【摘 要】
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随着新能源汽车动力电池市场竞争的加剧,有效降低动力电池生产成本、提高电池质量是电池生产厂家提升竞争力的关键。锂离子电池制造工艺环节长且复杂,如果生产物流系统节拍匹配失衡,将会导致电池一致性差、生产成本高等问题。本文结合工程实际需求,针对锂离子动力电池生产物流系统存在的静态节拍失衡和动态节拍失衡问题,提出了一种基于生产调度和缓冲区配置的优化方法。基于Plant Simulation仿真环境构建锂离子
【基金项目】
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中华人民共和国工业和信息化部2017年智能制造综合标准化与新模式应用项目:高比能锂离子动力电池智能工厂；
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随着新能源汽车动力电池市场竞争的加剧,有效降低动力电池生产成本、提高电池质量是电池生产厂家提升竞争力的关键。锂离子电池制造工艺环节长且复杂,如果生产物流系统节拍匹配失衡,将会导致电池一致性差、生产成本高等问题。本文结合工程实际需求,针对锂离子动力电池生产物流系统存在的静态节拍失衡和动态节拍失衡问题,提出了一种基于生产调度和缓冲区配置的优化方法。基于Plant Simulation仿真环境构建锂离子动力电池生产物流系统仿真模型,通过分析仿真结果确定了生产物流系统存在节拍失衡问题。为此结合工程实际需求制定了本文仿真优化研究的总体方案。为了实现生产节拍不一致的工序之间的节拍匹配,构建了多级串行生产线的生产调度模型,提出了基于生产调度的优化方法。基于生产调度模型设计了极片制作工段的优化方案,并通过仿真实验验证了优化方案对于改善静态节拍失衡问题具有良好的效果。针对设备故障造成的生产波动问题,提出了基于缓冲区配置的优化方法。构建了关键段的可用度模型,确定了关键段缓冲区容量值的优化取值范围;提出了基于生产调度的缓冲区配置方法,弥补基于可用度分析的缓冲区配置方法的不足。通过仿真实验验证了基于缓冲区配置的优化方法对于改善电芯制作工段动态节拍失衡问题具有良好的效果。最后,采用基于生产调度和缓冲区配置的优化方法对某企业的锂离子动力电池生产物流系统进行优化。优化后的总产能比优化前增长了12.405%;单位产出能源消耗从原来的55.017kwh/个降低为48.851kwh/个;平衡率由原来的83.183%提高到91.674%,证实了本文提出的优化方法的实用性与有效性。
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