2009年,当中国新能源产业还在萌芽时,孚能科技已在赣州悄然扎根。没人想到,这家从江西走出的企业,日后会成为奔驰、宝马背后的“隐形冠军”——全球三元软包动力电池的顶级玩家。2020年7月,孚能科技在上海证券交易所科创板上市(股票代码:688567),成为为科创板“动力电池”第一股。
没有盲目追随主流的方形电池路线,孚能选择了一条更考验技术功底的赛道:软包电池。这种轻薄、高能量密度的技术路径,最终让它成为欧洲豪车品牌的“心脏供应商”。从北汽到广汽,从通用汽车到FE中欧洲车队Venturi的技术赞助商,孚能的电池包在极端工况下验证了实力——连续6年中国软包电池装机量第一,就是最好的答卷。
现在,硅谷的前沿算法、斯图加特的精密工艺、镇江的超级工厂……孚能的研发版图早已跨越洲际。未来,从巴黎的街头的到北京的CBD,路上优雅驶过的高端电动汽车中,不知那一辆的动力系统中就在流淌着这家江西企业的“硬核基因”。
当传统制造业还在为产线系统采集信息、调整参数头疼时,孚能科技已经构建了具备先进水平的数字化产线,让一个个工序,一次次检测,都变成了可查、可追溯的数字资产。
而现在,孚能又计划投资数百万,全面升级整个集团的 IT 系统,目标是以统一数据平台为基础,充分管控和利用已有的数百 TB 数据,构建起打通研发、生产、全球运营的“数智大脑”。
集“数据”,架底座 —— 工业大数据平台 支撑公司经营生产全要素数据从分析、设计、立项、研发设计、生产制造、管理运营、运维服务全关键环节的数据采集、治理、管控、应用、分析、挖掘等,逐步做到数据全生命周期可视、可管、可控。针对汽车和新能源行业标准,支撑全生命周期的追溯,提升效率,满足法规、政策和生产需要;支撑数据快速挖掘、深度分析,充分利用生产数据挖掘提升整体生产效率,提升企业经营收益。
借“工具”,赋新能 —— 新一代产品生命周期管理平台 充分引入新一代信息技术,组件化、微服务、云平台模式进行架构,打造全球化的 PLM 平台,定义全球化运营业务流程,构建新的技术架构,以“小工具,大作用”策略,为企业各部门带来更加高效、稳定、灵活的服务体验,助力企业实现更高效的产品管理和创新,提升研发效率。
面“全球”,延服务 —— 全球化的ERP平台 构建全球统一的ERP运营平台,打造全球、多地一体化云服务,建立统一业务流程和数据标准,提升操作规范性和效率,在进一步支持孚能海外业务运营同时,延展对客户的高效服务,并赋能下属企业,在集团层面提升充分提升整体协同效率。
以动力溯源系统为契机,我们大概在 20 年开始考虑,要对我们系统中的Oracle、Greenplum、MySQL 等多个数据库进行换代升级,最终目标是为集团打造一站式的数据基础设施。”“以动力溯源系统为契机,我们大概在 20 年开始考虑,要对我们系统中的Oracle、Greenplum、MySQL 等多个数据库进行换代升级,最终目标是为集团打造一站式的数据基础设施。
在“数智大脑”的宏伟蓝图中,强大、统一的数据底座是一切应用的根基。
为此,孚能科技规划并实施了数据湖仓项目。项目旨在通过数据集成实现公司业务系统异构数据源之间数据集成,包括全量数据同步、增量数据同步、离线数据同步、实时数据同步、监控告警。通过数据湖仓存储,采用流批一体数据分析引擎平台,支持业务 PB级多模数据的存储与处理,支持流批数据处理、实现数据分析、数据科学等多种工作负载,提供一站式数据探索与数据开发能力。
我们的生产基地有多个工厂同时进行电芯的生产制造,一个工厂存在多条不完全相同的产线,又涉及数十个工序、系统,互不连通,不同地方的数据都在以自己的方式,各自为战。
