 |
4000156919 |
|
4000156919 |
來源：本站 作者：匿名 發(fā)布：2020/4/6 瀏覽次數(shù)：5659
一、企業(yè)簡介
湖南紅太陽光電科技有限公司成立于2009年6月，注冊資金3.28億元，是中國電子科技集團有限公司（CETC）重要三級成員單位，是國內(nèi)領(lǐng)先的光伏新能源先進裝備制造、光伏產(chǎn)品規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)。公司位于湖南長沙高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園，占地321.3畝，年營業(yè)額18億，現(xiàn)有員工600余人。公司前身是中國電子科技集團第四十八研究所產(chǎn)業(yè)化基地，建有“省級企業(yè)技術(shù)中心”，目前公司已建成先進裝備及光伏產(chǎn)品的開發(fā)和驗證平臺，凝聚了一批高素質(zhì)的創(chuàng)新人才隊伍，擁有研發(fā)人員117人，擁有核心技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)95件，承擔國家及省市項目15項，是一家以光伏裝備的國產(chǎn)化、智能化為使命，專業(yè)從事太陽能光伏裝備和系列光伏產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)制造與系統(tǒng)集成服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。是工信部首批《光伏制造行業(yè)規(guī)范條件》企業(yè)、“中國光伏行業(yè)創(chuàng)新力100強企業(yè)”、“國家智能制造試點示范點企業(yè)”、“綠色供應(yīng)鏈管理示范企業(yè)”。作為湖南省太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈龍頭單位，曾獲“國家火炬計劃重點高新技術(shù)企業(yè)”、“中國太陽能光伏設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新獎”、“中國電子信息百強企業(yè)”、“全國電子信息行業(yè)標桿企業(yè)”、“湖南省百強企業(yè)”等榮譽稱號。
圖1 湖南紅太陽光電科技有限公司
二、企業(yè)在智能制造方面的現(xiàn)狀
2016年起，公司積極踐行“中國制造2025”行動計劃，率先在業(yè)內(nèi)將“智能制造”引入高效電池制造體系研究。利用自主研制的五管低壓擴散爐、高產(chǎn)能管式PECVD、全自動測試分選機等高端光伏裝備，應(yīng)用了工業(yè)機器人、AGV小車等自動化裝備以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，建設(shè)了國內(nèi)首條高效太陽能電池智能制造示范線及國內(nèi)自動化、信息化水平最高的高效太陽能電池智能制造數(shù)字化車間。車間通過自動化裝備實現(xiàn)了制絨清洗、背面鈍化、絲網(wǎng)印刷工序的自動插取片、自動上下料和質(zhì)量在線檢測；通過自主研發(fā)的智能物料傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)了工序間物料的自動傳輸和分配，應(yīng)用工業(yè)機器人、AGV小車、輸送線、緩存架等多種技術(shù)方式，徹底避免人工搬運花籃，實現(xiàn)了工序間的全自動化運行；設(shè)備配備了數(shù)據(jù)采集接口，與MES系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)實現(xiàn)了互聯(lián)互通。目前，已成功實現(xiàn)量產(chǎn)單晶太陽能電池平均轉(zhuǎn)換效率達＞22.5%，制造過程和生產(chǎn)管理達到自動化、信息化、智能化。作為光伏行業(yè)智能制造的系統(tǒng)集成商，公司是光伏行業(yè)最早掌握高效光伏電池+智能制造整線集成解決方案的廠商�，F(xiàn)已掌握高效光伏電池智能制造整線集成解決方案，為行業(yè)主流客戶提供智能化改造、建設(shè)方案，向行業(yè)提供降本增效的新思路。
三、參評智能制造項目詳細情況介紹
1. 項目背景介紹
1)項目背景
隨著國際社會對保障能源安全、保護生態(tài)環(huán)境、應(yīng)對氣候變化等問題日益重視，加快開發(fā)利用以光伏發(fā)電為代表的可再生能源已成為世界各國的普遍共識和一致行動。光伏發(fā)電一直是我們國家重點扶持發(fā)展的領(lǐng)域，光伏產(chǎn)業(yè)已成為我國少有的在國際上占據(jù)主導優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)之一。能源隨著全球能源短缺和環(huán)境問題日益突出，光伏產(chǎn)業(yè)作為具有發(fā)展前景的可再生能源產(chǎn)業(yè)之一，日益受到世界各國的高度重視并快速發(fā)展。近年來，我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，成為能夠同步參與國際競爭并取得優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)之一。近幾年，我國光伏產(chǎn)品出貨量、光伏發(fā)電新增裝機及累計裝機容量均為世界第一，未來市場前景巨大，這就對光伏發(fā)電中起到?jīng)Q定性作用的光伏電池提出了越來越高的要求。
