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“未来工厂”什么样?来听横店东磁电池片六厂员工讲述他们和智能机器的故事 

2020-12-28 07:30 |浙江新闻客户端 |记者 杨振华 肖淙文 市委报道组 蔡凤 共享联盟横店站 单冠定

横店东磁电池片六厂车间外景

横店集团东磁股份有限公司电池片六厂(以下简称“六厂”),名字听起来普普通通,却“生来不凡”。它于2019年9月开建,投资7.2亿元,被列入2020年国家传统产业智能化、信息化改造项目,“年产1.6GW高效PERC单晶电池片项目”列入《2020年省重点建设项目增补名单》。今年12月,省经信厅公布的《2020年浙江省“未来工厂”拟认定名单》中,“横店东磁单晶电池片未来工厂”名列其中。

日均生产105万片单晶电池片,AI检测200毫秒完成……作为全省最大的5G专网应用智能工厂,六厂从生产、物流到检测等环节均实现5G边缘计算赋能。

2020年省政府工作报告指出,加快推进“1+N”工业互联网平台体系建设,连接5000万台工业设备,服务10万家以上工业企业。建成5G基站5万个,实现县城以上全覆盖。年末,记者走进六厂,在运用5G边缘计算技术的车间里,听听员工和智能机器之间的故事,一窥5G给制造业带来的突破革新,感受省“十四五”规划中“推广新智造模式”的意义所在。

故事1 熟练工变“清洁工”

六厂的单晶电池片生产,分为15道工序。瘦小的应德伟,是第8道“PE二合一”工序的班长。这道工序,是在硅片背面沉积氧化铝形成钝化层,并在氧化铝表面再生成一层氮化硅膜。

应德伟的工作内容理解起来相对简单:清理卫生,检查工装夹具的完整性等等。但此前,应德伟还在传统生产车间时,这个岗位的工作,让他感到非常尴尬。

比如其中的插片环节,他要用一根吸笔,吸起166毫米宽的电池片,插入168毫米宽的工装夹具内。仅有2毫米的空隙,一不注意就会造成碎片,非常费眼力。更令个头不高的应德伟感到苦恼的是,操作平台高1.3米左右,加上工装夹具的高度,他经常得踮脚才能完成操作。可以说,插片这个活,没有三四个月的练习,很难成为熟练工。“其实个子高也不舒服,经常得弯腰。”同在这道工序的董军伟无奈地说。

这个需要熟练工的岗位,每日一次次重复机械操作,劳动强度很大,让招工变得越来越难。“没人愿意做,产能不匹配,整个生产都会受到影响。”应德伟说。

机械手臂操作

现在,六厂的插片和取片工作,则交给了30只机械手臂,机械手上装了多个传感器,通过5G网络控制操作,一次就能插28片,非常稳定,而且可以日夜不停地工作。从以前要求“熟练工”,到现在做好“清洁工”即可,新员工来了一星期就能上手,人工少了一半,效率却增加了数倍。

机器让员工操作更轻松,还反映在每天的步数上。董军伟说,以前上一个班,在车间里能走到三四万步,现在走不了多少步了,因为有了“代步”的AGV(自动导引运输)小车。

AGV小车不载人,但是承担了物流搬运,并能处理上料、下料等。66辆AGV小车,集成了5G通讯模组,类似安装了一张手机SIM卡,能够直接连接到5G网络,精确、无误差地接收信号并按照规划路线穿梭在各个生产单元之间。

故事2 新搭档的“软硬手”

从传统车间到5G车间,工序改良、环境改善,老员工的工作内容出现了颠覆性的变化,王聪和洪腾耀这对新搭档面对的则是全新的工作。

王聪大学专业是网络工程,洪腾耀是信息与计算科学,在六厂,两人是一对“软硬兼施”组合。目前两人的所有同学中没有跟他们从事相似工作的。

“硬”的是王聪,今年5月移动公司做好车间外网的5G宏基站布局后,车间内网的室分基站、微基站等,以及分布在生产设备上的124个CPE(移动信号接入设备),都由王聪和同事们负责调试以及后续维护,AGV小车上的5G通讯模组就是其中之一。王聪同时承担着MES系统(面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统)的数据采集工作,所有生产设备上的状态监测、工艺优化、故障预警等信息,通过5G网络传输后集合处理。

“我的工作跟王聪互相补充,他负责硬件,我偏软件。”洪腾耀说,王聪布局网络和数据采集后,由他负责展示、汇总、分析。譬如产品追溯,六厂以一个“花篮”为单位,内含100片电池片,从进厂到出库,全程自动扫描读取,记录相关信息,出厂后发现问题,就能追溯到每个“花篮”的每道工序,并进行分析、改进。

员工查看实时数据

在六厂,5G信号实现无缝覆盖,各生产设备上装置的196张5G边缘流量卡,实现了对车间所有设备的智能控制。对生产设备和运转数据的采集分析,之前由专业工程师或技术员点到点地记录,再由人工进行分析提供给管理层决策。运用5G边缘计算技术后,采集到的信息先汇总传递至边缘计算网关,利用其搭载的高性能处理器,预先对数据进行分析、筛选和判断,最后再通过网络端口将集约化的数据传输到工业云平台,实现生产信息的及时高效上报和反馈。

