武汉市中小企业发展促进中心：武汉市汽车动力电池制造行业中小企业数字化转型实践样本

武汉市汽车动力电池制造行业中小企业数字化转型实践样本一、汽车动力电池行业中小企业发展情况 3二、汽车动力电池行业中小企业转型价值 4三、汽车动力电池行业中小企业数字化转型场景 6 81.工艺设计 8 91.生产管控 92.质量管理 3.安全生产 1.采购管理 2.仓储物流 一、汽车动力电池行业中小企业发展情况（一）汽车动力电池行业定义与范围汽车动力电池行业是指以研发、制造、销售、应用及回收再利用为电动汽车（包括纯电动车、插电式混合动力车、混合动力车等）提供驱动能量的可充电电池系统所形成的完整产业链与经济活动的总和。汽车动力电池行业上游为原材料研发生产，包含正极材料（如磷酸铁锂）、负极材料（如石墨/硅基）、电解液、隔膜、集流体铜箔铝箔等。中游主要涉及电池单体（电芯）的精密制造以及将电芯集成为电池模组，再结合电池管理系统、热管理系统、高压连接器、安全结构与外壳集成为完整的电池包系统。汽车动力电池行业的核心产品包含电芯、模组和电池包（主要为BMS和热管理系统）。（二）汽车动力电池行业中小企业发展现状和趋势在全球新能源汽车产业快速发展的背景下，我国动力电池行业呈现高速发展态势，根据中国汽车动力电池产业创新联盟数据统计，2025年1-8月，我国动力电池累计装车量达417.9GWh，同比增长43.1%，行业规模持续扩大。汽车动力电池行业是典型的技术与资本双密集型产业，行业产业链长且协同要求较高，中小企业是行业技术创新的毛细血管，在材料配方、工艺优化等方面实现技术突破，发挥着突破技术和工艺创新瓶颈与提高供应链韧性和弹性的重要作用。伴随产业快速发展，动力电池行业正经历深刻变革，呈现出技术体系革新、智能制造升级、产业链协同和全生命周期管理等四大发展趋势。一是技术体系革新。电池技术路线正从传统液态体系向半固态、全固态架构演进，推动能量密度与安全性能的同步提升。新材料体系研发加速推进，高镍低钴正极、硅碳复合负极等新型材料应用日益成熟，固态电解质技术突破为电池本质安全提供全新解决方案。二是智能制造升级。电池制造过程正从传统制造向数字化、智能化生产模式转型。智能制造系统实现对生产全流程的精确控制，通过工艺参数优化与质量实时监控，显著提升产品一致性与良品率。柔性产线建设加速，满足多元化产品需求的同时降低制造成本。三是产业链供应链协同。产业链布局从分散走向协同整合，上下游企业通过战略合作建立紧密协同关系。材料研发与电芯设计深度联动，应用需求反向驱动技术创新，形成从材料到系统的全产业链协同创新体系。全球本地化供应链布局加速，增强产业链韧性和安全性。四是产品全生命周期管理。行业价值重心从单一产品制造向全生命周期服务延伸。电池健康状态监测与残值评估技术快速发展，梯次利用与再生回收体系不断完善，形成原材料-电池-应用-回收-材料的闭环循环模式，推动行业可持续发展。武汉是我国中部地区新能源汽车与动力电池产业的重要基地，已形成较为完整的动力电池产业链集群。在动力锂电池方面，引入中创新航、比亚迪、楚能电池三大重点项目，规划总产能达中创新航武汉基地目前一、二、三期已建成投产，形成年产40GWh动力及储能电池产能，产品广泛应用于小鹏、东风乘用车等新能源车企。武汉市还积极培育动力电池细分领域的创新企业，如蔚能电池等企业被认定为潜在独角兽企业，展现了强劲的发展潜力。目前，武汉已逐步形成以龙头项目为引领、中小企业协同发展的动力电池产业生态格局。（三）汽车动力电池行业中小企业业务痛点动力电池行业呈现出的技术体系革新、智能制造升级、产业链协同和全生命周期管理等四大发展趋势，对中小企业提出了更高的数字化要求，具体体现为研发创新、生产制造、供应链协同和回收利用等方面的业务痛点。