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        浙江日報 | 橫店東磁員工講述和智能機器的故事:“未來工廠”什么樣

        來源: 浙江日報
        作者: 楊振華 肖淙文 蔡鳳 單冠定
        日期: 2021-02-05

        橫店集團東磁股份有限公司電池片六廠,名字聽起來普普通通,卻“生來不凡”。它于20199月開建,投資7.2億元,被列入2020年國家傳統產業智能化、信息化改造項目,“年產1.6GW高效PERC單晶電池片項目”列入《2020年省重點建設項目增補名單》。1223日,浙江省首屆“未來工廠”發布會公布了浙江省首批“未來工廠”名單,“橫店東磁單晶電池片未來工廠”名列其中。

        日均生產105萬片單晶電池片,AI檢測200毫秒完成……作為全省最大的5G專網應用智能工廠,六廠從生產、物流到檢測等環節均實現5G邊緣計算賦能。

        2020年省政府工作報告指出,加快推進“1+N”工業互聯網平臺體系建設,連接5000萬臺工業設備,服務10萬家以上工業企業。建成5G基站5萬個,實現縣城以上全覆蓋。年末,記者走進六廠,在運用5G邊緣計算技術的車間里,聽聽員工和智能機器之間的故事,一窺5G給制造業帶來的突破革新,感受省“十四五”規劃中“推廣新智造模式”的意義所在。


        故事1 熟練工變“清潔工”

        六廠的單晶電池片生產,分為15道工序。瘦小的應德偉,是第8道“PE二合一”工序的班長。這道工序,是在硅片背面沉積氧化鋁形成鈍化層,并在氧化鋁表面再生成一層氮化硅膜。

        應德偉的工作內容理解起來相對簡單:清理衛生,檢查工裝夾具的完整性等等。但此前,應德偉還在傳統生產車間時,這個崗位的工作,讓他感到非常尷尬。

        比如其中的插片環節,他要用一根吸筆,吸起166毫米寬的電池片,插入168毫米寬的工裝夾具內。僅有2毫米的空隙,一不注意就會造成碎片,非常費眼力。更令個頭不高的應德偉感到苦惱的是,操作平臺高1.3米左右,加上工裝夾具的高度,他經常得踮腳才能完成操作??梢哉f,插片這個活,沒有三四個月的練習,很難成為熟練工?!捌鋵崅€子高也不舒服,經常得彎腰?!蓖谶@道工序的董軍偉無奈地說。

        這個需要熟練工的崗位,每日一次次重復機械操作,勞動強度很大,讓招工變得越來越難。“沒人愿意做,產能不匹配,整個生產都會受到影響?!睉聜フf。

        現在,六廠的插片和取片工作,則交給了30只機械手臂,機械手上裝了多個傳感器,通過5G網絡控制操作,一次就能插28片,非常穩定,而且可以日夜不停地工作。從以前要求“熟練工”,到現在做好“清潔工”即可,新員工來了一星期就能上手,人工少了一半,效率卻增加了數倍。

        機器讓員工操作更輕松,還反映在每天的步數上。董軍偉說,以前上一個班,在車間里能走到三四萬步,現在走不了多少步了,因為有了“代步”的AGV(自動導引運輸)小車。

        AGV小車不載人,但是承擔了物流搬運,并能處理上料、下料等。66AGV小車,集成了5G通訊模組,類似安裝了一張手機SIM卡,能夠直接連接到5G網絡,精確、無誤差地接收信號并按照規劃路線穿梭在各個生產單元之間。


        故事2 新搭檔的“軟硬手”

        從傳統車間到5G車間,工序改良、環境改善,老員工的工作內容出現了顛覆性的變化,王聰和洪騰耀這對新搭檔面對的則是全新的工作。

        王聰大學專業是網絡工程,洪騰耀是信息與計算科學,在六廠,兩人是一對“軟硬兼施”組合。目前兩人的所有同學中沒有跟他們從事相似工作的。

        “硬”的是王聰,今年5月移動公司做好車間外網的5G宏基站布局后,車間內網的室分基站、微基站等,以及分布在生產設備上的124CPE(移動信號接入設備),都由王聰和同事們負責調試以及后續維護,AGV小車上的5G通訊模組就是其中之一。王聰同時承擔著MES系統(面向制造企業車間執行層的生產信息化管理系統)的數據采集工作,所有生產設備上的狀態監測、工藝優化、故障預警等信息,通過5G網絡傳輸后集合處理。

        “我的工作跟王聰互相補充,他負責硬件,我偏軟件?!焙轵v耀說,王聰布局網絡和數據采集后,由他負責展示、匯總、分析。譬如產品追溯,六廠以一個“花籃”為單位,內含100片電池片,從進廠到出庫,全程自動掃描讀取,記錄相關信息,出廠后發現問題,就能追溯到每個“花籃”的每道工序,并進行分析、改進。

        在六廠,5G信號實現無縫覆蓋,各生產設備上裝置的1965G邊緣流量卡,實現了對車間所有設備的智能控制。對生產設備和運轉數據的采集分析,之前由專業工程師或技術員點到點地記錄,再由人工進行分析提供給管理層決策。運用5G邊緣計算技術后,采集到的信息先匯總傳遞至邊緣計算網關,利用其搭載的高性能處理器,預先對數據進行分析、篩選和判斷,最后再通過網絡端口將集約化的數據傳輸到工業云平臺,實現生產信息的及時高效上報和反饋。


