光伏組件封裝制造設備差異化管理的 利弊淺析

蘇 強

(青海黃河上游水電開發(fā)有限責任公司西安太陽能電力分公司，西安 710061)

0 引言

現(xiàn)代制造企業(yè)的快速發(fā)展、擴容，依托于現(xiàn)代設備制造技術(shù)的飛速進步與發(fā)展，隨著工業(yè)發(fā)展的不斷推進，自動化、高精度、高集成、信息化將會是制造設備發(fā)展的趨勢。隨著制造設備的更迭和新技術(shù)的應用，近年來設備維修人員的技術(shù)也在更新，故障診斷及維護保養(yǎng)能力成為衡量設備管理人員熟練度與專業(yè)度越來越重要的指標。技術(shù)更新和成本控制的要求給設備管理和維修帶來了嚴峻挑戰(zhàn)，針對不同設備采用的差異化管理越來越受到設備管理人員的青睞。

自2010年以來，光伏組件封裝制造設備的操作實現(xiàn)了從人工化向半自動化、自動化的歷次迭代。光伏組件封裝制造設備的制造經(jīng)歷了從全部進口到部分進口再到全部國產(chǎn)的演變，設備復雜程度和精密程度越來越高。由于光伏組件封裝制造設備涵蓋的設備分屬機械傳動、高溫焊接、真空等多個技術(shù)領(lǐng)域，因此，各設備的管理方式有所區(qū)別。本文以光伏組件封裝制造設備為例，分析光伏組件封裝制造設備差異化管理的利弊。

1 光伏組件封裝制造設備

光伏組件封裝制造技術(shù)在光伏產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)非常重要的位置。光伏組件封裝過程可實現(xiàn)對太陽電池的有效保護，能夠滿足太陽電池密封、升壓和抗雷擊等多項指標要求，且能保障太陽電池的壽命。目前，在光伏組件封裝制造過程中使用的主要設備包含：串焊機、排版機、鋪設機、層壓機、組框機、注膠機及測試機等。光伏組件封裝制造工藝流程圖如圖1所示。

圖1 光伏組件封裝制造工藝流程Fig. 1 Packing and manufacturing process flow of PV modules

光伏組件封裝制造設備在中國經(jīng)過了10多年的發(fā)展，目前，中國已經(jīng)具備了整線裝備的實力。如今，國產(chǎn)的光伏組件封裝制造設備的市場占比已經(jīng)達到了80%以上，預計5年后有望實現(xiàn)90%的光伏組件封裝制造設備國產(chǎn)化[1]。目前，光伏組件封裝制造設備廠家正在逐步推進其設備國產(chǎn)化，但在光伏組件封裝制造初期需大量引入進口設備，成本高，按照設備折舊年限10年計，以層壓機為例，年折舊額超過50萬元，再加上設備日常維護費用，花費巨大。因此，在設備“新老交替”時期，探索設備創(chuàng)新管理將是光伏組件封裝制造企業(yè)設備管理的關(guān)鍵，在確保正常生產(chǎn)及開工率穩(wěn)定的同時降低成本。

國內(nèi)光伏組件封裝制造設備已逐步替換為國產(chǎn)設備，國產(chǎn)設備具有更高的生產(chǎn)效率，其單機生產(chǎn)節(jié)拍可匹配更大產(chǎn)能。保證關(guān)鍵工序設備的健康運行是設備管理人員的主要工作內(nèi)容。作為瓶頸工序的設備，需要投入更多的人力去關(guān)注，結(jié)合光伏制造業(yè)生產(chǎn)實際，即采用24 h不停歇的生產(chǎn)方式以提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本，其維護維修是設備差異化管理的關(guān)鍵。

2 設備管理工具

2.1 全員生產(chǎn)維護(TPM)

TPM是以提高設備綜合效率為目標，以全系統(tǒng)的預防維修為過程，全體人員參與為基礎的設備保養(yǎng)和維修管理體系。TPM的特點就是3個“全”，即全效率、全系統(tǒng)和全員參加，該管理工具是一種以設備為中心，進行效率化改善的制造管理技術(shù)。該工具的使用依賴于設備管理人員的全面理解，以維護保養(yǎng)為推手提高設備利用率，減少設備故障。

2.2 設備能力指數(shù)(CMK)

CMK稱為設備能力指數(shù)。該指數(shù)既考慮設備本身的影響，同時也考慮分布的平均值與規(guī)范中心值的偏移，是設備管理中常用的衡量設備性能優(yōu)劣的重要指標。可根據(jù)設備操作者、設備、原材料、工藝方法和生產(chǎn)環(huán)境這5個基本質(zhì)量因素，通過公式計算得到CMK，以其值來評估產(chǎn)品質(zhì)量，即工序中的各質(zhì)量因素所起作用的綜合表現(xiàn)[2]。CMK值越大，說明設備參數(shù)越穩(wěn)定。

