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有限責任公司西安太陽能電力分公司，西安 710061)

0 引言

現代制造企業的快速發展、擴容，依托于現代設備制造技術的飛速進步與發展，隨著工業發展的不斷推進，自動化、高精度、高集成、信息化將會是制造設備發展的趨勢。隨著制造設備的更迭和新技術的應用，近年來設備維修人員的技術也在更新，故障診斷及維護保養能力成為衡量設備管理人員熟練度與專業度越來越重要的指標。技術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，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歷了從全部進口到部分進口再到全部國產的演變，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、真空等多個技術領域，因此，各設備的管理方式有所區別。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在光伏產業鏈中占據非常重要的位置。光伏組件封裝過程可實現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過了10多年的發展，目前，中國已經具備了整線裝備的實力。如今，國產的光伏組件封裝制造設備的市場占比已經達到了80%以上，預計5年后有望實現90%的光伏組件封裝制造設備國產化[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，探索設備創新管理將是光伏組件封裝制造企業設備管理的關鍵，在確保正常生產及開工率穩定的同時降低成本。

國內光伏組件封裝制造設備已逐步替換為國產設備，國產設備具有更高的生產效率，其單機生產節拍可匹配更大產能。保證關鍵工序設備的健康運行是設備管理人員的主要工作內容。作為瓶頸工序的設備，需要投入更多的人力去關注，結合光伏制造業生產實際，即采用24 h不停歇的生產方式以提高生產效率和降低生產成本，其維護維修是設備差異化管理的關鍵。

2 設備管理工具

2.1 全員生產維護(TPM)

TPM是以提高設備綜合效率為目標，以全系統的預防維修為過程，全體人員參與為基礎的設備保養和維修管理體系。TPM的特點就是3個“全”，即全效率、全系統和全員參加，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。該工具的使用依賴于設備管理人員的全面理解，以維護保養為推手提高設備利用率，減少設備故障。

2.2 設備能力指數(CMK)

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

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、維護保養現狀和設備維修記錄，評估設備出現故障的可能性和后果的嚴重程度，以設備健康運行為出發點，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計劃的重要參照，設備風險指數越高，表明設備越需要重點關注。

3 設備差異化管理的內容

根據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一因數，為設備差異化管理提供數據支撐。

結合目前光伏組件封裝制造企業的特點，以設備使用均衡化、維護維修成本最低化和生產收益最大化為出發點，配合最新的設備維護保養手冊，制定設備差異化管理方案。設備差異化管理的內容主要體現在生產連續性、設備健康度和安全性3個方面。

3.1 生產連續性

1)主要的工藝設備是關注重點，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，利用生產間隙進行設備保養維護，以保養為主、維修為輔，保證設備的平穩、有序運行。人員持續關注，全天24 h監控并配有監控措施，備件需較為充足。

2)關鍵工序的設備應上升為最高關注級別。除配置具有設備維護維修技能和生產調度常識的專人管理外，還需在產線正常生產時進行全線巡線作業，以保證生產節拍順暢，及時排查宕機節點。配備設備所需的所有備品備件，以防宕機造成生產損失，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，由當班生產人員進行觀察，發現設備故障后反饋給設備管理人員，以進行故障排除。因設備停產后可由人工完成生產加工，故關注面少，備件可不充足。

4)根據設備類型不同，輔助設備可分為串聯型設備和并聯型設備。需關注串聯型設備，而并聯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注度，以點檢為主，按時、按量進行點檢和維護作業。

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

3)維修后的設備需要對維修部位進行重點關注，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，系統排查設備“亞健康”狀況，將分析結果應用于日常維護，降低后續故障頻次。

3.3 安全性

1)特種設備由專人管理，專人監督；

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

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個維度的內容進行解析，結合光伏組件封裝制造設備的運行和維護現狀，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標準產線現有設備評分標準為例，在設備維護保養時通過分數高低來確定維護等級，具體為：

1)串焊。串焊工序注重穩定性和連續性，串焊機的設計產能大于實際制造產能，且采用并聯方式進行多臺機器連接，生產節拍大于后續工序，以1 GW產線為例，串焊機至少需要配置8臺，單臺串焊機管理時在生產連續性、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連續性和設備健康度，排版工序單臺設備的產能大于串焊機。以1 GW產線為例，排版機需要配置4臺，單臺排版機管理時在生產連續性、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連續性、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、高溫環境操作。以1 GW產線為例，雙腔層壓機至少需要配置4臺，單臺層壓機管理時在生產連續性、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連續性、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連續性，連續生產可有效減少組框機調整，設備健康度和安全性相當。以1 GW產線為例，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連續性、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連續性、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點檢內容的動態調整，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方面的成本每年逐步降低，這為設備差異化管理的發展提供了動力，成本意識已經植根于設備管理人員的理念中。

設備管理人員經過長期生產實踐總結了設備差異化管理的優點：

1)在企業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與維護；

2)在企業為降低人力成本而減員時，能夠做到重點人員維穩，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控，實時掌握重點設備運行狀態，為設備維護保養計劃合理制定提供數據支撐；

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生思維定式誤區，影響巡查判斷，延誤發現小隱患的時機。

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展方向，但在現階段，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。根據光伏組件生產節拍不同，以產線產品流水線動態流動為基礎，按照產線不同制定不同的測算規則，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境下進行綜合評估、維護和保養。

3)設備的更新必將產生新的評價指標，差異化管理應緊跟產線發展，保證時效性。

6 結論

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人員應密切關注技術發展，熟悉設備性能，了解工藝流程，以工藝技術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，關注新設備的核心部件。在碳中和、碳達峰大背景下，光伏發電平價上網成為趨勢，光伏發電企業越來越關注降本增效，可以差異化管理為切入點完善設備管理，從而服務于生產。