太陽能光伏：可靠地降低每瓦制造成本

隨著光伏制造的在各個方面積極擴張，有遠見的公司已著手調整其商業信息系統。

降低每瓦制造成本是太陽能產業的巨大壓力，只有達到這一目標，公司才能成為市場的領導者。成功降低每瓦制造成本的公司將享受到不受限制的增長所帶來的前景。產能、材料和材料價格的限制，以及近期歐元匯率的波動，放慢了光伏業從一個新興行業發展成為一個主流市場的步伐。

太陽能工業發展的機會有多大?根據德國研究機構PhotonConsulting的資料顯示，到2012年光伏市場的已裝機容量將從2007年的2.2億瓦特增加到37億瓦特（圖1）。這足以將未來幾年的需求翻番，并在未來的許多年里保持強勁的兩位數字的增長。

當然，勝者將是那些產量大、有創新性新產品與質量保持穩定的公司。無論這些公司使用什么樣的新改良流程與技術，生產高質量的產品對于任何公司來說是有效降低每瓦發電成本的基礎。

當材料需求急劇上升時，降低成本不是一件簡單的事。隨著一些公司如LDK、MEMCElectronicMaterials與Renasola公司投入運行，生產的新材料與硅片的生產能力可以暫時緩解當前的材料荒。

為了防止這些材料擠壓

銷售成本(COGS)、過度損害盈利，太陽能公司必須學會降低其它成本如制造成本。實際上,一個公司的增長機會受限于其擴大生產到最大產量的能力和將產品始終保持在高質量的能力。

很多公司還力求在垂直生產鏈上實現更好的材料控制。一些新工廠將更多部分納入價值鏈中。他們將硅片、電池與模塊生產(可能還有硅錠或化學物質生產)一體化,降低風險與成本。高度集成化的生產能夠通過物流、生產、質量控制和對設施的利用來提高生產力，從而減輕材料供應帶來的風險。

當然，這些生產階段也伴隨著完全不同的生產模式，從成批生產到混合模式再到離散裝配。有些公司還未準備采取這一步驟。

總之，對價值鏈進行精簡是很重要的。無論是在集成化工廠內或一個傳統供應鏈中，信息流都是速度與生產率的關鍵。正如流程自動化能極大地降低人力成本一樣，商業性IT系統可以將人們從紙頭工作與多重數據輸入中解放出來，將注意力投入到制造的關鍵部分做出改進。信息集成同樣還可更快地將生產成果反饋到工程與研發工作中，以更快的速度對流程與工藝進行改進。

多方面的增長

成功的盈利性增長不僅依賴于擴張的能力，還依賴于多個維度的增長。很顯然，通過工廠提高產量不僅要求增強生產工序，還要求為高技能的工作培訓人員以確保正確執行工序，提高自動化程度，將員工從日常工作中解放出來。

事實上，主要太陽能公司正在經歷至少四個不同方面的增長（圖2）：

1.產量：很顯然，必須提高生產能力，以確保供應量能滿足全世界對光伏產品日益增長的需要。為了跟上太陽能裝置安裝的急劇增長的步伐，產量的提升要非常順利平穩，且很快能達到最高產量。

2.員工：必須向生產員工傳授很具體的、有時甚至是一些技術技能，以對這些生產工序提供支持。公司成長過程中，每一道工序的員工可以立即獲得最佳經驗或最好的已知方法。理論上公司可強化這些步驟以及對材料的使用。

3.自動化：人力只能處理很低的生產量。即使具有較高技能的新員工,公司也需要執行自動化過程控制，以提高可靠性與可重復性,從而獲利。因此,自動化可提高產量以滿足市場需求,同樣還可以降低每瓦特成本。

4.垂直流程:從硅錠到硅(或化學物質)回收再到太陽能電池最后到完全組裝好的模塊,對這個流程控制的越多,越能確保供應,且對每個工序的質量控制也越好。無論各公司是否真正擁有所有這些階段，他們必須密切合作，為客戶提供高質量與低的每瓦成本的產品。

這看起來似乎很明顯、很直接。但是,各個方面的增長表現出許多局限性與挑戰。為了充分利用市場機遇,各公司必須控制好有關增長的各項要素，既要渡過起步時的難關，又要有長期的規劃。

例如，許多公司對新工廠的員工都會設定一個良好的初始培訓計劃。但是,當工廠改進其最佳已知方法時,操作人員的操作也會發生變化。從基本操作發展到最佳實踐操作這一發展過程是工廠擴張的一個重要里程碑。要成為充滿風險的行業的領頭羊,這一轉變將引發一系列的其它工作:

