太阳能光伏：可靠地降低每瓦制造成本

随着光伏制造的在各个方面积极扩张，有远见的公司已着手调整其商业信息系统。

降低每瓦制造成本是太阳能产业的巨大压力，只有达到这一目标，公司才能成为市场的领导者。成功降低每瓦制造成本的公司将享受到不受限制的增长所带来的前景。产能、材料和材料价格的限制，以及近期欧元汇率的波动，放慢了光伏业从一个新兴行业发展成为一个主流市场的步伐。

太阳能工业发展的机会有多大?根据德国研究机构PhotonConsulting的资料显示，到2012年光伏市场的已装机容量将从2007年的2.2亿瓦特增加到37亿瓦特（图1）。这足以将未来几年的需求翻番，并在未来的许多年里保持强劲的两位数字的增长。

当然，胜者将是那些产量大、有创新性新产品与质量保持稳定的公司。无论这些公司使用什么样的新改良流程与技术，生产高质量的产品对于任何公司来说是有效降低每瓦发电成本的基础。

当材料需求急剧上升时，降低成本不是一件简单的事。随着一些公司如LDK、MEMCElectronicMaterials与Renasola公司投入运行，生产的新材料与硅片的生产能力可以暂时缓解当前的材料荒。

为了防止这些材料挤压

销售成本(COGS)、过度损害盈利，太阳能公司必须学会降低其它成本如制造成本。实际上,一个公司的增长机会受限于其扩大生产到最大产量的能力和将产品始终保持在高质量的能力。

很多公司还力求在垂直生产链上实现更好的材料控制。一些新工厂将更多部分纳入价值链中。他们将硅片、电池与模块生产(可能还有硅锭或化学物质生产)一体化,降低风险与成本。高度集成化的生产能够通过物流、生产、质量控制和对设施的利用来提高生产力，从而减轻材料供应带来的风险。

当然，这些生产阶段也伴随着完全不同的生产模式，从成批生产到混合模式再到离散装配。有些公司还未准备采取这一步骤。

总之，对价值链进行精简是很重要的。无论是在集成化工厂内或一个传统供应链中，信息流都是速度与生产率的关键。正如流程自动化能极大地降低人力成本一样，商业性IT系统可以将人们从纸头工作与多重数据输入中解放出来，将注意力投入到制造的关键部分做出改进。信息集成同样还可更快地将生产成果反馈到工程与研发工作中，以更快的速度对流程与工艺进行改进。

多方面的增长

成功的盈利性增长不仅依赖于扩张的能力，还依赖于多个维度的增长。很显然，通过工厂提高产量不仅要求增强生产工序，还要求为高技能的工作培训人员以确保正确执行工序，提高自动化程度，将员工从日常工作中解放出来。

事实上，主要太阳能公司正在经历至少四个不同方面的增长（图2）：

1.产量：很显然，必须提高生产能力，以确保供应量能满足全世界对光伏产品日益增长的需要。为了跟上太阳能装置安装的急剧增长的步伐，产量的提升要非常顺利平稳，且很快能达到最高产量。

2.员工：必须向生产员工传授很具体的、有时甚至是一些技术技能，以对这些生产工序提供支持。公司成长过程中，每一道工序的员工可以立即获得最佳经验或最好的已知方法。理论上公司可强化这些步骤以及对材料的使用。

3.自动化：人力只能处理很低的生产量。即使具有较高技能的新员工,公司也需要执行自动化过程控制，以提高可靠性与可重复性,从而获利。因此,自动化可提高产量以满足市场需求,同样还可以降低每瓦特成本。

4.垂直流程:从硅锭到硅(或化学物质)回收再到太阳能电池最后到完全组装好的模块,对这个流程控制的越多,越能确保供应,且对每个工序的质量控制也越好。无论各公司是否真正拥有所有这些阶段，他们必须密切合作，为客户提供高质量与低的每瓦成本的产品。

这看起来似乎很明显、很直接。但是,各个方面的增长表现出许多局限性与挑战。为了充分利用市场机遇,各公司必须控制好有关增长的各项要素，既要渡过起步时的难关，又要有长期的规划。

例如，许多公司对新工厂的员工都会设定一个良好的初始培训计划。但是,当工厂改进其最佳已知方法时,操作人员的操作也会发生变化。从基本操作发展到最佳实践操作这一发展过程是工厂扩张的一个重要里程碑。要成为充满风险的行业的领头羊,这一转变将引发一系列的其它工作:

