本文为“2024年度中国智能制造最佳应用实践奖”参评案例。本次活动将评选出2024年度,为中国智能制造领域带来突出效益的最佳实践工程,全面介绍企业推进智能制造的步骤、重点与难点、获得效益等,分享建设过程中的经验,供广大制造业行业企业学习供鉴。
一、企业简介
协鑫集成科技股份有限公司(002506.SZ)致力于打造成全球领先的一站式智慧综合能源系统集成商,成为以技术研发为基础、设计优化为依托、系统集成为载体、金融服务支持为纽带,智能运维服务为支撑的一体化“设计+产品+服务”包提供商,构建差异化的领先的商业模式。
芜湖协鑫集成新能源科技有限公司成立于2022年10月25日,注册资本80000万元,一期项目设计产能10GW,总投资35亿元,其中厂房投资约16亿元,设备投资约17亿元;总建筑面积18.8万平方米,其中厂房约11万平方米。
一期项目采用当前最具竞争力的N型TOPCon高效电池技术,选用全球领先的自动化电池片生产设备,打造规模化、数字化、智能化为一体的高效光伏电池研发制造基地,建成后将成为全球最具竞争力的太阳能光伏电池产业基地。设计20条生产线,目前已全部满产,产品主要销往合肥协鑫,电池片型号主要为N型电池片,满产后每月能耗约6000万KW·h。
项目位于安徽新芜经济开发区,芜宣大道以东,规划北航路以南,规划港城大道以西。全面达产后可贡献年产值80亿-90亿元,提供2000个就业岗位。

图1 芜湖协鑫集成新能源科技有限公司全景图
二、企业在智能制造方面的现状
目前,光伏制造正在经历一场“N型革命”,效率更高的新一代电池逐步取代市场主流的“P型电池”,我国头部企业每年都会投入大量研发费用开发TOPCon、HJT或BC等N型电池技术。眼下,在光伏产业迈向高质量发展的道路上,挑战与机遇并存,随着光伏装机量急剧提高,对产品的转换效率及生产成本控制 尤为重要。为此芜湖协鑫在制造模式转型中作出相应变革,高度重视数字化、智能化建设,把数字化融入传统制造业,提高企业的活力和竞争力。在研发设计、生产、采购、销售、财务、人力、办公等关键环节应用数字化设备和信息管理系统,使用CAD、CAE等工具开展数字化研发设计,应用了MES、WMS、虚拟化平台集成系统等生产制造执行系统,应用了SAP系统等企业资源管理系统产品,打造自动化智能化数字化融合的生产模式。购置先进的自动化设备:包括工业标签及RFID读写器套件、激光SE设备、自动上下料设备、自动拉力机、激光诱导烧结设备、空分站及氮氧后备供应系统等,设备实现互联互通,数据实现实时采集、跟踪、展现,以促进电池片制造经营管理能力的提升、制造成本的下降。为公司市场竞争力提升及业绩增长奠定基础。
三、参评智能制造项目详细情况介绍
1、项目背景介绍
近年来,我国在光伏行业及相关上下游行业出台了多项关于产业规划发展的鼓励政策,支持大力发展太阳能,不断提高发电效率,降低发电成本。项目建设前,芜湖协鑫数字化、自动化程度不高,企业开展数字化转型建设,有助于提高生产效率、降低成本、提升产品质量、实现灵活生产,同时也符合当前工业发展的趋势,为企业持续创新和发展提供强有力的支持。
2、项目实施与应用情况详细介绍
通过利用公司现有厂房建设高效电池片智能制造数字化升级项目,本项目通过新增 MES、WMS 等信息化系统,同时购置工业标签及 RFID 读写器、激光 SE 设备、自动上下料设备、自动拉力机、激光诱导烧结设备、空分站及氮氧后备供应系统等关键设备,重点针对电池片生产过程中涉及的各工序进行数字化转型升级。项目建成后将有效提高产线自动化、智能化装备水平,提升智能化制造能力和网络化协同水平,建立适应全数字量传递的高效光伏电池片数字化设计、智能化加工、自动化配送、数字化调试、生产现场管理和质量检测综合自动化集成应用环境,达到缩短产品制造周期、提高数控综合应用效率,降低设备能耗、提高光伏电池片生产的快速响应能力,实现高动态性、高生产率、高质量和低成本的产品数字化制造,有效降低生产成本,提高生产效率。
公司高度重视数字化、智能化建设,把数字化融入传统制造业,提高企业的活力和竞争力。在研发设计、生产、采购、销售、财务、人力、办公等关键环节应用数字化设备和信息管理系统,使用 CAD、CAE 等工具开展数字化研发设计,应用了 MES、WMS、虚拟化平台集成系统等生产制造执行系统,应用了 SAP 系统等企业资源管理系统产品,打造自动化智能化数字化融合的生产模式。购置先进的自动化设备:包括工业标签及 RFID 读写器套件、激光 SE 设备、自动上下料设备、自动拉力机、激光诱导烧结设备、空分站及氮氧后备供应系统等,设备实现互联互通,数据实现实时采集、跟踪、展现,公司的装备规模及装备水平居国内领先水平。公司荣获 2023中国智造基石、中国智慧企业名录中 2023 年数字化转型卓越成效企业荣誉称号。
企业自建有工业互联网平台,在研发设计、生产、采购、销售、财务、人力、办公等关键环节应用数字化设备和信息管理系统,使用 CAD、CAE 等工具开展数字化研发设计,应用了 MES、WMS、虚拟化平台集成系统等生产制造执行系统,应用了 SAP 系统等企业资源管理系统产品,购置先进的防火墙防御软件,打造自动化智能化数字化融合的生产模式。
公司生产线通过智能化、信息化手段将光伏电池片制造各个环节的组织、计划、控制、管理与优化集为一体,高度集成与生产相关的各类信息,实现物流、信息流同步;强化工序之间的衔接,通过集中统一、业务协同、信息共享、整合高效的智能化系统套撑,以专业化、流程化、规范化、标准化的扁平化管理体系,及时准确的进行生产组织、指挥与协调,达到精益生产的目的,提升公司在快速竞争环境下的快速响应及应对能力。
芜湖协鑫MES系统在西门子Camstar平台基础上,进行了定制化开发。包含生产管理、工艺管理、设备管理、质量管理、线边仓管理、SPC&实验室、系统管理、其他等模块;芜湖协鑫MES介于SAP系统和设备控制系统之间的执行层信息系统,主要负责生产计划和调度的执行、生产过程的监控与优化、质量管理与控制、数据采集与处理等核心功能。