按照最新發(fā)布的國際光伏技術(shù)路線圖，高效光伏電池會逐步取代常規(guī)電池，占據(jù)市場的主要地位，尤其是背面鈍化電池（Passivated Emitter and Rear Cell，簡稱PERC 電池），具有轉(zhuǎn)換效率高、量產(chǎn)成本降低等優(yōu)點，未來三年，在光伏市場份額將超過60%，市場規(guī)模在600 億元以上。目前，光伏電池制造車間生產(chǎn)過程的自動化、信息化程度不高，工藝過程管控乏力，產(chǎn)品良率有待提升，高效光伏電池關(guān)鍵工藝設(shè)備主要依賴進口的狀態(tài)急需改變。
可見，傳統(tǒng)的光伏電池車間工藝裝備、產(chǎn)品制造過程管理等已不能適應(yīng)光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。為滿足光伏發(fā)電平價上網(wǎng)對技術(shù)發(fā)展和成本控制的迫切需求，以高效光伏電池制造自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為抓手，從裝備、工藝、制造、檢驗、物流等環(huán)節(jié)探索光伏電池智能制造應(yīng)用，已成為行業(yè)升級發(fā)展的必然要求。
2)項目目標
本項目針對光伏電池制造提質(zhì)增效和轉(zhuǎn)型升級的迫切需求，圍繞光伏電池產(chǎn)品設(shè)計、工藝、生產(chǎn)制造、檢測、物流及倉儲等產(chǎn)品全生命周期的主要過程，以提升智能制造核心裝備、短板裝備的創(chuàng)新能力和完善工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)為抓手，形成一系列自主安全可控的智能制造裝備、制造執(zhí)行系統(tǒng)（ManufacturingExecution System，簡稱MES）、倉儲管理系統(tǒng)（Warehouse Management System，簡稱WMS）等軟件系統(tǒng)；基于園區(qū)現(xiàn)有廠房及外圍配套設(shè)施，建設(shè)高效PERC電池智能制造數(shù)字化車間，實現(xiàn)提高生產(chǎn)效率、降低運營成本、縮短產(chǎn)品研制周期、降低產(chǎn)品不良品率、降低單位產(chǎn)值能耗的目的，實現(xiàn)車間產(chǎn)品設(shè)計、工藝、制造、檢測、物流、管理等各環(huán)節(jié)智能化�？偨Y(jié)和探索高效光伏電池智能制造新模式，掌握高效電池智能制造整體解決方案，并向行業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用，推動光伏行業(yè)降本增效、轉(zhuǎn)型升級，助力能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革。
2. 項目實施與應(yīng)用情況詳細介紹
新一代高效光伏電池智能制造新模式應(yīng)用項目建設(shè)內(nèi)容包括：數(shù)字化車間總體設(shè)計、高效PERC電池關(guān)鍵短板裝備研制、智能生產(chǎn)線檢測系統(tǒng)研發(fā)，數(shù)據(jù)采集控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)字化車間智能管控系統(tǒng)以及數(shù)字化車間物流配送系統(tǒng)建設(shè)等。
光伏電池智能制造數(shù)字化車間具體建設(shè)包括五個層面內(nèi)容：
（1）數(shù)字化車間裝備層面，開展平板PECVD等關(guān)鍵短板裝備研制和減壓擴散爐、大口徑管式PECVD等關(guān)鍵裝備智能化升級，創(chuàng)新應(yīng)用工業(yè)機器人、AGV小車、智能傳感器、電子標簽、在線無損檢測等智能化裝備。
（2）數(shù)字化車間設(shè)備互聯(lián)層面，構(gòu)建面向光伏電池生產(chǎn)線、在線檢測系統(tǒng)、物流傳輸系統(tǒng)、管理終端等設(shè)備互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
（3）數(shù)字化車間管理層面，建設(shè)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、倉儲管理系統(tǒng)（WMS）、能源管理及廠務(wù)監(jiān)控等系統(tǒng)，管理光伏電池制造過程中的計劃、生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備、人力、物料、成本等業(yè)務(wù)對象，并與計劃層和控制層進行信息交互，實現(xiàn)精益制造。