应颁布新的最佳已知方法与操作程序，员工应通过关于新工序的培训或认证。

在设计自动化系统时利用最佳已经方法建立设定点或目标。

材料供应的操作可能需要了解新的做法，以确保正确包装与搬运。

整个公司的系统可能需要进行更新以达到新的生产能力。这些可能包括与产品计划和进度有关的成品率和生产周期的设想、新的财务上的标准成本，或者产品或材料的规格。

各公司必须在价值链的每一点上削减成本和保持稳定性,从而内部与外部供应商可以跟上需求,并保持质量标准。

问题是这些最佳惯例或最佳已知方法的发现点并不总是像我们所认为的那样。有时,他们在中班或晚班时出现,且不能清楚地进行沟通。在新的工厂,这些重大发现也可能会每天出现。因此,在每一个改进点进行大的正式的再培训计划、召开与供应商和客户之间的会议可能不太可行。

由软件对各个方面进行改进

为了确保降低每瓦制造成本，光伏生产商需要找到一个方法，当这些公司在各个方面增长时可靠获得最佳做法或BKM。这既可对良好的生产秩序加强管理，也是信息系统的明确要求，以在扩大自动化水平时对流程与人员提供支持。

生产应用可促进流程一致性与产品质量，对员工提供支持以做出正确的决策，并随时清楚的检查性能。但是，公司还需要在企业范围内可以容纳这些应用平台。当业务发生变化时，平台可以保证可量测性与一致性。两者都是降低每瓦制造成本和成功的太阳能企业发展的重要因素。

简言之，越来越多的集成化太阳能工厂需要企业范围内的集成软件与生产模型相匹配。流程自动化确保获得数据，但是企业生产系统将这些数据转化为有用的信息。这些系统向员工与决策者提供前后信息与指导。企业级的集成应用是太阳能制造成本达到并网发电目标的基础。

制造&质量执行:

当客户对价格更敏感、产量上升时,必须采

用优化生产线性能的更先进的生产方法。半导体业界长期使用集成工厂内广泛的信息系统来运营生产工厂。这些系统通常称为制造执行系统(MES)或制造运营管理(MOM)。

制造运营管理是生产信息的基础。它远远高于企业资源计划（ERP）的工厂基本模块。与企业资源计划本身相同,它是一套应用程序。制造运营管理功能,如图3中所示的已修改的ISA-95型号中第三层所示,可按批号或按批次或按序列号单元进行产品族系划分。制造运营管理还可以通过供应层建立记录，使得直到完成模块装配整个过程中对原材料的跟踪成为可能。

可能更重要的是，制造运营管理为操作者提供指南。如产品没有通过检查或如需要的信息未输入到系统中进行记录，制造运营管理可以防止员工将产品送到下一道操作工序。当流程与BKM程序发生变化时，系统可以指导员工通过小班培训采取正确的行动，确保这些员工在开始操作前，已确实进行过培训。

幸运的是，半导体与其它工业已为此铺平了道路,因此各光伏公司可以执行这些商业上可用的、已经行业证明的、耐用的制造执行系统应用。包括所有这些核心MOM功能在内的各系统是相当强大的。

很明显，质量与产量是衡量生产的主要因素。这一点对于价值链上的所有生产区域确实如此。

为了与太阳能产业的进步相匹配，这些系统现在正将闭环质量管理与制造执行能力相结合。它可以立即实时执行质量流程。因此当一个失控行动计划(OCAP)需要到位时，可立即启动并执行该计划后的行动。

要消除废料，达到太阳能发电成本与现有电力成本持平这一目标，各公司必须不断努力改进他们的习惯做法或最佳已知方法。除了自动化可以做到的事情以外,还要求对机器状态进行跟踪，验证运营参数，对材料进行跟踪以及加强BKM流程。

通过将制造执行系统与质量管理相结合，工厂系统可以成为进行BKM改进的工具。例如:

当编制OCAP或对流程进行修改以纠正质量问题时，新的BKM流程可通过制造执行系统可靠地分发给所有员工。

当自动化系统检测到机器故障或制造执行系统检测到一个错误的操作参数时，该系统会启动一个OCAP或其它质量流程，并从制造系统提供前后数据,对根本原因进行有效分析。

制造执行系统中的流程与产品数据可以支持质量分析流程。

执行新流程有助于防止故障或错误再次发生。

很显然，将制造执行系统与质量应用程序相结合，可以对增加产量提供支持。高产能和成品率的工艺流程通常会降低每瓦发电成本，因为它废料少、返工少。该组合还可让工厂对新流程与产品强化实现成功的跟踪。

