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來源：本站 作者：匿名 發(fā)布：2020/4/6 瀏覽次數(shù)：5441
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，是國內領先的光伏新能源先進裝備制造、光伏產品規(guī)模生產企業(yè)。公司位于湖南長沙高新技術產業(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業(yè)化基地，建有“省級企業(yè)技術中心”，目前公司已建成先進裝備及光伏產品的開發(fā)和驗證平臺，凝聚了一批高素質的創(chuàng)新人才隊伍，擁有研發(fā)人員117人，擁有核心技術知識產權95件，承擔國家及省市項目15項，是一家以光伏裝備的國產化、智能化為使命，專業(yè)從事太陽能光伏裝備和系列光伏產品的研發(fā)、生產制造與系統(tǒng)集成服務的高新技術企業(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)”、“綠色供應鏈管理示范企業(yè)”。作為湖南省太陽能光伏產業(yè)鏈龍頭單位，曾獲“國家火炬計劃重點高新技術企業(yè)”、“中國太陽能光伏設備技術創(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、高產能管式PECVD、全自動測試分選機等高端光伏裝備，應用了工業(yè)機器人、AGV小車等自動化裝備以及工業(yè)互聯(lián)網等新一代信息技術，建設了國內首條高效太陽能電池智能制造示范線及國內自動化、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、絲網印刷工序的自動插取片、自動上下料和質量在線檢測；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，應用工業(yè)機器人、AGV小車、輸送線、緩存架等多種技術方式，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)量產單晶太陽能電池平均轉換效率達＞22.5%，制造過程和生產管理達到自動化、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。現(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)展的領域，光伏產業(yè)已成為我國少有的在國際上占據(jù)主導優(yōu)勢的產業(yè)之一。能源隨著全球能源短缺和環(huán)境問題日益突出，光伏產業(yè)作為具有發(fā)展前景的可再生能源產業(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)勢的產業(yè)之一。近幾年，我國光伏產品出貨量、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)電中起到決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），具有轉換效率高、量產成本降低等優(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過程的自動化、信息化程度不高，工藝過程管控乏力，產品良率有待提升，高效光伏電池關鍵工藝設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、產品制造過程管理等已不能適應光伏產業(yè)的快速發(fā)展。為滿足光伏發(fā)電平價上網對技術發(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、網絡化、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增效和轉型升級的迫切需求，圍繞光伏電池產品設計、工藝、生產制造、檢測、物流及倉儲等產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)網網絡體系建設為抓手，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施，建設高效PERC電池智能制造數(shù)字化車間，實現(xiàn)提高生產效率、降低運營成本、縮短產品研制周期、降低產品不良品率、降低單位產值能耗的目的，實現(xiàn)車間產品設計、工藝、制造、檢測、物流、管理等各環(huán)節(jié)智能化。總結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)內推廣應用，推動光伏行業(yè)降本增效、轉型升級，助力能源供給側結構性改革。
2. 項目實施與應用情況詳細介紹
新一代高效光伏電池智能制造新模式應用項目建設內容包括：數(shù)字化車間總體設計、高效PERC電池關鍵短板裝備研制、智能生產線檢測系統(tǒng)研發(fā)，數(shù)據(jù)采集控制網絡系統(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)建設等。
光伏電池智能制造數(shù)字化車間具體建設包括五個層面內容：
（1）數(shù)字化車間裝備層面，開展平板PECVD等關鍵短板裝備研制和減壓擴散爐、大口徑管式PECVD等關鍵裝備智能化升級，創(chuàng)新應用工業(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)字化車間設備互聯(lián)層面，構建面向光伏電池生產線、在線檢測系統(tǒng)、物流傳輸系統(tǒng)、管理終端等設備互聯(lián)互通網絡及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
（3）數(shù)字化車間管理層面，建設制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、倉儲管理系統(tǒng)（WMS）、能源管理及廠務監(jiān)控等系統(tǒng)，管理光伏電池制造過程中的計劃、生產、質量、設備、人力、物料、成本等業(yè)務對象，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，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成、流程集成、門戶集成。解決異構系統(tǒng)互連、跨部門業(yè)務協(xié)作等問題。MES、WMS、ERP等業(yè)務系統(tǒng)之間高效協(xié)同與集成。構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)網數(shù)據(jù)平臺，開展數(shù)據(jù)挖掘分析、設備智能運維、工藝優(yōu)化、質量改進探索。
