承担单位：天能集团（河南）能源科技有限公司

研究内容：

   本项目通过引进和升级智能制造生产设备，实施智能化模块车间建设。同时，公司与天能电池集团股份有限公司合作，基于工业互联网的动力电池制造过程网络协同关键技术为研究重点，着力解决动力电池制造关键环节多源异构数据采集、电池生产设备的智能诊断、电池生产工艺波动分析以及电池生产设备、工艺能力、产品质量之间的关联机制等科学问题，形成完整的电池智能生产解决方案。主要研究开发内容包括：

    1、智能设备的接入，构建智能物联网终端

   铅蓄电池智能生产设备主要包含：连铸连轧、连涂连分、智能化组装及智能化充电等工艺设备。电池生产现场设备本身不一定具有联网能力，需在本地组网后，再统一通过边缘设备接入网关接入网络。基于工业以太网、工业总线等工业通讯协议，网线、光纤等物理链路，5G、NB-I0T等无线协议将工业现场设备接入到平台的边缘层，形成智能物联终端体系。接入网关需兼容市面上绝大多数的通信协议，并通过边缘网关采集海量数据；依托协议转换技术实现多源异构数据的归一化和边缘集成；利用此设备实现底层数据的汇聚处理，并实现数据向云端平台的集成。

   2、基于机器学习的电池生产设备故障诊断和生产工艺监控

   针对高端电池生产过程中关键设备的故障诊断和核心工艺参数的波动分析，探究高端电池生产过程中关键生产设备的故障建模和演化机理，建立基于数据驱动的电池生产设备智能诊断模型，实现电池生产关键设备故障类型的有效定位与识别；另一方面，需整合电池生产核心工艺中的关键参数，提出电池生产工艺波动的具体分析方法，完成电池生产工序流参数波动下的样本特性层次化分析，实现电池生产工艺参数波动的优化控制和智能化管理。

   3、基于大数据分析的电池成组产品质量控制和质量追踪

   面向电池成组产品一致性问题，基于电池生产制造过程中化成过程所采集的充放电海量数据，提出一种基于海量时间序列聚类的动力电池配组方法，提高电池组内单体电池一致性，延长电池组使用寿命；面向生产质量追踪关键问题，需研究描述电池产品质量、关键设备状态、核心工艺以及三者之间相互关联的非线性映射关系，完成电池生产质量追踪，在此基础上，完成电池产线的工艺优化，从而最终达到提升成品质量的目的。

   4、基于工业互联网的高端电池生产智能管控系统集成及应用

   以高端电池智能产线为基础，依托项目合作企业自有工业互联网平台，研发和完善高端电池边缘生产设备接入、电池生产设备故障诊断与生产工艺监控分析、电池成组产品质量控制和质量追踪等为智能引擎的高端电池生产智能管控系统平台，打通从企业生产到运营的全生命周期数据链路，建立企业数据空间，实现数据流的横向集成以及信息流的纵向贯通，消除信息孤岛，达到数据的互联互通，从而实现高端电池全生命周期生产控制智能化、数据分析查询高效便捷化、质量追踪精确化。

   技术创新点

   创新点1：面向制带、和膏、涂板、装配、化成等高端电池生产工艺和关键设备，构建垂直向层级关系和水平向关联关系复杂网络模型，描述关键设备之间、关键设备与工艺流程的相似度和影响度，并在其基础上融合多源异构的海量生产数据构建高阶特征表达，基于边缘智能技术，实现跨工序工艺性能、产品质量评估和协同分析优化。

   创新点2： 基于制带、和膏、涂板、装配、化成等电池生产核心工艺波动数据，采用生成对抗神经网络研究定制化电池产线关键设备小样本故障数据的增强技术；利用构建的电池设备故障样本增强数据集和完备故障字典，建立基于数据驱动的电池生产设备智能诊断模型。基于嵌入自适应权重粒子群算法的深度残差收缩网络，结合现代传感器理论和技术，实现电池生产核心工艺过程中波动参数的特征提取，实现电池生产工艺参数的波动特性模拟与表征。

创新点3： 融合改进型主成分分析法与自组织映射神经网络，构建电池生产质量追踪模型，完成电池生产质量分析与质量异常追踪；基于自编码神经网络，实现电池充放电海量数据的特征提取，在此基础上，基于聚类密度峰快速搜索方法完成数据特征的聚类，从而实现电池的高效高性能配组，提高电池组内单体电池一致性。

通过项目实施可新增年产值3亿元，年新增利税2600万元。项目完成后开展技术辐射，可拉动社会投资20亿元以上，新增利税1.7亿元。