2018年,工信部、科技部、环保部等七部门印发的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》施行,建立“溯源管理平台”,要求对电池生产、销售、使用、报废、回收、利用全过程采集检测。
要建设符合要求的溯源能力,最大的挑战来源于数据的整合。
过去,历史数据都存储于产线自己的数据库中,虽然能够保证单独产线、设备的现场生产和实时查询,但是要构建可以追溯整个生产流程的能力,汇集数据就是不得不解决的问题,而产线数据总量大,这要求底层数据基础设施一定要具备海量数据存储、计算能力。
除此之外,工厂中使用了包括原瑞能、拜特、恒翼能、亚科源、讯湃、星云、广汽、雷达等多家厂商的设备和解决方案,数据标准不一致,更给溯源造成了极大的困难。因此,数据汇集后,还需要能够对数据进行清洗加工,改造为满足统一标准的高质量数据,为上层应用提供良好的数据基础。
具体查询时,涉及各个环节溯源的查询并非简单点查,需要关联多张大量表关联查询,部分大表数据量甚至高达数十亿行。因此,海量数据条件下,针对复杂查询的良好性能表现,是考量的重中之重。
除此之外,弹性与成本也是重要的考量。产线数据增长迅速,占用空间大,需要数据基础设施能提供更好的压缩比降低成本;而随着生产扩张、数据增长和应用增加,也需要提供良好的弹性能力,保障数据的存储能力、计算能力能够灵活扩展。
因此,具备强大分析能力,能够实现溯源查询快速响应,并具备数据加工能力以实现数据治理并保障数据可靠性、一致性,还能够承接海量设备数据采集和接入同时提供高压缩比, 保障的成本经济性,还能够弹性的适应不断增长的数据和业务,共同形成为孚能科技进行数据库选型的标准。
过去,大量生产数据都存储在 Oracle 中,但 Oracle 不仅在应对复杂查询时性能捉襟见肘,查询响应速度慢甚至不少查询无法返回结果,而且针对设备时序数据压缩率较低,导致空间占用高,最终不仅日常使用体验不尽如人意,且长期看无法满足企业对不断增长的业务对存数、用数的需求。
在一期溯源项目中,YMatrix 在整合数据上的表现令我们惊艳,不但原本跑不出结果的查询能查了,更节省了高达90%的存储成本
在预研阶段,孚能科技已经尝试利用 Greenplum 进行了初步的系统搭建,虽然在部分查询上响应速度还差强人意,但效果已能满足基础的需求;在这之后,孚能科技深入了解了 YMatrix 在时序、数仓的功能、性能、成本优势,开展了详尽的 PoC 验证工作。PoC 结果显示,YMatrix 在入库、查询(特别是复杂查询)性能,压缩比等方面的表现均大幅领先于 Greenplum 以及原有的 Oracle,最终,选择 YMatrix 作为生产数据统一平台,进行了一期建设。
根据规划,孚能把动力电池数据溯源的制程、维修、物料、重工、条码关联、原材料、流程、模组维修、电芯工序流程、模组工序、Pack流程等电池开发工作的数据全部流转至 YMatrix 进行加工处理,实现了全生产流程的数据汇聚,完美的支撑电芯生产全流程的溯源的需求。
除了强大的性能,相较 Greenplum 和 Oracle, YMatrix 还提供了远超预期的压缩率,相较原有的 Oracle 和 Greenplum, 相同的产线数据,YMatrix 的空间占用率仅为原来的 1/10。
作为先进的制造也企业,孚能的工厂产线有很高的数字化水平,同时使用数十个业务系统,但不同业务系统的数据也在使用不同的数据库,互不连通:比如生产基础资料使用PLM系统,该系统数据存储在Oracle数据库, ERP业务管理系统使用HANA;仓储管理系统使用SQL Server;QMS质量管理系统使用MySQL。
