從制造到智造：寧德時代的數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路

王家寶 蔣銘霽 盛潔

寧德時代成立于2011年12月，總部位于中國福建省寧德市。2021年，在全球市場，寧德時代的動力電池裝機量以32.6%的占有率遙遙領(lǐng)先于 LG化學(xué)的20.3%。作為動力電池行業(yè)的新生力量，寧德時代成立距今僅有短短的11年，卻在動力電池行業(yè)賽道上一路飛速發(fā)展，從一家初創(chuàng)企業(yè)，超越松下電器、LG化學(xué)和比亞迪等一眾老牌企業(yè)，成長為行業(yè)全球第一的絕對領(lǐng)跑者。

寧德時代取得如此亮眼的成就，其實施的數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略功不可沒。2021年9月，世界經(jīng)濟論壇（WEF）發(fā)布了第7批全球“燈塔工廠”名單，寧德時代寧德工廠成為了全球首個獲此認(rèn)可的電池工廠，這確立了寧德時代在電池智能制造領(lǐng)域的標(biāo)桿地位。

如果你去參觀寧德時代的智能工廠，一定會被它的生產(chǎn)場景所震撼：空無一人的生產(chǎn)車間里，中控系統(tǒng)有條不紊地向所有子設(shè)備傳送工作指令，一臺臺搭載視覺傳感的機械臂靈活舞動，AGV自動運輸車來回穿梭，高科技機器人自動檢測電池缺陷，寧德時代的智能工廠已經(jīng)實現(xiàn)了“生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化”、“生產(chǎn)過程透明化”和“生產(chǎn)現(xiàn)場無人化”。然而，你看不見的是，在高度自動化、數(shù)字化、智能化的生產(chǎn)背后，寧德時代構(gòu)建了以MES為核心的集成制造系統(tǒng)，以及以客戶為中心的集成交付系統(tǒng)，并引入了人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、機器學(xué)習(xí)和云計算等技術(shù)，在三年內(nèi)就將勞動生產(chǎn)率提高了75%，將能源消耗降低了10%。

從一家初創(chuàng)企業(yè)成長為動力電池行業(yè)的領(lǐng)跑者，寧德時代的成功與它較早布局?jǐn)?shù)字化戰(zhàn)略密切相關(guān)。通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型，寧德時代突破了生產(chǎn)經(jīng)營的困難和外部市場的壓力，實現(xiàn)了從“制造”到“智造”的跨越。

從內(nèi)部生產(chǎn)的視角看，數(shù)字化轉(zhuǎn)型是寧德時代優(yōu)化生產(chǎn)方式的需要。一方面，由于動力電池的生產(chǎn)屬于離散型制造，寧德時代面臨著制造工藝復(fù)雜、生產(chǎn)流程冗長、標(biāo)準(zhǔn)化程度低、質(zhì)量檢測低效等問題。因此，通過引入物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，從而實現(xiàn)對工藝的高精度控制、優(yōu)化生產(chǎn)線、降低產(chǎn)品缺陷率，已經(jīng)成為寧德時代的迫切需求。另一方面，寧德時代早在2011年就開始引入自動化設(shè)備，并嘗試打造產(chǎn)線、物流和倉儲等方面的自動化流程。但是，動力電池制造對生產(chǎn)過程有著極高的質(zhì)量一致性要求，寧德時代急需建立一個統(tǒng)一的生產(chǎn)制造管理平臺，以協(xié)調(diào)大量自動化設(shè)備之間的交互和兼容。

從外部市場的視角看，需求的暴增是寧德時代開啟數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要驅(qū)動力。2012年，國務(wù)院印發(fā)了《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》，大規(guī)模財政支持和牌照補貼政策帶動了國內(nèi)新能源車企的發(fā)展，也為動力電池廠商寧德時代帶來了發(fā)展契機。2012年底，寧德時代成為了華晨寶馬大中華地區(qū)的唯一供應(yīng)商，隨后國內(nèi)車廠的合作訂單接踵而來。從2013年開始，宇通客車、吉利、長安、東風(fēng)等車企相繼選擇寧德時代作為動力電池的供應(yīng)商。市場需求的暴增是一把雙刃劍，它給寧德時代帶來了大量的訂單和收入，同時也給寧德時代的生產(chǎn)效率和業(yè)務(wù)管理提出了更高的要求。一方面，原有的產(chǎn)能無法滿足巨大的市場需求，寧德時代需要借助數(shù)字技術(shù)不斷升級制造能力，提高生產(chǎn)效率。另一方面，業(yè)務(wù)規(guī)模的擴大也帶來了內(nèi)外部各類資源協(xié)作難度的大幅增長，在這樣的背景下，推動人、財、物、流程、生產(chǎn)等方面的數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為了寧德時代的破局之道。