（4）系統(tǒng)集成層面，基于工廠模型和總線技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成、流程集成、門戶集成。解決異構(gòu)系統(tǒng)互連、跨部門業(yè)務(wù)協(xié)作等問題。MES、WMS、ERP等業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間高效協(xié)同與集成。構(gòu)建信息安全防護體系，保護企業(yè)信息安全。
（5）決策支持層面，建設(shè)智能管控中心，實現(xiàn)流程可視化、3D可視化、移動可視化；基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺，開展數(shù)據(jù)挖掘分析、設(shè)備智能運維、工藝優(yōu)化、質(zhì)量改進探索。
項目具體從數(shù)字化車間總體規(guī)劃設(shè)計、關(guān)鍵裝備研制、智能制造核心技術(shù)裝備集成應(yīng)用、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)以及全流程管控系統(tǒng)建設(shè)與集成等方面具體闡述項目實施完成情況。
1)光伏電池數(shù)字化車間總體規(guī)劃設(shè)計
項目基于現(xiàn)有廠房和相關(guān)基建設(shè)施基礎(chǔ)，進行高效PERC電池數(shù)字化車間總體規(guī)劃設(shè)計，針對高效PERC電池工藝流程和生產(chǎn)需求，結(jié)合智能制造數(shù)字化車間建設(shè)方案，對車間工藝流程、設(shè)備配置和生產(chǎn)節(jié)拍、工藝布局及物流設(shè)計等進行了詳細設(shè)計和論證，最終完成了光伏電池數(shù)字化車間總體設(shè)計，并基于該總體設(shè)計成功完成了光伏電池數(shù)字化車間建設(shè)。
本項目通過運用模擬仿真軟件，在數(shù)字虛擬環(huán)境中，構(gòu)建了數(shù)字化模型，開展了生產(chǎn)過程仿真、物流仿真、工廠布局仿真和優(yōu)化，提升了工廠規(guī)劃布局的合理性；通過對平板PECVD、擴散爐等智能裝備產(chǎn)品結(jié)構(gòu)建模仿真分析，有效提升設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性、可制造和可維護性；通過對PERC電池工藝建模和摻雜及膜層結(jié)構(gòu)仿真，提前熟悉了工藝原理和工藝過程。通過數(shù)字化建模仿真，提升了車間規(guī)劃的合理性和可行性，加快了車間設(shè)計速度，優(yōu)化了車間設(shè)計性能，為車間成功建設(shè)投產(chǎn)，奠定了堅實的基礎(chǔ)。
圖2 高效PERC電池智能車間虛擬建模
2)核心裝備研制
項目研制出了具有國際先進水平的平板式PECVD設(shè)備。通過動態(tài)均勻氣流場控制，保證工藝氣體分布和混合均勻性，在一次進料的同一硅片上制備出致密、均勻、性能優(yōu)良的三氧化二鋁和氮化硅鈍化膜。產(chǎn)品的一致性高，設(shè)備產(chǎn)能達3400片/h以上。
項目在遠程等離子體放電、大載板真空傳送、快速真空與常壓切換以及大面積均勻成膜工藝等方面，開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，突破技術(shù)瓶頸，成功研制出產(chǎn)業(yè)化裝備，設(shè)備性能及技術(shù)指標達到國外同等水平。解決了設(shè)備穩(wěn)定性、鍍膜厚度均勻性、鍍膜鈍化效果、設(shè)備產(chǎn)能等系列性關(guān)鍵問題。項目自主開發(fā)的平板式PECVD裝備的技術(shù)指標達到國內(nèi)先進水平，設(shè)備運行穩(wěn)定，產(chǎn)能達到4138片/時。
圖3 平板式PECVD智能裝備實物圖
經(jīng)現(xiàn)場驗證，設(shè)備產(chǎn)能、硅片鍍膜質(zhì)量等技術(shù)指標達到預(yù)期設(shè)計要求，并實現(xiàn)長時間穩(wěn)定運行。具體技術(shù)指標經(jīng)過第三方檢測機構(gòu)檢測，已經(jīng)科技成果鑒定，整機技術(shù)達到國際先進水平，其微波等離子體技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。
3)智能制造核心技術(shù)裝備集成應(yīng)用
（1）工藝裝備智能化
工藝裝備智能化主要針對管式PECVD/減壓擴散爐兩種光伏電池制備核心裝備，完成設(shè)備內(nèi)信息采集傳感器布置，完成設(shè)備自動上下料集成、工藝設(shè)備和智能生產(chǎn)線對接、設(shè)備網(wǎng)格化以及可優(yōu)化系統(tǒng)構(gòu)建等方面內(nèi)容，實現(xiàn)可實時收集設(shè)備運行情況的信息，硅片無人化插取、鍍膜質(zhì)量在線監(jiān)測、工藝數(shù)據(jù)自動上傳、工藝自動優(yōu)化等功能，PECVD工藝設(shè)備和現(xiàn)有的電池片生產(chǎn)線的智能對接。
