电器行业智能工厂建设

来自 搜狐网 的图片

电器行业智能工厂建设该项目除使用了业内较先进的智能化装备外，还充分利用SAP、MES、CPS、工业APP、AI质检平台打通了生产、物料、质量、设备的数据链路，利用当前较成熟的人工智能技术实现了质量自动化监测，并实现了流水线级颗粒度的精细化生产过程管理。

目录

一、案例简介

该案例对原组件生产线进行自动化改造，旨在打造国内同行业领先的光伏组件生产标杆工厂。通过各部门市场调研，行业内工厂考察，设备厂家沟通以及内部各部门的研讨，项目引进国内先进的全自动化生产设备，在组装工艺中集中使用大型重载机器人，智能生产线涵盖智能装备（自动化设备）、工业互联网（ RFID 、以太网、传感器等）、工业软件（ MES 、CPS）以及设备自动化集成与生产线集成。其中工业互联网就是智能工厂的神经。通过各种信息采集和感知技术，将生产中的信息转为数字信号，通过无线传输、总线技术、工业以太网等技术将信号传递给计算机系统或者展示给生产人员，经过数据分析处理后，实现更加精确和更高效率的工业生产操作。这将帮助该企业建成国内光伏行业领先的太阳能电池、组件智能制造工厂。

二、案例背景介绍

智能工厂建设前，原有组件生产线多采用离线设备，设备数据无法自动采集，需要依靠堆人的方式进行现场数据的人工记录，对产品过程和质量的管理多为事后Excel分析，人工汇报方式，生产现场仅有MES系统负责提供人工记录关键过站数据的入口，与SAP、设备内置系统、仓库管理系统都未集成，数据未打通，需要依靠专人将各系统数据导入导出，进行人工分析，智能化、数字化车间的需求异常迫切。

光伏龙头企业面临成本压力大、产品质量要求高、组件单价骤降的局面，如何降低用人成本、提高产品质量，在行业内继续保持竞争优势，在逆境中挤出更多的利润空间是光伏企业必须解决的问题，而通过信息化、大数据、工业物联网、工业互联网手段来破局，无疑是目前最立竿见影的技术手段。

为此，该企业源自2016年建立杭州智能组件工厂以来，始终秉持技术引领行业，成本控制数据化、产品质量可视化、生产全过程数字化、智能化的理念，朝着“打造业内先进的智能光伏标杆工厂”的目标前进。

三、案例应用详情

系统架构：

工厂除使用了业内较先进的智能化装备外，还充分利用SAP、MES、CPS、工业APP、AI质检平台打通了生产、物料、质量、设备的数据链路，利用当前较成熟的人工智能技术实现了质量自动化监测，并实现了流水线级颗粒度的精细化生产过程管理。

1. 生产管控

太阳能电池组件产品线组装需要经过串焊、敷设、测试、层压、组框、固化、分档和包装等工序，尤其在串焊、层压、组框和分档包装工序是影响产品质量最关键的几道工序，因生产现场采用了大量自动化设备和工控设备，要求系统能够实现和现有自动化设备的自动接口，将各检测设备数据通过工控机接口直接读写入MES系统，同时将每个关键产品的条码信息和检测数据一一关联，形成完整的可追溯产品档案，能够实现原料批次、供应商、生产信息和销售信息、客户信息的全面追溯。该企业自主研发的 MES 系统踏上了“物联化”、“互联化”、“智能化”的前进道路，承担了生产全过程管控的主要职责。通过互联网、物联网技术，软硬件网关，紧密的和底层自动化控制（PLC/PCS）层联结，将 MES 系统和设备、生产线紧紧的连接在一起。MES 系统直接采集设备、流水线、原辅材料相关数据，根据采集到的相关数据，MES 系统判断是否符合设定规则，若符合规则，系统直接过站并通知流水线，将组件流到下一工序。若不符合规则，系统告知设备信息，设备报警提示或者流水线将组件流到 NG 出口，并通知相关人员处理。同时工厂内的 AGV 小车系统，通知 AGV 小车将 NG 出口的组件拉到指定区域。原材料的配送也都有 AGV 小车完成。通过系统和设备、流水线、 AGV 多方集成，结合大型重载机器人，将由人工完成的系统过站、物料搬运动作通过设备、流水线自动完成，大大提高生产效率，减少生产作业人员，降低不良品率。在打造全智能化的组件智能生产工厂的同时又起到了降本增效的目的。