因此，為了優(yōu)化生產(chǎn)方式，提高生產(chǎn)效率，滿足市場需求，寧德時代不斷加強與探索數(shù)字化建設(shè)，建立起了動力電池研發(fā)、生產(chǎn)、開發(fā)等全流程制造體系，通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型，完成了“系統(tǒng)升級——萬物互聯(lián)——數(shù)據(jù)賦能——AI助力”四個階段的升級躍遷，成為了動力電池智能制造領(lǐng)域的標(biāo)桿企業(yè)。

2014年是寧德時代的“SAP應(yīng)用元年”，也是開啟數(shù)字化之路的元年。在此階段，寧德時代開始對管理信息系統(tǒng)進行升級，陸續(xù)導(dǎo)入企業(yè)管理軟件巨頭思愛普（SAP）的企業(yè)資源計劃（ERP）系統(tǒng)、供應(yīng)商關(guān)系管理（SRM）系統(tǒng)和客戶關(guān)系管理（CRM）系統(tǒng)，而寧德時代與SAP的合作幾乎貫穿了整個數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路。

在SAP的幫助下，寧德時代打造了以ERP為核心的管理信息系統(tǒng)，打通了運營前后端整體價值鏈，實現(xiàn)了核心業(yè)務(wù)層、業(yè)務(wù)支持層和職能管理層三個層面的系統(tǒng)集成。在核心業(yè)務(wù)層面，寧德時代實現(xiàn)了對生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)過程的實時管控，以及對產(chǎn)品銷售情況的追蹤，并借助CRM系統(tǒng)加強對銷售的運作管理和售后服務(wù)管理。在業(yè)務(wù)支持層面，寧德時代對采購和庫存管理、倉儲和報關(guān)管理、進貨質(zhì)量檢驗管理等方面進行了系統(tǒng)化建設(shè)，同時依托SRM系統(tǒng)細(xì)化了供應(yīng)商引入與評估、采購尋源管理和采購合同管理等方面，優(yōu)化了供應(yīng)商、采購、庫存、倉儲等方面的管理流程。在職能管理層面，寧德時代構(gòu)建了項目預(yù)算與費用管理、生產(chǎn)成本核算、組織人事管理等方面的集成系統(tǒng)，為員工提供了信息共享和工作協(xié)同的平臺。

在這一階段，寧德時代與全球領(lǐng)先的業(yè)務(wù)流程管理軟件供應(yīng)商SAP建立合作，通過系統(tǒng)升級，構(gòu)建了高效的內(nèi)部協(xié)作平臺，實現(xiàn)了全流程的信息化、系統(tǒng)化管理，開啟了寧德時代的數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路。

2015年，寧德時代超過三星和SK，動力電池裝機量居全球第三，確立了其在動力電池行業(yè)的領(lǐng)先地位。彼時，德國提出的工業(yè)4.0的概念開始在制造業(yè)中興起，中國也提出了“中國制造2025”制造強國戰(zhàn)略。在這樣的背景下，寧德時代也設(shè)立了其數(shù)字化轉(zhuǎn)型的目標(biāo)，致力于通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)做到生產(chǎn)全過程的可控，并實現(xiàn)對產(chǎn)品生命周期的全流程追溯，從而提升生產(chǎn)效率、降低制造成本。2015年被認(rèn)為是寧德時代的“物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用元年”，其物聯(lián)網(wǎng)體系建設(shè)主要包括以下三個層面。

在終端控制層面，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和傳遞的準(zhǔn)確完整。寧德時代從終端設(shè)備、數(shù)據(jù)采集平臺、數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)三個方面，構(gòu)建了物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)據(jù)采集控制體系。首先，寧德時代建立了龐大的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備體系，打造了物聯(lián)網(wǎng)神經(jīng)末梢，實現(xiàn)對生產(chǎn)信息全面的采集和識別。據(jù)寧德時代首席制造官倪軍介紹，目前建成的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)支撐了上百萬個不同設(shè)備，涉及3600多個和質(zhì)量相關(guān)的檢測點實時數(shù)據(jù)。其次，寧德時代開發(fā)了統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集平臺，攻克了海量數(shù)據(jù)環(huán)境下的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集問題，實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化、平臺化采集。此外，寧德時代還打造了數(shù)據(jù)總線，建立了生產(chǎn)數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)，解決了生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸問題，大幅提高了通信效率。

