在《智慧製造走向深水區》一文中，我們重點闡述了裝備和工藝在製造業中的重要性。裝備對於終端產品製造的品質起著決定性的作用，產品越是品質要求高、一致性要求嚴、強調安全性，裝備的重要性就越發凸顯。裝備通常是支撐起一個產業的發展，而產業也只有透過持續的技術創新才能帶動裝備製造企業向前發展，微觀上就體現為裝備承載工藝，工藝引領裝備。
本文希望透過對中國鋰電產業發展歷史的回顧與總結，帶領讀者朋友們體會鋰電裝置二十多年來的進化歷程、鋰電裝置是如何支撐我國鋰電池行業一步步從手工作坊式的生產走向智慧製造的，以及新形勢下鋰電產業還存在哪些數字化智慧化的機會。文章最後總結了裝備製造業發展的幾點規律。
產業初期靠人工取勝
鋰電池的產業化發源於日本，具體是從1991年索尼生產18650圓柱電池開始的，鋰電池一開始的應用領域是數碼玩具市場，後續鋰電池在消費電子領域的應用可以說橫跨了傳統手機和智慧手機兩個時代。
產業發展初期，鋰電池市場幾乎被松下、三洋電氣、東芝等少數幾個日資企業控制。這些企業在材料、電池工藝方面都建立了深厚的壁壘，與產業鏈上下游企業進行緊密合作，生產上已然高度自動化。在2000年以前，日本的鋰電池企業佔據全球95%以上的市場份額。
國內鋰電池行業的起步則開始於比亞迪，1998年比亞迪進入手機鋰電池市場，憑藉國內低廉的勞動力和技術改造後形成的成本優勢，比亞迪的電池價格可以比日本三洋平均低40%。由此比亞迪產能和市場份額迅速擴大，陸續為摩托羅拉、諾基亞等主流手機廠供貨，2005年日本東芝抵擋不住中國鋰電池企業的價格戰，直接宣佈退出鋰電池市場。
這一階段國內鋰電池生產模式主要是將低成本人力與自動化裝置結合，鋰電池製造商通常只在幾道精密工序上使用單臺的自動化裝置，其他精度要求較低的環節以及中間物料運送都是人工操作。相較於日本的全自動化產線，這種以人力為主的生產線投資成本很低，柔性生產能力也很強。
這種生產模式的成功之處在於當時中國的勞動力價格非常之低，2003年我國製造業員工的平均工資水平大約僅為日本的1/23［1］。
鋰電裝置重要性提升
這種勞動密集型的發展方式不可能一直持續下去，一方面2007年之後日本三洋電機在北京、天津新建生產基地，松下和索尼在無錫投資建廠，以求削弱國內廠商的成本優勢，另一方面站在2007-2009年的時間節點上看，市場已經開始預計膝上型電腦和電動汽車將成為鋰電池未來主要的應用領域，這兩個市場對於鋰電池品質要求更高，同時中高階手機鋰電池的份額也將增長。高階鋰電產品對生產工藝精度的要求更加嚴格，我國鋰電池生產商需要提高裝置比重和自動化程度以滿足鋰電生產工藝的技術提升需求。這意味著依靠人工生產中低端鋰電池的企業將喪失競爭優勢，自動化鋰電裝置將成為未來高階電池大規模生產的關鍵環節。
圖片來源：2009年ITT鋰電池市場預測報告［1］
國內電池生產企業開始轉變觀念，對鋰電裝置的重視程度逐步提高，很多企業開始更多引進日韓高階鋰電裝置，同時也有自建團隊開發自動化裝置和裝配線。但是國外裝置價格較高，也不適配國內廠商的原材料（漿料和基片，基片時為鋁箔和銅箔）。而且日韓出於技術保護的考慮，對我國鋰電企業出售的基本都是相對落後的裝置產線，買家也僅限於比亞迪、力神和比克等少數幾個頭部企業。
這些市場變化和特點為國內裝置企業創造了良好的市場條件。國內頭部鋰電企業的轉向將提高國內鋰電裝置的市場空間。國內鋰電裝置廠商也開始充分利用自身優勢爭奪市場份額。
首先，國內鋰電裝置廠商會根據國內電池廠商的原材料情況和各環節工序狀況來個性化開發裝置、制定裝置狀態，例如在極片有蛇形彎、厚薄不齊的情況下提升生產自動化程度。第二，國內裝置價格普遍較低，大概是日韓裝置的一半或三分之一。此外，國內裝置廠商售後服務響應速度更快，很多裝置廠商都能在48小時內到達客戶現場解決問題，對於ATL一類的大客戶，甚至可以達到4小時之內的響應速度。而很多進口裝置售後服務需要提前一個月甚至是三個月預約，零部件更換價格也很高昂［2］。於是，眾多電池廠商開始放棄進口裝置，引進國產裝置。