（2）在線無損檢測系統(tǒng)：市場對光伏電池產(chǎn)品的品質(zhì)要求越來越高，要求按照外觀顏色、電池轉(zhuǎn)換效率等級進行細分，以滿足封裝組裝工廠的要求。同時因為硅片易碎，探針接觸式的測試方式，制程中將增加硅片隱性破片的風險。傳統(tǒng)檢測設(shè)備多采用接觸式、離線、抽檢工作方式來實現(xiàn)電池外觀檢測和分檔，存在數(shù)據(jù)實時性差、漏檢率高等問題。本項目在入料檢測、擴散工序、電池片分選環(huán)節(jié)應(yīng)用多種檢測功能的智能化測試分選設(shè)備以及在線無損監(jiān)測系統(tǒng)，構(gòu)建過程產(chǎn)品工藝和品質(zhì)監(jiān)控點，對產(chǎn)品制程進行過程管控，實現(xiàn)光伏電池外觀和電性能在線自動檢測和分檔。目前應(yīng)用在線無損檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)在線全檢，完全解決了漏檢問題。
圖4 EL檢測檔位分布
圖5 SPC分析
（3）基于RFID的物料追蹤系統(tǒng)
按照光伏電池工藝流程，整個制程需要進行一系列的化學腐蝕、高溫加工、鍍膜等物理和化學過程，且硅片脆薄易碎，單獨標識困難。項目選取100片花籃盒作為標準載具及追溯載體，在花籃盒兩側(cè)安裝定制的耐高溫、耐腐蝕的RFID標簽，并開發(fā)出了傳感、識別及解析系統(tǒng)，在行業(yè)內(nèi)首次實現(xiàn)了電池片生產(chǎn)全流程過程跟蹤和追溯。
（5）車間智能物流系統(tǒng)
項目以制程工藝設(shè)備為核心，應(yīng)用六軸及桁架機器人、AGV小車、輸送線及自動化設(shè)備等，建成了連接所有工藝設(shè)備、測試設(shè)備的物料智能化傳輸系統(tǒng)，解決了過去硅片插取、花籃搬運全部依賴人工的問題，實現(xiàn)車間設(shè)備、人、信息系統(tǒng)的互聯(lián)和互通。倉儲系統(tǒng)在完成公司層面的WMS系統(tǒng)建設(shè)基礎(chǔ)上，針對PERC高效電池片生產(chǎn)的成品倉庫，通過開發(fā)與WMS系統(tǒng)配套的AGV物流調(diào)度系統(tǒng)，實現(xiàn)車間倉庫基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、出入庫管理、盤點、查詢等管理過程信息化。
圖6 車間智能物流系統(tǒng)
針對過去在插取片和工序間搬運等簡單重復(fù)勞動需要消耗大量的人力的情況，綜合運用六軸工業(yè)機器人、桁架機械手對花籃進行搬運，運用AGV小車、花籃托盤、緩存站點、傳輸線實現(xiàn)工序間花籃的流轉(zhuǎn)和緩存（詳見下圖的車間布局圖）；通過智能調(diào)度中心完成各工序之間物料傳送的調(diào)度，保證各工序的生產(chǎn)節(jié)拍穩(wěn)定高效運轉(zhuǎn)。智能調(diào)度中心是整個車間物流系統(tǒng)的核心，主要用于各個工序間AGV小車物料傳送的調(diào)度，保證各工序的生產(chǎn)節(jié)拍穩(wěn)定高效運轉(zhuǎn)。運用系統(tǒng)后減少了車間生產(chǎn)人員70%以上，杜絕了人工誤操作與人為原因碎片，實現(xiàn)了與車間信息系統(tǒng)互聯(lián)互通，實現(xiàn)了車間傳輸智能化、高效化，對關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)的改善提升都提供了有利的技術(shù)支撐。
4)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)
本項目在裝備智能控制、運營優(yōu)化和生產(chǎn)組織方式的變革中，運用了對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的全面深度感知、實時傳輸交換、快速計算和高級建模分析等方法。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的過程中，是以各設(shè)備、系統(tǒng)之間網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)為基礎(chǔ)來實現(xiàn)。
本項目的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)從“網(wǎng)絡(luò)”、“數(shù)據(jù)”、“安全”三方面著手，進行了現(xiàn)場級、工廠級、企業(yè)級共三級劃分，包括總線網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)以及無線網(wǎng)絡(luò)，并通過專線連接外部網(wǎng)絡(luò)。
本項目還進行了企業(yè)級數(shù)據(jù)管理與計算平臺的建設(shè)，對生產(chǎn)過程以及設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集、存儲，并利用該數(shù)據(jù)進行分析，挖掘數(shù)據(jù)潛在價值，提高生產(chǎn)效率，解決生產(chǎn)問題，提供決策支持等。
在工業(yè)安全防護體系的建設(shè)過程中，以工業(yè)安全隔離網(wǎng)關(guān)、工業(yè)防火墻、工業(yè)安全管理平臺為依托，采用了分層、分域的隔離和邊界防護的思路，確保了設(shè)備安全、應(yīng)用安全以及數(shù)據(jù)安全。
5)全流程管控系統(tǒng)建設(shè)與集成
本項目中所建設(shè)的全流程管控系統(tǒng)，是以流程化、體系化思維，以實現(xiàn)數(shù)字化車間以及智能工廠為長遠目標而進行規(guī)劃和設(shè)計的。
