MES即生產執行系統，通過對即時生產數據采集，達到對生產現場的實時控制，為管理層提供精細的決策支持。通過對實時生產數據的采集和分析，達到優化生產過程、合理調配生產資源、改善生產工藝和提高產品質量等目的。
1 MES系統架構
MES生產執行系統包括了從產品、生產數據維護到生產計劃制定、生產任務執行、生產分析的完整生產管理流程。通過該系統實時采集生產現場數據，加強生產過程物耗和質量監控，提高生產計劃準確性和生產反應靈敏度，為后期產品追溯提供依據。
該系統基于B/S網絡架構設計。主要組件包括：MES服務器、LMR日志管理器、Cell controller、workstation等。其中服務器是整個系統的核心部分，主要用來處理來自客戶端的請求協調處理多客戶的存取。兩個數據庫包括生產數據庫和備份數據庫，用來存儲生產數據。LMR管理器負責將生產數據庫中的數據轉移到備份數據庫中以提高生產數據庫的查詢速度，為了不影響系統的運行速度，進行數據查詢時通常使用備份數據庫。Cell Controller連接服務器與客戶端，顯示設備與MEs系統的交互信息，包裝設備運行參數及設備狀態信息等。Cell Controller和設備間通過OPC、SECS/GEM、XML等接口實現連接。圖形化界面的工作站方便操作用戶分析生成報表、掌握設備運行情況。
硬件架構如圖1。
圖1 硬件架構
設備端生產流程控制如下：
1) 原料抵達的信號上傳給單元控制器；
2)單元控制器以及分派器確認原料的狀態，若該原料位于正確的設備，則進行生產工作；
3)生產結束后，設備傳出“完成”的信號以及生產數據給單元控制器；
4) 單元控制器傳送“完成”的信號給分派器；
5) 分派器分派下一個目的設備及工作步驟。
2 MES系統功能
MES系統主要收集各工藝段設備運行信息及工藝段參數，圖形化的界面方便用戶了解設備實時運行情況，可以據此統籌安排生產，用戶通過對收集到的工藝數據進行分析，為調整工藝提供可靠的依據。主要的功能模塊如下：
2.1 工廠可視化
該系統可以實時收集到各個設備的狀態信息(包括生產、待機、停機等狀態)，并清楚地統計到24 h內設備的運行情況及報警信息。方便用戶根據當前生產線情況統籌生產、合理調配資源以提高產能，且通過統計設備狀態信息可以合理安排檢修以保證設備的連續穩定運行。
2.2 訂單管理
訂單主要是為了區分來料品質，按照不同批次及廠家信息及客戶要求相應地選擇需要的工作計劃，建立不同的訂單，分類統計，方便實現來料控制。不同的工作計劃可以實現工藝步驟控制，當硅片進入錯誤的工作步驟例如沒有經過PSG直接到了PECVD步驟時，系統會自動給出警報提醒操作工檢查核實，避免誤操作帶來損失。可以通過對訂單分類統計，分析來料的品質，為采購部門和客戶溝通提供了強有力的證據。
2.3 原料追蹤
所有的載體資料已經建立于MES中。通過載體追蹤和硅片追蹤可以實現整條生產線的硅片工藝追蹤，立即查明它的原料供應商，操作機臺，操作人員，經過的工序，生產時間及收集到的各站工藝數據，方便分析工藝。例如，當發現電池片質量有異常時，可以通過追蹤信息分析各個工藝段參數是否正常，找出問題所在，方便改進工藝。
2.4 從收集的數據生成分析報告，實現SPC控制
1)通過選擇時間范圍、輪班信息、工藝數據、生產訂單等篩選器查詢參數，可以得到該電池片經過的各工藝段參數的基本信息。結果顯示為數據清單、趨勢圖及直方圖。若某工藝段參數超過了SPC控制范圍，就需查看該工藝段設備是否異常、操作工是否嚴格按照操作規程操作，找到導致該參數異常的原因，確保其在工藝控制窗口之內，保證工藝穩定性。
2) 標準統計功能。利用不同的篩選器選擇對應的參數，通過該功能實現選定參數的統計，分析效率、填充因子、功率及電壓等參數信息，通過對這些參數的離散性的分析了解該參數對電池片質量的影響。
3) 質量分布。可以針對不同的工藝參數定義質量分選要求及分布區間，從而清楚地掌握原材料的信息或電池片的分布信息，為合理選擇原材料提供證據。電池片的質量分布情況有效為銷售部門提供了信息。可以根據生產情況安排銷售任務。同時方便工藝技術員了解質量分布，實現SPC工藝控制。
4) 生成定制報告。利用系統生成關于工藝及生產的報告，方便用戶了解生產線運行及當前工藝情況。目前MEs系統里面包括兩類報告：工藝控制報告和生產報告。前者表示制程過程中各參數對太陽能電池片電學性能的影響。通過分析趨勢可以調整參數以改進工藝，例如通過該報告可以發現清洗制絨工藝段的刻蝕深度為3.1～3.9μm時，電池片的效率較高，因此最佳刻蝕窗口定為(3.5±0.5)μm。后者是用來了解選定時間內產量及效率分布情況等，通過該報告方便了解本班生產線的生產情況。
3 結語
MES系統基本滿足了電池片生產線的需求。建立起了潞安太陽能電池生產過程的自動化控制和質量追溯體系。不僅有助于完善企業的信息化建設，更有效地提高了車問的生產效率，節省原料和消耗，為降低成本提供了有力的數據來源。下一步將細化工藝參數控制，以更好地控制工藝，保證電池生產線的高效穩定運行。
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本文標題：MES系統在太陽能電池生產線的應用
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