基于供應鏈的光伏行業(yè)企業(yè)群網絡協(xié)同制造標準研究

中機生產力促進中心□陳 杰 王云鋒 尚延鵬 潘康華 辛明哲 陳景玉

1 引言

工業(yè)和信息化部與國家標準化管理委員會聯(lián)合發(fā)布的 《國家智能制造標準體系建設指南（2018年版）》將 “智能服務”標準作為主要建設內容之一，提出要開展 “網絡協(xié)同制造標準研究，用于指導企業(yè)持續(xù)改進和不斷優(yōu)化，通過高度集成企業(yè)間、部門間創(chuàng)新資源、生產能力和服務能力的相關技術方法，實現(xiàn)生產制造與服務運維信息高度共享、資源和服務的動態(tài)分析與柔性配置水平顯著增強”研究。

2018年4月，工業(yè)和信息化部等六部委聯(lián)合印發(fā) 《智能光伏產業(yè)發(fā)展行動計劃 （2018年～2020年）》 （以下簡稱 “《行動計劃》”）。《行動計劃》提出 “加快智能光伏產業(yè)發(fā)展環(huán)境不斷優(yōu)化，人才隊伍基本建立，標準體系、檢測認證平臺等不斷完善”的目標，推動建立健全智能光伏技術標準體系，加快智能光伏標準體系研究。要求 “加強光伏產品生產及管理系統(tǒng)互聯(lián)互通標準、智能制造工廠/數(shù)字化車間模型標準、智能制造關鍵設備標準、智能制造設備故障信息數(shù)據字典標準、制造過程在線檢測、追溯及數(shù)據采集標準等智能生產及評價標準研究”。

光伏電站設計生命周期長達25年～35年，需要光伏電站能夠長期有效運行。在光伏發(fā)電平價上網的進程中，一些企業(yè)通過技術創(chuàng)新以降低成本；產業(yè)鏈上也有一些企業(yè)采用犧牲產品長期可靠性的降成本路徑，這些企業(yè)的產品往往能滿足直接的下游制造企業(yè)的采購檢測，而這些產品的長期可靠性在下一環(huán)節(jié)封裝后難以得到檢測，導致產業(yè)鏈上下游各類原輔料配件的長期可靠性缺陷向下游累積，最后由電站持有者承擔。這是行業(yè)需要應對的重大挑戰(zhàn)之一。

傳統(tǒng)的供應鏈管理協(xié)調性差、管理成本高、顧客服務水平低、牛鞭效應顯著等缺點。目前，在行業(yè)實踐中，已有部分電站投資業(yè)主通過指定產品上游多環(huán)節(jié)原輔料供應商的方式來提升其電站長期可靠性。將這種行業(yè)實踐提升為基于供應鏈的企業(yè)群網絡協(xié)同制造，在全產業(yè)鏈上下游協(xié)同貫徹最終用戶的質量要求，是光伏行業(yè)解決光伏電站長期可靠性問題的突破口和出路。

基于供應鏈的光伏行業(yè)企業(yè)群網絡協(xié)同制造，改變傳統(tǒng)的上游只對直接下游負責的模式，從最終用戶為起點，系統(tǒng)分解產業(yè)鏈制造分工和權責，協(xié)同進行供應商評價，協(xié)同進行數(shù)據采集和識別，協(xié)同檢驗和交付，全產業(yè)鏈上下游協(xié)同貫徹最終用戶的質量要求，系統(tǒng)解決光伏產品質量良莠不齊的難題，突破中國光伏產業(yè)健康發(fā)展的障礙。同時，通過搭建基于供應鏈的光伏企業(yè)群協(xié)同制造平臺，既能保證當前信息化水平不高的企業(yè)能加入供應鏈進行協(xié)同制造，也能保證具備了一定信息化基礎的企業(yè)進行網絡協(xié)同制造的互聯(lián)，打通基于供應鏈的企業(yè)間、企業(yè)部門間的協(xié)同制造壁壘。