國產替代進行到2013年時，鋰電裝置國產化率已經逐步上升至30%以上。當時的力神除了關鍵性的如檢測裝置主要使用進口外，其它比如化成等環節，國產裝置發展較為成熟的基本都已實現國產化。ATL的生產檢測裝置也主要使用了國產裝置。
但是在2007-2013年期間，大多數鋰電裝置企業規模仍然較小，產品單一，技術能力普遍較弱，即使到了2013 年，國內鋰電池裝置行業中產值在1-3億元之間的企業也只有13家，其他265 家鋰電池裝置企業營收均不超過1億元［3］。下圖為2014年國內部分鋰電裝置企業鋰電裝置的營收情況。
圖片來源：中國化學與物理電源協會（單位：億元）
其中原因主要是很多鋰電池廠商是跟隨產業政策風向而來，先前並不具備鋰電池的製造基礎，這些企業數量較多，大多數為了追風口賺快錢，所以不使用效能高價格貴的裝置，進而帶動了一些技術能力較低的鋰電池裝置企業進入市場。此時整個鋰電行業還處在低價競爭的狀態，國內60%-70%的鋰電池都屬於中低端產品。
國內很多主要的鋰電裝置製造企業也都是在2005年前後才進入鋰電裝置行業，技術、管理水平也制約了企業的發展，裝置企業之間抄襲壓價之風也很厲害。
總體上看，這一時期國產鋰電裝置與國外先進裝置還存在一定的差距，自動化程度不高，比如工人使用半自動卷繞機時通常需要拉著隔膜邊踩邊卷繞，裝置穩定性相對較低，測控系統落後，生產效率較低等。裝置還不能完全滿足高標準動力鋰電池的工藝要求。
此時，進口裝置仍然佔據著鋰電的高階市場，全自動化生產線依然以進口為主。以塗布機為例，2013年國產塗布裝置的塗布寬度仍無法達到日韓裝置的水平。國內企業還未掌握高階精密裝置的核心控制技術及零部件，比如塗布機測厚裝置基本都是進口產品，鋰電裝置的核心零部件如控制器及伺服驅動系統，大多采用的是日本安川、松下的產品，塗布頭也多為進口。此時的國產伺服電機還都處於小批次試用階段，無法替代國外產品。
同時期，國內有一些鋰電裝置企業在充分借鑑國外鋰電裝置製造技術的基礎上，開始自主研發全自動化鋰電裝置，部分國產鋰電裝置自動化程度和技術精度逐漸接近國際水準。國內進行裝置國產替代的同時也開始向海外小批量出口，例如2010年浩能科技研發生產的鋰電池間歇式擠壓塗布機在國內外獲得13臺訂單，其中日本TDK就訂購了3臺［4］。先導智慧在2012年開始接觸ATL動力電池研發團隊，得到了ATL的認可，開始進入動力鋰電池裝置行業。先導智慧研發的18650電池卷繞機可以達到每分鐘30個電芯的生產速度，超過了當時特斯拉電池供應商松下的裝置生產效率。
在即將到來的產業擴張時期，這些對技術、管理水平要求高的企業將會抓住機遇發展壯大，而其他瞄準中低端客戶的裝置企業將被產業浪潮所吞噬，這一點我們後續會談到。
據中國化學與物理電源行業協會統計，2012年我國鋰電池市場規模達到 317 億元，同比增長約40%左右。我國鋰電池產量已經佔全球鋰離子電池總產量約40%左右，並且逐年增加。根據高工鋰電統計，2013年中國鋰電池裝置產值達到了29億元，同比增長 21%，其中裝置更新佔比為24%。
動力鋰電池在2012年和2013年的產量分別為2。1億隻、2。9億隻，增長平穩。在波瀾不驚的水面之下，一場被市場期待已久的產業擴張正在孕育，並將給鋰電及鋰電裝置行業帶來翻天覆地的變化。
下游新能源汽車需求首次爆發，帶動上游鋰電裝置國產替代
其實早在2006年，北京七星華創電子股份有限公司（後被戰略重組為北方華創科技集團）就已經開始研發動力鋰電池的製造裝置［5］，但是動力鋰電池真正的爆發要等到8年之後。2014年我國動力鋰電池產量達到7。1億隻，僅隔一年就翻了一番，2015年的增長更為誇張，產量直接達到了29。1億隻，即在短短兩年時間裡動力鋰電池產量就增長為2013年的10倍，一舉超過消費型鋰電池，市場佔比達到52%［6］。
圖片來源：中國電池工業年鑑2016