應頒布新的最佳已知方法與操作程序，員工應通過關于新工序的培訓或認證。

在設計自動化系統時利用最佳已經方法建立設定點或目標。

材料供應的操作可能需要了解新的做法，以確保正確包裝與搬運。

整個公司的系統可能需要進行更新以達到新的生產能力。這些可能包括與產品計劃和進度有關的成品率和生產周期的設想、新的財務上的標準成本，或者產品或材料的規格。

各公司必須在價值鏈的每一點上削減成本和保持穩定性,從而內部與外部供應商可以跟上需求,并保持質量標準。

問題是這些最佳慣例或最佳已知方法的發現點并不總是像我們所認為的那樣。有時,他們在中班或晚班時出現,且不能清楚地進行溝通。在新的工廠,這些重大發現也可能會每天出現。因此,在每一個改進點進行大的正式的再培訓計劃、召開與供應商和客戶之間的會議可能不太可行。

由軟件對各個方面進行改進

為了確保降低每瓦制造成本，光伏生產商需要找到一個方法，當這些公司在各個方面增長時可靠獲得最佳做法或BKM。這既可對良好的生產秩序加強管理，也是信息系統的明確要求，以在擴大自動化水平時對流程與人員提供支持。

生產應用可促進流程一致性與產品質量，對員工提供支持以做出正確的決策，并隨時清楚的檢查性能。但是，公司還需要在企業范圍內可以容納這些應用平臺。當業務發生變化時，平臺可以保證可量測性與一致性。兩者都是降低每瓦制造成本和成功的太陽能企業發展的重要因素。

簡言之，越來越多的集成化太陽能工廠需要企業范圍內的集成軟件與生產模型相匹配。流程自動化確保獲得數據，但是企業生產系統將這些數據轉化為有用的信息。這些系統向員工與決策者提供前后信息與指導。企業級的集成應用是太陽能制造成本達到并網發電目標的基礎。

制造&質量執行:

當客戶對價格更敏感、產量上升時,必須采

用優化生產線性能的更先進的生產方法。半導體業界長期使用集成工廠內廣泛的信息系統來運營生產工廠。這些系統通常稱為制造執行系統(MES)或制造運營管理(MOM)。

制造運營管理是生產信息的基礎。它遠遠高于企業資源計劃（ERP）的工廠基本模塊。與企業資源計劃本身相同,它是一套應用程序。制造運營管理功能,如圖3中所示的已修改的ISA-95型號中第三層所示,可按批號或按批次或按序列號單元進行產品族系劃分。制造運營管理還可以通過供應層建立記錄，使得直到完成模塊裝配整個過程中對原材料的跟蹤成為可能。

可能更重要的是，制造運營管理為操作者提供指南。如產品沒有通過檢查或如需要的信息未輸入到系統中進行記錄，制造運營管理可以防止員工將產品送到下一道操作工序。當流程與BKM程序發生變化時，系統可以指導員工通過小班培訓采取正確的行動，確保這些員工在開始操作前，已確實進行過培訓。

幸運的是，半導體與其它工業已為此鋪平了道路,因此各光伏公司可以執行這些商業上可用的、已經行業證明的、耐用的制造執行系統應用。包括所有這些核心MOM功能在內的各系統是相當強大的。

很明顯，質量與產量是衡量生產的主要因素。這一點對于價值鏈上的所有生產區域確實如此。

為了與太陽能產業的進步相匹配，這些系統現在正將閉環質量管理與制造執行能力相結合。它可以立即實時執行質量流程。因此當一個失控行動計劃(OCAP)需要到位時，可立即啟動并執行該計劃后的行動。

要消除廢料，達到太陽能發電成本與現有電力成本持平這一目標，各公司必須不斷努力改進他們的習慣做法或最佳已知方法。除了自動化可以做到的事情以外,還要求對機器狀態進行跟蹤，驗證運營參數，對材料進行跟蹤以及加強BKM流程。

通過將制造執行系統與質量管理相結合，工廠系統可以成為進行BKM改進的工具。例如:

當編制OCAP或對流程進行修改以糾正質量問題時，新的BKM流程可通過制造執行系統可靠地分發給所有員工。

當自動化系統檢測到機器故障或制造執行系統檢測到一個錯誤的操作參數時，該系統會啟動一個OCAP或其它質量流程，并從制造系統提供前后數據,對根本原因進行有效分析。

制造執行系統中的流程與產品數據可以支持質量分析流程。

執行新流程有助于防止故障或錯誤再次發生。

很顯然，將制造執行系統與質量應用程序相結合，可以對增加產量提供支持。高產能和成品率的工藝流程通常會降低每瓦發電成本，因為它廢料少、返工少。該組合還可讓工廠對新流程與產品強化實現成功的跟蹤。

