MES即生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，通過對即時生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集，達到對生產(chǎn)現(xiàn)場的實時控制，為管理層提供精細的決策支持。通過對實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和分析，達到優(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
MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)包括了從產(chǎn)品、生產(chǎn)數(shù)據(jù)維護到生產(chǎn)計劃制定、生產(chǎn)任務執(zhí)行、生產(chǎn)分析的完整生產(chǎn)管理流程。通過該系統(tǒng)實時采集生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，加強生產(chǎn)過程物耗和質(zhì)量監(jiān)控，提高生產(chǎn)計劃準確性和生產(chǎn)反應靈敏度，為后期產(chǎn)品追溯提供依據(jù)。
該系統(tǒng)基于B/S網(wǎng)絡架構設計。主要組件包括：MES服務器、LMR日志管理器、Cell controller、workstation等。其中服務器是整個系統(tǒng)的核心部分，主要用來處理來自客戶端的請求協(xié)調(diào)處理多客戶的存取。兩個數(shù)據(jù)庫包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫和備份數(shù)據(jù)庫，用來存儲生產(chǎn)數(shù)據(jù)。LMR管理器負責將生產(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)的運行速度，進行數(shù)據(jù)查詢時通常使用備份數(shù)據(jù)庫。Cell Controller連接服務器與客戶端，顯示設備與MEs系統(tǒng)的交互信息，包裝設備運行參數(shù)及設備狀態(tài)信息等。Cell Controller和設備間通過OPC、SECS/GEM、XML等接口實現(xiàn)連接。圖形化界面的工作站方便操作用戶分析生成報表、掌握設備運行情況。
硬件架構如圖1。
圖1 硬件架構
設備端生產(chǎn)流程控制如下：
1) 原料抵達的信號上傳給單元控制器；
2)單元控制器以及分派器確認原料的狀態(tài)，若該原料位于正確的設備，則進行生產(chǎn)工作；
3)生產(chǎn)結束后，設備傳出“完成”的信號以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)給單元控制器；
4) 單元控制器傳送“完成”的信號給分派器；
5) 分派器分派下一個目的設備及工作步驟。
2 MES系統(tǒng)功能
MES系統(tǒng)主要收集各工藝段設備運行信息及工藝段參數(shù)，圖形化的界面方便用戶了解設備實時運行情況，可以據(jù)此統(tǒng)籌安排生產(chǎn)，用戶通過對收集到的工藝數(shù)據(jù)進行分析，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)可以實時收集到各個設備的狀態(tài)信息(包括生產(chǎn)、待機、停機等狀態(tài))，并清楚地統(tǒng)計到24 h內(nèi)設備的運行情況及報警信息。方便用戶根據(jù)當前生產(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)計設備狀態(tài)信息可以合理安排檢修以保證設備的連續(xù)穩(wěn)定運行。
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地選擇需要的工作計劃，建立不同的訂單，分類統(tǒng)計，方便實現(xiàn)來料控制。不同的工作計劃可以實現(xiàn)工藝步驟控制，當硅片進入錯誤的工作步驟例如沒有經(jīng)過PSG直接到了PECVD步驟時，系統(tǒng)會自動給出警報提醒操作工檢查核實，避免誤操作帶來損失�？梢酝ㄟ^對訂單分類統(tǒng)計，分析來料的品質(zhì)，為采購部門和客戶溝通提供了強有力的證據(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商，操作機臺，操作人員，經(jīng)過的工序，生產(chǎn)時間及收集到的各站工藝數(shù)據(jù)，方便分析工藝。例如，當發(fā)現(xiàn)電池片質(zhì)量有異常時，可以通過追蹤信息分析各個工藝段參數(shù)是否正常，找出問題所在，方便改進工藝。
2.4 從收集的數(shù)據(jù)生成分析報告，實現(xiàn)SPC控制
1)通過選擇時間范圍、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備是否異常、操作工是否嚴格按照操作規(guī)程操作，找到導致該參數(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) 標準統(tǒng)計功能。利用不同的篩選器選擇對應的參數(shù)，通過該功能實現(xiàn)選定參數(shù)的統(tǒng)計，分析效率、填充因子、功率及電壓等參數(shù)信息，通過對這些參數(shù)的離散性的分析了解該參數(shù)對電池片質(zhì)量的影響。
3) 質(zhì)量分布。可以針對不同的工藝參數(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。可以根據(jù)生產(chǎn)情況安排銷售任務。同時方便工藝技術員了解質(zhì)量分布，實現(xiàn)SPC工藝控制。
4) 生成定制報告。利用系統(tǒng)生成關于工藝及生產(chǎn)的報告，方便用戶了解生產(chǎn)線運行及當前工藝情況。目前MEs系統(tǒng)里面包括兩類報告：工藝控制報告和生產(chǎn)報告。前者表示制程過程中各參數(shù)對太陽能電池片電學性能的影響。通過分析趨勢可以調(diào)整參數(shù)以改進工藝，例如通過該報告可以發(fā)現(xiàn)清洗制絨工藝段的刻蝕深度為3.1～3.9μm時，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間內(nèi)產(chǎn)量及效率分布情況等，通過該報告方便了解本班生產(chǎn)線的生產(chǎn)情況。
3 結語
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，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)定運行。
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本文標題：MES系統(tǒng)在太陽能電池生產(chǎn)線的應用
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