本項目通過工業(yè)控制軟件、業(yè)務(wù)管理軟件、數(shù)據(jù)管理軟件三項工業(yè)軟件支撐產(chǎn)線全流程管控系統(tǒng)，通過橫向與縱向數(shù)據(jù)延伸，最終完成系統(tǒng)間的集成以及互聯(lián)互通的相關(guān)建設(shè)任務(wù)，實現(xiàn)了對生產(chǎn)全過程系統(tǒng)的管控。三項工業(yè)軟件具體涵蓋內(nèi)容如下：
表 1 三項工業(yè)軟件及建設(shè)系統(tǒng)
| 工業(yè)軟件類別 | 工業(yè)軟件涵蓋系統(tǒng) |
| 工業(yè)控制軟件 | SCADA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) |
| 業(yè)務(wù)管理軟件 | MES系統(tǒng)、WMS系統(tǒng)、EMS能源管理系統(tǒng)、綜合可視化平臺 |
| 數(shù)據(jù)管理軟件 | 系統(tǒng)集成與互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)分析與智能決策等數(shù)據(jù)管理軟件 |
在全流程管控系統(tǒng)的建設(shè)過程中，以生產(chǎn)過程要素數(shù)據(jù)全程抓取為底層基礎(chǔ)，以過程智能管理為處理手段，以透明化管理為最終目標，從而構(gòu)建了整體的智能制造業(yè)務(wù)架構(gòu)綜合體系。該體系的確立，從根本上把握了項目的建設(shè)方向，并最終順利的完成了該全流程管控系統(tǒng)的建設(shè)與集成。
（1）SCADA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)建設(shè)
本項目所建設(shè)的SCADA系統(tǒng)，針對光伏電池生產(chǎn)工藝特點，采用了分布式系統(tǒng)架構(gòu)，實現(xiàn)光伏制造車間對數(shù)據(jù)進行采集、存儲、傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)以及應(yīng)用的目標。數(shù)據(jù)的采集建設(shè)是全流程管控系統(tǒng)建設(shè)以及公司實現(xiàn)管理透明化、信息化的關(guān)鍵步驟之一，并為智能制造的實現(xiàn)打下了堅實的基礎(chǔ)。系統(tǒng)整體采用了自頂向下的設(shè)計，實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)模型和業(yè)務(wù)模型的抽象。系統(tǒng)對生產(chǎn)車間設(shè)備數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、能耗數(shù)據(jù)、廠務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行了集中采集，并把采集的數(shù)據(jù)通過webservice接口傳輸至了MES系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)以及綜合可視化系統(tǒng)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的跨系統(tǒng)、全流程貫通。
圖7 SCADA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)建設(shè)
工業(yè)采集網(wǎng)關(guān)負責實現(xiàn)對底層設(shè)備、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入。系統(tǒng)通過對每個工藝段設(shè)備數(shù)據(jù)的采集，將設(shè)備在生產(chǎn)過程中的信息：設(shè)備運行狀態(tài)（開關(guān)機、空閑）、運行時間數(shù)據(jù)、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)、產(chǎn)量數(shù)據(jù)等，進行了集中的采集和處理，從而實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的調(diào)度以及對過程的監(jiān)控。
SCADA數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)對生產(chǎn)線設(shè)備控制器及控制軟件進行通訊采集，對整個生產(chǎn)過程以及設(shè)備狀態(tài)進行集中管控，對車間底層設(shè)備以及視頻設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集，匯總至數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)調(diào)度、過程監(jiān)控、設(shè)備遠程操作等目標。
工程師根據(jù)趨勢曲線對設(shè)備未來情況進行預(yù)測、進行故障分析、工況對比等操作。有利于技術(shù)人員和管理人員對工藝參數(shù)及生產(chǎn)管理及時做出調(diào)整，確保生產(chǎn)效率、產(chǎn)品性能在限定的范圍內(nèi)波動。
