锂电装备企业成长研究—以华数锦明为例

导读近年来我国装备制造业主营业务收入呈现增长趋势，2022年我国装备制造业主营业务收入达到39.92万亿元，同比增长4.89%，装备制造业持续向好态势尤为明显，总体规模不断扩大。随着国家新能源汽车渗透率不断提高，动力电池产业保持快速增长态势，锂电装备需求旺盛，据统计2022年中国锂电装备市场规模为588亿元，预计2023年中国锂电装备市场规模将达1077亿元。本期选择原先从事其他行业装备制造，在被上市公司收购后转向锂电装备制造的华数锦明案例，介绍公司基本情况，勾勒出成长轨迹，多维度解析企业成长的逻辑，供政府有关部门、产业从业人员、企业管理研究机构、投资机构等参考。企业介绍华数锦明是华中数控(SZ300161)旗下的子公司，是一家专注于工业机器人研发和系统集成的科技型制造企业，在新能源动力电池、储能系统、工业机器人、全自动包装设备、大物流系统和智能软件等领域具备国际一流的研发与设计制造能力。公司坚持以“工业4.0”为导向，为全球客户提供智能制造整体解决方案，在常州、武汉建有生产基地，在海外设立子公司。常州工厂占地16500平方米，员工450余人；武汉工厂占地183亩，员工600余人。2022年新签销售订单9.82亿，是母公司华中数控最重要的增长板块。发展历程1，江苏锦明阶段2001年，江苏锦明成立，从事玻璃热端设备、工业机器人及自动化成套设备生产。2006年与美国罗克韦尔自动化签署战略协议。2009年与西门子中国签署战略合作协议，同年在技术副总申灿的带领下完成第一台完全自主知识产权的六轴重载工业机器人。2，华数锦明阶段2015年华中数控作价2.8亿元收购江苏锦明，同年自主设计研发出第一条汽车用动力电池全自动模组&PACK线，并在2017年新创立品牌：华数锦明。动力电池全自动模组&PACK线先后供给国轩高科、天津力神、宁德时代等国内知名动力电池企业。2018年动力电池全自动模组线出口至美国，同年12月，华数锦明创造出国内生产速度最快的21700圆柱电芯模组生产线，单条产线电芯处理速度可达到330PPM。2019年锂电池PACK设备出口德国Webasto公司并与卓尔签订立库智能仓储物流项目。2020年与美国某上市公司签署合作协议，方壳模组自动装配生产线出口至欧洲。2021年进入戴姆勒奔驰、福特供应体系，同年10月成立武汉华数锦明科技有限公司。2023年6月发布”THE ONE”模组生产线技术。小结华数锦明在被母公司华中数控收购后，在总经理申灿的带领下致力于研发各类锂电池模组&PACK线、全铝车身激光焊接线、智能仓储物流等。尤其是在新能源汽车、动力电池行业快速增长的大背景下，华数锦明收入规模快速增长。在多个领域获得优质客户资源，跻身戴姆勒、福特、金康汽车、长安汽车、东风汽车、小鹏汽车、零跑汽车、理想汽车等知名厂商。宁德时代、比亚迪、孚能科技、国轩高科、力神电池、亿纬锂能、远景能源等新能源汽车动力系统厂商的供应商体系。华数锦明也在2023年获得了国家专精特新“小巨人”荣誉。在新冠疫情发生前，华数锦明就在积极开拓全球市场，特别是欧美市场。在疫情结束后，自2023年伊始就再次开始获得大量海外订单，这是对华数锦明研发技术的国际领先性给予的充分肯定，也是其市场洞悉能力和提前全球化布局的硕果。明星产品及其特点截至2023年，华数锦明拥有国家专利55项，软件著作权19项。自主研制出关节机器人系列、3/4轴并联机器人系列、视觉系统、MES控制管理系统等。1，方形电池模组自动化装配生产线产品介绍：电芯上料，电池处理检测，电芯堆叠，侧缝焊接，Busbar激光焊接，模组测试；可以实现基于智能机器人的柔性化、信息化制造。