生产系统中各个加工设备的节拍匹配程度的指标，其计算公式为：

式中：∑T_i为各工序节拍总和；n为总工位数；T_max为瓶颈工序的节拍；

当P≥90％时表示生产线平衡达到优，80％＜P＜90％时表示生产线平衡为良，P≤80％则生产线平衡较差；

设备利用率：在整个加工周期内有效工作时间与总时间的比值，其计算公式：

式中：working为设备利用率；T_working为设备有效工作时间；T_total为总时间；

单位产出能源消耗：生产线每生产一个单位的产品需要消耗的能源，其计算公式：

式中：η为单位产出能源消耗；Q_total生产线总产能；E_total为生产线能源总消耗量；

综上所述：最终的生产效能优化目标数学模型如式(4)所示：

式中：n表示生产线上工作站数目；working_i表示生产线上第i个工作站的利用率；max(working_i)表示生产线上最大的设备利用率；F表示生产线总产能。

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