動力鋰電池產量暴增的背後是下游市場新能源汽車銷量開始增長，根據中汽協統計，2013年我國新能源汽車銷量僅有1。76萬輛，2014年我國新能源汽車銷量就增長到7。48萬輛，同比增長324%，2015年產量和銷量分別達到了34。04萬輛和33。1萬輛，同比增長3。3倍和3。4倍，是2013年的30多倍。
隨著動力鋰電池需求大幅增長，動力電池迎來了真正意義上的產能擴張期。首先是現有動力電池企業透過定增募資、增加投資等方式擴大產能，2015年6月，比亞迪投資60。23億元進行動力鋰電池擴產。其次，一些消費鋰電池企業開始轉向動力電池市場，如億緯鋰能等。還有一些整車企業也開始向上遊延伸，如北汽、吉利等。此外，國外鋰動力電池巨頭也加入擴產大軍，如彼時全球排名第一的鋰動力電池供應商松下以及三星SDI、LG化學紛紛在中國投資建廠。
2015-2017年成為動力電池新產線上線的密集期，動力電池供不應求使得電池企業迫切需要快速形成產能，這就對鋰電裝置交付週期的要求大大提高。前文中我們提到國產鋰電裝置企業快速響應和個性化開發能力此時就展現出了優勢，加上國產鋰電裝置經過前幾年的發展，效能上已經十分接近國外裝置，價格也相對較低，國內鋰電裝置企業就在這一輪產能擴張週期中加速進入下游鋰電池企業的供應體系。鋰電生產裝置國產化率迅速提高，2016年國產化率已然從2013年的30%左右上升至50%左右。鋰電裝置企業在2016年普遍感受到訂單激增且一直延續到2017年。
產能擴張帶來裝置需求激增最終體現在鋰電裝置企業的營收上，先導智慧鋰電裝置營業收入2013年、2014年和2015年分別為2296萬元、15179萬元和35950萬元，分別同比增長643%、561%和137%。贏合科技鋰電裝置營業收入2013年、2014年和2015年分別為20468萬元、21525萬元和36517萬元，分別同比增長26。64%、5。16%和62%。贏合科技和先導智慧也先後在深交所上市。
到2016年，國內鋰電裝置企業大約有150家，年產值在1億元以上的企業就有近40家。國內鋰電裝置產值2017年突破了150億元，國產化率達到85%，2015～2017年我國鋰電裝置產值平均複合增速高達58。04%。
行業集中度上升，龍頭企業初現鋒芒
由於動力鋰電池行業本身對企業技術、資金壁壘要求更高，大企業產線規模效應更為明顯，裝置企業訂單日益向大企業集中，鋰電裝置企業明顯感受到訂單增長已經由過去鋰電池企業數量增長轉變為大客戶採購集中度上升。
2016年11月22日工信部發布的《汽車動力電池行業規範條件》（2017年）的意見稿對動力電池企業的年產能門檻提出更高要求（≥8GWh），這一要求是之前的40倍，明確了產業政策提質培優的戰略目的。
在市場機制和產業政策的雙重影響下，動力鋰電池行業集中度進一步上升，優質企業市場份額獲得提升，與頭部鋰電企業合作的裝置廠商更多享受到了這一輪產能擴張的紅利。
這一時期寧德時代憑藉自身在三元和磷酸鐵鋰上的技術儲備、以客車為利基市場以及外供第三方的優勢，在2017年超過比亞迪成為當年動力鋰電池出貨量第一的企業。而和寧德時代緊密合作的先導智慧收入在2017年達到了21。77億元，同比增長101。75%，進一步拉開了與贏合科技之間的差距。
圖片來源：高工鋰電，中國鋰電新能源產業投資發展報告［7］
享受增長紅利的同時，
鋰電裝置企業，特別是頭部企業在自動化技術、業務擴張和資訊化數字化建設等三方面下足了功夫。
技術方面，
鋰電企業為了追求規模效應和更高品質對鋰電裝置企業提出了更高要求，於是鋰電裝置開始呈現高精度、全自動化、一體化的發展趨勢。
在動力鋰電池等大容量電池領域，車用鋰電池通常是上千個電芯串聯成組以保證能量密度。每個電芯規格統一、效能穩定決定了整體電池組的效能和質量，因此對電芯的一致性要求很高。
裝置加工精度和自動化程度將直接影響鋰電池的效能和一致性。鋰電池製造中的主要工序、裝置及其功能作用見以下圖表。
圖片來源：公司公告、公開資料整理
圖片來源：公開資料整理