全程采用信息采集模块，对整套生产线进行全程监控，中央控制系统全程控制生产过程；生产过程采用机器人技术代替人工生产，极少数工位设置人工干预，自动化程度高。单线处理能力20～60 PPM。技术特点：(1)电芯堆叠：机器人抓取电芯，放到堆叠工装内，堆叠工装对堆叠好的电芯加压。(2)侧缝焊接：包含焊接房、焊接工装、焊接机器人、激光器、振镜头；采用高功率进口激光器及振镜头，可以灵活定义所需焊缝的形状，并最大限度的保证批量生产工件时焊缝的质量。(3)Busbar激光焊接：焊接采用双工位的模式，实现不间断的焊接作业，提高了节拍。2，大圆柱电芯模组生产线产品介绍：4680圆柱电芯模组线，包括电芯扫码、OCV测试、等离子清洗、电芯Block堆叠、Block堆叠、模涂胶、模组气密测试、CCS焊接、FPC焊接、模组电性能等整套生产流程。技术特点：(1)产能：单条产线电芯处理能力100PPM。(2)产线柔性设计：产线兼容4680-46120系统电芯的处理，单个Block电芯数量600-1400mm的兼容，只需要程序切换。(3)高稳定性设计：电芯和水冷管处理采用随动技术，提高单台设备利用率，提高节产线生产节拍。(4)节约设备占用空间：电芯处理区域采用灌装线方式，减少设备数量，简化动作处理流程，达到节约设备占用空间。(5)MES系统：MES数据管理系统贯穿整个工厂生产流程，牵引着整个生产过程的各个层面的管控，追溯生产工艺参数情况、质量状况、用料状况等精细化控制。3，软包电芯模组生产线产品介绍：电芯处理(上料、检测、极耳裁切/折弯/检查/清洗、贴胶、贴泡沫等)、电芯堆叠(电芯配组、电芯缓存、极性检查等)、极耳焊接(汇流排安装、极耳焊接、FPC安装、FPC焊接、焊后检查等)、模组装配模涂胶、端侧板安装焊接、上下盖安装焊接、焊后检测等)、模组测试下线(EOL测试、容量测试、尺寸检查、模组静置、模组下线等)等生产流程，主要包括测试、涂胶、焊接等工艺。技术特点：产能：单条产线电芯处理能力10~30PPM，根据节拍定制合适的方案。高自动化率：产线广泛使用标准机器人，可集成AGV自动上下料。高可靠性设计：机器人用于核心功能的实现，各个工位之间采用双工位同服滑台设计，具有精度高、换型容易等特点，结合缓存工位，可以吸收全线的产品波动从而提高生产弹性。焊接站采用进口设备，确保焊接质量。产线柔性设计：上/下一道工序出现异常的情况下，可以人工将产品自移裁平台放入/取出，同时调试时可以大大缩短周期。产品工艺改变时，可以更换部份工站，实现工艺的切换。稳定性设计：大量采用六轴标准工业机器人提高自动化水平和稳定性，诸如电芯分选入壳等速度快且关键部位。MES系统：MES数据管理系统贯穿整个工厂生产流程，牵引着整个生产过程的各个层面的管控，追溯生产工艺参数情况、质量状况、用料状况等精细化控制。4，电池托盘制造生产线产品介绍：将汽车生产装备和电池生产线领域的丰富经验引入电池托盘生产领域中，将传统电池托盘生产以模块化柔性为主的方式，通过技术开发、技术转型、工艺升级等众多方式的突破，掌握核心技术，应用于高端汽车品牌新能源电池托盘生产中。技术特点：(1)电池托盘智能制造生产线主要由六大系统组成，分别是搅拌摩擦焊系统，自动焊缝打磨，CMT焊接系统，气密检测系统，涂胶系统和自动上下料系统。(2)可以根据客户需求定制FDS、SPR工艺的电池托盘生产线。(3)采用模块化柔性设计，可以根据产能、工艺需求分批投入。(4)根据客户需求可以配置WMS、MES系统。5，AGV-PACK线产品介绍：主要包含箱体上线处理、冷却系统安装、模组入箱、模组锁紧、PACK测试的全过程。