2.3 設備風險評估

設備風險評估是指在設備正常運行過程中，針對設備日常點檢情況、維護保養(yǎng)現(xiàn)狀和設備維修記錄，評估設備出現(xiàn)故障的可能性和后果的嚴重程度，以設備健康運行為出發(fā)點，推測設備可能面臨的風險。設備風險評估是制定設備日常保養(yǎng)計劃的重要參照，設備風險指數(shù)越高，表明設備越需要重點關(guān)注。

3 設備差異化管理的內(nèi)容

根據(jù)上文提到的設備管理工具，以設備的性能、指標和精度等作為綜合參考因子，計算具有可比性的統(tǒng)一因數(shù)，為設備差異化管理提供數(shù)據(jù)支撐。

結(jié)合目前光伏組件封裝制造企業(yè)的特點，以設備使用均衡化、維護維修成本最低化和生產(chǎn)收益最大化為出發(fā)點，配合最新的設備維護保養(yǎng)手冊，制定設備差異化管理方案。設備差異化管理的內(nèi)容主要體現(xiàn)在生產(chǎn)連續(xù)性、設備健康度和安全性3個方面。

3.1 生產(chǎn)連續(xù)性

1)主要的工藝設備是關(guān)注重點，均由專人管理。配置具有設備維護維修技能和工藝常識的專人對其進行全程跟蹤，實時掌握設備動態(tài)，利用生產(chǎn)間隙進行設備保養(yǎng)維護，以保養(yǎng)為主、維修為輔，保證設備的平穩(wěn)、有序運行。人員持續(xù)關(guān)注，全天24 h監(jiān)控并配有監(jiān)控措施，備件需較為充足。

2)關(guān)鍵工序的設備應上升為最高關(guān)注級別。除配置具有設備維護維修技能和生產(chǎn)調(diào)度常識的專人管理外，還需在產(chǎn)線正常生產(chǎn)時進行全線巡線作業(yè)，以保證生產(chǎn)節(jié)拍順暢，及時排查宕機節(jié)點。配備設備所需的所有備品備件，以防宕機造成生產(chǎn)損失，且備件需充足。

3)一般工序的設備只需要進行日常的維護和點檢，無需專人重點看護，由當班生產(chǎn)人員進行觀察，發(fā)現(xiàn)設備故障后反饋給設備管理人員，以進行故障排除。因設備停產(chǎn)后可由人工完成生產(chǎn)加工，故關(guān)注面少，備件可不充足。

4)根據(jù)設備類型不同，輔助設備可分為串聯(lián)型設備和并聯(lián)型設備。需關(guān)注串聯(lián)型設備，而并聯(lián)型設備只需進行點檢，備件基本不留存。

3.2 設備健康度

1)功能健全的設備可減少關(guān)注度，以點檢為主，按時、按量進行點檢和維護作業(yè)。

2)偶發(fā)宕機的設備需要對宕機現(xiàn)象進行歸納總結(jié)，以宕機現(xiàn)象為切入點，制定保養(yǎng)消缺計劃，在生產(chǎn)間歇進行設備維護改造，并實時跟蹤其后續(xù)運行狀況，持續(xù)改進觀察。

3)維修后的設備需要對維修部位進行重點關(guān)注，跟蹤設備維修后的運行狀況，分析更換掉的損壞件的損壞原因，系統(tǒng)排查設備“亞健康”狀況，將分析結(jié)果應用于日常維護，降低后續(xù)故障頻次。

3.3 安全性

1)特種設備由專人管理，專人監(jiān)督；

2)存在安全風險的設備，按照風險評估結(jié)果，按照警告、警示、告知這3個層級，區(qū)別管理；

3)一般工序的設備在檢修過程中應對其全貌進行檢查，并對重點部位進行關(guān)注。

4 光伏組件封裝制造過程中各設備的差異化管理

通過對設備差異化管理3個維度的內(nèi)容進行解析，結(jié)合光伏組件封裝制造設備的運行和維護現(xiàn)狀，設備差異化管理可以按照工序以3個維度進行分級評測。以1 GW標準產(chǎn)線現(xiàn)有設備評分標準為例，在設備維護保養(yǎng)時通過分數(shù)高低來確定維護等級，具體為：

1)串焊。串焊工序注重穩(wěn)定性和連續(xù)性，串焊機的設計產(chǎn)能大于實際制造產(chǎn)能，且采用并聯(lián)方式進行多臺機器連接，生產(chǎn)節(jié)拍大于后續(xù)工序，以1 GW產(chǎn)線為例，串焊機至少需要配置8臺，單臺串焊機管理時在生產(chǎn)連續(xù)性、設備健康度和安全性3個維度的評分標準建議比例為3:5:2。

2)排版。排版工序注重設備的生產(chǎn)連續(xù)性和設備健康度，排版工序單臺設備的產(chǎn)能大于串焊機。以1 GW產(chǎn)線為例，排版機需要配置4臺，單臺排版機管理時在生產(chǎn)連續(xù)性、設備健康度和安全性3個維度的評分標準建議比例為4∶4∶2。

3)鋪設。鋪設工序注重設備的健康度，單臺鋪設機的產(chǎn)能與排版機相同，鋪設機故障后可采用人工替代。單臺鋪設機管理時在生產(chǎn)連續(xù)性、設備健康度和安全性3個維度的評分標準建議比例為3∶5∶2。