每個環節的加工裝置都會影響電池的宏觀效能表現，例如前段裝置中攪拌機會影響漿料的批次穩定性，塗布和輥壓會影響極片集流作用、能量密度等效能，中段的卷繞和疊片精度會決定電池容量和一致性等，後段的模組和PACK設計會影響電池包的散熱性。鋰電池良品率會受到每一道工序工藝效果的影響，因此鋰電裝置是保障電池效能和電池企業產出收益的關鍵［8］。
鋰電裝置企業需要將鋰電池製造的工藝細節、工藝引數融入到裝置的設計和製造中，以此確保鋰電池製造精度。由此研製的全自動化的鋰電池生產裝置可在實現鋰電池生產工藝的基礎上，使製造的鋰電池具有較好的一致性，從而保證鋰電池具有較高的安全性。
鋰電池生產過程中的關鍵工序為卷繞和疊片，其中卷繞的核心技術包括張力控制、卷繞控制和自動糾偏等。如果張力控制不好，會使材料分層或出現 S 型皺褶，嚴重影響產品的一致性。而鋰電池的容量與卷繞的圈數和長度密切相關，精度控制技術就至關重要。部分鋰電裝置企業在這方面開始超越國外同行，例如先導智慧卷繞技術可將張力波動範圍控制在5%以內，對齊偏差度小於0。3mm，韓國KOEM同時期張力波動範圍控制在8%以內。
一體化方面主要是指將不同工序整合為一臺機器進行，例如先導智慧根據各類客戶需求總結研製開發了集鋰電池生產過程不同工藝流程的多功能機器，比如焊接卷繞一體機是將極片的焊接和卷繞兩道工序在一臺機器上實現，可為鋰電池企業縮短工藝流程，節省成本。先導智慧、贏合科技及利元亨等鋰電裝置企業又陸續開發出輥壓分條一體機、塗輥分一體機、鐳射卷繞一體機、鐳射模切分切一體機和切疊一體機等裝置。
此外，鋰電池裝置廠商
開始從專注於生產單一環節的裝置，向其他環節延伸形成整線方案。
從技術方面來說
，這種延伸可以降低鋰電池生產線的除錯成本、提高鋰電池生產的自動化水平，因為不同廠商的單機裝置之間工藝互動並不順暢，各環節裝置的控制軟體之間協同性不高，企業需要反覆除錯，導致整線產能爬坡較慢，而整線裝置可以銜接更為緊密，自動化水平進一步提升，因此不同環節間裝置的融合符合發展趨勢。
從業務擴張角度來看
，裝置企業持續追求更大的市場規模空間和更高的規模效應，覆蓋其他生產環節裝置可以擴大裝置企業自身市場空間和發展規模，整線方案也有利於裝置企業和鋰電池的新入局者們建立緊密合作。
因此，在技術發展趨勢和業務驅動的雙重作用下，這一時期鋰電裝置頭部企業如贏合科技和先導智慧在解決關鍵生產裝置基礎上，向整線裝置方案供應商邁進，紛紛併購其他工序領域的裝置廠商。例如，贏合科技率先提出要為客戶提供整條生產線解決方案及其服務，打造鋰電裝置生產線訂單交付的“交鑰匙” 模式。贏合科技2015年收購新浦自動化，補齊電芯化成檢測裝置，打通了電芯生產裝置線，2017年又收購了塗布機裝置商東莞雅康，打通前中段裝置。先導智慧則在2017年收購後端裝置供應商泰坦新動力。
鋰電裝置廠商的收購基本都是圍繞著增強公司在鋰電行業核心競爭力和議價權展開的。不同裝置廠商之間上游供應商趨同、下游客戶重疊，業務上具有較高的協同性，所以這些併購基本上都形成了較好的規模效應。
除了技術和業務方面的精進和拓展，鋰電裝置企業
也開始注重修煉自身的“內功”。
由於鋰電裝置是一個典型的非標自動化行業，下游產能擴張會非常考驗裝置廠商的交付能力和柔性生產能力，對於產品質量、成本和交付的要求會進一步提升。因此為了提升自身生產管理和製造水平，頭部鋰電裝置廠商開始陸續加快自身資訊化、數字化建設。
先導智慧2015年開始與IBM合作建立“先導雲”和大資料中心，推進ERP系統建設，整合應用數字化協同平臺，同時還自主開發MES生產執行管理系統，實現與PDM、ERP系統等綜合整合，依託“先導雲”平臺，使設計高效協同、生產過程精準反饋、工廠生產實現智慧化，增強自身競爭力。贏合科技也在2018年研發建設雲平臺，並自主開發MES生產製造執行系統，以實現企業裝備研發設計協同和生產管控整合，同時研發利用數字化模擬技術，建立動力電池生產裝備資料庫和整線模型，以縮短產品研發週期。
產能過剩，產業進入調整期
