个人简介：主导多项技术革新与产业化项目，聚焦高效光伏组件设计、可再生能源系统优化等领域，通过机器学习算法优化生产工艺、故障诊断及能效管理，提升光伏产品制造效率。

专注硅基新材料，加快数字化转型步伐

       当下，新能源、新材料是炙手可热的朝阳产业。以多晶硅为例，它是以工业硅为基础，经过一系列的物理化学反应提纯后达到一定纯度的电子材料，被广泛应用于太阳能电池、半导体产业和电子信息产业。硅基材料作为新能源、新材料的基础原材料，对国家战略性新兴产业发展，顺利达成“双碳”目标至关重要。

       我们公司作为光伏新能源上游制造商，定位为光伏硅基产业一流生产制造领军企业。在智能制造与数字化转型浪潮推动下，我们信息化部门开发了针对多晶硅生产过程管理的APC(先进过程控制)系统，并依托MES平台实现了多源异构数据的融合，形成现场-集控-分析-反馈的信息可视化平台。在平台应用层，我们以视觉强化、安全稳产为方向，结合人工智能、数字孪生以及模拟仿真等技术，打造了HSE、设备管理、人资管理、资产管理等一系列3D数智化管控平台。
 
以工作站为基础，优化研发与生产过程

       在单晶硅、多晶硅等产品制作过程中，我们通过人工智能、模拟仿真等方式分析生产过程累积的大量数据信息，包括温度、压力、反应时间等工艺参数，根据数据与产品性能之间的关系，建立工艺运行模型，并对工艺参数进行优化，以提高产品的性能和生产效率。例如，多晶硅在还原炉生产过程中，我们通过算法及AI模型分析不同的温度、进料量、进料配比等参数。与此同时，根据对产品质量及生产能耗（如致密料比例、单位产品电耗等）的影响，制定最优的参数运行路线并实时调整，整个工作面临的主要挑战包括：

       Step1.数据互联互通，构造数字孪生的工厂

       由于硅基材料的生产过程包含原料准备、高温化学反应、提纯和加工等多个工艺流程。站在全局性思维的角度，我们首先需要建立针对产品全生命周期管理的生产“驾驶舱”，通过汇聚DCS、MES、ERP、WMS各个不同信息系统的数据，实现生产过程的可视化与透明化。在这个过程中，这些数据的格式转换、压缩存储与分层管理需要消耗大量的计算资源，这也导致我们过去通过PC的数据处理方式，需要经历较长的计算时间，无法实时呈现生产过程数据。特别是在进行某些图片、视频等非结构化数据转换和文件检索时，需要等待的响应时间尤为明显，严重降低了工作效率。

       为了解决这一问题，我们需要引入更高性能的计算平台，以提升数据处理中的响应速度和流畅度。借助惠普Z4G5 AI台式工作站配备的英特尔®至强®W5-2455X高性能处理器和NVIDIA® RTX™ A5000专业显卡，使我们能够轻松完成MES、ERP、WMS等信息系统数据集成与高效协同，并保持数据的一致性，将原本需要花费数分钟的数据处理时间缩短到60秒以内完成，促使整个工厂生产状态能够实时且流畅的以“数字孪生”的形式呈现，为工厂精益生产、生产流程实时调整优化奠定了基础。

图2 通过惠普Z4G5 AI台式工作站数据集成与处理

       Step2.加快仿真深度，实现生产工艺的优化

       基于多晶硅流程型的生产运营特点，我们主要将仿真技术应用于车间高温炉设备以及生产工艺的流程优化。例如我们通过Unreal软件模拟仿真高温炉的内部温度，以便更好的调试反应温度和进行功率控制。另一方面，我们会验证优化流程来模拟实际生产工艺和场景，结合现场流程数据采集，形成最优流程及数据流归集监控，对标管理和PCDA形成标准循环管理优化。
 
       由于整个仿真过程涉及到复杂的计算和图形处理，需要有强大的算力支撑。以往我们采用PC和工作站混用的方式处理仿真任务，对于高温炉级别的仿真任务尚可，但涉及工艺仿真时需要将数据迁移到配有专业显卡的工作站上完成，不仅增加了工作量，还存在数据泄露的风险。

       在应用惠普Z系列Z4G5 AI工作站之后，我们可以获得实时、精准的3D模型，可以更加高效地在3D环境下对生产工艺进行有效的设计、优化。在这个过程中，凭借惠普工作站拥有的21,000+种ISV组合认证广泛合作生态，可以充分调用各种软件并释放全部性能，将原本对于新材料工艺规划时间从3天缩短至1天完成，并且在此过程中针对不同的工艺流程进行虚拟试验,分析和验证方案的优劣,优化改进生产线。

图5 对硅基新材料产线进行工艺流程虚拟仿真优化

       Step3. 借助AI模型，提升产品质量

       在推进智能工厂建设的过程中，我们主要将AI应用于基于数据的原材料分析和质量管理。例如我们会针对影响原材料纯度的杂质建模分析，并采用机器视觉的AI质检提升检测效率。这期间除了数据清洗、补全、扩充的常规处理方式外，我们还会对数据制定归一化要求，这对于工作站CPU和GPU处理能力都有很高的要求。

       通过惠普Z系列Z4G5 AI工作站配备的专业显卡和高性能处理器，使我们能够快速的完成数据特征的提取、模型的建立与微调，原本需要一天完成的数学模型计算和功能验证工作，缩短到半天即可完成，时间缩短了50%以上。值得一提的是，惠普工作站创新了散热系统，拥有超过360,000小时的严苛测试,以高可靠性为我们打造了稳定的使用空间。

持续探索与创新，迈向绿色可持续未来

       随着国内光伏低效产能退出、技术迭代升级加快，我们公司将持续创新，探索与AI技术的深度应用，例如：数据驱动的业务层面拓展优化：利用AI技术对生产、销售、用户等方面的数据分析和挖掘，根据市场数据、行业形势、上下游动态、产业规划等因素，预测未来产品的市场需求和以及原料价格趋势，结合企业生产经营计划，精准协调供应链、生产、营销关系，调控优化订单、计划、生产、销售、回款的循环周期。对重资产设备进行预测性维护：对于厂区内重点生产设备，通过AI对设备运行数据的监测和分析，预测设备的故障发生时间和部位，提前进行维护和保养，避免设备故障对生产造成影响。

       可以预见的是，惠普Z4G5 AI台式工作站能够显著提升我们的研发效率，其拥有的强大的数据运算与图形、图像处理能力让我能够更快地更好地完成数据分析与管理，优化资源配置，提高研发生产效率和质量。未来，我们将基于惠普工作站持续进行硅基新材料技术创新，向高性能化、环境友好和高附加值方向发展。