項目具體從數(shù)字化車間總體規(guī)劃設計、關鍵裝備研制、智能制造核心技術裝備集成應用、工業(yè)互聯(lián)網建設以及全流程管控系統(tǒng)建設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)劃設計
項目基于現(xiàn)有廠房和相關基建設施基礎，進行高效PERC電池數(shù)字化車間總體規(guī)劃設計，針對高效PERC電池工藝流程和生產需求，結合智能制造數(shù)字化車間建設方案，對車間工藝流程、設備配置和生產節(jié)拍、工藝布局及物流設計等進行了詳細設計和論證，最終完成了光伏電池數(shù)字化車間總體設計，并基于該總體設計成功完成了光伏電池數(shù)字化車間建設。
本項目通過運用模擬仿真軟件，在數(shù)字虛擬環(huán)境中，構建了數(shù)字化模型，開展了生產過程仿真、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品結構建模仿真分析，有效提升設備結構設計合理性、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構仿真，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，加快了車間設計速度，優(yōu)化了車間設計性能，為車間成功建設投產，奠定了堅實的基礎。
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。產品的一致性高，設備產能達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，開展關鍵技術攻關，突破技術瓶頸，成功研制出產業(yè)化裝備，設備性能及技術指標達到國外同等水平。解決了設備穩(wěn)定性、鍍膜厚度均勻性、鍍膜鈍化效果、設備產能等系列性關鍵問題。項目自主開發(fā)的平板式PECVD裝備的技術指標達到國內先進水平，設備運行穩(wěn)定，產能達到4138片/時。
圖3 平板式PECVD智能裝備實物圖
經現(xiàn)場驗證，設備產能、硅片鍍膜質量等技術指標達到預期設計要求，并實現(xiàn)長時間穩(wěn)定運行。具體技術指標經過第三方檢測機構檢測，已經科技成果鑒定，整機技術達到國際先進水平，其微波等離子體技術達到國際領先水平。
3)智能制造核心技術裝備集成應用
（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，完成設備內信息采集傳感器布置，完成設備自動上下料集成、工藝設備和智能生產線對接、設備網格化以及可優(yōu)化系統(tǒng)構建等方面內容，實現(xiàn)可實時收集設備運行情況的信息，硅片無人化插取、鍍膜質量在線監(jiān)測、工藝數(shù)據(jù)自動上傳、工藝自動優(yōu)化等功能，PECVD工藝設備和現(xiàn)有的電池片生產線的智能對接。
（2）在線無損檢測系統(tǒng)：市場對光伏電池產品的品質要求越來越高，要求按照外觀顏色、電池轉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)應用多種檢測功能的智能化測試分選設備以及在線無損監(jiān)測系統(tǒng)，構建過程產品工藝和品質監(jiān)控點，對產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)內首次實現(xiàn)了電池片生產全流程過程跟蹤和追溯。
（5）車間智能物流系統(tǒng)
項目以制程工藝設備為核心，應用六軸及桁架機器人、AGV小車、輸送線及自動化設備等，建成了連接所有工藝設備、測試設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)建設基礎上，針對PERC高效電池片生產的成品倉庫，通過開發(fā)與WMS系統(tǒng)配套的AGV物流調度系統(tǒng)，實現(xiàn)車間倉庫基礎數(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)工序間花籃的流轉和緩存（詳見下圖的車間布局圖）；通過智能調度中心完成各工序之間物料傳送的調度，保證各工序的生產節(jié)拍穩(wěn)定高效運轉。智能調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小車物料傳送的調度，保證各工序的生產節(jié)拍穩(wěn)定高效運轉。運用系統(tǒng)后減少了車間生產人員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，對關鍵工藝環(huán)節(jié)的改善提升都提供了有利的技術支撐。
4)工業(yè)互聯(lián)網建設
本項目在裝備智能控制、運營優(yōu)化和生產組織方式的變革中，運用了對生產數(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)網建設的過程中，是以各設備、系統(tǒng)之間網絡互聯(lián)為基礎來實現(xiàn)。
本項目的工業(yè)互聯(lián)網建設從“網絡”、“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，包括總線網絡、以太網以及無線網絡，并通過專線連接外部網絡。
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，對生產過程以及設備進行數(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，提高生產效率，解決生產問題，提供決策支持等。
在工業(yè)安全防護體系的建設過程中，以工業(yè)安全隔離網關、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，確保了設備安全、應用安全以及數(shù)據(jù)安全。
5)全流程管控系統(tǒng)建設與集成
本項目中所建設的全流程管控系統(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)劃和設計的。
