电池产业近两年发展突飞猛进，产能高速扩张。制造企业如何锻造出极限制造的能力，以匹配TWh时代的质量和效率需求？宁德时代点亮两座灯塔工厂，为产业链引领能力提供方向。
全球灯塔网络项目由世界经济论坛发起，旨在筛选出善于采用并整合第四次工业各项先进技术的世界领导者，构建起一个学习分享的社区平台。目前全球灯塔工厂数量已经达到132座，中国是灯塔工厂最多的国家，达50座。
灯塔工厂能够大规模利用人工智能、大数据、3D打印等技术，提升效率和竞争力，转变商业模式和推动经济增长，同时增强劳动力能力和保护环境，并推动各地区、各行业的制造商参与学习。
在全球锂电行业，只有两家入选灯塔工厂，均来自宁德时代。宁德时代的灯塔工厂中，数字化技术应用带来了显著的降本效果，增强了交付能力，还重塑着劳动力与生产的关系。宁德时代不仅跨越了“试点陷阱”，让灯塔工厂的技术经验在内部复制和流动，还借助灯塔网络汲取更多养分，并积极推动上下游产业链的数字化转型。
是什么打造出了灯塔工厂，灯塔工厂又照亮了什么方向？证券时报采访团近日走进宁德时代，带你了解一块电池如何诞生，一座灯塔如何点亮。
一秒钟的长度是多少？它基本相当于心脏跳动一次的时间，也是宁德时代一条生产线制造出一个电芯的时间。在如此生产节拍下，宁德时代追求的电芯缺陷率是十亿分之一。
宁德时代总部基地和四川时代宜宾工厂在2021年和2022年先后获评“灯塔工厂”称号。世界经济论坛对此评价称，宁德时代总部基地实现了在生产每组电池耗时1.7秒的速度下仅有十亿分之一的缺陷率，同时将劳动生产率提高75%，将每年的能源消耗降低了10%；而宜宾工厂在此基础上，实现生产线%。
这一串数字是宁德时代面对行业挑战的回应。电池行业在大规模扩张中迈向TWh时代，要求制造能力走向极限，无论是动力电池还是储能电池，都需要更安全、更高效、更稳定。制造业通常用PPM（百万分之一）来表示每百万个产品中有一到两个不良品，这已经是汽车、电子产品等领域的世界级制造水平，而动力电池还需要将其进一步降低至PPB（十亿分之一）级别。
当前的电池领域群雄逐鹿，竞争愈发激烈。业内预计，按照目前各家规划的扩张速度，电池产业或将最终走向产能过剩，但这种过剩将体现为结构性产能过剩，优质电池产品仍将供不应求。因此，提升产品质量更加成为电池厂商应对竞争不可或缺的利器。
“把一条2GWh产能的产线GWh，甚至更高，如果只是靠垒设备，就不是升级换代。同时，数字化技术也要真正用活，有效且可靠，而不是玩概念。”宁德时代智能制造部的马林博士告诉证券时报采访团，在灯塔工厂中，不同工序之间的融合程度更高、拉线标准化更强、生产节拍更快、无人化做得更彻底，而这背后则是看不到的数据模型、系统算法、边缘计算等能力在支持。
以涂布工艺为例，这道工艺是电池极片制造中的精细活儿，需要将已搅拌好的浆料均匀地涂抹到厚度仅有几微米的箔材上。传统的涂布工艺十分依赖人工经验，调试精确度只能靠“涂布大师”手工操作来应对涂布工艺上的不稳定性。
对此，四川时代宜宾工厂开发了锂电加工工艺闭环控制算法，对1000多种粉体和流体的各项组合参数进行建模并深度学习，实现箔材涂覆微米级的精准调控，提升了产品的一致性。比如，如果生产中出现了缺陷，在线监控功能就会及时警报，帮助员工第一时间发现问题。
“我们通过测算发现，灯塔工厂通过技术应用带来了可观的降本效果，同时也保障了交付能力，交付速度和品质获得了很多国际大客户的认可，这也是一种潜在收益。”马林表示。
值得一提的是，灯塔工厂也在改变劳动力与生产的关系。证券时报采访团在宁德时代总部基地看到，灯塔工厂产线上需要的员工数量很少，只有在人工抽检、设备运维等少数环节仍然需要员工参与。
“我们并不是不需要人，人依然是重要的生产要素。”马林说，设备的自动化程度提升是为人赋能，把不必要的重复性劳动力解放出来，同时产生更多对复合型人才的需求，“原来我们的IT同事缺乏对制造的理解，而搞制造的同事又不了解软件算法，为此我们早在2020年就专门成立了智能制造部，针对大数据、人工智能、设备控制等方面提升团队专业性和复合性”。
在世界经济论坛的调研中，有70%左右的企业难以跨越“试点陷阱”。这些企业虽然在先进技术应用上积极投入，但可能缺乏合理的组织结构，或者没有让合适的利益相关者参与进来，以至于无法规模化地应用数字化技术。最终，大量人力物力的投入并没有带来清晰的效果。
宁德时代在全球有超过30座工厂，“虽然公司目前只申报了两座灯塔工厂，但实际上很多数字化技术已经在其他基地用起来了，甚至用得很好。”马林表示。