在制造現(xiàn)場管理層面，實現(xiàn)全生產(chǎn)要素的集成。建立覆蓋全生產(chǎn)要素的制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES系統(tǒng)），是寧德時代搭建物聯(lián)網(wǎng)體系的重要舉措。在MES系統(tǒng)的部署上，寧德時代選擇與SAP深入合作，并成為了中國第一個SAP MES on HANA燈塔客戶。寧德時代CIO陳凌表示，“在SAP的幫助下，寧德時代形成了以MES為核心的集成制造系統(tǒng)，內(nèi)容涵蓋過程管控、環(huán)境監(jiān)控、能源管理等方面，驅(qū)動全價值鏈的集成與優(yōu)化”。寧德時代采用SAP MES on HAHA 的生產(chǎn)制造執(zhí)行平臺，做到了對全生產(chǎn)過程的狀態(tài)管控和數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)了以制造現(xiàn)場管理為核心的全生產(chǎn)要素集成，助力人、機、料等各要素的數(shù)據(jù)互通。

在產(chǎn)品生命周期管理層面，實現(xiàn)了產(chǎn)品從研發(fā)到售后的一體化生產(chǎn)模式。寧德時代大量的引入產(chǎn)品生命周期管理（PLM）軟件，加強對產(chǎn)品制造全流程的一體化管理。具體而言，實現(xiàn)了“三個一體化”：第一，借助于產(chǎn)品生命周期管理軟件完成設(shè)計物料清單到制造物料清單的轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)研發(fā)制造一體化；第二，要求單件物品條形碼打印精確化，做到對單件原材料的追溯管理，并將數(shù)據(jù)集成到MES系統(tǒng)，實現(xiàn)供應(yīng)鏈制造一體化；第三，保證生產(chǎn)和服務(wù)過程中條形碼數(shù)據(jù)信息的一致，實現(xiàn)服務(wù)制造一體化。寧德時代通過對產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)追溯管理，打破了“信息孤島”，實現(xiàn)了“研發(fā)-設(shè)計-制造-售后”各個環(huán)節(jié)的一體化管理，同時也為客戶提供了及時的、有預(yù)見性的服務(wù)。

在這一階段，寧德時代通過打造物聯(lián)網(wǎng)終端采集平臺、部署MES制造執(zhí)行系統(tǒng)和引入生命周期管理軟件等方式，構(gòu)建了物聯(lián)網(wǎng)體系，實現(xiàn)了制造過程中人、設(shè)備、物聯(lián)終端和信息系統(tǒng)的集成與交互，確保了生產(chǎn)過程的安全可控和精益高效。

2017年，寧德時代以12GWH（億瓦時）的動力電池裝機量超越了日本松下，奪得行業(yè)全球第一。得益于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，此時寧德時代已有大量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生。在此背景下，寧德時代成立了專門的大數(shù)據(jù)管理團隊，進行數(shù)據(jù)資源的挖掘和應(yīng)用工作，同時與天翼云和英特爾等企業(yè)合作，在大數(shù)據(jù)平臺和數(shù)據(jù)應(yīng)用等方面開展聯(lián)合創(chuàng)新。2017年是寧德時代的“大數(shù)據(jù)應(yīng)用元年”，很多數(shù)據(jù)相關(guān)的工作已經(jīng)切入到實際的產(chǎn)線優(yōu)化中，并在生產(chǎn)過程中發(fā)揮了巨大作用。

一方面，寧德時代與天翼云共同搭建了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析平臺。寧德時代的信息參數(shù)平臺最初托管在異地，不僅有數(shù)據(jù)信息安全的隱患，同時還存在數(shù)據(jù)異地傳輸困難和訪問低效的問題，導(dǎo)致大數(shù)據(jù)難以實現(xiàn)實時分析?；诖?，2017年寧德時代定下了自建電池信息采集與分析平臺的目標(biāo)。2018年，寧德時代成功攜手天翼云搭建了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析平臺，該平臺通過數(shù)據(jù)專線有效的打通了異地與本地的數(shù)據(jù)中心，并對傳輸進行了安全加固。在數(shù)據(jù)分析方面，通過天翼云專線建立了異地數(shù)據(jù)傳輸，連接了大數(shù)據(jù)中心和企業(yè)內(nèi)網(wǎng)，實現(xiàn)了對系統(tǒng)中產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造流程以及售后服務(wù)的追溯，并進行實時的數(shù)據(jù)分析。在安全方面，寧德時代與天翼云通過分工協(xié)作的方式共同維護數(shù)據(jù)安全。寧德時代定期對平臺系統(tǒng)進行安全檢查，天翼云則主要負(fù)責(zé)基礎(chǔ)性的網(wǎng)絡(luò)安全防護工作，以保障平臺的安全運行，確保數(shù)據(jù)“零泄露”。