本項目通過工業(yè)控制軟件、業(yè)務管理軟件、數(shù)據(jù)管理軟件三項工業(yè)軟件支撐產線全流程管控系統(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)互通的相關建設任務，實現(xiàn)了對生產全過程系統(tǒng)的管控。三項工業(yè)軟件具體涵蓋內容如下：
表 1 三項工業(yè)軟件及建設系統(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)的建設過程中，以生產過程要素數(shù)據(jù)全程抓取為底層基礎，以過程智能管理為處理手段，以透明化管理為最終目標，從而構建了整體的智能制造業(yè)務架構綜合體系。該體系的確立，從根本上把握了項目的建設方向，并最終順利的完成了該全流程管控系統(tǒng)的建設與集成。
（1）SCADA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)建設
本項目所建設的SCADA系統(tǒng)，針對光伏電池生產工藝特點，采用了分布式系統(tǒng)架構，實現(xiàn)光伏制造車間對數(shù)據(jù)進行采集、存儲、傳輸、轉發(fā)以及應用的目標。數(shù)據(jù)的采集建設是全流程管控系統(tǒng)建設以及公司實現(xiàn)管理透明化、信息化的關鍵步驟之一，并為智能制造的實現(xiàn)打下了堅實的基礎。系統(tǒng)整體采用了自頂向下的設計，實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)模型和業(yè)務模型的抽象。系統(tǒng)對生產車間設備數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、生產數(shù)據(jù)、能耗數(shù)據(jù)、廠務系統(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
工業(yè)采集網關負責實現(xiàn)對底層設備、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入。系統(tǒng)通過對每個工藝段設備數(shù)據(jù)的采集，將設備在生產過程中的信息：設備運行狀態(tài)（開關機、空閑）、運行時間數(shù)據(jù)、生產過程數(shù)據(jù)、產量數(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)對生產線設備控制器及控制軟件進行通訊采集，對整個生產過程以及設備狀態(tài)進行集中管控，對車間底層設備以及視頻設備進行數(shù)據(jù)采集，匯總至數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)調度、過程監(jiān)控、設備遠程操作等目標。
工程師根據(jù)趨勢曲線對設備未來情況進行預測、進行故障分析、工況對比等操作。有利于技術人員和管理人員對工藝參數(shù)及生產管理及時做出調整，確保生產效率、產品性能在限定的范圍內波動。
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，確保制程穩(wěn)定和高效。對預警值的設置，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、設備、質量、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
MES系統(tǒng)是全流程管控系統(tǒng)中至關重要的一環(huán)，該MES系統(tǒng)圍繞計劃、實時、歷史三個層次進行了建設，計劃是制定的生產流程計劃，實時是對計劃的執(zhí)行情況進行追蹤，歷史是對整個生產過程信息進行追溯。通過對生產過程中的設備、人員、物資實現(xiàn)精細化、精準化、精益化管理，最終達成生產管理過程化、生產過程協(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過程進行多維度的管理，使得生產過程透明化、高效化，事前預防和事中控制結合，車間精益化管理能力大幅提升，帶來生產效率、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)務流程的梳理和改善，快速給出問題解決建議。將生產部門的所有人員納入系統(tǒng)，全部以MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)作為生產依據(jù)，提高了生產效率，數(shù)據(jù)的準確性、及時性得到了保證，實現(xiàn)無紙化生產管理模式。
圖8 質量數(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“事前預防”的效果，從而有效控制生產過程、不斷改進品質。
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、權限的系統(tǒng)管理。為不同用戶分配了不同的權限，達到了個性化配置的效果。
對工藝、物料、設備的精細化管理，將工藝信息、設備, , 信息、物料信息都進行了精細化的分類管理，使整個生產制造執(zhí)行過程達到了精細化管理的效果。
MES系統(tǒng)實時記錄設備的臺賬信息。對現(xiàn)場所有的設備做管理，記錄設備的生命周期、使用周期、保養(yǎng)周期、點檢周期、維修記錄等信息，提供設備的稼動率、設備實時狀態(tài)，讓設備的全生命周期和設備的實時信息以最直觀的形式展現(xiàn)在管理人員面前，便于管理人員對設備做計劃和管理，提供設備的使用效率，減少人工統(tǒng)計時間40%。
對車間所有的設備建立了規(guī)范的接口標準，并通過SCADA系統(tǒng)實時采集各工序生產和質檢設備的參數(shù)數(shù)據(jù)，同時自動轉入到MES系統(tǒng)的應用中，實現(xiàn)了與MES系統(tǒng)的無縫銜接。
MES系統(tǒng)搭建了生產信息一體化平臺，在企業(yè)內部建立統(tǒng)一的信息化標準模型。所有的數(shù)據(jù)流轉都通過生產加工數(shù)據(jù)信息存儲中心進行交互，把生產相關的各種資源信息都建立在一個統(tǒng)一的平臺中，為企業(yè)建立一個內容豐富、信息明確的數(shù)據(jù)倉庫。
通過對生產過程中沉淀的信息資源進行搜集、整合、深度挖掘與應用，借助大數(shù)據(jù)分析技術，洞察生產過程中存在的隱患和問題，并總結業(yè)務過程內在發(fā)生規(guī)律，達到了輔助生產優(yōu)化決策的效果。
（3）WMS倉儲管理系統(tǒng)建設