一是技术迭代跟进压力加大。技术体系革新推动电池材料体系与工艺方案快速演进，正极从高镍低钴向无钴化发展，负极从石墨向硅基材料升级，电解液从液态向固态转型。中小企业需要同时跟踪多条技术路线，在研发资源有限的情况下，面临技术路线选择风险大、研发投入分散、高端研发人才短缺等多重挑战，亟须建立跨学科协同研发机制。二是智能制造升级门槛提高。智能制造升级要求生产过程实现全流程数字化管控，涵盖电极制备、电芯组装、化成分容等核心工序。中小企业需要应对工艺参数优化、质量一致性控制、设备互联互通等需求，在设备自动化改造、生产执行系统部署、数据采集分析等方面面临资金投入大、技术积累不足、专业人才缺乏等压力。三是供应链协同复杂度提升。产业链协同趋势要求建立更加紧密的上下游合作机制。中小企业需要应对原材料种类增多、供应商地域分散、采购周期波动等挑战，在需求预测、库存管理、物流协调等方面面临信息不对称、议价能力弱、协同效率低等困难，亟须构建供应链可视化与协同管理能力。四是全生命周期管理要求提高。全生命周期管理趋势要求建立从生产制造到退役回收的全流程管理体系。中小企业需要构建电池状态监测、健康度评估、梯次利用、再生回收等能力，在数据采集标准制定、溯源系统建设、合规管理等方面面临技术储备不足、系统建设成本高、跨企业协作难等挑战。二、汽车动力电池行业中小企业转型价值动力电池行业中小企业开展数字化转型能够通过降本增效重构生产与运营体系，基于产品性能提升和全生命周期价值挖掘显著增强市场竞争力，还有助于降低技术研发门槛，提升业务敏捷性，建立可持续的产业链协同生态，对中小企业突破资源限制、实现差异化竞争具有重要推动作用。研发创新方面，加速多学科技术融合与协同开发，降低创新门槛。通过数字化研发平台整合材料、电芯、系统等多层级研发资源，解决传统研发中跨领域协同痛点，提升技术创新效率。借助仿真设计和虚拟测试技术，减少实物试验次数，缩短研发周期，帮助中小企业在有限资源条件下快速跟进技术迭代路线。数字化生产系统实现对电极制备、电芯组装、化成分容等关键工序的实时监控与优化，显著提升制造精度和产品一致性。通过数据驱动的质量追溯与分析，快速定位并解决工艺缺陷，降低不良品率，满足高端市场对电池性能的严苛要求。供应链协同方面，提升供应链响应能力与韧性，优化资源配置。数字化平台整合正极材料、负极材料、隔膜、电解液等多品类供应商资源，高效匹配物料规格与产能需求，缓解多技术路线并行的供应压力。通过智能预测与计划系统，降低库存成本，加速物料周转，提升供应链整体协同效率。全生命周期管理方面，建立电池数据资产体系，拓展价值创造空间。通过数字化技术实现从生产制造到退役回收的全链条数据追溯，为电池健康状态评估和残值预测提供支撑。构建回收利用数字化网络，优化梯次利用和再生回收路径，延伸价值链，实现经济效益与环境效益的统一。三、汽车动力电池行业中小企业数字化转型场景动力电池行业呈现出的技术体系革新、智能制造升级、产业链协同和全生命周期管理等四大发展趋势，对中小企业在产品协同创新、智能制造升级、供应链管理及售后管理服务等方面提出了更高的要求。为更好地应对这些挑战并取得发展突破，动力电池行业中小企业重点聚焦工艺设计、售后服务、生产管控、质量管理、安全管理、采购管理、仓储物流等领域，开展了大量探索实践。（一）产品生命周期数字化1.工艺设计痛点需求：一是工艺数据割裂，验证成本高，动力电池行业中小企业沿用多源系统记录，系统互不贯通，涂布、辊压、注液等关键参数成“黑箱”，设计变更后需重新制作物理样机验证。