整个产线采用全AGV运转方式，运行安全可靠，处理效率高，兼容性及扩展性极高，适用于目前市场上几乎所有厂家的电池PACK的装配生产。技术特点：(1)模组入箱：AGV沿规划路线到达此工位后，精确定位。机器人按照配方顺序，将模组放入下箱体内，机器人抓手可以兼容相同电芯不同长度的模组；机器人配置视觉系统，在抓取模组和模组入箱前进行拍照定位，为机器人抓取提供引导。(2)模组锁紧：机器人自动对模组螺丝进行紧固。拧紧枪记录每次拧紧的扭矩值，并上传到MES系统存储.(3)PACK测试：插接线束连接到EOL测试柜，EOL自动进行测试；对产品的绝缘性能、BMS系统性能、电池充放电性能、动力线路性能、I/O功能等各项参数的全面检测，并上传到MES系统存储。6，“THE ONE”模组生产线为解决锂电模组线生产提速提效的需求，在大制造的时代降低设备的TCO费用(Total cost of Ownership)大背景下，华数锦明面对：(1)目前的高速化是大量设备堆出来的，产线在不断地做加法，付出更多的成本和低稳定性；(2)锂电行业平均12~24个月的频繁换型要求的两大行业痛点，推出了“THE ONE”模组生产线。目前大圆柱生产节拍可以做到100-400PPM，方型铝壳可以做到20-60PPM，软包可以做到30-50PPM，生产效率提高3-4倍。无论是普通模组产线还是CTP/CTC的产线都可以进行很好的应用。该方案有六大优点：(1)灵活组合、一次性硬件投资下降10-15%；(2)多SKU生产；(3)无工装板设计；(4)堆叠后段可以灵活配置工艺需求，占地面积减少15-40%；(5)极低的换型硬件投资；(6)结构简单、单元化、标准化。小结从2021年开始磷酸铁锂回归主流，今年6月市场占有率超过70%，目前全行业新开发项目中，磷酸铁锂占比更是超过90%，锂电池产业将迎来大铁锂、大制造时代，规模化大制造能力成为当前电池行业最核心、最基础的竞争能力。华数锦明经过22年的积累，尤其是在2016年被上市公司并购后，在母公司华中数控资金及核心的运动控制技术加持下，把其他行业成熟的大制造技术引入锂电制造体系，符合产业发展趋势，发展迅猛。行业与专家观点1，中创新航董事长刘静瑜：面对锂电产业TWH时代的到来，规模化大制造成为必然，我们提三个方向——极简制造，极限制造，智能制造。2， 蜂巢能源副总裁、章鱼博士总经理尹东星：规模化制造不是堆工位、无限制增加检测点，而是极简化、集成化和智能化，智能制造的方法论是：规模制造+数字化构筑差异竞争。3，杨杜老师：企业成长之路，大多数不是靠顶层设计出来的，而是摸着石头过河。不是沿着画好的成长曲线去走，而是通过实践走出来的S曲线。不要留恋沉没成本，不要指望在任何市场都一定能做大做强，要在快速成长的行业赢得未来。华数锦明成长研究总结第一，择己所长，择世所需：华数锦明的母公司华中数控(SZ300161)，有着华中科技大学和国家级研发工程中心的人才和先进技术资源的支持与授权，让华数锦明有完全自主知识产权的运动控制软件和硬件的系统。第二，始终聚焦产品和技术：从2015年到2023年，行业迎来了两次波峰一次波谷，无论是波峰还是波谷，华数锦明都聚焦主业，聚焦核心技术的研发-模组线的工艺和底层应用技术的研发，长期坚持做一件事，把运动控制技术和模组线的积累进行深度的融合，最终研发出了第一代的“THE ONE”模组线。第三，经验积累与核心技术相结合，在快速成长行业赢未来：基于对市场洞悉和全球化的布局，尤其是欧美市场的提前布局，克服疫情与世界经济局势的双重影响，从2023年开始获得大量的海外订单，海外业务发展超出预期。(本文作者顾国洪为工信部江苏大学新能源汽车专精特新产业学院副院长)