產能擴張不是持續的，到2018年，產能擴張的好日子已經持續了3年，鋰電行業產能過剩的問題愈發凸顯。其實在2017年末，國內動力電池實際有效產能達到了110GWh，而產能利用率只有40%左右。2018年國內動力電池有效產能約在150-160 GWh，而2018年全年產量為70。6GWh，產能利用率低於50%，需求側裝機量雖然同比增長56。88%，但是總量僅為56。89GWh，遠小於產量。鋰電行業供過於求的程度進一步加深。（2017年動力電池裝機量36。43GWh，產量44。5GWh）
行業競爭格局演變持續到2018年時，前五大動力電池廠商裝機量已高達93%，產能佔比卻只有53%，行業中頭部企業的優勢和產能結構性過剩已經十分明顯。2018年部分鋰電池企業利潤甚至轉負，一些企業或因難以承受成本壓力或因技術路線問題，紛紛出局。當年鋰電池企業數量急劇減少，整個行業產能擴張開始停頓。鋰電池企業毛利率的下降也傳導至上游，鋰電裝置企業承受議價壓力，毛利率也隨之下降。2019年，新能源汽車政策補貼退坡，行業整體進入調整期，當年鋰電裝置企業的營收普遍僅有10%左右的增長。那些和頭部鋰電企業保持緊密合作關係的鋰電裝置企業則在風浪中站穩了腳跟，等待下一輪產能擴張週期的到來。
2014-2020鋰電裝置行業營業收入（億元）及同比增速 資料來源：Wind，招商證券整理［9］
2020年Q3開始新能源汽車滲透率提升，引導鋰電產業第二次產能擴張
2020年第三季度開始，新能源乘用車單月銷量和滲透率已經開始抬升。2021 年新能源車開年銷量更是大超預期。2021 年1-2 月，新能源乘用車零售銷量分別達到15。5 萬、9。7 萬輛，同比大幅上漲3 倍、8 倍。2021 年1-2 月新能源乘用車的滲透率分別為8%、9%，遠超去年同期水平。這一上升勢頭一直持續整個2021年，到2021年年末，12月新能源車國內零售滲透率達到22。6%，全年滲透率14。8%，相較2020年5。8%的滲透率大幅提升。新能源汽車從匯入期正式邁入成長期，這一輪成長期引發的上游產能擴張自然也要比上一輪更為迅猛。
圖片來源：乘聯會
2020年下半年新能源汽車的增長趨勢在2021年開年得到確認後，2021年1月動力電池企業紛紛宣佈新的擴產計劃，國內新增動力電池產能規劃超過35 GWh，2021Q1動力電池新增產能規劃超過470GWh。國外動力鋰電池擴產潛力也非常巨大，歐洲本土產能不足也促使國內鋰電池及裝置企業紛紛出海。
這一次擴產上不僅是寧德時代、比亞迪和國軒高科等一線廠商加速，中創新航、蜂巢能源和億緯鋰能等鋰電新勢力也紛紛加入擴產大軍。寧德時代規劃到2025年公司產能至少達到520GWh，國軒高科2025年產能規模要達到300GWh，蜂巢能源規劃2025年總產能要達到600 GWh。
除了產能方面電池企業紛紛向更高產能目標衝鋒，這一回各家鋰電池企業包括整車企業在電池材料、工藝和結構上都搞起了技術創新。首先是比亞迪高調推出刀片電池，宣告能量密度提升的磷酸鐵鋰又殺了回來，2020年三元和磷酸鐵鋰的裝機量佔比上也已經體現了這一點。蜂巢能源採用疊片技術替代普遍應用的卷繞技術，並推出自主研發的短刀電池系列。特斯拉推出4680圓柱大電池並實現單月100萬塊的量產水平。還有材料方面如高鎳三元、無鈷等正極材料，系統整合方面的CTP/CTC技術等等層出不窮。雖然目前看這些創新還不具備非常強的顛覆性，但是為鋰電行業帶來了新的活力。這些電池技術創新也將引領鋰電裝置企業研發適配新工藝的新型鋰電裝置，舊有的落後產能將被淘汰。
鋰電裝置企業在新一輪產能擴張中呈現出新的發展趨勢：
技術方面注重提升裝置智慧化水平
相較上一輪產能擴張時國內鋰電裝置還在向全自動化邁進，新時期鋰電裝置企業開始將智慧控制技術融入裝備之中。例如，先導智慧的疊片裝置採用多重閉環控制技術確保疊片精度，並能完成自適應智慧程式最佳化使得整機綜合稼動率可達到80%以上，節省除錯時間。疊片機還採用AI演算法技術以實現疊片過程包覆的全監控；支援不良極片自動剔除。先導智慧還將機器視覺技術融入疊片裝置，實現了從製片缺陷、疊片overhang到電芯外觀的全過程智慧化檢測。先導自研的卷繞機配置伺服閉環低張力精密控制系統和卷繞張力實時測量監控功能，將張力波動控制在≤±3%的水平。科瑞技術也在疊片精度控制方面和高校合作展開研發，採用神經近似內模和迭代學習控制相結合的方法來改進疊片工藝中隔膜糾偏效果［10］。