利用報警數(shù)據(jù)進行輔助決策功能的開發(fā)，對報警數(shù)據(jù)進行分析，尋找過程短板，對提出改進建議，進行風險提醒和有效干預(yù)，確保制程穩(wěn)定和高效。對預(yù)警值的設(shè)置，對過程影響要素進行分解并賦值，實際上是從人、機、料、法、環(huán)、測等出發(fā)，建立工藝、設(shè)備、質(zhì)量、條件保障等方面重點監(jiān)控點的正常運行標準的過程，實現(xiàn)對重點監(jiān)控指標項的精細化管理。
（2）MES制造執(zhí)行系統(tǒng)建設(shè)
MES系統(tǒng)是全流程管控系統(tǒng)中至關(guān)重要的一環(huán)，該MES系統(tǒng)圍繞計劃、實時、歷史三個層次進行了建設(shè)，計劃是制定的生產(chǎn)流程計劃，實時是對計劃的執(zhí)行情況進行追蹤，歷史是對整個生產(chǎn)過程信息進行追溯。通過對生產(chǎn)過程中的設(shè)備、人員、物資實現(xiàn)精細化、精準化、精益化管理，最終達成生產(chǎn)管理過程化、生產(chǎn)過程協(xié)同化、決策支持智能化的智能制造目標。
通過MES系統(tǒng)的實施，可以實時對電池片生產(chǎn)過程進行多維度的管理，使得生產(chǎn)過程透明化、高效化，事前預(yù)防和事中控制結(jié)合，車間精益化管理能力大幅提升，帶來生產(chǎn)效率、良率提升。
系統(tǒng)實現(xiàn)了無紙化辦公體驗，以往通過紙質(zhì)記錄統(tǒng)計，現(xiàn)通過MES系統(tǒng)進行自動和人工錄入的方式進行收集，并用信息化系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)存儲，可存儲多年歷史記錄，便于經(jīng)驗和知識的積累，為數(shù)據(jù)分析提供依據(jù)；并與ERP、WMS等系統(tǒng)集成，有利于業(yè)務(wù)流程的梳理和改善，快速給出問題解決建議。將生產(chǎn)部門的所有人員納入系統(tǒng)，全部以MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)作為生產(chǎn)依據(jù)，提高了生產(chǎn)效率，數(shù)據(jù)的準確性、及時性得到了保證，實現(xiàn)無紙化生產(chǎn)管理模式。
圖8 質(zhì)量數(shù)據(jù)錄入界面
MES系統(tǒng)實現(xiàn)了完整的SPC統(tǒng)計分析，利用數(shù)理統(tǒng)計原理，通過檢測資料的收集和分析，達到了“事前預(yù)防”的效果，從而有效控制生產(chǎn)過程、不斷改進品質(zhì)。
MES系統(tǒng)實現(xiàn)了獨立的可自主開發(fā)的報表開發(fā)平臺，管理員可以控制報表數(shù)據(jù)的查看權(quán)限，可配置數(shù)據(jù)庫的連接，維護數(shù)據(jù)源，也可對數(shù)據(jù)報表的各類參數(shù)進行管理，為企業(yè)的各業(yè)務(wù)部門提供數(shù)據(jù)查詢和報表支撐。
MES系統(tǒng)實現(xiàn)了用戶信息、權(quán)限的系統(tǒng)管理。為不同用戶分配了不同的權(quán)限，達到了個性化配置的效果。
對工藝、物料、設(shè)備的精細化管理，將工藝信息、設(shè)備, , 信息、物料信息都進行了精細化的分類管理，使整個生產(chǎn)制造執(zhí)行過程達到了精細化管理的效果。
MES系統(tǒng)實時記錄設(shè)備的臺賬信息。對現(xiàn)場所有的設(shè)備做管理，記錄設(shè)備的生命周期、使用周期、保養(yǎng)周期、點檢周期、維修記錄等信息，提供設(shè)備的稼動率、設(shè)備實時狀態(tài)，讓設(shè)備的全生命周期和設(shè)備的實時信息以最直觀的形式展現(xiàn)在管理人員面前，便于管理人員對設(shè)備做計劃和管理，提供設(shè)備的使用效率，減少人工統(tǒng)計時間40%。
對車間所有的設(shè)備建立了規(guī)范的接口標準，并通過SCADA系統(tǒng)實時采集各工序生產(chǎn)和質(zhì)檢設(shè)備的參數(shù)數(shù)據(jù)，同時自動轉(zhuǎn)入到MES系統(tǒng)的應(yīng)用中，實現(xiàn)了與MES系統(tǒng)的無縫銜接。
MES系統(tǒng)搭建了生產(chǎn)信息一體化平臺，在企業(yè)內(nèi)部建立統(tǒng)一的信息化標準模型。所有的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)都通過生產(chǎn)加工數(shù)據(jù)信息存儲中心進行交互，把生產(chǎn)相關(guān)的各種資源信息都建立在一個統(tǒng)一的平臺中，為企業(yè)建立一個內(nèi)容豐富、信息明確的數(shù)據(jù)倉庫。
通過對生產(chǎn)過程中沉淀的信息資源進行搜集、整合、深度挖掘與應(yīng)用，借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，洞察生產(chǎn)過程中存在的隱患和問題，并總結(jié)業(yè)務(wù)過程內(nèi)在發(fā)生規(guī)律，達到了輔助生產(chǎn)優(yōu)化決策的效果。