图2 智能MES系统
公司引进的SAP系统构建了以销定产(MTO)业务模型,通过销售、采购、生产、财务核算等各个业务模块,打通端到端的业务全流程,实现统一财务报表出具、标准成本对标、内部交易成本还原、多币种平行账与外围系统有效对接,优化企业管理和运营效率,提升企业整体市场竞争力,并实现了如下的价值目标:
A、完善标准化、满足不同会计准则的财务核算体系。
B、打通各业务流程、各业务系统、实现业财一体,确保账实相符。
C、建立标准成本模型,推进成本精细化管理。
D、月结提速。
E、建立销售管理平台,减少销售业务线下作业过程,提升销售流程运转效率。
F、打通SAP与MES、WMS、鑫智链等系统,建立端到端的供应链体系,实现计划与执行、采购与库存的统一管理。
G、建立多系统集成的业务运营平台。以SAP为核心的系统集成架构,实现SAP与周期系统(EC、鑫智链、银企、税控、MES、WMS、PDM等)的集成,实现对基础数据的共享,提升数据质量,挖掘数据价值。
公司部署的WMS系统为工厂提供数字化、智能化仓储系统解决方案,覆盖了成品仓、原材料仓以及化学品仓。
WMS满足将满足全球不同物流环境的业务需求,包括系统功能要求、国际化要求、操作模式要求等;满足多仓库,多货主,多物料,多种物流模式(采购物流,入场物流,出场物流)的需求;构建仓库管理的统一应用平台,支持仓库出入库及库内精细化作业;规范仓库作业流程,提升管理水平;支持 RF 无线终端设备及条形码管理,实现数据实时采集;优化仓库布置,实现仓库库位系统化、可视化管理;与 MES、PDM、SAP 等上下游系统集成;支持域用户与 WMS 系统用户集成同步; 支持物料属性灵活定义,即实现物料的供应商、生产厂商、客户项目号、定制特性等批次属性管理,便于库存查询、拣货;支持报表开发,为公司领导、经营计划部、销售部等提供准确可靠库存报表进行决策分析。重要的原材料实现批次号管控,来料检验数据保存3年。电池片全程追溯中的重要一环,让硅片可以追溯到厂商托盘码。
工厂产能爬坡之后,日入库达到2200箱,平均1.5分钟就有一箱成品电池片自动录入WMS仓储管理系统。在WMS的协助下,仓库成品仓最高日出库可以达到2000万片。WMS仓储管理系统来加强仓库管控,提升仓库与其他部门协同效率、降低成本,提升管理的目标与业务匹配的柔性能力。

图3 WMS系统实施效果
整个车间内部智能化设备1928台,占比全设备95%以上,车间内自动化、智能化设备实现联网数1918台,占比99%。
3、效益分析
项目建设完成后,数字化生产设备数量占总生产设备的 95%,劳动生产率达到 25%,生产效率提升 12%,智能化水平提升 13%,数字化水平提升 12%。能源产出率 5.48 万元/tce,水资源产出率 2518.24 元/m³,工业固体废弃物综合利用率95%。
项目符合先进光伏和新型储能产业发展方向,致力于打造规模化、数字化、智能化为一体的高效光伏电池研发制造基地,成为全球最具竞争力的太阳能光伏电池产业基地。推动工业领域数字化设备更新改造,并将数字化转型经验转化为标准化解决方案向产业链上下游企业辐射推广,带动全产业链加快转型,已带动产业链上下游数字化转型 200 家。