整線交付方案作用更為突出，頭部裝置企業加大新技術投入
由於一、二線電池廠商均在加速擴產，整線產品交付速度更快、價格較低、整體自動化程度更高的優勢顯現出來，整線交付有助於鋰電池企業快速形成新產能。鋰電裝置企業則需要考慮產線整體的工序連線、上下游裝置匹配和廠內物流等問題，特別是需要考慮整線的設計佈局。整線不是簡單把前端、中端、後端的裝置進行拼湊，需要專業技術團隊深入瞭解鋰電池生產工藝，透過工序最佳化、前後產能平衡設計、加大新技術運用等，為下游企業提供穩定、可靠、效率高的整線方案。
整線生產除了裝置自動化，還要實現中間物料轉運的自動化柔性化。裝置企業針對廠內物流開發智慧物流系統，例如在鋰電生產的塗布、模切和卷繞工序，設計開發相應的AMR，實現卷料的自動搬運和自動上下料和鋰電前段工序的無人化物流，提升生產線整體協同性。再比如建立智慧化、自動化立體庫實現智慧倉儲，並透過堆垛機和立體倉完成原料處理、成品收發貨、成品儲存管理等，可提高空間利用率，提升倉儲物流效率。先導智慧和贏合科技都在AMR技術領域開展了相應研發，贏合科技還在軟包590組裝線上研發應用了高速磁懸浮物流技術。
裝置企業開始由硬體銷售切入軟體服務
為了滿足下游需求、提高客戶粘性，鋰電裝置企業開始由單純的硬體裝備供應商開始轉變為同時交付軟硬體產品的整體智慧製造解決方案供應商，軟體的作用日益凸顯。如先導智慧2021年定向增發募集資金用於投建鋰電智慧製造數字化整體解決方案研發及產業化專案，該專案包括了機器視覺、智慧物流、數字孿生和MES軟體四部分，這意味著
鋰電裝置企業的數字化、智慧化投入已經從內生髮展到外延，成為提升客戶粘性、增強產品競爭力的一部分
。
機器視覺部分，先導智慧希望透過自主研發深度學習演算法模組，實現低對比度、形狀多變缺陷目標的畫素及精度提取，提高分類檢測效率，減少人員參與，進而提高整線生產效率和質檢精度。
先導智慧希望開發適用於下游鋰電池和新能源汽車企業的數字孿生解決方案，透過生產線裝置的模擬測試及虛擬除錯等功能實現智慧工藝規劃設計，即在虛擬除錯中根據客戶需要不斷最佳化於塗布、輥壓、分切等裝置的工藝引數，最佳化物料流控制策略，從而縮短專案交付週期、提升裝置效能及可靠性，以滿足下游客戶快速形成實際產能的迫切需求。
贏合科技早在2015年就成立子公司慧合智慧專營鋰電行業MES軟體。利元亨在2021年成立海葵智造，將自研的MES軟體系統與工業物聯網等技術結合，整體構建為鋰電行業的數字化工廠解決方案，幫助鋰電企業提升生產管理水平。
可以看出，鋰電裝置企業不再單單把銷售硬體裝置收入作為唯一的收入來源，開始形成軟硬結合和虛實融合的整體智慧製造解決方案，希望以此深度繫結下游客戶並形成新的增長曲線。
加強自身數字化建設
為了應對日益緊迫的交付壓力，鋰電裝置企業開始進一步加強自身數字化建設，贏合科技2020年開始推動數字化管理升級，將數字化管理升級列入三年重要發展戰略之一，力圖形成全流程可追溯管理、資料透明、指標量化、管理閉環的數字化管理體系。在產品設計階段，贏合科技運用模擬技術模擬產品全生命週期狀態，縮短產品開發週期，降低試錯成本。先導智慧則開啟工業網際網路平臺建設，希望以此打破非標裝備製造企業生產管控難、產能規模提升難的瓶頸，滿足鋰電裝置多品種小批次的柔性化生產研發需求。
圖 先導智慧工業網際網路平臺建設體系
出海國外
市場拓展方面，國內鋰電裝置企業產品已經從實現國產替代發展到出口海外市場，比如先導智慧2021年海外營收已經超過14。78億元，訂單佔比超過30%，已經落地的海外客戶包括寶馬和Northvolt等。
和下游鋰電池企業繫結更為緊密
外部合作上，鋰電裝置企業與下游電池廠商的戰略合作更為緊密，原因在於這一輪擴產對於頭部電池廠商來說也並不輕鬆，為了守住市場份額必須保障上游供應鏈的穩定。
