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　　太陽能電池，我國外貿(mào)“新三樣”之一。上云，工業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級、通向未來的必經(jīng)之路。

　　生產(chǎn)太陽能電池的光伏企業(yè)與上云相遇，能碰撞出什么火花？

　　唐山海泰新能科技股份有限公司通過設(shè)備上云提高了生產(chǎn)效率。同時，企業(yè)的信息化、智能化升級還包含了對未來的考量。

3月19日，海泰新能的一條光伏生產(chǎn)線上，工作人員在檢查光伏組件的線盒焊接。河北日報記者 魏雨 攝

　　從1天到1秒

　　3月18日，唐山海泰新能科技股份有限公司（以下簡稱海泰新能）3號車間，20000平方米的廠房內(nèi)，3條光伏組件產(chǎn)線保持24小時高效運轉(zhuǎn)。

　　從切割電池片開始，光伏組件在這里需要經(jīng)歷串焊、層壓、組框、質(zhì)檢等15道工序，才能最終加工成型——它是光伏發(fā)電的核心部件，負責(zé)將太陽能轉(zhuǎn)化成電能。

　　完成這15道工序，一塊光伏組件要走過100多米長的產(chǎn)線，經(jīng)過18臺設(shè)備以及25名工人的手。整個生產(chǎn)過程運轉(zhuǎn)流暢、有條不紊。這一切，離不開高度自動化的設(shè)備和熟練的工人，更離不開建立在5G基礎(chǔ)上的設(shè)備云管理平臺。

　　2021年，位于玉田縣的海泰新能與中國移動上海產(chǎn)業(yè)研究院達成合作，后者通過5G等信息化手段為海泰新能打造智慧工廠。歷時5個月，一期工程完成設(shè)備上云，海泰新能3號車間的342臺設(shè)備當(dāng)年全部納入云管理平臺。

　　“每臺設(shè)備都裝了一個20厘米見方的信號盒。經(jīng)過協(xié)議轉(zhuǎn)換，設(shè)備的生產(chǎn)信息、運行狀況等參數(shù)通過這個小盒，被連接到云管理平臺。”海泰新能信息化部主管李曉東指著串焊機內(nèi)部的一個黑色盒子說。

　　此刻，生產(chǎn)車間外的中控大屏上，所有設(shè)備的運行情況一覽無余，包括設(shè)備的故障情況、溫度濕度環(huán)境、生產(chǎn)速率等。

　　上云，讓設(shè)備運行的情況一目了然。它直觀的展示作用，為生產(chǎn)決策提供了依據(jù)。

　　李曉東的手指向大屏右上方的柱形圖，圖上顯示著各個生產(chǎn)工序的節(jié)拍。所謂節(jié)拍，可以簡單理解成生產(chǎn)節(jié)奏。如果節(jié)拍數(shù)過大，意味著當(dāng)前工序生產(chǎn)節(jié)奏慢，出現(xiàn)了產(chǎn)品積壓，導(dǎo)致產(chǎn)線運轉(zhuǎn)不暢。

　　“以前，產(chǎn)線運轉(zhuǎn)不暢時，工作人員要到各個工序拿著秒表掐時間，測量兩塊光伏組件的平均過站時間，算出節(jié)拍數(shù)，再將所有設(shè)備的數(shù)據(jù)匯總。”李曉東表示，設(shè)備上云后，哪個環(huán)節(jié)出了問題實時可見，可以馬上下達指令，調(diào)度生產(chǎn)。

　　設(shè)備上云后，云管理平臺這個“智慧大腦”還可以對收集的數(shù)據(jù)進行計算分析，大大提高了產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。

　　在一臺大型層壓機旁，李曉東從一張小桌的抽屜里拿出一沓表格，表格密密麻麻，記錄的是層壓機運行的70多個參數(shù)，包括溫度、壓力值、抽真空值等。

　　“層壓機的參數(shù)設(shè)置決定了光伏組件的質(zhì)量。一條生產(chǎn)線三臺層壓機，原來需要對每臺機器的參數(shù)進行抄錄、計算，得出哪臺設(shè)備性能最優(yōu)，再將最優(yōu)參數(shù)配置到其他兩臺設(shè)備。這個過程一般需要一天時間，而將結(jié)果反饋回生產(chǎn)線進行參數(shù)調(diào)優(yōu)，往往已經(jīng)是第二天了。”李曉東說，通過云管理平臺內(nèi)置的模型，1秒鐘就可以計算出最優(yōu)參數(shù)，實時改進工藝。

