“一圖四清單”場景解讀：鋰電池數字孿生3D仿真工廠
工業和信息化部9月16日印發《場景化、圖譜化推進重點行業數字化轉型的參考指引（2025版）》，其附件中給出14個行業場景圖譜（2025版），為各行業數字化轉型應用實踐提供了方法指引。鋰電池行業數字化轉型場景圖譜涉及研發設計、生產制造、運維服務、經營管理、供應鏈管理等5個關鍵環節、73個典型場景。現對鋰電池行業的典型場景進行解讀。
SJ01-C-2-1：
鋰電池數字孿生3D仿真工廠場景
01、場景概貌
鋰電池數字孿生3D仿真工廠場景：位于鋰電池行業的生產制造環節，屬于生產制造類型活動。
場景描述：以高保真三維模型為載體、實時生產數據為驅動，將鋰電制造工廠在虛擬空間進行復刻。通過3D建模、物聯網、大數據分析、設備預警機理模型等技術的深度融合，將產線設備、工藝參數、環境工況等關鍵要素實時映射到虛擬空間，實現鋰電池生產“看得見、算得準、控得住”的閉環管理，最終達成降本、增效與安全生產的綜合目標。
02、需求痛點
鋰電池生產工廠規模大、設備部署分散，現場工人及管理人員難以實時、全面、準確地了解現場生產情況，生產監管與設備巡檢壓力大。傳統鋰電池產線設備復雜，關鍵設備如涂布機、卷繞機等設備突發故障會導致整線停機，單次停機損失可達數十萬元。此外，鋰電池生產過程中存在電解液泄漏、粉塵爆炸、熱失控等安全風險，以及廢氣、廢水排放環保問題，傳統監管方式難以及時發現隱患，事故一旦發生損失巨大。且故障原因排查耗時久。此外，電芯生產關鍵工藝依賴經驗試錯，效率低且難以全局最優，且工藝參數與質量指標呈非線性關系，人工分析難以量化影響權重。
03、解決方案
工具軟件應用方面：以MES及數字孿生建模仿真平臺為核心，實時處理并匯聚生產數據及業務數據，實現鋰電池生產監控的一體化、精細化管理，解決巡檢壓力大、生產過程監管不直觀等問題。
數據要素開發方面：搭建數據處理平臺，統一數據格式與采集標準，實時采集設備運行狀態、業務數據、工藝參數等多源異構數據，經清洗后的數據統一匯總到后臺管理系統，依托仿真軟件實時更新數字孿生模型數據，確保產線設備數字孿生模型數據同真實設備狀態保持一致。
知識模型部署方面：以數字孿生仿真模型為載體，疊加物聯網數據采集、數據分析與決策、設備運維與預測性維護預警等多種知識模型，打造鋰電池生產3D可視化工廠，實現對整個生產車間的可視化監控及精細化管理。
人才技能提升方面：產學研協同培養，企業聯合高校開設“智能制造工程”特色專業，與職業院校合作開設自動控制原理、機械制造及其自動化、智能裝備與系統等專業課程。搭建數字孿生實訓平臺，定向培養數字化設計與仿真、智能控制系統集成與調試、大數據分析等技能型人才，匹配鋰電池產線需求。
案例：國軒高科“鋰電池生產3D可視化項目”
國軒高科“鋰電池數字孿生3D仿真工廠”應用場景，對廠區建筑物、生產車間、生產設備等進行三維建模，搭建可視化數字孿生工廠，實現對整個廠區的可視化監控及生產過程數字化、精細化管理。
04、價值成效
增效方面，通過實時采集設備數據，并自動上傳至平臺，確保系統中模型數據與運行設備的運行狀態保持同步，真實反映工廠設備運行狀態，實現設備實時可視化管理。安全方面，自動讀取生產現場實時回傳的檢測數據，展示在三維場景的設備工位前，還可查詢歷史數據趨勢展示。當設備狀態超出閾值時，系統會進行報警提醒。降本方面，通過仿真計算優化工藝參數，降低物料浪費與人工依賴，提升產品質量一致性合格率，降低生產成本。
聯系人：趙紫東 15339139796 zhaozidong@caict.ac.cn
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