另一方面，寧德時代與英特爾合作，提升MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)計算和存儲能力。在銷量暴增的情況下，寧德時代又面臨著新的挑戰(zhàn)，即在短時間內(nèi)將產(chǎn)能提升50%以滿足當(dāng)下市場需求。而正如寧德時代流程IT架構(gòu)與解決方案部經(jīng)理賴騰飛所說，“作為智能制造系統(tǒng)的‘中樞神經(jīng)’，MES的性能提升無疑是我們提高生產(chǎn)效率、加大產(chǎn)能的關(guān)鍵。”MES系統(tǒng)每日新增記錄超過10億條，而每日計算量更是超過100億次，海量數(shù)據(jù)的存儲和計算壓力對MES基礎(chǔ)設(shè)施的性能和可靠性提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，寧德時代急需引進更為先進的數(shù)據(jù)存儲和處理方案。因此，2018年，寧德時代攜手英特爾，在超高產(chǎn)能MES方面進行了聯(lián)合創(chuàng)新，最終打造了以英特爾至強可擴展處理器為核心，并搭載有英特爾傲騰TM持久內(nèi)存的可擴展平臺。該平臺不僅具備可大幅提升計算性能的處理器，更搭載了顛覆傳統(tǒng)內(nèi)存的存儲架構(gòu)，如同給MES裝上“動力引擎”，在海量的數(shù)據(jù)處理需求下，幫助MES的性能在計算和存儲兩大領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破性的升級，推動寧德時代在數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路上“打怪升級”。

在這一階段，寧德時代通過與天翼云和英特爾建立創(chuàng)新合作關(guān)系，大幅提升了數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)計算和數(shù)據(jù)存儲等方面的能力，并充分挖掘數(shù)據(jù)的價值，為生產(chǎn)和決策提供了參考和指導(dǎo)。

工信部于“2019世界智能制造大會”上發(fā)布了全國第一批8家“智能制造標(biāo)桿企業(yè)”，寧德時代作為唯一一家動力電池企業(yè)名列其中。工信部經(jīng)過評選認(rèn)為，寧德時代通過算法模型的研發(fā)應(yīng)用，為生產(chǎn)制造各環(huán)節(jié)的智能化決策提供支撐。2019年是寧德時代的“AI應(yīng)用元年”，寧德時代將AI應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)運營中，也意味著其在智能制造的道路上更進一步。寧德時代通過與英特爾、第四范式等企業(yè)的合作，嘗試在生產(chǎn)線上推廣機器學(xué)習(xí)、圖像識別、智能物流、視頻流智能監(jiān)控等技術(shù)，將數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重點放在了如何基于導(dǎo)入的制造大數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)智能生產(chǎn)和質(zhì)量智能管控。

在質(zhì)量管控方面，寧德時代與英特爾深入合作，成功構(gòu)建了一套橫跨“云-邊-端”，融合計算機視覺（CV）、深度學(xué)習(xí)（DL）、機器學(xué)習(xí)（ML）的AI電池缺陷檢測方案，大幅提升質(zhì)量控制水平。傳統(tǒng)的缺陷檢測方案通常依賴人工，不僅效率低，還會耗費大量人力成本。同時，人工檢測的方式難以對產(chǎn)品缺陷的成因進行有效分析，因而無法對企業(yè)生產(chǎn)線改進提出建議。鑒于此，寧德時代在英特爾的幫助下，結(jié)合動力電池缺陷檢測的實際場景，打造了基于AI檢測的“云-邊-端”協(xié)同方案，即在云上做集中管控和模型訓(xùn)練，邊緣做模型推理，端上做數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理和實時管控，實現(xiàn)“云-邊-端”協(xié)同的數(shù)據(jù)應(yīng)用閉環(huán)。同時，在英特爾的助力下，寧德時代在原有計算機視覺（CV）檢測方案的基礎(chǔ)上，新添了深度學(xué)習(xí)（DL）及機器學(xué)習(xí)（ML）兩種技術(shù)，提出了“CV+DL+ML”混合模式的檢測方案。寧德時代人工智能高級工程師潘偉偉表示，“基于AI技術(shù)的缺陷檢測方案，是我們用以提升動力電池產(chǎn)能和質(zhì)量的重要平臺”。通過“云-邊-端” 協(xié)同的AI電池缺陷檢測解決方案，寧德時代可靈活應(yīng)對不同檢測場景的需求，大幅提升檢測的速度和檢出率，并為產(chǎn)線升級提供重要數(shù)據(jù)參考。