　　光伏組件生產(chǎn)的15道工序中，質(zhì)檢環(huán)節(jié)對人工依賴大，對工作人員的眼力是個考驗。海泰新能與中國移動上海產(chǎn)業(yè)研究院合作的二期工程，開發(fā)出AI質(zhì)檢功能，嘗試以技術(shù)手段解決質(zhì)檢問題。

　　光伏組件完成封裝后，順著傳送帶來到了質(zhì)檢工序。組件從質(zhì)檢臺穿過，質(zhì)檢臺下，三臺高速攝像機拍下光伏組件的圖片，將其實時傳輸?shù)劫|(zhì)檢臺上的兩塊顯示器上。

3月19日，海泰新能的一條光伏生產(chǎn)線上，質(zhì)檢員對光伏組件進行質(zhì)量檢測。河北日報記者 魏雨 攝

　　質(zhì)檢員張秀麗花了大約10秒掃描完圖像，在一張紙條上寫下“7*3，虛焊”。

　　“一塊光伏組件由橫向6行、縱向24列，共計144塊小電池片組成。這塊組件的第3行、第7列的那一塊電池片存在虛焊問題，需要人工翻修。”該項目負責(zé)人、中國移動上海產(chǎn)業(yè)研究院產(chǎn)品經(jīng)理賈根鵬解釋說。

　　張秀麗在掃描圖像的同時，質(zhì)檢臺上的另一塊小顯示器用時不到1秒，就自動鎖定了第7*3塊電池片，用紅色的框框圈定出來。“這個自動識別系統(tǒng)，就是AI質(zhì)檢，目前處于試運行階段。不過，它已經(jīng)顯示出了快速、準(zhǔn)確的判斷能力。未來，AI質(zhì)檢將實現(xiàn)對人工質(zhì)檢的替代。”賈根鵬說。

　　在海泰新能的工廠，智能化、信息化還體現(xiàn)在很多方面。從2020年開始，公司就已經(jīng)著手對各個環(huán)節(jié)進行信息化改造。陸續(xù)將倉儲管理、項目管理、數(shù)據(jù)存儲、人流、資金流等納入云上平臺。

　　在李曉東看來，光伏作為新興行業(yè)，選擇擁抱智能化、信息化的新技術(shù)是與生俱來的本能。“當(dāng)然，這樣的選擇還與行業(yè)面臨的競爭壓力密不可分。”

　　為了“在競爭中上得了牌桌”

　　海泰新能在上云中的投入帶來了生產(chǎn)效率的提升。不過，上云之于目前的海泰新能來說，更像是錦上添花。

　　一個重要的原因在于，海泰新能的設(shè)備已經(jīng)實現(xiàn)了高度自動化。實際生產(chǎn)中，這些設(shè)備的利用率又幾乎“拉滿”。自然而然，上云為企業(yè)帶來的直接增益有限。

　　海泰新能的設(shè)備上云和AI質(zhì)檢兩期工程，總共投入了350萬元。根據(jù)測算，二期工程投入使用后，至少兩年才能收回成本，這樣的回報周期在光伏行業(yè)實際上是有點長的。“我們的設(shè)備平均三年更新?lián)Q代，到時候，二期工程的成本可能還沒收回來，產(chǎn)線就要重新設(shè)計。”海泰新能品質(zhì)部總監(jiān)高明說。

　　看不到明確的回報，企業(yè)為何還要投入？

　　“光伏是一個風(fēng)口浪尖上的行業(yè)，競爭極其激烈，幾乎到了‘拼刺刀’的時候。”高明說，現(xiàn)在，每千瓦時光伏組件價格降到1元以內(nèi)，而且還在下降，企業(yè)利潤很微薄，“到了以1分錢為單位計算成本、收益的地步”。

　　高明表示，為了在競爭中取勝，必須把生產(chǎn)效率、成本控制、質(zhì)量把控做到極致。在此背景下，上云是企業(yè)的必由之路。“光伏行業(yè)的最終格局還沒有確立，對任何一個企業(yè)來說還有機會。把握住智能化、信息化升級的機會，才能在競爭中上得了牌桌。”高明說。

　　時刻保持前瞻意識，這可能是包括海泰新能在內(nèi)的光伏企業(yè)的共同特點。“中國光伏行業(yè)誕生的時間雖然不長，但經(jīng)歷了好幾次大風(fēng)大浪，才確立了在世界上的領(lǐng)先地位。海泰新能也曾一度面臨危機。能從危機中走出來的企業(yè)，普遍考慮問題更長遠。”高明說。