二是经验依赖严重，标准化不足，工艺路线依赖工程师个人经验，未形成数字化知识库；材料特性、设备参数等未标准化，导致工艺稳定性差，不同产线良率波动达15%以上。三是设计与生产脱节，协同效率低，中小企业工艺设计大多未与产品设计、设备能力联动，生产时频繁调整参数；MES系统未集成工艺数据，车间执行偏差反馈滞后，影响量产一致性。应用场景：一级：动力电池CAM辅助工艺设计。应用CAM、CAPP等工具辅助工艺设计，基于产品设计数据完成基础工艺路线规划与工步编制，如将涂布厚度、辊压密度等关键参数录入云端表格，实现单工位数据可视化与异常报警，消除纸质记录，降低人为差二级：基于PLM系统的动力电池工艺数据数字化管理。通过PLM等系统实现工艺设计的数字化管理，固化工艺方案、制造BOM、技术变更等流程。建立工艺文件与版本控制标准，初步实现工艺数据的集中存储和可追溯。三级：动力电池工艺知识库智能匹配与复用。构建典型工艺知识库（如化成/分容参数、焊接标准等），支持新工艺设计的智能匹配与复用。实现工艺数据与生产系统（MES/SCADA）的实时交互，并行调整产品设计与工艺路线；通过数字孪生初步验证工艺可行性，提升电池一致性并缩短量产爬坡周期。四级：基于AI的动力电池关键工艺流程全流程仿真验证。深度融合人工智能、多物理场仿真（如热管理仿真、电化学模型）与大数据分析。基于历史质量/成本数据，自动优化工艺参数并预测缺陷风险；实现涂布、叠片等关键工艺的虚拟迭代与全流程仿真验证，支持与产业链协同创新（如新材料工艺适配），驱动工艺极限突破。（二）生产执行数字化1.生产管控痛点需求：一是过程监控盲区多，关键工序（如涂布厚度、注液量）依赖人工抽检，传感器覆盖率不足30%，工艺参数实时采集缺失，导致批次一致性波动超行业标准±5%。二是现场管控粗放，产线自动化水平不一，老旧设备协议封闭、关键参数缺失，追溯只能到批次级。三是质量追溯较难，生产数据，如物料批次、设备参数等分散，多数企业未与电池唯一编码绑定，出现安全问题时无法快速定位问题工序，召回成本较高。应用场景：一级：动力电池生产过程数据信息化记录。应用电子表格、云存储等工具人工记录生产工单进度、物料消耗等基础数据。关键工艺参数（如涂布面密度）依赖人工抽检记录，数据碎片化且滞后，设备状态与质量管控脱节。二级：基于MES系统的动力电池制造过程数字化管理。应用MES系统实现工单、产量、物料数据的结构化录入与跟踪。已固化生产指令执行流程，初步建立设备点检与质量抽检规范。三级：基于工业互联网平台的动力电池生产全流程数据贯通。部署企业级工业互联网平台或物联网平台，实时采集工艺参数（如注液精度、焊接温度）、设备状态及物料数据，并与设备管理、质量管理系统数据联动，通过电池唯一编码绑定全流程数据（人机料法环等），支持单电芯溯源。四级：基于人工智能的动力电池制造工序自动调优。应用人工智能算法融合多源数据（如，工艺流、设备传感、环境变量构建实时监测预警模型。自动识别相关工序异常并动态调整工艺参数；通过数字孪生仿真预测设备故障与能耗瓶颈，驱动生产自优化。典型案例：孚安特构建覆盖生产全流程的数字化管控体系实现生产智能化管控转型背景：武汉孚安特科技有限公司是专注于研发与生产锂原电池的国家级专精特新“小巨人”企业。客户对质量追溯性要求日益提高，但企业数据分散在纸质工单、孤立系统中，缺乏电池全生命周期管理，工艺遵守性也依赖员工素质，质量问题定位耗时长，亟须通过数字化转型提升生产质量管控能力。具体举措：通过全面引入MES系统，构建了覆盖生产全流程的数字化管控体系。系统实现了工艺标准的下发与防错校验、质量数据的实时采集与SPC分析，以及物料的条码化精细管理。通过IoT技术对关键工序设备参数进行监控与预警，并建立了完整的正反向批次追踪体系。