（3）WMS倉儲管理系統(tǒng)建設(shè)
本項目中的WMS系統(tǒng)，將MES以及ERP進行了互聯(lián)，實現(xiàn)生產(chǎn)、成本、管理等多維度的緊密聯(lián)系。WMS系統(tǒng)應(yīng)用條碼和自動識別技術(shù)，對倉庫物料、流程和空間進行統(tǒng)一的管理，最終實現(xiàn)了批次管理、快速出入庫和動態(tài)盤點等功能。
WMS的成功應(yīng)用，幫助倉儲物流管理人員實現(xiàn)了對物質(zhì)的入庫、出庫、移動、盤點、配料等操作的全面控制和管理，并有效利用倉庫的存儲空間，提高了倉庫的倉儲能力。在物料的使用方面，系統(tǒng)遵循先進先出的管理原則，以數(shù)字化的手段提高了企業(yè)倉庫存儲空間的利用率及企業(yè)物料管理的質(zhì)量和效率。
（4）EMS能源管理系統(tǒng)建設(shè)
本項目中的EMS系統(tǒng)，主要對車間重點耗能設(shè)備及外圍水、電、氣等能源介質(zhì)統(tǒng)一管理，將消耗能源的實際指標與能源成本的預(yù)算、計劃指標進行對比，考核能源節(jié)約目標的完成情況、評價成本管理系統(tǒng)的實效，通過加強精細化、動態(tài)化管理，從管理角度輔助節(jié)能。
圖9 能源管理
圖10 污水工藝
對標先進，通過能源對比分析、能源成本分析、能源總覽，能源報表等技術(shù)手段，進行多維度的分析，挖掘能源數(shù)據(jù)的潛在價值。通過數(shù)據(jù)的對標，核查企業(yè)關(guān)鍵能耗設(shè)備的耗能情況，通過關(guān)鍵設(shè)備的工藝維護保養(yǎng)，數(shù)據(jù)監(jiān)測，管理節(jié)能等手段以降低工藝整體能源消耗。
利用能耗限額對標功能發(fā)現(xiàn)能源利用過程中的問題，監(jiān)控重點耗能設(shè)備，量化工藝段耗能，指導工序節(jié)能方向，并從中尋求節(jié)能減排的措施。
（5）綜合可視化平臺建設(shè)
本項目綜合可視化平臺建設(shè)通過統(tǒng)一的界面讓不同角色的人能夠獲取其需要的準確信息，協(xié)助使用者及時發(fā)現(xiàn)問題，縮短解決問題的時間，對進程有可追溯的進度報告。
以系統(tǒng)流程圖的方式實時監(jiān)控生產(chǎn)線參數(shù)，對整個生產(chǎn)過程進行直觀的把控。系統(tǒng)將車間生產(chǎn)線工藝設(shè)備（制絨、擴散、二次清洗、管式PECVD、平板PECVD、激光消融、絲網(wǎng)印刷、效率分選、機器人等）、電池車間外圍廠務(wù)輔助設(shè)備、車間環(huán)境監(jiān)測儀表等實時數(shù)據(jù)進行采集后，并以圖形化界面呈現(xiàn)，流程可視化實現(xiàn)了對生產(chǎn)工藝設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、產(chǎn)量數(shù)據(jù)等進行實時監(jiān)測及預(yù)警；對廠務(wù)輔助設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測與預(yù)警；對車間溫濕度環(huán)境數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測與預(yù)警。
流程可視化通過對設(shè)備故障信息、維護信息等參數(shù)監(jiān)測，有效分析判斷設(shè)備使用效率以及設(shè)備生命周期，對生產(chǎn)及運維帶來便利。結(jié)合MES系統(tǒng)與EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源，把控原料以及公用工程用量實現(xiàn)物料平衡，提高產(chǎn)品能源利用效率的效果。
三維可視化的實現(xiàn)，方便管理者從多個角度了解的生產(chǎn)全貌，提供如臨現(xiàn)場般的實地體驗。管理人員能夠借由該功能及時、準確發(fā)現(xiàn)問題，并快速進行處理和跟蹤，使生產(chǎn)更加透明化、實時化、可視化與協(xié)同化。
以三維監(jiān)控的方式將整個工廠、車間、產(chǎn)線進行展現(xiàn)，可以實現(xiàn)車間的快速定位，設(shè)備的快速定位以及綜合數(shù)據(jù)的快速查詢；實現(xiàn)車間設(shè)備、工藝、數(shù)據(jù)相結(jié)合的三維展現(xiàn)效果，實現(xiàn)車間虛擬現(xiàn)實呈現(xiàn)。
圖11 制絨工序
圖12 退火工序
移動可視化平臺的開發(fā)，實現(xiàn)跨區(qū)域產(chǎn)線工作狀態(tài)查看、異常消息推送、移動巡檢、移動辦公，打破了傳統(tǒng)生產(chǎn)管理過程中地域因素對生產(chǎn)管理的限制，使管理人員能夠更加及時、準確地了解整個生產(chǎn)過程狀態(tài)，快速定位和處理生產(chǎn)問題，提高效率。
圖13 移動可視化
通過微信、APP實時推送生產(chǎn)數(shù)據(jù)，監(jiān)控設(shè)備及能耗實時狀態(tài)及數(shù)據(jù)；實現(xiàn)PC端功能向移動端的有效移植，通過移動端，可以查詢設(shè)備的能源數(shù)據(jù)、運維數(shù)據(jù)和報警數(shù)據(jù)。