比如LG新能源和贏合科技2021年開展共享專利和前沿技術成果的研發活動，已共同開發了七項核心技術專利，贏合具有三年的使用期限。
寧德時代在2020年與先導智慧簽訂戰略合作協議，寧德時代鼓勵先導智慧在未來新電池技術研發流程的 DVT（Design Verification Test，設計驗證測試）階段，參與聯合研發並提供裝置的研發和配套。依託寧德時代在前沿電池技術路線上的指引和裝置研發使用的反饋，先導智慧將深入理解鋰電生產工藝，對電池前沿技術將具備更加敏銳的感知力，節約大量的研發資源，有助於先導裝置快速最佳化裝置工藝。寧德時代還將為先導智慧開拓汽車客戶銷售PACK產線產品提供渠道便利。
兩次產能擴張對比
從兩次產能擴張週期對比來看
，鋰電裝置企業在技術、業務、自身數字化水平、外部合作等方面在兩次產業浪潮來臨後都邁上了一個新臺階、不斷深化。
技術方面
，
第一次產能擴張時期，鋰電裝置從半自動化走向自動化。第二次產能擴張，鋰電裝置開始加強智慧化。
這背後其實都是鋰電池企業提升電池製造技術水平的需求所決定的。
本輪鋰電裝置企業智慧化外延的動力就來源於鋰電池企業對實現智慧製造的迫切需求
。首先，這一輪擴產使鋰電行業從GWh時代走進了TWh時代。鋰電行業產能建設週期為6-9個月，真正形成產能還需要爬坡3個月左右。下游需求又日益呈現出多種型號混產的趨勢。所以鋰電池企業需要智慧製造技術來滿足自身快速形成產能、規模效應以及柔性生產的需求。
近年來鋰電池企業推進智慧製造動作頻頻，寧德時代在2021年投資入股工業智慧化企業安脈盛，成立子公司寧德時代潤智軟體，在AI技術應用方面先後與騰訊雲、英特爾等大廠展開合作。蜂巢能源為保障實現大規模高效率生產，建設了車規級動力電池AI智慧工廠，AI智慧製造成為其四大支撐戰略之一，將AI技術應用於容量預測、焊接技術、自放電檢出等工藝環節。
數字化方面
，每一次產能擴張都會促使裝置企業加強自身數字化建設，數字化投入的動力來源主要是需要形成更強的交付能力來應對業務的快速增長，這種數字化建設需求更為剛性。而且在第二次產能擴張中，鋰電裝置企業更是將數字化能力從內生推向外延，希望透過交付軟體技術幫助下游客戶實現數字化和智慧製造，打造新的盈利點。
業務拓展方面
，鋰電裝置企業在第一次產能擴張時開始出現整線路線，到近期整線方式又得到進一步完善，補充了機器視覺、AMR等新技術。客戶上，鋰電裝置企業不只是向海外拓展，也向產業鏈下游的汽車企業延伸，未來整車廠甚至將參與電池生產，鋰電裝置客戶將是電池廠與整車廠並存。
外部合作方面
，在早年發展時期，國內鋰電裝置企業和鋰電池企業研發上的合作可以說是幾乎沒有，裝置企業不懂電池，電池廠也很難找到匹配自己需求的裝置。第一次產能擴張後，幾個和鋰電池廠商合作緊密的裝置企業快速增長，雙方合作程度日益加深。到第二次產能擴張來臨後，雙方的合作更是上升至戰略合作關係。
對於裝備企業來說，
繫結大客戶本身既是其技術產品品質的體現，可以為市場提供一種訊號效應，又是企業發展良性迴圈的開始。
因為頭部大客戶對於產品技術的要求會更為嚴苛、理念會領先行業，裝備企業在為大客戶供貨過程中會不斷學習前沿的工藝要求提升自身裝備產品質量，將形成產品品質-銷量的良性迴圈。
而這一切的起點恰恰在於裝備企業對於自身技術的嚴格要求。
產業發展規律淺析
從產業發展的角度來看，鋰電產業發展從最初的勞動密集型逐漸轉變為技術密集型、資本密集型產業，折射出我國從最初依靠低價勞動力的經濟發展方式，正在逐漸轉變為以技術創新為主導的發展方式。我國鋰電產業逐步掌握全球產業鏈話語權的背後是無數市場主體在吸收借鑑國外產品基礎上堅持自主研發鋰電池產品，而不是單純依靠國外的技術路線和供應鏈體系，逐步從產業鏈中低端邁向高階領域，
證明了產業的比較優勢是可以鍛造出來的，並不是一成不變的。
鋰電池行業發展壯大的背後是鋰電裝置行業的鼎力支援，鋰電裝置行業也在鋰電池第一次產能擴張時期抓住時機實現了國產替代，在第二次產能擴張週期走出國門贏得海外訂單。