2022年之前,孚能的数据多是服务于现场及管理人员,虽然工序管理、实时监控等方面已经达到了较高水准,但或者由于缺少数据汇聚,或者由于数据库性能不足,既无法通过整合多维度数据进行深度分析,也无法针对更长时间段的历史信息进行更为宏观的审视。
引入 YMatrix 建设数据湖仓之后,经过完善的数据治理,标准化的数据在 YMatrix 的强大分析性能下让数据价值得到了更为充分的发挥:智能相机以0.02秒的速度完成极片缺陷检测,无线I/O模块实时采集2000+传感器数据,全过程的智能制造数据全部经物联网中台落地到企业数据基座。传统的SPC数据分析源头切换为过滤清洗后的汇聚数据,结合数据模型和数据集的打造,用户可自行分析运用关心的数据,实现数据使用的定制化和精确化。
通过引入 YMatrix 构建数据湖仓,孚能科技结合标准化数据规划和治理项目的实施,对全公司的数据资产予以梳理和分级,确立相关数据指标和集合,将各层级数据按设定路径予以汇总利用,按业务域推进数据资产的挖掘,建设基于数据的经营决策辅助能力,实现了企业经营数字化水平的提升。
此外,孚能科技以统一的数据基座为基础,在打通各个系统上做了更多探索。过去的电芯测试需要在 OA 系统上发起并流经各个环节完成,而实际测试数据则存储于不同测试工序对应的设备数据库中,无法联通。在 YMatrix 数据湖仓汇聚了所有数据之后,IT 部门将 OA 与电芯测试数据打通,实现了整个电芯测试从发起流程到实际测试数据的关联,在原有的 OA 系统上就可以直接看到各测试工序结果,让整个流程的协同性、完整性、可追溯性大大提升。
而数据的价值远不止于此。经过良好的数据治理,全面、准确的数据在 YMatrix 的强大功能、性能加持下还能做的更多。
目前,工业界领先的实践中,通过机器学习算法对设备进行“预测性维护”是不少企业正在采取的新做法。通过在故障发生之前进行预测,提前对设备进行维护,可以大幅减少非计划停机时间和维护成本。例如通用电气(GE)在风力涡轮机业务中通过引入预测性维护,实现了提前准备备件和人力,从而将单次维护时间从平均8小时/次降至4小时,最终实现非计划停机从每年5天减少到1.5天的效果。而目前,国内许多领先制造业厂商也在跟进,而 YMatrix 由于直接库内直接执行 Python 机器学习算法,最大限度的降低了引入预测性维护技术的开发和维护成本,近年来在这方面已经积累了不少经验和客户实践,而孚能科技也计划在未来,基于 YMatrix 的能力,引入这些先进做法。
除此之外,YMatrix 的向量能力也为孚能科技的数智化建设提供了更多想象力。YMatrix 本身即具备向量查询能力,能够用于支持企业大模型,GPT,智能体等 AI 服务,并且已经在多家企业落地。随着孚能科技在统一数据平台的建设工作更进一步深入,YMatrix 将会有更多机会,通过协同产线数据、ERP 数据、OA 数据等,用领先 AI 能力,让数据发挥更大价值,支撑孚能科技在“智造”之路上走的更远。
孚能科技以 YMatrix 为基础,构建了统一的数据基座,实现了多业务系统、多数据源之间数据集成;通过数据治理,数据集成为集团构建了具备全时、全景视角的数据能力的基础设施,为孚能科技宏伟的“智造”蓝图提供了扎实的根基。
未来,孚能一方面会继续加大投入进行数据精细度、实时性、全面性的建设,实现对生产过程更为实时、精细、科学、智能的管理,提升生产效率;同时,也会进一步打通生产数据与OA、ERP 等系统的链接,通过全量、统一的数据,提升数据洞察的高度,为企业决策提供更为扎实的数据支撑,同时提升生产制造、经营销售的流程协同性。