MES即生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，通過對(duì)即時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集，達(dá)到對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)時(shí)控制，為管理層提供精細(xì)的決策支持。通過對(duì)實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和分析，達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)過程、合理調(diào)配生產(chǎn)資源、改善生產(chǎn)工藝和提高產(chǎn)品質(zhì)量等目的。

1 MES系統(tǒng)架構(gòu)

    MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)包括了從產(chǎn)品、生產(chǎn)數(shù)據(jù)維護(hù)到生產(chǎn)計(jì)劃制定、生產(chǎn)任務(wù)執(zhí)行、生產(chǎn)分析的完整生產(chǎn)管理流程。通過該系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，加強(qiáng)生產(chǎn)過程物耗和質(zhì)量監(jiān)控，提高生產(chǎn)計(jì)劃準(zhǔn)確性和生產(chǎn)反應(yīng)靈敏度，為后期產(chǎn)品追溯提供依據(jù)。

    該系統(tǒng)基于B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)。主要組件包括：MES服務(wù)器、LMR日志管理器、Cell controller、workstation等。其中服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，主要用來處理來自客戶端的請(qǐng)求協(xié)調(diào)處理多客戶的存取。兩個(gè)數(shù)據(jù)庫包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫和備份數(shù)據(jù)庫，用來存儲(chǔ)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。LMR管理器負(fù)責(zé)將生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到備份數(shù)據(jù)庫中以提高生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫的查詢速度，為了不影響系統(tǒng)的運(yùn)行速度，進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢時(shí)通常使用備份數(shù)據(jù)庫。Cell Controller連接服務(wù)器與客戶端，顯示設(shè)備與MEs系統(tǒng)的交互信息，包裝設(shè)備運(yùn)行參數(shù)及設(shè)備狀態(tài)信息等。Cell Controller和設(shè)備間通過OPC、SECS/GEM、XML等接口實(shí)現(xiàn)連接。圖形化界面的工作站方便操作用戶分析生成報(bào)表、掌握設(shè)備運(yùn)行情況。

    硬件架構(gòu)如圖1。

圖1 硬件架構(gòu)

    設(shè)備端生產(chǎn)流程控制如下：

    1) 原料抵達(dá)的信號(hào)上傳給單元控制器；

    2)單元控制器以及分派器確認(rèn)原料的狀態(tài)，若該原料位于正確的設(shè)備，則進(jìn)行生產(chǎn)工作；

    3)生產(chǎn)結(jié)束后，設(shè)備傳出“完成”的信號(hào)以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)給單元控制器；

    4) 單元控制器傳送“完成”的信號(hào)給分派器；

    5) 分派器分派下一個(gè)目的設(shè)備及工作步驟。

2 MES系統(tǒng)功能

    MES系統(tǒng)主要收集各工藝段設(shè)備運(yùn)行信息及工藝段參數(shù)，圖形化的界面方便用戶了解設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，可以據(jù)此統(tǒng)籌安排生產(chǎn)，用戶通過對(duì)收集到的工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為調(diào)整工藝提供可靠的依據(jù)。主要的功能模塊如下：

2.1 工廠可視化

    該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)收集到各個(gè)設(shè)備的狀態(tài)信息(包括生產(chǎn)、待機(jī)、停機(jī)等狀態(tài))，并清楚地統(tǒng)計(jì)到24 h內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行情況及報(bào)警信息。方便用戶根據(jù)當(dāng)前生產(chǎn)線情況統(tǒng)籌生產(chǎn)、合理調(diào)配資源以提高產(chǎn)能，且通過統(tǒng)計(jì)設(shè)備狀態(tài)信息可以合理安排檢修以保證設(shè)備的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 訂單管理

    訂單主要是為了區(qū)分來料品質(zhì)，按照不同批次及廠家信息及客戶要求相應(yīng)地選擇需要的工作計(jì)劃，建立不同的訂單，分類統(tǒng)計(jì)，方便實(shí)現(xiàn)來料控制。不同的工作計(jì)劃可以實(shí)現(xiàn)工藝步驟控制，當(dāng)硅片進(jìn)入錯(cuò)誤的工作步驟例如沒有經(jīng)過PSG直接到了PECVD步驟時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)給出警報(bào)提醒操作工檢查核實(shí)，避免誤操作帶來損失�？梢酝ㄟ^對(duì)訂單分類統(tǒng)計(jì)，分析來料的品質(zhì)，為采購部門和客戶溝通提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。