2 標準需求分析

目前，光伏行業(yè)的產品研制模式主要包括兩種。一種為光伏材料和配件制造→光伏電池組件制造→光伏電站建設和運行，該模式下只對下一環(huán)節(jié)負責，不對最終用戶負責，極大地影響光伏電站長期可靠性和發(fā)電性能；另一種模式為光伏材料和配件制造 （最終用戶指定供應商）→光伏電池組件制造 （最終用戶指定供應商）→光伏電站建設和運行，該種模式相對模式已有一定進步，但仍未實現(xiàn)基于供應鏈的協(xié)同制造。

目前，在光伏行業(yè)中還存在著如下關鍵問題：1）光伏行業(yè)還處于傳統(tǒng)的生產模式，未形成基于供應鏈的協(xié)同制造模式；2）產品無法追溯，沒有統(tǒng)一的標識編碼標準，不可追溯；3）基于供應鏈的協(xié)同制造下，無制造過程檢測規(guī)范；4）行業(yè)內無基于供應鏈的協(xié)同制造服務平臺，無法與企業(yè)信息系統(tǒng)集成。因此，亟需制定相關標準，對基于供應鏈的光伏行業(yè)企業(yè)群網絡協(xié)同制造進行規(guī)范。

3 光伏行業(yè)網絡協(xié)同制造標準研究現(xiàn)狀

在標準方面，對于光伏產品，目前國際上主要有兩種標準體系：由國際電工委員會主導制定的IEC系列標準和由美國保險商實驗室主導制定的UL系列標準。在光伏行業(yè)中，IEC系列標準被世界各國的標準化組織廣泛接受。如歐洲的EN標準、英國的BSEN標準以及中國的GB標準等，都是基于或等同引用IEC標準。但這些標準大多是產品和工藝類標準，無基于行業(yè)的協(xié)同制造管理類標準規(guī)范。

在國家標準和行業(yè)標準方面，太陽能行業(yè)已建立包括通用及基礎標準、工程綜合及管理、裝備、土建的標準體系，其中光伏標準主要涉及光伏裝備方面的標準，標準框架如圖1所示。

圖1 光伏裝備標準

光伏裝備標準主要包括光伏組件、光伏逆變器、其他輔助設備及材料等，涉及標準45項，其中國家標準30項、能源行業(yè)標準13項，正在制定標準兩項。

目前，光伏行業(yè)的標準多為產品標準，偏向于產品技術條件、設計制造、安裝運行等方面，在整個光伏行業(yè)還未形成基于產業(yè)鏈的網絡協(xié)同制造標準，在基于供應鏈的網絡協(xié)同制造方面還缺乏統(tǒng)一的標準和管理規(guī)范。

4 標準設計思想及主要研究內容

針對基于供應鏈的光伏行業(yè)企業(yè)群網絡協(xié)同制造中存在的問題，提出了 《基于供應鏈的網絡協(xié)同制造 訂單分解與物流配送要求》、 《基于供應鏈的網絡協(xié)同制造 標識編碼與追溯要求》、 《基于供應鏈的網絡協(xié)同制造 檢驗檢測要求》和 《基于供應鏈的網絡協(xié)同制造 協(xié)同制造系統(tǒng)架構及集成要求》四項關鍵技術標準，建立行業(yè)應用規(guī)范，充分發(fā)揮標準的基礎規(guī)范、技術支撐和示范引領作用，推動光伏行業(yè)建立基于供應鏈的網絡協(xié)同制造模式，助推光伏行業(yè)企業(yè)提質增效和轉型升級。標準的總體設計思想如圖2所示。

圖2 標準總體設計思想

（1） 《基于供應鏈的光伏發(fā)電系統(tǒng)網絡協(xié)同制造 通用要求》標準

該標準主要規(guī)定了基于供應鏈的光伏發(fā)電系統(tǒng)網絡協(xié)同制造業(yè)務場景、協(xié)同制造流程及協(xié)同制造要求。

光伏發(fā)電系統(tǒng)核心組成部件主要由光伏組件、匯流箱、逆變器三部分。其中光伏組件由邊框、玻璃、電池片、接線盒等主要部件組裝而成；電池片由硅片經過制絨、擴散制PN結、邊緣刻蝕、背鈍化、鍍膜及絲網印刷等工藝制備而成。光伏發(fā)電系統(tǒng)組成如圖3所示。

基于供應鏈的光伏發(fā)電系統(tǒng)網絡協(xié)同制造主要包括以下兩個方面的協(xié)同：基于供應鏈的光伏發(fā)電系統(tǒng)建設所需光伏組件、逆變器、匯流箱的制造和供應協(xié)同及光伏組件與電池片、硅片的制造協(xié)同。