　　3月19日，海泰新能的一條光伏生產(chǎn)線上，工作人員放置物料，防止光伏組件出現(xiàn)層壓氣泡。河北日報記者 魏雨 攝

　　在未來生產(chǎn)布局中，海泰新能探索向黑燈工廠方向發(fā)展。

　　“黑燈工廠是真正的無人工廠，它需要強大的信息化、智能化作支撐。某種程度上說，今天我們在上云方面的探索，更重要的是在為以后的發(fā)展鋪路。現(xiàn)在先把基礎(chǔ)設(shè)施建起來，并在建設(shè)過程中積累經(jīng)驗。”李曉東說。

　　海泰新能在信息化上的投入，為虛擬工廠搭建了雛形，這或許會為不久后的新產(chǎn)線建設(shè)提供便利。

　　“目前，企業(yè)在考慮擴建產(chǎn)線。放在以前，如何設(shè)計新產(chǎn)線使其效能最優(yōu)，需要花費不少力氣。不過，一期工程設(shè)備上云之后，經(jīng)過不斷調(diào)整，產(chǎn)線已經(jīng)達到最優(yōu)狀態(tài)，產(chǎn)線配置在管理平臺上形成了一套數(shù)據(jù)模型。根據(jù)這套數(shù)據(jù)模型，就能延伸出虛擬工廠，這就是新生產(chǎn)線的雛形。”李曉東說。

　　僅就當(dāng)下看，上云還能給企業(yè)帶來一些隱形好處，其中最主要的是生產(chǎn)變得可控、可預(yù)期。

　　光伏行業(yè)對技術(shù)人才和熟練工人的爭奪非常激烈，企業(yè)人員流動很頻繁。而一個熟練的技術(shù)工人需要至少三個月的培養(yǎng)期，產(chǎn)線頻繁換人，會讓生產(chǎn)穩(wěn)定性變得不可控。

　　“上云減少了生產(chǎn)對人的依賴，規(guī)避了員工由于技術(shù)不熟練、情緒波動等問題導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量隱患，讓產(chǎn)品的交付保障能力變得更強。”高明表示，這些收益是數(shù)據(jù)體現(xiàn)不出來的。

　　上云的隱形好處還包括，不少光伏組件購買者會要求產(chǎn)品信息可追溯。海泰新能搭建的私有云信息存儲系統(tǒng)，可以確保產(chǎn)品信息25年內(nèi)可追溯。“此舉可以增加用戶對企業(yè)的信任感。”高明說。

　　一個不斷進化的“小孩”

　　質(zhì)檢臺上，海泰新能3車間4號產(chǎn)線質(zhì)檢員張秀麗的面前是兩臺55寸的顯示器。

　　一臺是用來做EL檢測，也叫電致發(fā)光檢測，發(fā)現(xiàn)如虛焊、過焊、隱裂、斷柵等缺陷。另一臺做外觀檢測，檢查電池片的排布、間距，以及組件表面有無異物等。

　　按照生產(chǎn)節(jié)拍，一塊光伏組件通過質(zhì)檢工序的時間是24秒。這就意味著，張秀麗要在24秒內(nèi)，檢查完每臺顯示器的各144塊電池片，還要留出幾秒鐘的時間，標(biāo)注可能出現(xiàn)的問題。

　　記者站在張秀麗旁邊，看到她不停左右擺頭，用力觀察。這樣的動作，她每個工作日都要重復(fù)8個小時以上。張秀麗的兜里隨身帶著一瓶眼藥水，用來緩解眼睛酸澀問題。即便如此，隨著精力消耗，到了臨下班時間，她也會感到視覺疲勞。隨之而來的，是漏檢率上升。

　　“AI質(zhì)檢系統(tǒng)的應(yīng)用，一方面是提升效率，保證質(zhì)檢的精確度，另一方面，它也是對人的解放。把人從繁重的勞動中解放出來，這是技術(shù)進步的重要意義之一。”高明說。

　　3月19日，海泰新能的一條光伏生產(chǎn)線上，AI質(zhì)檢顯示的檢測結(jié)果。紅色框框圈定的是存在質(zhì)量問題的部位。河北日報記者 魏雨 攝