故事3 他的孩子叫AI

自动化生产流水线

六厂去年9月开始建造厂房,从原有各个厂区抽调来的骨干员工,看着它从无到有拔地而起,一批批先进设备入场安装。今年6月,六厂调试生产,9月正常化。

负责生产线最后一道“检测”工序的葛展军,在见证六厂诞生的同时,还守着AI的成长。他的工作岗位不是传统简单的“检测员”,而是“AI视觉检测系统专员”。AI有如葛展军的孩子,他帮助AI不断地学习吸收、自我优化,成为一名出色的智能“检测员”。

AI的检测方法,看上去并不复杂。电池片通过流水线转到检测仪上后,灯光一闪就完成了,比做CT快得多,肉眼根本来不及细看。“检测一片单晶电池片,只需要200毫秒。”葛展军说,检测基于光学图像、自动化,以及神经网络技术,通过5G网络传输,AI质检在MEC边缘服务器上执行,数据归档则存储在云端进行,由此实现单晶电池片EL(电激发光)检测的毫秒级自动判定。

把AI检测“训练”成毫秒级的水平,葛展军花了两个月时间。“传统对单晶电池片的检测,主要采用灰度对比,机器分选测试的算法和标准也不同,误判率在5%—10%,漏检率在2%以上。”葛展军说,AI的一套检测模型,要设定产品质量参数,还要包含所有缺陷,单种缺陷识别需经过5万次的练习,而整套模型训练完成一般需要20万次,耗时10小时。训练后,还要不断进行优化,提升检测精度。

2013年就进入东磁的葛展军,在检测工序上历练多年,AI的学习能力和进步速度比他快得多。与车间刚开始生产时相比,AI自身的漏检率和误判率大大下降,学习能力则大大提升。目前,AI的模型训练时间已缩减至半小时,漏检率从2%降至0.15%,误判率从4%降至0.3%。

葛展军也有他的后道搭档,PQC(过程质量控制)主管吴炎炎。葛展军的AI不断更新搜集电池片的缺陷后,吴炎炎进行问题跟踪,对缺陷图片进行分类分析,寻找出现缺陷的原因,并修改工艺以避免缺陷再次出现。人、AI与生产设备,通过对数据的分析,一起寻求最完美。

故事4 专网搭上5G快车

站在不同的工序上,六厂不同岗位的员工,对这个“未来工厂”有各自不同的认识与观感。而关于数字化、智能化,关于六厂的“光荣与梦想”,站在更全局角度的建设者与管理者,显得更加自信与豪迈。

六厂作为5G边缘计算的工业互联网示范项目,横店集团东磁股份有限公司信息科科长李明全程参与建设。应用5G的工厂很多,六厂被称为“全省最大的5G专网应用智能工厂”,“专网”两字不可缺少。“运用网络切片技术,移动公司为六厂做了一个虚拟专网,可以理解为所有5G信号都是在六厂内部传输。”李明说。

选择5G,配套边缘计算技术,搭载工业互联网平台,六厂的最终选择来自一番优劣比较:与传统的有线布线、WIFI传播相比,5G的传输速率快、时延低,安全性好、抗干扰强,综合建设成本也更低。

六厂通过5G网络的数据传输,听起来要经历一个“漫长”的过程。比如,设备产生信令数据后,通过六厂的5G室分基站先传到东阳骨干机房,再传输至金华移动枢纽楼,然后通过边缘计算设备传回至六厂的数字电路,返回到厂区服务器内。

运输中的AGV小车

即使要这样走一个涉及多地的来回,5G的传输速率依然高过有线和无线WIFI布线,时延仅有15毫秒。李明举例说,AGV小车的调度要求非常高,如果信号指令的时延过长,匹配不到位、定位不精准,调度就会失灵,5G网络有效解决了时延问题。

六厂厂长金刚刚说,六厂拥有诸多专利:设备专利、工艺专利等,整条智能化流水线公司参与自主设计,大部分专利权都自有或与供应商共有。李明告诉记者,六厂设备的国产化率,达到了90%。

拥有自主专利生产线六厂,产能惊人,是横店东磁原有4个电池片厂产能的总和,让公司的电池片生产产能直接翻倍。六厂对268台设备的产能还在不断提升,金刚刚说,上个月六厂对外公开的数据,是日均生产100万片单晶电池片,对15道工序的细节再提升后,现在日均生产量已达到105万片,下一步的目标是108万片。

【浙江新闻+】

快评:浙江制造新图景

科技是第一生产力。5G赋能究竟强不强,最终会体现到产品销售和市场反馈上。订单不断的六厂,已经给出了答案。

光电转换效率的高低,是评判电池片好坏的重要参数。数字化、智能化、5G赋能的六厂,通过生产流程再造、工艺改进、AI自我学习,电池片产品质量明显提升,光电转换率达到23%,而市场一般电池片的转换率是22.8%。

虽然只有0.2%的差距,但足以让横店东磁领跑行业,也让横店东磁的电池片有能力保证价格合理性,提高市场竞争力。横店东磁市场营销负责人举例,六厂减员增效提质以及智能化生产,为议价提供了支撑,列出成本降低、质量提升的理由,而且仍然存在盈利空间,就能取得客户的信任。

对于普通市民而言,5G是1秒钟能下载一部高清电影。对于制造业来说,5G绝不仅仅是让产品更便宜。基于智能制造的良好基础,今年以来,浙江在国内率先提出探索“未来工厂”建设,并于12月发布首批“未来工厂”名单。当5G的工业应用场景越来越丰富,越来越多涌现出的“未来工厂”让人浮想联翩,其带来的颠覆性革命,将会怎样深刻影响生产生活?我们拭目以待。(杨振华)

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