4)層壓。層壓工序注重設備健康度和安全性，層壓機屬于機械、高溫環(huán)境操作。以1 GW產(chǎn)線為例，雙腔層壓機至少需要配置4臺，單臺層壓機管理時在生產(chǎn)連續(xù)性、設備健康度和安全性3個維度的評分標準建議比例為2∶4∶4。

5)裁切。裁切工序注重設備的安全性，裁切為層壓后對溢出POE、EVA材料的規(guī)整切割，故障可采用人工替代，設備較為簡單。單臺裁切機管理時在生產(chǎn)連續(xù)性、設備健康度和安全性3個維度的評分標準建議比例為2∶3∶5。

6)組框和注膠。組框和注膠工序注重設備的生產(chǎn)連續(xù)性，連續(xù)生產(chǎn)可有效減少組框機調(diào)整，設備健康度和安全性相當。以1 GW產(chǎn)線為例，組框和注膠工序配置3臺設備即可，因此單臺組框和注膠機管理時在生產(chǎn)連續(xù)性、設備健康度和安全性3個維度的評分標準建議比例為4∶3∶3。

7)測試。測試工序注重設備健康度，以1 GW產(chǎn)線為例，測試工序配置2臺設備即可，對于測試不及時的也可先行堆積后再集中測試，單臺測試機管理時在生產(chǎn)連續(xù)性、設備健康度和安全性3個維度的評分標準建議比例為3∶5∶2。

按照給定的比例，以設備維護點檢表為主、設備維修臺賬為輔進行打分評級，按照點檢表反饋的問題每周進行表內(nèi)點檢內(nèi)容的動態(tài)調(diào)整，消缺按照分值高低由低向高進行。

5 設備差異化管理的利弊

在目前光伏產(chǎn)品利潤空間不斷下滑的大趨勢下，要求光伏組件封裝制造設備在維護保養(yǎng)方面的成本每年逐步降低，這為設備差異化管理的發(fā)展提供了動力，成本意識已經(jīng)植根于設備管理人員的理念中。

設備管理人員經(jīng)過長期生產(chǎn)實踐總結(jié)了設備差異化管理的優(yōu)點：

1)在企業(yè)降低設備維護成本過程中，能夠達到分級壓縮的效果，即先保證重點設備正常運轉(zhuǎn)與維護；

2)在企業(yè)為降低人力成本而減員時，能夠做到重點人員維穩(wěn)，鞏固設備維護隊伍；

3)差異化管理可對重點設備進行全階段監(jiān)控，實時掌握重點設備運行狀態(tài)，為設備維護保養(yǎng)計劃合理制定提供數(shù)據(jù)支撐；

4)設備差異化管理是備件儲備的先決條件，為備品備件流通提供保障。

設備差異化管理的弊端主要體現(xiàn)在：

1)風險評級不準確，導致設備分級模糊，重點設備未能劃入重點關(guān)注對象，造成宕機風險；

2)設備CMK計算開展不及時，對于新增隱患未能及時更新，降低了點檢關(guān)注力度，對于小隱患未能及時察覺，造成宕機風險；

3)差異化管理識別不準確，造成備品備件存放超標，長期占用庫存，導致流通率下降，占用企業(yè)流動資金；

4)差異化管理定義模糊，容易使一線的維護人員產(chǎn)生思維定式誤區(qū)，影響巡查判斷，延誤發(fā)現(xiàn)小隱患的時機。

綜合設備差異化管理的利弊后，仍認為其將是未來設備管理的發(fā)展方向，但在現(xiàn)階段，實施設備差異化管理需要解決以下問題：

1)設備差異化管理CMK的科學測算。根據(jù)光伏組件生產(chǎn)節(jié)拍不同，以產(chǎn)線產(chǎn)品流水線動態(tài)流動為基礎，按照產(chǎn)線不同制定不同的測算規(guī)則，做到“一線一測”。

2)設備管理人員對于差異化管理的準確理解。差異化僅針對成本而言，所有的設備均應在多維環(huán)境下進行綜合評估、維護和保養(yǎng)。

3)設備的更新必將產(chǎn)生新的評價指標，差異化管理應緊跟產(chǎn)線發(fā)展，保證時效性。

6 結(jié)論

本文以光伏組件封裝制造設備為例，對光伏組件封裝制造設備差異化管理的利弊進行了分析。隨著光伏組件封裝制造工藝的迭代，光伏組件封裝制造設備也會不停更新迭代。光伏組件封裝制造設備維護保養(yǎng)人員應密切關(guān)注技術(shù)發(fā)展，熟悉設備性能，了解工藝流程，以工藝技術(shù)為突破點擴展到新設備性能學習，熟悉新設備的易耗件和易損件，關(guān)注新設備的核心部件。在碳中和、碳達峰大背景下，光伏發(fā)電平價上網(wǎng)成為趨勢，光伏發(fā)電企業(yè)越來越關(guān)注降本增效，可以差異化管理為切入點完善設備管理，從而服務于生產(chǎn)。