智能

生產軟件系統正在有效集成的另一個功能是分析學，通常也稱為制造智能(MI)，該功能單位可以幫助調整生產與質量數據，以持續地進行改進。與一些關鍵標準相反，許多人將其視為顯示性能的控制板。

有些制造智能甚至做得更多。通過制造智能趨勢或樣式分析，可以識別出哪些做法可以作為BKM在整個企業中復制。縱覽目前狀況，制造智能系統觀察趨勢預測將來的結果。因此系統可以預警，可以幫助員工確定問題，在這些問題成為讓公司付出昂貴的代價前防止其發生。這與 預防行為比較接近，核心卻是傳統流程改進與失控行動計劃中通常被忽視的地方。

其中的最佳方法也可以收集匯總到企業商業智能中。

因此，三個主要應用區域對于太陽能制造商擴大運營與降低每瓦發電成本是十分重要的。MES、質量管理和MI可為以下方面提供支持：

通過幫助提高這些流程的可視性、控制與可靠性擴大產量。

讓新員工提高速度，通過提供最新指導和強化措施讓所有員工能在BKM變化時跟上進度。

通過將自動化系統放在工廠范圍內對其進行調整，獲得控制數據，將更新的指令與設定點輸入到自動化系統中以保持高產量。

企業制造平臺

增長的信息基礎不僅僅需要MES、質量管理和MI。即使將它們全部集成在一起，信息分享、持續改進與增長需要供其運行的公共IT平臺。這個平臺的核心特征極為關鍵，它們可使信息隨著業務變化而流動暢通。

可量測性：很顯然，光伏產業正在經歷飛速增長。相關的平臺可以處理以指數級增長的數據量，而非期待對每一種應用進行量化。基于產品產量當工廠達到其最大產能時指數級增長將會出現，因為產品、工藝、測試與質量數據伴隨著每一硅錠或化學品、硅片、電池或模塊。

集成：平臺，而非個體化的應用，為ERP與其它企業應用程序完美地提供信息流。平臺還提供工業標準接口，聯接遠離過程自動化的一些微量信息。沒有這個中間平臺，ERP處理方式數據管理與自動化系統的實時工藝信息在數據格式、結構與頻率方面失配，當數據量增加時，就不能很好的量化。

可擴充性：如果軟件應用程序與業務不能精確匹配，就可能發生問題。最佳平臺具有定制能力或可對系統進行擴充，在不必客制化的情況下滿足獨特的需要，客制化也不會自動移植到新的應用中。當BKM出現變化時，這對于獲取并執行BKM特別重要，目前只有少數的

供應商的軟件提供該功能。

適用于所有生產類型：大多數生產應用最初是為了特定的行業開發出來的。平臺的另一個作用是提供建模與邏輯分析，可支持各種不同的生產類型。理論上，平臺可涵蓋光伏產業中大批量生產、離散裝配和所有混合模式環境。對于希望縱覽整個供應鏈并實施控制的公司，這個特性彌足珍貴。

因此，在生產工藝過程成長中，這些應用發揮了指導作用，平臺技術也隨之發展。平臺可納入多重應用，它將為成長和變革中的光伏公司提供合理的方法。對不容易量化、集成、擴展與在業務的各個部分中使用的軟件進行投資，可能會導致需要花費不菲的成本。當財務成本不高時，將自動化與企業系統地再培訓和再集成理所當然。

增長與光明前景

太陽能電池制造商和股東很高興在無限增長的市場抓住這個特殊的時刻。為了達到這一目的，公司必須建立一個穩定的基礎，在此基礎上建立新的工藝過程、培訓新員工、執行新的自動化系統，開闊視野以更好地控制自己的命運。

根本部分是制造與質量管理方面的企業信息與分析系統。當公司和行業成長時，這類系統使得創新、量產、質量、產品連續性與可靠性成為可能。平臺支持不斷的變革和信息流通。這些是降低每瓦特成本并保持在各個方面實現增長的關鍵。

從某種程度上來說，由于有了標準，整個行業在加速發展。業內公司將考慮和采用SEMI光伏工業標準，包括分析測試方法、硅片和電池的載體、硅片、設備通訊接口、原料與性能。然而，整個行業將采用這些來降低成本，實現差異化比過去更重要。

現在到了光伏公司或贏利或虧損的時候了。贏利的公司已經在各項應用與平臺上進行投資，確保能在各個方面實現增長。這些公司正在提高工藝質量，朝著并網發電的目標前進。這些公司的前景是光明的，它們是高品質太陽能產品領域有贏利能力的杰出典范。