從制造到智造：寧德時代的數字化轉型之路

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%的占有率遙遙領先于 LG化學的20.3%。作為動力電池行業的新生力量，寧德時代成立距今僅有短短的11年，卻在動力電池行業賽道上一路飛速發展，從一家初創企業，超越松下電器、LG化學和比亞迪等一眾老牌企業，成長為行業全球第一的絕對領跑者。

寧德時代取得如此亮眼的成就，其實施的數字化轉型戰略功不可沒。2021年9月，世界經濟論壇（WEF）發布了第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可的電池工廠，這確立了寧德時代在電池智能制造領域的標桿地位。

如果你去參觀寧德時代的智能工廠，一定會被它的生產場景所震撼：空無一人的生產車間里，中控系統有條不紊地向所有子設備傳送工作指令，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實現了“生產數據可視化”、“生產過程透明化”和“生產現場無人化”。然而，你看不見的是，在高度自動化、數字化、智能化的生產背后，寧德時代構建了以MES為核心的集成制造系統，以及以客戶為中心的集成交付系統，并引入了人工智能、物聯網、機器學習和云計算等技術，在三年內就將勞動生產率提高了75%，將能源消耗降低了10%。

從一家初創企業成長為動力電池行業的領跑者，寧德時代的成功與它較早布局數字化戰略密切相關。通過數字化轉型，寧德時代突破了生產經營的困難和外部市場的壓力，實現了從“制造”到“智造”的跨越。

從內部生產的視角看，數字化轉型是寧德時代優化生產方式的需要。一方面，由于動力電池的生產屬于離散型制造，寧德時代面臨著制造工藝復雜、生產流程冗長、標準化程度低、質量檢測低效等問題。因此，通過引入物聯網、大數據和人工智能等技術，從而實現對工藝的高精度控制、優化生產線、降低產品缺陷率，已經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備，并嘗試打造產線、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過程有著極高的質量一致性要求，寧德時代急需建立一個統一的生產制造管理平臺，以協調大量自動化設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字化轉型的重要驅動力。2012年，國務院印發了《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012-2020年）》，大規模財政支持和牌照補貼政策帶動了國內新能源車企的發展，也為動力電池廠商寧德時代帶來了發展契機。2012年底，寧德時代成為了華晨寶馬大中華地區的唯一供應商，隨后國內車廠的合作訂單接踵而來。從2013年開始，宇通客車、吉利、長安、東風等車企相繼選擇寧德時代作為動力電池的供應商。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效率和業務管理提出了更高的要求。一方面，原有的產能無法滿足巨大的市場需求，寧德時代需要借助數字技術不斷升級制造能力，提高生產效率。另一方面，業務規模的擴大也帶來了內外部各類資源協作難度的大幅增長，在這樣的背景下，推動人、財、物、流程、生產等方面的數字化轉型成為了寧德時代的破局之道。

因此，為了優化生產方式，提高生產效率，滿足市場需求，寧德時代不斷加強與探索數字化建設，建立起了動力電池研發、生產、開發等全流程制造體系，通過數字化轉型，完成了“系統升級——萬物互聯——數據賦能——AI助力”四個階段的升級躍遷，成為了動力電池智能制造領域的標桿企業。

2014年是寧德時代的“SAP應用元年”，也是開啟數字化之路的元年。在此階段，寧德時代開始對管理信息系統進行升級，陸續導入企業管理軟件巨頭思愛普（SAP）的企業資源計劃（ERP）系統、供應商關系管理（SRM）系統和客戶關系管理（CRM）系統，而寧德時代與SAP的合作幾乎貫穿了整個數字化轉型之路。

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，打通了運營前后端整體價值鏈，實現了核心業務層、業務支持層和職能管理層三個層面的系統集成。在核心業務層面，寧德時代實現了對生產計劃與生產過程的實時管控，以及對產品銷售情況的追蹤，并借助CRM系統加強對銷售的運作管理和售后服務管理。在業務支持層面，寧德時代對采購和庫存管理、倉儲和報關管理、進貨質量檢驗管理等方面進行了系統化建設，同時依托SRM系統細化了供應商引入與評估、采購尋源管理和采購合同管理等方面，優化了供應商、采購、庫存、倉儲等方面的管理流程。在職能管理層面，寧德時代構建了項目預算與費用管理、生產成本核算、組織人事管理等方面的集成系統，為員工提供了信息共享和工作協同的平臺。

在這一階段，寧德時代與全球領先的業務流程管理軟件供應商SAP建立合作，通過系統升級，構建了高效的內部協作平臺，實現了全流程的信息化、系統化管理，開啟了寧德時代的數字化轉型之路。