同时，打通与SAP、WMS、QMS、OA系统的数据流，实现了从原料出库、生产执行到成品入库的全过程透明化管控，显著提升了质量追溯效率和运营精细化水平。应用成效：①实现缺料、错料主动预警，物料齐套率提升约30%。②关键设备联网率达95%，工艺参数实时监控与异常报警，设备综合效率（OEE）提升15%，维护成本降低20%。③实现从原材料批次→工艺参数→成品电芯的全链条双向追溯，溯源时间从以往数小时缩短至分钟级，质量问题定位效率提升80%。④强化设备多维度数据联动分析，为工艺优化和质量改进提供精准依2.质量管理痛点需求：一是过程质量失控难定位。汽车动力电池制造关键工序（如涂布均匀性、焊接气密性）依赖人工抽检，实时监测覆盖率低，工艺参数波动未与质量数据联动，缺陷根因分析耗时普遍超2天，批次不良率波动达8%。二是追溯体系不闭环。企业来料检验、生产参数、测试结果分散存储，未通过电池唯一编码贯通；安全故障无法快速定位责任环节（材料/工艺/设备），召回成本激增。三是供应商协同薄弱，多数中小企业正极材料等关键物料质量数据未与供应商在线共享，来料异常（如金属异物）仅事后反馈，未建立数字化标准库，影响出口合规性。应用场景：一级：动力电池质量监测数据信息化记录。通过电子表格管理质量抽检记录与不良品数据，实现基础信息数字化归档，数据分散且依赖人工录入。等系统实现来料检验、制程抽检及成品测试数据的结构化采集与流程固化。建立质量判定标准和基础追溯链条（如批次级），但关键工序（如焊接密封性）仍依赖人工检测。三级：动力电池质量信息全流程精准追溯。集成数字化检测设备（如激光测厚仪等）实时监控关键参数，自动触发工艺报警。通过电池唯一编码绑定“材料-工艺-测试”全流程数据，实现单电芯级精准追溯；质量数据能够反哺供应商协同，缩短来料异常响应周期。四级：基于视觉质检、多数数据的质量趋势预测及产业链质量数据穿透。融合视觉质检（如极片缺陷识别）、多源数据分析及IoT技术，进行质量趋势预测，预判质量风险及隐患；打通产业链质量数据共享（如正极材料供应商工艺参数），满足欧盟电池法对溯源穿透性要求。典型案例：中创新航通过SPC加强关键工序过程参数和产品参数数据分析提升产品良率转型背景：中创新航是电池领域企业，产品制造过程监控数据较多，对MES采集的关键工序过程参数及产品参数缺乏有效分析与一致性的监控。人工数据分析耗时多，且分析相对滞后，无法有效进行风险预判。通过启用在线的SPC系统，对MES采集参数进行实时监控分析，异常波动自动推送相关人员，提前预警，降低产品异常风险，提高产品良率。具体举措：针对上述痛点问题，一是针对关键过程及产品特性，MES进行100%数据采集，并绑定电芯条码；二是通过MES前期采集数据，进行SPC分析，制定各参数控制线；三是通过SPC系统，制定对应参数数据分析方式（如过程控制图，箱线图，散点图等）对在线数据进行实时分析监控；四是根据设定的判异原则，对数据异常波动进行推送，相关人员进行分析改进。应用成效：通过系统对正极超声波焊接功率的监控，2025年2月出现一起焊接功率持续下降且波动变大报警，设备人员及时对设备进行排查，发现焊头螺丝松动，维修后恢复正常，防止了异常持续恶化，避免批量质量异常的产生，良品率提升10%。痛点需求：一是风险监测实时性不足。中小企业电解液泄漏、热失控等高危场景依赖人工巡检，未部署智能传感器与视频分析；异常状态响应滞后，安全隐患无法秒级预警，加剧爆炸风险。二是应急管理数字化缺失，中小企业应急预案多停留在纸质文档，未能构建三维逃生模拟与资源调度系统；突发事故时人员定位、危化品处置依赖经验指挥，救援效率低且合规漏洞多。