　　那這套AI質(zhì)檢系統(tǒng)是如何替代人工發(fā)揮作用的？

　　“這套AI質(zhì)檢系統(tǒng)包含了幾十種深度學(xué)習(xí)模型，每個模型對應(yīng)一種缺陷類型。整套系統(tǒng)納入千萬級的參數(shù)，可對任何細小缺陷實現(xiàn)自動、快速識別。”賈根鵬說。

　　賈根鵬做了一個類比，學(xué)習(xí)模型好比是一個小孩，參數(shù)水平代表了小孩的智力水平。為了讓小孩提高智商，增強分辨不同缺陷類型的能力，就要調(diào)高參數(shù)水平。怎么提高呢？需要不斷給它“喂”學(xué)習(xí)資料，“喂”作業(yè)。這個作業(yè)，就是海量標(biāo)注出各類缺陷的光伏組件圖片。

　　海量圖片的標(biāo)注是這項工作的難點。它不單需要將每種常見缺陷的細小差別都標(biāo)注清楚，而且，還要給定標(biāo)準(zhǔn)，告訴模型哪些缺陷是在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)許可范圍內(nèi)，邊界在哪里。“給定的標(biāo)準(zhǔn)好比就是作業(yè)的答案。”賈根鵬補充道。

　　海泰新能和中國移動上海產(chǎn)業(yè)研究院的工作人員對這套AI質(zhì)檢系統(tǒng)進行了8個月訓(xùn)練，最終使它臻于成熟，變成一個聰明的“小孩”。

　　經(jīng)過測試，AI質(zhì)檢的漏檢率約為千分之二，相當(dāng)于一個優(yōu)秀質(zhì)檢員的水準(zhǔn)。“后續(xù)，隨著‘喂’給它的數(shù)據(jù)量不斷增加，它還會繼續(xù)進化。”賈根鵬說。

　　在完成對質(zhì)檢員工作替代的基礎(chǔ)上，這個8個月大的“小孩”已經(jīng)顯示出了超越質(zhì)檢員的能力。

　　張秀麗在檢查一塊光伏組件時，發(fā)現(xiàn)了一塊電池片存在隱裂缺陷。這個缺陷也立即被AI質(zhì)檢鎖定了。AI質(zhì)檢的小顯示器上，這塊有問題的電池片被紅色方框圈定。與此同時，AI質(zhì)檢還用更小的方框圈定了5塊電池片上可能存在問題的20多處點位。

　　“這些點位可能存在細微缺陷，不過，這些缺陷在現(xiàn)行產(chǎn)品質(zhì)量允許的范圍內(nèi)，因此符合出廠標(biāo)準(zhǔn)。”高明表示，這些細小的問題，如果只靠質(zhì)檢員的眼睛恐怕很難發(fā)現(xiàn)，但AI質(zhì)檢可以做到。

　　3月19日，海泰新能的一條光伏生產(chǎn)線上，工作人員在修復(fù)有質(zhì)量問題的電池片。河北日報記者 魏雨 攝

　　AI質(zhì)檢發(fā)現(xiàn)細微問題的能力，讓海泰新能看到了提升產(chǎn)品質(zhì)量的可能。“未來，依靠AI質(zhì)檢，發(fā)現(xiàn)和解決更多產(chǎn)品細節(jié)問題，可以把光伏組件的質(zhì)量提升一個層次。從小處說，這是在塑造企業(yè)競爭優(yōu)勢，從大處說，是在引領(lǐng)行業(yè)前進。”高明說。

　　AI質(zhì)檢系統(tǒng)還可以幫助企業(yè)改進生產(chǎn)工藝，目前已經(jīng)開始發(fā)揮作用。

　　登錄AI質(zhì)檢后臺，能看到一張專門設(shè)計的光伏組件缺陷圖。工程師們將經(jīng)過AI質(zhì)檢的數(shù)以萬計的光伏組件信息收集起來，把缺陷類型和缺陷位置在圖上進行標(biāo)注。

　　賈根鵬表示，缺陷集中的區(qū)域，相關(guān)設(shè)備的工藝或者參數(shù)設(shè)置可能有問題。通過AI質(zhì)檢的數(shù)據(jù)反饋，有助于生產(chǎn)線改善工藝，不斷提升產(chǎn)品良品率。

　　“AI與制造業(yè)的結(jié)合為企業(yè)帶來了無限想象力，對企業(yè)來說，要繼續(xù)保持敏銳性，在這條道路上不斷探索。”高明說。（河北日報記者 魏 雨）

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