2.3 原料追蹤

    所有的載體資料已經(jīng)建立于MES中。通過載體追蹤和硅片追蹤可以實(shí)現(xiàn)整條生產(chǎn)線的硅片工藝追蹤，立即查明它的原料供應(yīng)商，操作機(jī)臺(tái)，操作人員，經(jīng)過的工序，生產(chǎn)時(shí)間及收集到的各站工藝數(shù)據(jù)，方便分析工藝。例如，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電池片質(zhì)量有異常時(shí)，可以通過追蹤信息分析各個(gè)工藝段參數(shù)是否正常，找出問題所在，方便改進(jìn)工藝。

2.4 從收集的數(shù)據(jù)生成分析報(bào)告，實(shí)現(xiàn)SPC控制

    1)通過選擇時(shí)間范圍、輪班信息、工藝數(shù)據(jù)、生產(chǎn)訂單等篩選器查詢參數(shù)，可以得到該電池片經(jīng)過的各工藝段參數(shù)的基本信息。結(jié)果顯示為數(shù)據(jù)清單、趨勢圖及直方圖。若某工藝段參數(shù)超過了SPC控制范圍，就需查看該工藝段設(shè)備是否異常、操作工是否嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作，找到導(dǎo)致該參數(shù)異常的原因，確保其在工藝控制窗口之內(nèi)，保證工藝穩(wěn)定性。

    2) 標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)功能。利用不同的篩選器選擇對(duì)應(yīng)的參數(shù)，通過該功能實(shí)現(xiàn)選定參數(shù)的統(tǒng)計(jì)，分析效率、填充因子、功率及電壓等參數(shù)信息，通過對(duì)這些參數(shù)的離散性的分析了解該參數(shù)對(duì)電池片質(zhì)量的影響。

    3) 質(zhì)量分布。可以針對(duì)不同的工藝參數(shù)定義質(zhì)量分選要求及分布區(qū)間，從而清楚地掌握原材料的信息或電池片的分布信息，為合理選擇原材料提供證據(jù)。電池片的質(zhì)量分布情況有效為銷售部門提供了信息�？梢愿鶕�(jù)生產(chǎn)情況安排銷售任務(wù)。同時(shí)方便工藝技術(shù)員了解質(zhì)量分布，實(shí)現(xiàn)SPC工藝控制。

    4) 生成定制報(bào)告。利用系統(tǒng)生成關(guān)于工藝及生產(chǎn)的報(bào)告，方便用戶了解生產(chǎn)線運(yùn)行及當(dāng)前工藝情況。目前MEs系統(tǒng)里面包括兩類報(bào)告：工藝控制報(bào)告和生產(chǎn)報(bào)告。前者表示制程過程中各參數(shù)對(duì)太陽能電池片電學(xué)性能的影響。通過分析趨勢可以調(diào)整參數(shù)以改進(jìn)工藝，例如通過該報(bào)告可以發(fā)現(xiàn)清洗制絨工藝段的刻蝕深度為3.1～3.9μm時(shí)，電池片的效率較高，因此最佳刻蝕窗口定為(3.5±0.5)μm。后者是用來了解選定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)量及效率分布情況等，通過該報(bào)告方便了解本班生產(chǎn)線的生產(chǎn)情況。

3 結(jié)語

    MES系統(tǒng)基本滿足了電池片生產(chǎn)線的需求。建立起了潞安太陽能電池生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制和質(zhì)量追溯體系。不僅有助于完善企業(yè)的信息化建設(shè)，更有效地提高了車問的生產(chǎn)效率，節(jié)省原料和消耗，為降低成本提供了有力的數(shù)據(jù)來源。下一步將細(xì)化工藝參數(shù)控制，以更好地控制工藝，保證電池生產(chǎn)線的高效穩(wěn)定運(yùn)行。

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本文標(biāo)題：MES系統(tǒng)在太陽能電池生產(chǎn)線的應(yīng)用

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