        故事3 他的孩子叫AI

        六廠去年9月開始建造廠房,從原有各個廠區抽調來的骨干員工,看著它從無到有拔地而起,一批批先進設備入場安裝。今年6月,六廠調試生產,9月正?;?。

        負責生產線最后一道“檢測”工序的葛展軍,在見證六廠誕生的同時,還守著AI的成長。他的工作崗位不是傳統簡單的“檢測員”,而是“AI視覺檢測系統專員”。AI有如葛展軍的孩子,他幫助AI不斷地學習吸收、自我優化,成為一名出色的智能“檢測員”。

        AI的檢測方法,看上去并不復雜。電池片通過流水線轉到檢測儀上后,燈光一閃就完成了,比做CT快得多,肉眼根本來不及細看?!皺z測一片單晶電池片,只需要200毫秒?!备鹫管娬f,檢測基于光學圖像、自動化,以及神經網絡技術,通過5G網絡傳輸,AI質檢在MEC邊緣服務器上執行,數據歸檔則存儲在云端進行,由此實現單晶電池片EL(電激發光)檢測的毫秒級自動判定。

        AI檢測“訓練”成毫秒級的水平,葛展軍花了兩個月時間?!皞鹘y對單晶電池片的檢測,主要采用灰度對比,機器分選測試的算法和標準也不同,誤判率在5%10%,漏檢率在2%以上?!备鹫管娬f,AI的一套檢測模型,要設定產品質量參數,還要包含所有缺陷,單種缺陷識別需經過5萬次的練習,而整套模型訓練完成一般需要20萬次,耗時10小時。訓練后,還要不斷進行優化,提升檢測精度。

        2013年就進入東磁的葛展軍,在檢測工序上歷練多年,AI的學習能力和進步速度比他快得多。與車間剛開始生產時相比,AI自身的漏檢率和誤判率大大下降,學習能力則大大提升。目前,AI的模型訓練時間已縮減至半小時,漏檢率從2%降至0.15%,誤判率從4%降至0.3%。

        葛展軍也有他的后道搭檔,PQC(過程質量控制)主管吳炎炎。葛展軍的AI不斷更新搜集電池片的缺陷后,吳炎炎進行問題跟蹤,對缺陷圖片進行分類分析,尋找出現缺陷的原因,并修改工藝以避免缺陷再次出現。人、AI與生產設備,通過對數據的分析,一起尋求最完美。


        故事4 專網搭上5G快車

        站在不同的工序上,六廠不同崗位的員工,對這個“未來工廠”有各自不同的認識與觀感。而關于數字化、智能化,關于六廠的“光榮與夢想”,站在更全局角度的建設者與管理者,顯得更加自信與豪邁。

        六廠作為5G邊緣計算的工業互聯網示范項目,橫店集團東磁股份有限公司信息科科長李明全程參與建設。應用5G的工廠很多,六廠被稱為“全省最大的5G專網應用智能工廠”,“專網”兩字不可缺少?!斑\用網絡切片技術,移動公司為六廠做了一個虛擬專網,可以理解為所有5G信號都是在六廠內部傳輸?!崩蠲髡f。

        選擇5G,配套邊緣計算技術,搭載工業互聯網平臺,六廠的最終選擇來自一番優劣比較:與傳統的有線布線、WIFI傳播相比,5G的傳輸速率快、時延低,安全性好、抗干擾強,綜合建設成本也更低。

        六廠通過5G網絡的數據傳輸,聽起來要經歷一個“漫長”的過程。比如,設備產生信令數據后,通過六廠的5G室分基站先傳到東陽骨干機房,再傳輸至金華移動樞紐樓,然后通過邊緣計算設備傳回至六廠的數字電路,返回到廠區服務器內。

        即使要這樣走一個涉及多地的來回,5G的傳輸速率依然高過有線和無線WIFI布線,時延僅有15毫秒。李明舉例說,AGV小車的調度要求非常高,如果信號指令的時延過長,匹配不到位、定位不精準,調度就會失靈,5G網絡有效解決了時延問題。

        六廠廠長金剛剛說,六廠擁有諸多專利:設備專利、工藝專利等,整條智能化流水線公司參與自主設計,大部分專利權都自有或與供應商共有。李明告訴記者,六廠設備的國產化率,達到了90%。

        擁有自主專利生產線六廠,產能驚人,是橫店東磁原有4個電池片廠產能的總和,讓公司的電池片生產產能直接翻倍。六廠對268臺設備的產能還在不斷提升,金剛剛說,上個月六廠對外公開的數據,是日均生產100萬片單晶電池片,對15道工序的細節再提升后,現在日均生產量已達到105萬片,下一步的目標是108萬片。


        手記科技是第一生產力。5G賦能究竟強不強,最終會體現到產品銷售和市場反饋上。訂單不斷的六廠,已經給出了答案。

        光電轉換效率的高低,是評判電池片好壞的重要參數。數字化、智能化、5G賦能的六廠,通過生產流程再造、工藝改進、AI自我學習,電池片產品質量明顯提升,光電轉換率達到23%,而市場一般電池片的轉換率是22.8%。

        雖然只有0.2%的差距,但足以讓橫店東磁領跑行業,也讓橫店東磁的電池片有能力保證價格合理性,提高市場競爭力。橫店東磁市場營銷負責人舉例,六廠減員增效提質以及智能化生產,為議價提供了支撐,列出成本降低、質量提升的理由,而且仍然存在盈利空間,就能取得客戶的信任。

        對于普通市民而言,5G1秒鐘能下載一部高清電影。對于制造業來說,5G絕不僅僅是讓產品更便宜?;谥悄苤圃斓牧己没A,今年以來,浙江在國內率先提出探索“未來工廠”建設,并于12月發布首批“未來工廠”名單。當5G的工業應用場景越來越豐富,越來越多涌現出的“未來工廠”讓人浮想聯翩,其帶來的顛覆性革命,將會怎樣深刻影響生產生活?我們拭目以待。

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