圖3 光伏發(fā)電系統(tǒng)組成

基于供應鏈的光伏發(fā)電系統(tǒng)網絡協(xié)同制造流程主要有訂單生成、訂單分解、物料采購、訂單生產、訂單交付五大功能。各功能模塊有效銜接、通力合作，完成光伏發(fā)電系統(tǒng)基于供應鏈的網絡協(xié)同制造。

（2） 《基于供應鏈的光伏發(fā)電系統(tǒng)網絡協(xié)同制造 標識解析要求》標準

該標準主要規(guī)定了光伏發(fā)電系統(tǒng)標識編碼的對象、編碼組成、編碼原則和標識對象的分類編碼、標識編碼、屬性編碼及標識解析等。

光伏發(fā)電系統(tǒng)的標識對象主要包括光伏組件、匯流箱、逆變器、電池片和硅片。光伏發(fā)電系統(tǒng)標識對象的編碼組成由分類編碼、標識編碼和屬性編碼三部分組成。

光伏發(fā)電系統(tǒng)標識對象的標識編碼分為兩層，用七位數(shù)字表示。其中第一層對廠商進行識別，由五位數(shù)字組成，第二層對產品項目進行標識，由兩位數(shù)字組成。

光伏組件編碼分為七層，采用九位數(shù)字代碼表示。每層的含義如下：第一層：根據光伏組件電池片數(shù)量的不同，采用一位數(shù)字表示；第二層：根據光伏組件EL、外觀檢測結果的不同，采用一位數(shù)字表示；第三層：根據光伏組件功率大小區(qū)分，采用兩位數(shù)字表示；第四層：根據光伏組件工藝路線區(qū)分，采用一位數(shù)字表示；第五層：根據光伏組件類型區(qū)分，采用兩位數(shù)字表示；第六層：根據光伏組件背板類型區(qū)分，采用一位數(shù)字表示；第七層：制定光伏組件區(qū)分碼，研發(fā)產品為R，生產產品不填。

匯流箱編碼分為四層，采用七位數(shù)字代碼表示。每層的含義如下：第一層：按照匯流箱產品類型的不同，采用三位字母組和表示；第二層：根據匯流箱光伏陣列輸入路數(shù)的不同，采用兩位數(shù)字表示，數(shù)字即代表輸入路數(shù)；第三層：根據光伏匯流箱銷售目標市場的不同，采用一位字母表示；第四層：根據光伏匯流箱是否有特殊屬性的不同，采用一位字母表示。

逆變器編碼分為五層，采用十位數(shù)字或字母表示。每層的含義如下：第一層：按照逆變器輸出額定功率大小的不同，采用四位數(shù)字表示；第二層：根據逆變器接入電網類型的不同，采用一位數(shù)字表示；第三層：根據逆變器電網隔離方式的不同，采用兩位組和字母表示；第四層：根據逆變器銷售區(qū)域的不同，采用一位字母表示；第五層：根據逆變器是否有突出特性，采用兩位組和字母表示。

電池片編碼分為六層，采用十位數(shù)字代碼表示。每層的含義如下：第一層：根據電池片等級的不同，采用一位字母表示；第二層：根據電池片摻雜類型的不同，采用一位數(shù)字表示；第三層：根據電池片制造工藝的不同，采用兩位數(shù)字表示；第四層：根據電池片尺寸大小的不同，采用兩位數(shù)字表示；第五層：根據電池片厚度大小的不同，采用一位字母表示；第六層：根據電池片表面網版圖形樣式的不同，采用三位數(shù)字和字母組合的方式。

硅片屬性編碼分為六層，采用六位數(shù)字代碼表示。每層的含義如下：第一層：根據硅棒拉制過程中的摻雜不同，采用一位數(shù)字表示；第二層：根據硅片直徑的不同，采用一位數(shù)字表示；第三層：根據硅片電阻率的不同，采用一位數(shù)字表示；第四層：根據硅片厚度的不同，采用一位數(shù)字表示；第五層：根據硅片成品包裝數(shù)量和方式的不同，采用一位數(shù)字表示；第六層：根據硅片產品生產階段的不同，采用一位數(shù)字表示。