（6）系統(tǒng)集成與互聯(lián)互通
本項目中的系統(tǒng)集成所完成的任務(wù)是將各個分離的設(shè)備、軟件系統(tǒng)和信息等集成到相互關(guān)聯(lián)、統(tǒng)一協(xié)調(diào)的系統(tǒng)中，使資源充分的利用與共享，實現(xiàn)了集中、高效、便利的管理目標。
系統(tǒng)集成在實現(xiàn)過程中采用網(wǎng)絡(luò)集成、軟件集成、功能集成等多種集成技術(shù)，從而完成了對系統(tǒng)間的互連與互操作，并采用多廠商、多協(xié)議和面向各種應(yīng)用的架構(gòu)，對各類設(shè)備、子系統(tǒng)、協(xié)議、系統(tǒng)平臺、應(yīng)用軟件等內(nèi)容的集成進行了強有力的支持。系統(tǒng)集成以及互聯(lián)互通的建設(shè)主要包括現(xiàn)場設(shè)備與控制系統(tǒng)集成、現(xiàn)場數(shù)據(jù)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)的集成、MES和ERP的集成等內(nèi)容。
圖14 信息集成框架
系統(tǒng)互聯(lián)接口為各個系統(tǒng)間的互聯(lián)互通提供了基礎(chǔ)，實現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)在各個系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)，明確數(shù)據(jù)的來源和路徑，確保相關(guān)獨立業(yè)務(wù)功能在所選系統(tǒng)中實現(xiàn)邏輯的完整性、可追溯性，最終達到了對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的綜合利用，提高了管理效率的效果。
圖15 總生產(chǎn)駕駛艙
（7）數(shù)據(jù)分析與智能決策探索
本項目基于工業(yè)數(shù)據(jù)平臺，進行數(shù)據(jù)提取、分析，開展智能化應(yīng)用探索，通過對生產(chǎn)過程大量數(shù)據(jù)的分析和處理，形成合理預(yù)測。本項目主要從工藝、設(shè)備、質(zhì)量三個方面開展智能化應(yīng)用探索，其中質(zhì)量部分的內(nèi)容與工藝及設(shè)備緊密關(guān)聯(lián)。
圖16 智能決策示意圖
系統(tǒng)對各類數(shù)據(jù)（如設(shè)備、原輔材料、工藝質(zhì)量、環(huán)境）進行自動評估，并自動調(diào)取工藝設(shè)備專家系統(tǒng)工藝數(shù)據(jù)對相應(yīng)設(shè)備的工藝曲線進行微調(diào)指導。
3. 效益分析
1)項目所取得的顯性效益
（1）直接經(jīng)濟效益
本項目在核心智能裝備、短板裝備、智能制造整線解決方案、高效電池產(chǎn)品等方面的產(chǎn)品和解決方案已成功推向市場。截止2019年12月底，智能設(shè)備、高效PERC電池產(chǎn)品以及智能制造解決方案均已成功向市場推廣應(yīng)用，并累計形成銷售收入超過16億元，面向行業(yè)提供高效光伏電池片智能制造整體解決方案銷售收入851.97萬元。
項目實施后，項目團隊通過“抽象化、標準化、模塊化、系統(tǒng)化”的指導思想積極總結(jié)經(jīng)驗教訓，整理優(yōu)化解決方案，形成了較為完善的可直接復(fù)制推廣的高效光伏電池智能制造解決方案。并通過行業(yè)學術(shù)論壇、展會、推介會、技術(shù)交流、客戶拜訪等多種渠道與光伏行業(yè)和智能制造產(chǎn)業(yè)同行進行方案研討與應(yīng)用推廣。多次參加中國長沙智能制造大會、南京世界智能制造大會、SNEC展會、CSPV論壇、中國光伏行業(yè)協(xié)會論壇、亞洲光伏協(xié)會高峰論壇、湖南省智能制造推介大會、公司新產(chǎn)品推介會等會議和論壇，重點介紹和推介公司在高效光伏電池智能制造方面的經(jīng)驗教訓和解決方案，并得到各界人士的高度認可。目前已與隆基、通威、正泰、東磁、力諾等諸多行業(yè)知名企業(yè)開展了智能制造項目合作，成為了光伏電池智能制造領(lǐng)跑者。
2)項目所取得的隱性效益
通過掌握短板裝備關(guān)鍵技術(shù)，成功研制平板PECVD設(shè)備并推廣應(yīng)用，提高國產(chǎn)高端光伏裝備的制造能力，打破光伏裝備制備國外壟斷格局，實現(xiàn)國產(chǎn)裝備替代進口。
通過項目建設(shè)，成功掌握新一代光伏電池智能制造數(shù)字化車間的解決方案，并向行業(yè)推廣應(yīng)用，帶動光伏上下游企業(yè)智能化升級，形成示范帶動作用，促進光伏行業(yè)智能制造模式的轉(zhuǎn)型升級。
通過項目建設(shè)，組建了一百余人的智能制造團隊，其中培養(yǎng)了高水平先進光伏裝備、電池工藝研發(fā)、工業(yè)軟件和整體解決方案的科技人才累計達85人，組建專業(yè)的智能制造研發(fā)團隊23人，形成了光伏智能制造領(lǐng)域的先鋒隊伍，打造國家光伏產(chǎn)業(yè)的升級換代和可持續(xù)的中堅力量，不斷向行業(yè)輸出智能制造專業(yè)服務(wù)。
來源：巨靈鳥 歡迎分享本文