三是特殊作业管控薄弱，多数中小企业动火、受限空间等高风险作业审批线下流转，人员资质与防护装备未数字化验证，作业过程无电子围栏。应用场景：一级：动力电池安全管理制度及规范文本管理。通过电子文档等数字化技术工具管理安全制度与操作规范，实现基础文本数字化。风险监测依赖人工巡查，高危作业（如注液区动火）审批线下流转。二级：动力电池生产重大危险源数字化监控及规范管理。部署传感器等监控重大危险源（如电解液浓度、高温设备等），实现气体泄漏等风险的实时报警，安全作业达到规范化管理。三级：动力电池危废全流程追溯及三维数字事故模拟推演。建立危废全流程追溯系统（从存储到处置），联动环境传感器与消防设施。三维数字预案支持热失控等事故模拟推演，自动触发疏散指令并联动应急部门；实时报警数据推送至生产、安监系统，缩短响应延迟。四级：基于人工智能和数字化孪生的动力电池风险点位数字化模拟及风险预判管理。基于人工智能模型融合设备状态、环境参数及历史事故数据，预测热失控等风险并自动启动防御。构建数字孪生平台仿真事故链路径，优化资源调度；满足欧盟电池法对安全生产数据全程穿透溯源的要求。1.采购管理痛点需求：一是价格波动响应滞后。碳酸锂等关键材料价格日内波动超5%，多数企业采购依赖人工询价，且未建立动态成本模型，订单锁定后原料涨价导致毛利降低。二是供应商协同低效。正极材料等核心供应商交货数据靠邮件传递，未构建交付准时率、质量合格率实时看板；异常响应延迟超过48小时，影响产线齐套率。三是合规追溯风险高，欧盟电池法要求钴/镍等材料溯源至矿山，多数企业未建立数字化供应链，手工整理合规文件耗时占采购周期30%，出口面临退运风险。应用场景：一级：动力电池制造采购订单及供应商信息化记录。通过电子表格、云存储等信息技术工具记录采购订单及供应商信息，实现基础数据数字化存档。价格波动（如碳酸锂）依赖人工跟踪，采购需求与生产计划脱节。二级：基于SRM的动力电池采购供应数字化管理。应用ERP、SRM等系统实现采购需求、采购订单及供应商资质的结构化、规范化管理，固化询价、比价流程，建立供应商准入标准。三级：动力电池采购、库存、生产、销售全链数据贯通优化采购策略。集成采购系统与生产计划、仓储、财务系统，实现需求-订单-库存动态协同。实时监控核心材料（如隔膜）价格波动与供应商交付绩效（合格率/准时率），自动触发采购策略调整；初步构建材料溯源链条，支撑欧盟电池法合规申报。四级：基于人工智能和区块链的采购溯源和采购预测优化。基于人工智能算法融合外部市场数据和企业历史经营数据，优化采购方案；构建区块链溯源地图，穿透至冲突矿产源头，动态预警合规风险并驱动供应链韧性重构。2.仓储物流痛点需求：一是库存精准度低，电芯、隔膜等高价值物料依赖人工盘点，批次与库位未数字化绑定；账实不符率超5%，呆滞库存占比达15%，影响资金周转与交付时效。二是环境监控盲区大，电解液、电芯存储需恒温恒湿，但温湿度传感器覆盖率不足30%；异常环境波动（如温度骤升）未实时预警，加剧热失控与材料劣化风险。三是安全合规与追溯链条断层，动力电池属危险品，仓储需满足温控、防火、防爆、防泄漏等法规，但企业缺少系统化安全监控与预警，人工巡检易疏漏，条码/RFID采集断点多，批次号、DOD、循环次数等关键参数无法实时绑定节点，追溯链条不完整。应用场景：一级：动力电池生产物料及成品出入库及库存信息表格化管理。通过电子表格、云存储等信息化技术工具记录出入库信息，实现基础库存数据采集。物料批次与库位依赖人工绑定，电解液等危化品存储环境无实时监控。二级：基于WMS系统的动力电池库存数字化管理。引入WMS、TMS、LES等独立系统，实现物料/半成品/成品出入库的数字化统计与库存管