（3） 《基于供應鏈的光伏發(fā)電系統(tǒng)網絡協(xié)同制造 訂單協(xié)同要求》標準

該標準主要規(guī)定了基于供應鏈的光伏發(fā)電系統(tǒng)網絡協(xié)同制造對象、協(xié)同內容和過程及協(xié)同要求。

基于供應鏈的光伏發(fā)電系統(tǒng)網絡協(xié)同制造訂單協(xié)同對象為客戶、產品生產商和原材料供應商。

基于供應鏈的光伏發(fā)電系統(tǒng)網絡協(xié)同制造訂單協(xié)同主要包括客戶下單、訂單錄入、訂單分解、物料采購、生產排程及產品配送六個環(huán)節(jié)，具體包括以下內容：客戶根據光伏電站建設需求，制定光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器、組件、匯流箱采購需求，在協(xié)同制造平臺上選擇符合要求的產品供應商下單；產品供應商與客戶達成采購協(xié)議并簽訂正式合同，生成合同號，產品供應商將訂單內的產品采購信息錄入到協(xié)同制造平臺CRM系統(tǒng)；產品供應商將客戶訂單分解，下發(fā)派送到各生產基地；生產基地根據派發(fā)的生產任務 （子訂單），制定物料需求計劃 （規(guī)格型號、數(shù)量，價格、需求時間）錄入到協(xié)同制造平臺，物料供應商匹配生產基地物料需求，安排物流發(fā)貨；生產基地根據客戶訂單需求信息，進行生產排程，將產成品及時入庫，并建立入庫信息，同步到協(xié)同制造平臺，關聯(lián)訂單號；在CRM系統(tǒng)中，根據客戶合同中的要貨計劃、生產完工及庫存情況，基于合同適時發(fā)起發(fā)貨申請的創(chuàng)建及審批，根據合同號碼做依據，執(zhí)行對應的備貨和發(fā)貨操作，將貨物準時送達安裝現(xiàn)場。

（4） 《基于供應鏈的光伏發(fā)電系統(tǒng)網絡協(xié)同制造 平臺要求》標準

該標準主要規(guī)定了基于供應鏈的光伏發(fā)電系統(tǒng)網絡協(xié)同制造系統(tǒng)的平臺組成、平臺功能和平臺管理要求等。

基于供應鏈的網絡協(xié)同制造平臺如圖4所示，主要分為協(xié)同門戶、應用平臺及系統(tǒng)支撐模塊三部分。

協(xié)同門戶是整個光伏發(fā)電系統(tǒng)網絡協(xié)同制造平臺的信息輸入和流出層，也是平臺的使用方，主要有供應商用戶、企業(yè)用戶和客戶用戶。各用戶通過互聯(lián)網訪問信息平臺進行光伏發(fā)電系統(tǒng)供應鏈和協(xié)同制造信息的輸入、流轉、查看、審核和決策。應用模塊是平臺的核心功能模塊，主要包含協(xié)同供應鏈應用平臺和協(xié)同制造應用平臺。系統(tǒng)支撐模塊主要包括企業(yè)服務總線平臺和服務器及存儲硬件架構。

平臺能夠實現(xiàn)客戶管理、供應商管理、生產計劃管理、質量管理、數(shù)據采集與管理及供應鏈管理等功能。

圖4 基于供應鏈的網絡協(xié)同制造平臺架構

5 結語

針對光伏行業(yè)供應鏈協(xié)同過程存在的關鍵問題，從基于供應鏈的網絡協(xié)同制造要求出發(fā)，重點研究基于供應鏈的光伏行業(yè)企業(yè)群網絡協(xié)同制造中的標識解析、訂單協(xié)同、網絡協(xié)同制造平臺架構與集成等關鍵技術，制定基于供應鏈的網絡協(xié)同制造四項關鍵技術標準，全面梳理和總結技術應用現(xiàn)狀、應用場景和存在的關鍵問題，提出標準化解決方案，打通企業(yè)間、企業(yè)內部部門間協(xié)同制造的壁壘，推動光伏行業(yè)建立基于供應鏈的網絡協(xié)同制造模式，助推光伏行業(yè)企業(yè)提質增效和轉型升級。