可以看出，鋰電及其裝置行業帶有明顯的週期性。下游行業需求增長傳導至上游，產能錯配供給不平衡將帶動上游產能擴張，每一次產能擴張也都會帶動上游原材料的大漲。
判斷產能週期可以從產能供需狀況、產能擴張速度、鋰電池價格以及鋰電池企業利潤水平等維度入手
。
鋰電裝置行業的發展也體現出
裝備製造業的一些發展共性
：一是裝置企業會逐步從單機裝置到覆蓋多環節乃至整線；二是裝置企業會逐步從單純銷售硬體裝置轉變為同時軟硬體產品；三是裝備製造企業要把握住新興細分市場產品的高速增長期，在產業混沌的初期就要尋找有對產品有高品質要求的優質客戶，因為裝備製造企業的增長取決於下游終端產品的增長。以上這些也在其他裝備製造行業上演過類似的故事。
我們可以體會到
裝置企業的核心競爭力不只是表面上的硬體裝置，而是對電池製造工藝的深刻理解和產線整合及服務能力，其實產線整合及服務能力本身也是建立在對製造工藝的熟稔程度之上。
無論是整線交付，還是後來的智慧物流、機器視覺和MES以及數字孿生，都是鋰電裝置企業基於工藝理解提升自身的服務能力進而提升客戶粘性的手段。一整套生產線從頭到尾都交付得有始有終，客戶又怎麼會輕易更換供應商呢？快速形成實際產能不就得靠這樣的裝置供應商麼？
綜合以上對發展歷程的回顧，我們發現鋰電池及其裝置行業已經進入了數字化和智慧化的新發展階段，那麼新階段下的行業又有哪些新機會？其實不難看出，我國鋰電行業硬體裝置已頗為成熟，但是軟體側仍很薄弱，裝置企業和電池廠商也都在加強軟體的研發，這其實也是初創公司在鋰電行業的機會點。
初創公司機會側重在軟體演算法側，硬體裝備也具有一定機會，比如工業機器人和AMR等，但AMR廠商也需要注重排程演算法層面的技術儲備，如此可以更深入地介入鋰電池企業和整車廠客戶，提高客戶粘性。
軟體側的機會主要有以下幾個方面：
工藝智慧：例如針對電池製造中的塗布、乾燥、輥壓和焊接等工藝提供智慧最佳化技術，可幫助企業提升生產質量，縮短產線調試周期。
機器視覺AI檢測：可應用於電池外觀檢測、焊接後檢測等環節，機器視覺發展重點是要形成與製造工藝聯動的閉環控制系統。
工廠虛擬模擬規劃：為滿足鋰電企業快速擴產的需求，虛擬除錯模擬以縮短產線調試周期價值意義明顯，目前國內企業使用的虛擬工廠規劃模擬軟體多為西門子的Plant Simulation，例如先導智慧購買該軟體用於二次開發數字孿生產品。目前也有一些初創公司和高校在這方面有所進展。
生產管理和智慧決策：這方面的軟體也多為外資企業供應，如達索的3D EXPERIENCE軟體等，存在國產替代機會。
多尺度設計模擬及新材料開發平臺：基於電池多尺度真實物理化學模型和分子動力學等理論基礎，
將電池製造工藝和設計模擬結合起來實現電池正向設計，實現從材料到系統的多尺度全面模擬設計
，節省選擇實驗試錯法的時間成本和材料損耗成本。
智慧化焊接技術和鋰電池多尺度設計模擬在學界和業界的前沿進展具體在《智慧製造走向深水區》一文中已有較為詳細的論述，此處不再展開。
掌握新技術的初創企業可以與裝置企業、鋰電池企業合作，深入生產場景中共同開發智慧製造技術，相信越來越多的初創企業將為行業帶來新的活力。
寫在最後
鋰電池製造工藝引領鋰電裝置的發展，而鋰電裝置承載著電池製造工藝。行業內有句話，電池生產的工藝技術水平有多高，裝置產品的技術水平就有多高。兩者是緊密結合的。鋰電技術在材料、結構及系統工藝方不斷湧現創新，鋰電裝置才能持續發展。
產業浪潮起起伏伏，沒有無緣無故的擴張興起，也沒有無緣無故的過剩淘汰。迴歸製造業本源，只有立足技術創新，企業才能抓住稍縱即逝的時機勇立潮頭，才能在潮水退去時穩如磐石。產業的生機勃勃，靠的也正是技術創新這一股源頭活水。
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招商證券：先導智慧。鋰電擴產助益裝置龍頭，強者恆強攻略能源版圖
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高工鋰電
先導智慧、贏合科技公司公告