2024物博会丨基于物联网的单晶硅切片智造一体化平台：赋能单晶硅切片“量”“质”齐升

在全球能源转型和科技飞速发展的背景下，新能源和电子信息产业不仅是经济发展的基石，也成为培育、发展新质生产力的重要动力之一。单晶硅切片作为新能源及电子信息产业链中的重要环节，其质量和效率直接影响到下游产品的性能和市场竞争力。

致力于实现单晶硅切片产品质量提升和制造方式升级，无锡中环应用材料有限公司（下称“中环应用材料”）打造出“基于物联网的单晶硅切片智造一体化平台”，通过打通产品研发、生产作业、质量控制、物料调度等作业场景，全面提升产线制造能力、质量控制能力和计划调度能力，实现单晶硅切片制造环节全生命周期高效管理，产品良率和管理水平达到行业领先水准，入选工业和信息化部2023年工业互联网试点示范名单。

系统集成，资源调度高效准确

单晶硅是支撑半导体、光伏相关产品制造的核心原材料，广泛应用于集成电路、太阳能电池、光电子器件等领域，近年来市场规模快速增长。

中环应用材料长期从事高效太阳能电池用超薄硅单晶金刚线切片的研发、生产、销售和服务，拥有全球最大的单晶硅切片单体车间，在无锡先后实施了总投资超60亿元的高纯度晶体硅材料产业化项目和高纯太阳能超薄硅单晶材料智慧工厂项目。

“单晶硅切片生产过程通常包括单晶硅粘棒、切片、清洗、检测等多个工序，传统生产方式效率低、品控难，更难以实现全流程精准管控，制约着我国高端制造产业自主可控能力的提升。为此，我们搭建了‘基于物联网的单晶硅切片智造一体化平台’，重点发力单晶硅切片制造的全生命周期管理优化。”中环应用材料智能制造部总监说。

产品生产，资源调度是第一关。中环应用材料生产现场以单晶硅切片智造一体化平台为主线，配置MES一体化系统，实现人员、资源实时调度。具体来看，在系统录入销售订单号可直接生成生产计划单，系统再根据订单需求、现有资源，进行资源分配，将设备、工艺配方、原辅材料通过智能决策进行自动化调度，确保派工高效率、准确性。

（资源调度后台）

为便于原材料的合理备库和准确调拨发料，平台还将WMS、MES、ERP三大系统数据打通，实现跨系统信息共享，ERP系统的发货通知单与WMS系统的存货管理库存信息集成共享，设有“拣货平台”运算功能，自动计算仓库配料需求，并对仓库中的物料信息及账目数据进行智能管理；出入库物料则通过自动扫码设备进行记录，上传至WMS及MES系统进行数据收集，库存数据实时更新，实现实物与账务相符。

人机协同，实现生产“量”“质”齐升

“资源调度仅仅是基础性工作，全面提升产线制造能力必须要对生产作业过程进行把控。”中环应用材料智能制造部总监认为。目前平台通过MES、EAP、RMS、PMS、FMB、SPC等模块、系统的集成，以及RFID、条码采集器、视觉检测设备、激光搬运等设备的联网运用，实现生产作业的全面监测、分析和优化，大幅提升智能化管理水平。

在实际应用中，MES模块、EAP模块、SPC模块用于设备自动化控制，PMS模块监控和分析生产性能，FMB模块进行车间可视化管理，RFID模块和条码采集模块则确保生产过程柔性调度和数据追溯，视觉检测设备用于物料外观检测、质量等级判定……通过优化调度、资源管理和性能监控，中环应用材料单晶硅切片的生产效率提高11.45%，产品不良品率降低1.7%，质量合格率达96%。

（智慧调度中心）

值得一提的是，中环应用材料还创新打造了基于传感技术的单晶硅切片人机协同制造模式。这一模式下，切割机器接收到任务后开始工作，物联网传感器监测切割机状态、切割参数和硅片状态，数据实时传输至MES系统和AI系统。AI系统预测潜在问题、优化切割参数，确保切割精准性。过程中，生产管理人员可利用远程集控系统监测车间运行情况，实时进行干预和调整，进一步提高产品质量和产线灵活性。

绿智融合，经济社会效益兼得

新质生产力以绿色、智能为底色，是绿智融合质态的生产力。“为助力制造业绿色低碳发展，我们还打造了适用于工业生产过程中用能设备的能源计量和监控场景。”中环应用材料有关负责人说。

该场景利用在线后台监测系统，实时获取现场用能设备、设施的用能状态，减少人力抄表环节，可及时改善、控制现场用能情况，减轻额外成本和安全隐患等问题。

平台应用以来，中环应用材料实现环保效益与经济效益“双提升”：生产运营成本降低5.7%，节省切割损耗低至13%，能源利用率提高0.55%，水资源利用率提高0.13%，较常规硅片生产工厂显著提升。截至目前，中环应用材料已获得国家级工业互联网平台、江苏省智能制造示范工厂等多项荣誉。

（智慧能碳管理系统）

“该项目的建设为行业提升制造效率、改善产品质量，降低产品成本和资源消耗提供了示范作用，同时平台具备通用性、经济性，可应用于不同行业，也有助于推进制造业与物联网融合发展。”中环应用材料有关负责人说。（殷晴）

编辑：赵鼎

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