在《智能制造走向深水区》一文中，我们重点阐述了装备和工艺在制造业中的重要性。装备对于终端产品制造的品质起着决定性的作用，产品越是品质要求高、一致性要求严、强调安全性，装备的重要性就越发凸显。装备通常是支撑起一个产业的发展，而产业也只有通过持续的技术创新才能带动装备制造企业向前发展，微观上就体现为装备承载工艺，工艺引领装备。
本文希望通过对中国锂电产业发展历史的回顾与总结，带领读者朋友们体会锂电设备二十多年来的进化历程、锂电设备是如何支撑我国锂电池行业一步步从手工作坊式的生产走向智能制造的，以及新形势下锂电产业还存在哪些数字化智能化的机会。文章最后总结了装备制造业发展的几点规律。
产业初期靠人工取胜
锂电池的产业化发源于日本，具体是从1991年索尼生产18650圆柱电池开始的，锂电池一开始的应用领域是数码玩具市场，后续锂电池在消费电子领域的应用可以说横跨了传统手机和智能手机两个时代。
产业发展初期，锂电池市场几乎被松下、三洋电气、东芝等少数几个日资企业控制。这些企业在材料、电池工艺方面都建立了深厚的壁垒，与产业链上下游企业进行紧密合作，生产上已然高度自动化。在2000年以前，日本的锂电池企业占据全球95%以上的市场份额。
国内锂电池行业的起步则开始于比亚迪，1998年比亚迪进入手机锂电池市场，凭借国内低廉的劳动力和技术改造后形成的成本优势，比亚迪的电池价格可以比日本三洋平均低40%。由此比亚迪产能和市场份额迅速扩大，陆续为摩托罗拉、诺基亚等主流手机厂供货，2005年日本东芝抵挡不住中国锂电池企业的价格战，直接宣布退出锂电池市场。
这一阶段国内锂电池生产模式主要是将低成本人力与自动化设备结合，锂电池制造商通常只在几道精密工序上使用单台的自动化设备，其他精度要求较低的环节以及中间物料运送都是人工操作。相较于日本的全自动化产线，这种以人力为主的生产线投资成本很低，柔性生产能力也很强。
这种生产模式的成功之处在于当时中国的劳动力价格非常之低，2003年我国制造业员工的平均工资水平大约仅为日本的1/23[1]。
锂电设备重要性提升
这种劳动密集型的发展方式不可能一直持续下去，一方面2007年之后日本三洋电机在北京、天津新建生产基地，松下和索尼在无锡投资建厂，以求削弱国内厂商的成本优势，另一方面站在2007-2009年的时间节点上看，市场已经开始预计笔记本电脑和电动汽车将成为锂电池未来主要的应用领域，这两个市场对于锂电池品质要求更高，同时中高端手机锂电池的份额也将增长。高端锂电产品对生产工艺精度的要求更加严格，我国锂电池生产商需要提高设备比重和自动化程度以满足锂电生产工艺的技术提升需求。这意味着依靠人工生产中低端锂电池的企业将丧失竞争优势，自动化锂电设备将成为未来高端电池大规模生产的关键环节。
图片来源：2009年ITT锂电池市场预测报告[1]
国内电池生产企业开始转变观念，对锂电设备的重视程度逐步提高，很多企业开始更多引进日韩高端锂电设备，同时也有自建团队开发自动化设备和装配线。但是国外设备价格较高，也不适配国内厂商的原材料（浆料和基片，基片时为铝箔和铜箔）。而且日韩出于技术保护的考虑，对我国锂电企业出售的基本都是相对落后的设备产线，买家也仅限于比亚迪、力神和比克等少数几个头部企业。
这些市场变化和特点为国内设备企业创造了良好的市场条件。国内头部锂电企业的转向将提高国内锂电设备的市场空间。国内锂电设备厂商也开始充分利用自身优势争夺市场份额。