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的領先地位。彼時，德國提出的工業4.0的概念開始在制造業中興起，中國也提出了“中國制造2025”制造強國戰略。在這樣的背景下，寧德時代也設立了其數字化轉型的目標，致力于通過物聯網技術做到生產全過程的可控，并實現對產品生命周期的全流程追溯，從而提升生產效率、降低制造成本。2015年被認為是寧德時代的“物聯網應用元年”，其物聯網體系建設主要包括以下三個層面。

在終端控制層面，實現數據采集和傳遞的準確完整。寧德時代從終端設備、數據采集平臺、數據通信標準三個方面，構建了物聯網終端數據采集控制體系。首先，寧德時代建立了龐大的物聯網終端設備體系，打造了物聯網神經末梢，實現對生產信息全面的采集和識別。據寧德時代首席制造官倪軍介紹，目前建成的物聯網系統支撐了上百萬個不同設備，涉及3600多個和質量相關的檢測點實時數據。其次，寧德時代開發了統一的物聯網數據采集平臺，攻克了海量數據環境下的多源異構數據采集問題，實現了物聯網數據的統一化、平臺化采集。此外，寧德時代還打造了數據總線，建立了生產數據通信標準，解決了生產數據傳輸問題，大幅提高了通信效率。

在制造現場管理層面，實現全生產要素的集成。建立覆蓋全生產要素的制造執行系統（MES系統），是寧德時代搭建物聯網體系的重要舉措。在MES系統的部署上，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，內容涵蓋過程管控、環境監控、能源管理等方面，驅動全價值鏈的集成與優化”。寧德時代采用SAP MES on HAHA 的生產制造執行平臺，做到了對全生產過程的狀態管控和數據管理，實現了以制造現場管理為核心的全生產要素集成，助力人、機、料等各要素的數據互通。

在產品生命周期管理層面，實現了產品從研發到售后的一體化生產模式。寧德時代大量的引入產品生命周期管理（PLM）軟件，加強對產品制造全流程的一體化管理。具體而言，實現了“三個一體化”：第一，借助于產品生命周期管理軟件完成設計物料清單到制造物料清單的轉化，實現研發制造一體化；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，并將數據集成到MES系統，實現供應鏈制造一體化；第三，保證生產和服務過程中條形碼數據信息的一致，實現服務制造一體化。寧德時代通過對產品全生命周期的數據追溯管理，打破了“信息孤島”，實現了“研發-設計-制造-售后”各個環節的一體化管理，同時也為客戶提供了及時的、有預見性的服務。

在這一階段，寧德時代通過打造物聯網終端采集平臺、部署MES制造執行系統和引入生命周期管理軟件等方式，構建了物聯網體系，實現了制造過程中人、設備、物聯終端和信息系統的集成與交互，確保了生產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，奪得行業全球第一。得益于物聯網技術的應用，此時寧德時代已有大量的數據產生。在此背景下，寧德時代成立了專門的大數據管理團隊，進行數據資源的挖掘和應用工作，同時與天翼云和英特爾等企業合作，在大數據平臺和數據應用等方面開展聯合創新。2017年是寧德時代的“大數據應用元年”，很多數據相關的工作已經切入到實際的產線優化中，并在生產過程中發揮了巨大作用。

一方面，寧德時代與天翼云共同搭建了物聯網數據分析平臺。寧德時代的信息參數平臺最初托管在異地，不僅有數據信息安全的隱患，同時還存在數據異地傳輸困難和訪問低效的問題，導致大數據難以實現實時分析。基于此，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。2018年，寧德時代成功攜手天翼云搭建了物聯網數據分析平臺，該平臺通過數據專線有效的打通了異地與本地的數據中心，并對傳輸進行了安全加固。在數據分析方面，通過天翼云專線建立了異地數據傳輸，連接了大數據中心和企業內網，實現了對系統中產品研發設計、生產制造流程以及售后服務的追溯，并進行實時的數據分析。在安全方面，寧德時代與天翼云通過分工協作的方式共同維護數據安全。寧德時代定期對平臺系統進行安全檢查，天翼云則主要負責基礎性的網絡安全防護工作，以保障平臺的安全運行，確保數據“零泄露”。