2. 质量管控

a) 单串焊是组件生产的第一步工序，是将单片的电池片焊接成整串的电池串，该企业组件产品智能工厂引进全自动串焊机代替手工作业，大大的提高了生产效率，减少作业人员，降低碎片率，同时，真空度是自动串焊机的关键参数，我们将真空度纳入实时统计过程管控。一旦出现异常，SPC系统将自动发送邮件给负责工程师进行处理，从而提升产品的良率和质量。

b) 传统的组件工厂，多数工艺结果只能抽检，部分检验手段也是通过人工而非机器。依托先进的制造技术，该企业组件产品智能工厂可在制造过程对组件进行更为严格的质量控制，已逐步实现八大规定工序的自动在线全检，以及结果的自动判定。以层压后的交联度测试为例，该企业合作引入了全自动交联度测试仪，实现了参数的在线全检，且测试结果受 SPC 系统监控，如遇异常情况，MES 系统会停止当工段作业，并将立即自动发送邮件给负责工程师处理。

c) 层压前EL检测和成品EL检测工序已全部接入阿里ET工业大脑，成为国内首家实现单多晶全系组件在线EL检测的光伏企业。当组件在流入EL测试以后，通过高像素红外摄像机拍摄后，设备立即将成像图推送到阿里ET工业大脑，通过AI高效算法精确识别组件瑕疵种类和对应位置，并将数据推送到MES系统，MES系统通过客户AI规则库的匹配计算后，将最终组件等级、瑕疵，位置通过图片打标的方式返回给设备呈现，同时后台24小时进行全工单EL质量数据分析，形成数据分析报表，按天推送到企业微信，辅助质量人员分析与追溯质量异常源头。

d) 质量人员还通过自主开发的质检APP对原材料、在线组件按照设定的规则进行全检和抽检操作。全过程通过PAD拍摄、点选操作，彻底杜绝了纸张记录检验过程的低效作业模式，质量数字化作业已经在该企业逐步覆盖、复制。

3. 设备管控

生产设备在MES中有独立的设备管理模块，通过设备PM管理，可及时提醒用户设备PM时间。同时，在关键工序设备上安装传感器，在采集设备生产数据的同时，可实时监控设备的温度、湿度，通过设定不同的预警规则，可通过报表、推送提醒的方式监控设备的健康状态。

4. 物料管理

光伏组件物料通过原材料仓和线边仓管理，当物料送达工厂后，通过PDA扫码验货和质检后，送至原材料仓库，入SAP库存，生产根据排单指令，领料到线边仓，通过PDA收货，AGV小车自动送料到线上仓，完成整个物料的出入库管理，整个过程通过信息系统支撑，数据透明精准，大大减少了盘点的工作量，为计算库存周转率和呆滞库存等财务数据提供了有力的数据支撑。

5. 电子看板与数据分析

建立全球运营中心，作为公司生产运行的决策指挥中枢，管理全球工厂、代工厂营运。满足日常生产指挥调度、监管，综合展示生产、质量、产品、发货相关信息。实现远程指挥可视化、现场监控实时化、数据采集自动化，信息展示动态化、系统应用集成化，支撑公司经营业务发展、生产精细化管理，提升公司效益、效率和效能。通过MES、CPS、数据采集中台等系统将现场、代工厂、子公司采集到的工单、生产、物料、设备数据汇总到数据仓，通过高效算法将数据进行清洗、过滤，最终生成各种符合要求的可视化数据，推送到可视化报表看板，动态展示生产、质量、产品、发货等相关信息。同时在工厂内外搭建高清可视化大屏，将可视化报表看板展现在高清大屏上，供生产指挥调度，更好地为公司战略决策提供大数据支持。2020年，该企业也在业内率先上线了CPS系统，通过大屏可视化，将生产全过程的可视化追踪与数据采集的颗粒度精确到了流水线台面级，通过大屏呈现产线layout，可以很清晰地看到目前流水线上在流转的所有组件的实时动态，并可查看每块组件的工单、良率等核心数据，异常组件和异常流水线都会用高亮颜色预警，中央控制系统的雏形已具备。