将灯塔工厂的经验在内部复制，宁德时代依靠的是一支高效的运营团队。马林表示，设备建设和技术导入速度都很快，但关键是运营团队需要有较强的执行力、一致性和协同性，“当我们在打造第一座灯塔工厂的时候，其他基地的同事都会来看这座工厂有哪些优势、怎样借鉴这些技术，而不是等到灯塔工厂建成了之后其他人再开始同步”。
马林全程参与了宁德时代总部基地灯塔工厂的建设过程，他认为这座工厂的特色之一在于人效提升，相比于消费类电池，动力电池生产过程速度要求更快、缺陷要求更少，传统检测方法准确率较低，因此工厂引入AI技术辅助人工交叉检测，明显提升了准确率；先进制造技术的运用还反哺数字化开发，提升材料、工艺和装备层级的仿真能力，原本需要一周时间的仿真工作现在一两个小时就能做出来；此外，制造链条完成了闭环控制，大量沉积在产线上的数据被唤醒，通过模型分析来改造工艺、提升效率。
在应用先进技术的同时，宜宾工厂则增添了一抹绿色的底色。除了“灯塔工厂”的称号之外，宜宾工厂还在2022年3月获得碳中和认证证书，成为全球首家电池零碳工厂。实现零碳一方面是借助当地丰富的水力资源，提升能源结构中绿电的比例；另一方面，数字化技术也帮助工厂“节流”，降低生产过程中的能源消耗。
设备运转是能源消耗的大户，面对一条拉线上的数百台设备，人工点对点操作常常顾此失彼，也无法及时响应。四川时代自主研发了CFMS系统，并在厂区中铺设了超过4万个环境探测传感器，通过窄带物联网采集，全域厂房设备被100%在线监控，它们的状态参数都可以得到实时上传，数据可以实现快速交互。AI系统通过计算这些数据，进行节能方案的优化，并为每台设备量身定制最优的运行参数。
此外，在宜宾工厂，数字化技术的应用还外溢到生产以外的场景。马林介绍，原来AI视觉等技术主要用在产品质量控制方面，而现在已经拓展到整个工厂运营层面。例如在安全管理方面，传统的巡检只能依靠人力，易燃区域主要采用现场定时定点抽检的形式，漏检风险较大。对此四川时代运用视频流+AI技术，打络、系统之间的屏障。通过视频实时成像，系统可自动识别违规操作，例如标志牌混放、通道占用等，并进行智能标注、保存图像等。
对于制造业企业而言，灯塔工厂不仅仅是一项荣誉，它更象征着一种影响力和引领作用。由全球灯塔工厂组成的网络实际上成为了一个学习和分享的平台，同时也带动更多中小企业开启数字化转型。
全球灯塔工厂所属领域各有不同，宁德时代能够借助这个网络增强制造能力。马林经常去不同的灯塔工厂调研，例如英特尔成都工厂拥有外企基因，员工认可度比较高，马林会重点学习企业管理的“软实力”；在博世，更看中它基于数字孪生的应用，以及与之相关的培训体系；而三一集团是宁德时代的客户，关注点则集中在生产过程中的协同、自动化装配以及品质的管控等。
“我们在参观中注意到一个小的细节，他们产线上的工装夹具等会放在一个可追溯的托盘中，实时显示里面零部件的状态，目的是为了提高装配操作效率。这个是宁德时代还没有做到的事，那我们或许也可以在这方面有所启发和提升。”马林表示。
延伸出灯塔工厂的网络，宁德时代作为龙头企业的技术经验还有望带动整条产业链。国内锂电产业链近两年进入快速发展期，下游终端的整车制造环节相对成熟，数字化、智能化的积淀较为丰富，而上游锂电材料等领域则成为产业链上的短板。
“宁德时代除了做好自己的事情，同时也在做赋能上下游的工作。”马林举例称，如果供应商的检测系统和公司不统一，尽管供货产品能够达到要求，但会产生比较多的废品，对生产成本造成比较大的影响，进而影响公司采购成本，因此公司也有动力帮助供应商建立更高效的检测能力。
在近期的供应商大会上，宁德时代对供应商提出了三个方面的期待，其一是加大创新投入，提升技术能力；其二是持续的降本增效；其三是统筹规划，减碳降排。
在下游，技术经验的传递也能增进宁德时代与客户的黏性。“例如电池模组在装车时需要尺寸检测，此前传统方式是通过‘三坐标+人工检具’检测，而现在宁德时代已经采用了全视觉方案，在帮助客户应用新方案的过程中，客户除了获得高品质的产品，还收获了技术输出，双方的合作关系就会更加紧密。”马林表示。
自2017年起，宁德时代已经稳居全球动力电池首位。据韩国汽车市场研究机构SNE Research数据，2022年1-11月，宁德时代全球动力电池市占率达37.1%，这意味着全球每三辆电动车中就有一辆配套宁德时代的电池。
龙头企业享受光环，同时也承担使命。赋能上下游，引领制造业，是“灯塔”的应有之义，也应和了宁德时代的初心。马林表示，创新无止境，制造能力的提升也是无止境的，“我们需要对锂电行业持有敬畏之心，尽管现在可能做出了一些成绩，但还应该考虑到下一个5年、下一个10年的方向。因此我们也希望怀着开放的心态，接受更先进的制造理念，进一步提升我们的能力，而灯塔工厂就是实现途径之一”。