首先，国内锂电设备厂商会根据国内电池厂商的原材料情况和各环节工序状况来个性化开发设备、制定设备状态，例如在极片有蛇形弯、厚薄不齐的情况下提升生产自动化程度。第二，国内设备价格普遍较低，大概是日韩设备的一半或三分之一。此外，国内设备厂商售后服务响应速度更快，很多设备厂商都能在48小时内到达客户现场解决问题，对于ATL一类的大客户，甚至可以达到4小时之内的响应速度。而很多进口设备售后服务需要提前一个月甚至是三个月预约，零部件更换价格也很高昂[2]。于是，众多电池厂商开始放弃进口设备，引进国产设备。
国产替代进行到2013年时，锂电设备国产化率已经逐步上升至30%以上。当时的力神除了关键性的如检测设备主要使用进口外，其它比如化成等环节，国产设备发展较为成熟的基本都已实现国产化。ATL的生产检测设备也主要使用了国产设备。
但是在2007-2013年期间，大多数锂电设备企业规模仍然较小，产品单一，技术能力普遍较弱，即使到了2013 年，国内锂电池设备行业中产值在1-3亿元之间的企业也只有13家，其他265 家锂电池设备企业营收均不超过1亿元[3]。下图为2014年国内部分锂电设备企业锂电设备的营收情况。
图片来源：中国化学与物理电源协会（单位：亿元）
其中原因主要是很多锂电池厂商是跟随产业政策风向而来，先前并不具备锂电池的制造基础，这些企业数量较多，大多数为了追风口赚快钱，所以不使用性能高价格贵的设备，进而带动了一些技术能力较低的锂电池设备企业进入市场。此时整个锂电行业还处在低价竞争的状态，国内60%-70%的锂电池都属于中低端产品。
国内很多主要的锂电设备制造企业也都是在2005年前后才进入锂电设备行业，技术、管理水平也制约了企业的发展，设备企业之间抄袭压价之风也很厉害。
总体上看，这一时期国产锂电设备与国外先进设备还存在一定的差距，自动化程度不高，比如工人使用半自动卷绕机时通常需要拉着隔膜边踩边卷绕，设备稳定性相对较低，测控系统落后，生产效率较低等。设备还不能完全满足高标准动力锂电池的工艺要求。
此时，进口设备仍然占据着锂电的高端市场，全自动化生产线依然以进口为主。以涂布机为例，2013年国产涂布设备的涂布宽度仍无法达到日韩设备的水平。国内企业还未掌握高端精密设备的核心控制技术及零部件，比如涂布机测厚装置基本都是进口产品，锂电设备的核心零部件如控制器及伺服驱动系统，大多采用的是日本安川、松下的产品，涂布头也多为进口。此时的国产伺服电机还都处于小批量试用阶段，无法替代国外产品。
同时期，国内有一些锂电设备企业在充分借鉴国外锂电设备制造技术的基础上，开始自主研发全自动化锂电设备，部分国产锂电设备自动化程度和技术精度逐渐接近国际水准。国内进行设备国产替代的同时也开始向海外小批量出口，例如2010年浩能科技研发生产的锂电池间歇式挤压涂布机在国内外获得13台订单，其中日本TDK就订购了3台[4]。先导智能在2012年开始接触ATL动力电池研发团队，得到了ATL的认可，开始进入动力锂电池设备行业。先导智能研发的18650电池卷绕机可以达到每分钟30个电芯的生产速度，超过了当时特斯拉电池供应商松下的设备生产效率。
在即将到来的产业扩张时期，这些对技术、管理水平要求高的企业将会抓住机遇发展壮大，而其他瞄准中低端客户的设备企业将被产业浪潮所吞噬，这一点我们后续会谈到。
据中国化学与物理电源行业协会统计，2012年我国锂电池市场规模达到 317 亿元，同比增长约40%左右。我国锂电池产量已经占全球锂离子电池总产量约40%左右，并且逐年增加。根据高工锂电统计，2013年中国锂电池设备产值达到了29亿元，同比增长 21%，其中设备更新占比为24%。
动力锂电池在2012年和2013年的产量分别为2.1亿只、2.9亿只，增长平稳。在波澜不惊的水面之下，一场被市场期待已久的产业扩张正在孕育，并将给锂电及锂电设备行业带来翻天覆地的变化。
下游新能源汽车需求首次爆发，带动上游锂电设备国产替代