2021年7月，寧德時代與人工智能技術(shù)與服務(wù)提供商第四范式達成戰(zhàn)略合作，建設(shè)人工智能平臺，以推進人工智能技術(shù)在生產(chǎn)制造中的全面應(yīng)用。寧德時代認(rèn)識到智能化轉(zhuǎn)型的必要性，前瞻性的提出了以人工智能平臺為核心的人工智能發(fā)展戰(zhàn)略。依托第四范式Sage AIOS數(shù)據(jù)治理、模型學(xué)習(xí)等AI技術(shù)，以及全流程的AI應(yīng)用與管理能力，寧德時代打造了快速落地的人工智能平臺，將AI技術(shù)融入到電池生產(chǎn)線中，實現(xiàn)了對生產(chǎn)制造各個環(huán)節(jié)的智能化管理。同時，寧德時代保障了AI平臺與現(xiàn)有的MES系統(tǒng)、產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)等生產(chǎn)系統(tǒng)的對接，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時獲取與分析決策。寧德時代通過人工智能平臺的建立，開啟了AI在生產(chǎn)制造中的全面落地之路，進一步推動了從“制造”向“智造”的轉(zhuǎn)型。

在這一階段，通過與英特爾和第四范式等企業(yè)的合作，寧德時代推動了人工智能技術(shù)在動力電池生產(chǎn)制造領(lǐng)域的應(yīng)用，并加速智能制造體系的建設(shè)與完善。

2022年4月，中國科學(xué)院《互聯(lián)網(wǎng)周刊》發(fā)布了“2021智能制造50強”排行榜，寧德時代作為電池制造行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)在榜中排名第十。經(jīng)過“系統(tǒng)升級—萬物互聯(lián)—數(shù)據(jù)賦能—AI助力”四階段數(shù)字化轉(zhuǎn)型，寧德時代已建立一套智能制造體系，實現(xiàn)了從“制造”到“智造”的升級躍遷，并穩(wěn)步成長為全球動力電池行業(yè)的領(lǐng)跑者。但是，倪軍認(rèn)為，為打造世界領(lǐng)先的智能制造企業(yè)，寧德時代還需要投入更多的數(shù)字技術(shù)與智能裝備。在數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能制造上，寧德時代還有很長的路要走。

值得注意的是，2021年10月25日，寧德時代以32億元人民幣的注冊資本，全資控股成立了寧德時代潤智軟件科技有限公司，這是寧德時代加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新舉措。實際上，很多制造業(yè)頭部企業(yè)投資布局工業(yè)軟件和數(shù)字技術(shù)，如美的、三一重工、TCL等。而在此之前，寧德時代便開始圍繞數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略投資布局?jǐn)?shù)字技術(shù)。如2020年7月，寧德時代控股51%成立安脈時代智能制造（寧德）有限公司，致力于工業(yè)大數(shù)據(jù)和人工智能的應(yīng)用；2021年2月，寧德時代的子公司寧波梅山保稅港區(qū)問鼎投資有限公司出資5.48億，投資布局智能制造、智能駕駛等領(lǐng)域；2021年7月，寧德時代出資3億元，擬主要投資智能終端、智能駕駛、AI技術(shù)等科技產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

寧德時代的這些舉措，一方面是為了滿足自身數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需求，助力智能制造體系的建設(shè)；另一方面，則是借助自身的示范效應(yīng)，服務(wù)于生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的其他企業(yè)，賦能整個行業(yè)的發(fā)展。

作為動力電池行業(yè)的領(lǐng)跑者，寧德時代通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)了智能制造的實踐與創(chuàng)新。而如今，寧德時代正在嘗試從數(shù)字化應(yīng)用商向數(shù)字化賦能者轉(zhuǎn)變。那么，寧德時代是否能夠通過身份的轉(zhuǎn)變，推廣數(shù)字技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用，從而帶動整個行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級？讓我們拭目以待。