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、成本、管理等多維度的緊密聯(lián)系。WMS系統(tǒng)應用條碼和自動識別技術，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的成功應用，幫助倉儲物流管理人員實現(xiàn)了對物質的入庫、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)物料管理的質量和效率。
（4）EMS能源管理系統(tǒng)建設
本項目中的EMS系統(tǒng)，主要對車間重點耗能設備及外圍水、電、氣等能源介質統(tǒng)一管理，將消耗能源的實際指標與能源成本的預算、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)關鍵能耗設備的耗能情況，通過關鍵設備的工藝維護保養(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
本項目綜合可視化平臺建設通過統(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)控生產線參數(shù)，對整個生產過程進行直觀的把控。系統(tǒng)將車間生產線工藝設備（制絨、擴散、二次清洗、管式PECVD、平板PECVD、激光消融、絲網印刷、效率分選、機器人等）、電池車間外圍廠務輔助設備、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)了對生產工藝設備狀態(tài)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、質量數(shù)據(jù)、產量數(shù)據(jù)等進行實時監(jiān)測及預警；對廠務輔助設備狀態(tài)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測與預警；對車間溫濕度環(huán)境數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測與預警。
流程可視化通過對設備故障信息、維護信息等參數(shù)監(jiān)測，有效分析判斷設備使用效率以及設備生命周期，對生產及運維帶來便利。結合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、產線進行展現(xiàn)，可以實現(xiàn)車間的快速定位，設備的快速定位以及綜合數(shù)據(jù)的快速查詢；實現(xiàn)車間設備、工藝、數(shù)據(jù)相結合的三維展現(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)生產管理過程中地域因素對生產管理的限制，使管理人員能夠更加及時、準確地了解整個生產過程狀態(tài)，快速定位和處理生產問題，提高效率。
圖13 移動可視化
通過微信、APP實時推送生產數(shù)據(jù)，監(jiān)控設備及能耗實時狀態(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)集成所完成的任務是將各個分離的設備、軟件系統(tǒng)和信息等集成到相互關聯(lián)、統(tǒng)一協(xié)調的系統(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)過程中采用網絡集成、軟件集成、功能集成等多種集成技術，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)議和面向各種應用的架構，對各類設備、子系統(tǒng)、協(xié)議、系統(tǒng)平臺、應用軟件等內容的集成進行了強有力的支持。系統(tǒng)集成以及互聯(lián)互通的建設主要包括現(xiàn)場設備與控制系統(tǒng)集成、現(xiàn)場數(shù)據(jù)與生產管理系統(tǒng)的集成、MES和ERP的集成等內容。
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，實現(xiàn)了生產數(shù)據(jù)在各個系統(tǒng)之間的關聯(lián)，明確數(shù)據(jù)的來源和路徑，確保相關獨立業(yè)務功能在所選系統(tǒng)中實現(xiàn)邏輯的完整性、可追溯性，最終達到了對生產數(shù)據(jù)的綜合利用，提高了管理效率的效果。
圖15 總生產駕駛艙
（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，開展智能化應用探索，通過對生產過程大量數(shù)據(jù)的分析和處理，形成合理預測。本項目主要從工藝、設備、質量三個方面開展智能化應用探索，其中質量部分的內容與工藝及設備緊密關聯(lián)。
圖16 智能決策示意圖
系統(tǒng)對各類數(shù)據(jù)（如設備、原輔材料、工藝質量、環(huán)境）進行自動評估，并自動調取工藝設備專家系統(tǒng)工藝數(shù)據(jù)對相應設備的工藝曲線進行微調指導。
3. 效益分析
1)項目所取得的顯性效益
（1）直接經濟效益
本項目在核心智能裝備、短板裝備、智能制造整線解決方案、高效電池產品等方面的產品和解決方案已成功推向市場。截止2019年12月底，智能設備、高效PERC電池產品以及智能制造解決方案均已成功向市場推廣應用，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經驗教訓，整理優(yōu)化解決方案，形成了較為完善的可直接復制推廣的高效光伏電池智能制造解決方案。并通過行業(yè)學術論壇、展會、推介會、技術交流、客戶拜訪等多種渠道與光伏行業(yè)和智能制造產業(yè)同行進行方案研討與應用推廣。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跑者。
2)項目所取得的隱性效益
通過掌握短板裝備關鍵技術，成功研制平板PECVD設備并推廣應用，提高國產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)國產裝備替代進口。
通過項目建設，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)智能制造模式的轉型升級。
通過項目建設，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域的先鋒隊伍，打造國家光伏產業(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。
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