其实早在2006年，北京七星华创电子股份有限公司（后被战略*为北方华创科技集团）就已经开始研发动力锂电池的制造设备[5]，但是动力锂电池真正的爆发要等到8年之后。2014年我国动力锂电池产量达到7.1亿只，仅隔一年就翻了一番，2015年的增长更为夸张，产量直接达到了29.1亿只，即在短短两年时间里动力锂电池产量就增长为2013年的10倍，一举超过消费型锂电池，市场占比达到52%[6]。
图片来源：中国电池工业年鉴2016
动力锂电池产量暴增的背后是下游市场新能源汽车销量开始增长，根据中汽协统计，2013年我国新能源汽车销量仅有1.76万辆，2014年我国新能源汽车销量就增长到7.48万辆，同比增长324%，2015年产量和销量分别达到了34.04万辆和33.1万辆，同比增长3.3倍和3.4倍，是2013年的30多倍。
随着动力锂电池需求大幅增长，动力电池迎来了真正意义上的产能扩张期。首先是现有动力电池企业通过定增募资、增加投资等方式扩大产能，2015年6月，比亚迪投资60.23亿元进行动力锂电池扩产。其次，一些消费锂电池企业开始转向动力电池市场，如亿纬锂能等。还有一些整车企业也开始向上游延伸，如北汽、吉利等。此外，国外锂动力电池巨头也加入扩产大军，如彼时全球排名第一的锂动力电池供应商松下以及三星SDI、LG化学纷纷在中国投资建厂。
2015-2017年成为动力电池新产线上线的密集期，动力电池供不应求使得电池企业迫切需要快速形成产能，这就对锂电设备交付周期的要求大大提高。前文中我们提到国产锂电设备企业快速响应和个性化开发能力此时就展现出了优势，加上国产锂电设备经过前几年的发展，性能上已经十分接近国外设备，价格也相对较低，国内锂电设备企业就在这一轮产能扩张周期中加速进入下游锂电池企业的供应体系。锂电生产设备国产化率迅速提高，2016年国产化率已然从2013年的30%左右上升至50%左右。锂电设备企业在2016年普遍感受到订单激增且一直延续到2017年。
产能扩张带来设备需求激增最终体现在锂电设备企业的营收上，先导智能锂电设备营业收入2013年、2014年和2015年分别为2296万元、15179万元和35950万元，分别同比增长643%、561%和137%。赢合科技锂电设备营业收入2013年、2014年和2015年分别为20468万元、21525万元和36517万元，分别同比增长26.64%、5.16%和62%。赢合科技和先导智能也先后在深交所上市。
到2016年，国内锂电设备企业大约有150家，年产值在1亿元以上的企业就有近40家。国内锂电设备产值2017年突破了150亿元，国产化率达到85%，2015～2017年我国锂电设备产值平均复合增速高达58.04%。
行业集中度上升，龙头企业初现锋芒
由于动力锂电池行业本身对企业技术、资金壁垒要求更高，大企业产线规模效应更为明显，设备企业订单日益向大企业集中，锂电设备企业明显感受到订单增长已经由过去锂电池企业数量增长转变为大客户采购集中度上升。
2016年11月22日工信部发布的《汽车动力电池行业规范条件》（2017年）的意见稿对动力电池企业的年产能门槛提出更高要求（≥8GWh），这一要求是之前的40倍，明确了产业政策提质培优的战略目的。
在市场机制和产业政策的双重影响下，动力锂电池行业集中度进一步上升，优质企业市场份额获得提升，与头部锂电企业合作的设备厂商更多享受到了这一轮产能扩张的红利。
这一时期宁德时代凭借自身在三元和磷酸铁锂上的技术储备、以客车为利基市场以及外供第三方的优势，在2017年超过比亚迪成为当年动力锂电池出货量第一的企业。而和宁德时代紧密合作的先导智能收入在2017年达到了21.77亿元，同比增长101.75%，进一步拉开了与赢合科技之间的差距。