另一方面，寧德時代與英特爾合作，提升MES系統的數據計算和存儲能力。在銷量暴增的情況下，寧德時代又面臨著新的挑戰，即在短時間內將產能提升50%以滿足當下市場需求。而正如寧德時代流程IT架構與解決方案部經理賴騰飛所說，“作為智能制造系統的‘中樞神經’，MES的性能提升無疑是我們提高生產效率、加大產能的關鍵。”MES系統每日新增記錄超過10億條，而每日計算量更是超過100億次，海量數據的存儲和計算壓力對MES基礎設施的性能和可靠性提出了嚴峻的挑戰，寧德時代急需引進更為先進的數據存儲和處理方案。因此，2018年，寧德時代攜手英特爾，在超高產能MES方面進行了聯合創新，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，更搭載了顛覆傳統內存的存儲架構，如同給MES裝上“動力引擎”，在海量的數據處理需求下，幫助MES的性能在計算和存儲兩大領域實現突破性的升級，推動寧德時代在數字化轉型之路上“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新合作關系，大幅提升了數據管理、數據計算和數據存儲等方面的能力，并充分挖掘數據的價值，為生產和決策提供了參考和指導。

工信部于“2019世界智能制造大會”上發布了全國第一批8家“智能制造標桿企業”，寧德時代作為唯一一家動力電池企業名列其中。工信部經過評選認為，寧德時代通過算法模型的研發應用，為生產制造各環節的智能化決策提供支撐。2019年是寧德時代的“AI應用元年”，寧德時代將AI應用于企業生產運營中，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、第四范式等企業的合作，嘗試在生產線上推廣機器學習、圖像識別、智能物流、視頻流智能監控等技術，將數字化轉型的重點放在了如何基于導入的制造大數據，從而實現智能生產和質量智能管控。

在質量管控方面，寧德時代與英特爾深入合作，成功構建了一套橫跨“云-邊-端”，融合計算機視覺（CV）、深度學習（DL）、機器學習（ML）的AI電池缺陷檢測方案，大幅提升質量控制水平。傳統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品缺陷的成因進行有效分析，因而無法對企業生產線改進提出建議。鑒于此，寧德時代在英特爾的幫助下，結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”協同方案，即在云上做集中管控和模型訓練，邊緣做模型推理，端上做數據采集、預處理和實時管控，實現“云-邊-端”協同的數據應用閉環。同時，在英特爾的助力下，寧德時代在原有計算機視覺（CV）檢測方案的基礎上，新添了深度學習（DL）及機器學習（ML）兩種技術，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技術的缺陷檢測方案，是我們用以提升動力電池產能和質量的重要平臺”。通過“云-邊-端” 協同的AI電池缺陷檢測解決方案，寧德時代可靈活應對不同檢測場景的需求，大幅提升檢測的速度和檢出率，并為產線升級提供重要數據參考。

2021年7月，寧德時代與人工智能技術與服務提供商第四范式達成戰略合作，建設人工智能平臺，以推進人工智能技術在生產制造中的全面應用。寧德時代認識到智能化轉型的必要性，前瞻性的提出了以人工智能平臺為核心的人工智能發展戰略。依托第四范式Sage AIOS數據治理、模型學習等AI技術，以及全流程的AI應用與管理能力，寧德時代打造了快速落地的人工智能平臺，將AI技術融入到電池生產線中，實現了對生產制造各個環節的智能化管理。同時，寧德時代保障了AI平臺與現有的MES系統、產品生命周期管理系統等生產系統的對接，實現了數據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在生產制造中的全面落地之路，進一步推動了從“制造”向“智造”的轉型。

在這一階段，通過與英特爾和第四范式等企業的合作，寧德時代推動了人工智能技術在動力電池生產制造領域的應用，并加速智能制造體系的建設與完善。

2022年4月，中國科學院《互聯網周刊》發布了“2021智能制造50強”排行榜，寧德時代作為電池制造行業的領軍企業在榜中排名第十。經過“系統升級—萬物互聯—數據賦能—AI助力”四階段數字化轉型，寧德時代已建立一套智能制造體系，實現了從“制造”到“智造”的升級躍遷，并穩步成長為全球動力電池行業的領跑者。但是，倪軍認為，為打造世界領先的智能制造企業，寧德時代還需要投入更多的數字技術與智能裝備。在數字化轉型和智能制造上，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字化轉型的新舉措。實際上，很多制造業頭部企業投資布局工業軟件和數字技術，如美的、三一重工、TCL等。而在此之前，寧德時代便開始圍繞數字化轉型戰略投資布局數字技術。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，致力于工業大數據和人工智能的應用；2021年2月，寧德時代的子公司寧波梅山保稅港區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技術等科技產業領域。

寧德時代的這些舉措，一方面是為了滿足自身數字化轉型的需求，助力智能制造體系的建設；另一方面，則是借助自身的示范效應，服務于生態系統內的其他企業，賦能整個行業的發展。

作為動力電池行業的領跑者，寧德時代通過數字化轉型，實現了智能制造的實踐與創新。而如今，寧德時代正在嘗試從數字化應用商向數字化賦能者轉變。那么，寧德時代是否能夠通過身份的轉變，推廣數字技術在行業內的應用，從而帶動整個行業的轉型升級？讓我們拭目以待。