智能

生产软件系统正在有效集成的另一个功能是分析学，通常也称为制造智能(MI)，该功能单位可以帮助调整生产与质量数据，以持续地进行改进。与一些关键标准相反，许多人将其视为显示性能的控制板。

有些制造智能甚至做得更多。通过制造智能趋势或样式分析，可以识别出哪些做法可以作为BKM在整个企业中复制。纵览目前状况，制造智能系统观察趋势预测将来的结果。因此系统可以预警，可以帮助员工确定问题，在这些问题成为让公司付出昂贵的代价前防止其发生。这与 预防行为比较接近，核心却是传统流程改进与失控行动计划中通常被忽视的地方。

其中的最佳方法也可以收集汇总到企业商业智能中。

因此，三个主要应用区域对于太阳能制造商扩大运营与降低每瓦发电成本是十分重要的。MES、质量管理和MI可为以下方面提供支持：

通过帮助提高这些流程的可视性、控制与可靠性扩大产量。

让新员工提高速度，通过提供最新指导和强化措施让所有员工能在BKM变化时跟上进度。

通过将自动化系统放在工厂范围内对其进行调整，获得控制数据，将更新的指令与设定点输入到自动化系统中以保持高产量。

企业制造平台

增长的信息基础不仅仅需要MES、质量管理和MI。即使将它们全部集成在一起，信息分享、持续改进与增长需要供其运行的公共IT平台。这个平台的核心特征极为关键，它们可使信息随着业务变化而流动畅通。

可量测性：很显然，光伏产业正在经历飞速增长。相关的平台可以处理以指数级增长的数据量，而非期待对每一种应用进行量化。基于产品产量当工厂达到其最大产能时指数级增长将会出现，因为产品、工艺、测试与质量数据伴随着每一硅锭或化学品、硅片、电池或模块。

集成：平台，而非个体化的应用，为ERP与其它企业应用程序完美地提供信息流。平台还提供工业标准接口，联接远离过程自动化的一些微量信息。没有这个中间平台，ERP处理方式数据管理与自动化系统的实时工艺信息在数据格式、结构与频率方面失配，当数据量增加时，就不能很好的量化。

可扩充性：如果软件应用程序与业务不能精确匹配，就可能发生问题。最佳平台具有定制能力或可对系统进行扩充，在不必客制化的情况下满足独特的需要，客制化也不会自动移植到新的应用中。当BKM出现变化时，这对于获取并执行BKM特别重要，目前只有少数的

供应商的软件提供该功能。

适用于所有生产类型：大多数生产应用最初是为了特定的行业开发出来的。平台的另一个作用是提供建模与逻辑分析，可支持各种不同的生产类型。理论上，平台可涵盖光伏产业中大批量生产、离散装配和所有混合模式环境。对于希望纵览整个供应链并实施控制的公司，这个特性弥足珍贵。

因此，在生产工艺过程成长中，这些应用发挥了指导作用，平台技术也随之发展。平台可纳入多重应用，它将为成长和变革中的光伏公司提供合理的方法。对不容易量化、集成、扩展与在业务的各个部分中使用的软件进行投资，可能会导致需要花费不菲的成本。当财务成本不高时，将自动化与企业系统地再培训和再集成理所当然。

增长与光明前景

太阳能电池制造商和股东很高兴在无限增长的市场抓住这个特殊的时刻。为了达到这一目的，公司必须建立一个稳定的基础，在此基础上建立新的工艺过程、培训新员工、执行新的自动化系统，开阔视野以更好地控制自己的命运。

根本部分是制造与质量管理方面的企业信息与分析系统。当公司和行业成长时，这类系统使得创新、量产、质量、产品连续性与可靠性成为可能。平台支持不断的变革和信息流通。这些是降低每瓦特成本并保持在各个方面实现增长的关键。

从某种程度上来说，由于有了标准，整个行业在加速发展。业内公司将考虑和采用SEMI光伏工业标准，包括分析测试方法、硅片和电池的载体、硅片、设备通讯接口、原料与性能。然而，整个行业将采用这些来降低成本，实现差异化比过去更重要。

现在到了光伏公司或赢利或亏损的时候了。赢利的公司已经在各项应用与平台上进行投资，确保能在各个方面实现增长。这些公司正在提高工艺质量，朝着并网发电的目标前进。这些公司的前景是光明的，它们是高品质太阳能产品领域有赢利能力的杰出典范。