基于供应链的光伏行业企业群网络协同制造标准研究

中机生产力促进中心□陈 杰 王云锋 尚延鹏 潘康华 辛明哲 陈景玉

1 引言

工业和信息化部与国家标准化管理委员会联合发布的 《国家智能制造标准体系建设指南（2018年版）》将 “智能服务”标准作为主要建设内容之一，提出要开展 “网络协同制造标准研究，用于指导企业持续改进和不断优化，通过高度集成企业间、部门间创新资源、生产能力和服务能力的相关技术方法，实现生产制造与服务运维信息高度共享、资源和服务的动态分析与柔性配置水平显著增强”研究。

2018年4月，工业和信息化部等六部委联合印发 《智能光伏产业发展行动计划 （2018年～2020年）》 （以下简称 “《行动计划》”）。《行动计划》提出 “加快智能光伏产业发展环境不断优化，人才队伍基本建立，标准体系、检测认证平台等不断完善”的目标，推动建立健全智能光伏技术标准体系，加快智能光伏标准体系研究。要求 “加强光伏产品生产及管理系统互联互通标准、智能制造工厂/数字化车间模型标准、智能制造关键设备标准、智能制造设备故障信息数据字典标准、制造过程在线检测、追溯及数据采集标准等智能生产及评价标准研究”。

光伏电站设计生命周期长达25年～35年，需要光伏电站能够长期有效运行。在光伏发电平价上网的进程中，一些企业通过技术创新以降低成本；产业链上也有一些企业采用牺牲产品长期可靠性的降成本路径，这些企业的产品往往能满足直接的下游制造企业的采购检测，而这些产品的长期可靠性在下一环节封装后难以得到检测，导致产业链上下游各类原辅料配件的长期可靠性缺陷向下游累积，最后由电站持有者承担。这是行业需要应对的重大挑战之一。

传统的供应链管理协调性差、管理成本高、顾客服务水平低、牛鞭效应显著等缺点。目前，在行业实践中，已有部分电站投资业主通过指定产品上游多环节原辅料供应商的方式来提升其电站长期可靠性。将这种行业实践提升为基于供应链的企业群网络协同制造，在全产业链上下游协同贯彻最终用户的质量要求，是光伏行业解决光伏电站长期可靠性问题的突破口和出路。

基于供应链的光伏行业企业群网络协同制造，改变传统的上游只对直接下游负责的模式，从最终用户为起点，系统分解产业链制造分工和权责，协同进行供应商评价，协同进行数据采集和识别，协同检验和交付，全产业链上下游协同贯彻最终用户的质量要求，系统解决光伏产品质量良莠不齐的难题，突破中国光伏产业健康发展的障碍。同时，通过搭建基于供应链的光伏企业群协同制造平台，既能保证当前信息化水平不高的企业能加入供应链进行协同制造，也能保证具备了一定信息化基础的企业进行网络协同制造的互联，打通基于供应链的企业间、企业部门间的协同制造壁垒。

2 标准需求分析

目前，光伏行业的产品研制模式主要包括两种。一种为光伏材料和配件制造→光伏电池组件制造→光伏电站建设和运行，该模式下只对下一环节负责，不对最终用户负责，极大地影响光伏电站长期可靠性和发电性能；另一种模式为光伏材料和配件制造 （最终用户指定供应商）→光伏电池组件制造 （最终用户指定供应商）→光伏电站建设和运行，该种模式相对模式已有一定进步，但仍未实现基于供应链的协同制造。

目前，在光伏行业中还存在着如下关键问题：1）光伏行业还处于传统的生产模式，未形成基于供应链的协同制造模式；2）产品无法追溯，没有统一的标识编码标准，不可追溯；3）基于供应链的协同制造下，无制造过程检测规范；4）行业内无基于供应链的协同制造服务平台，无法与企业信息系统集成。因此，亟需制定相关标准，对基于供应链的光伏行业企业群网络协同制造进行规范。

3 光伏行业网络协同制造标准研究现状

在标准方面，对于光伏产品，目前国际上主要有两种标准体系：由国际电工委员会主导制定的IEC系列标准和由美国保险商实验室主导制定的UL系列标准。在光伏行业中，IEC系列标准被世界各国的标准化组织广泛接受。如欧洲的EN标准、英国的BSEN标准以及中国的GB标准等，都是基于或等同引用IEC标准。但这些标准大多是产品和工艺类标准，无基于行业的协同制造管理类标准规范。

在国家标准和行业标准方面，太阳能行业已建立包括通用及基础标准、工程综合及管理、装备、土建的标准体系，其中光伏标准主要涉及光伏装备方面的标准，标准框架如图1所示。

图1 光伏装备标准

光伏装备标准主要包括光伏组件、光伏逆变器、其他辅助设备及材料等，涉及标准45项，其中国家标准30项、能源行业标准13项，正在制定标准两项。

目前，光伏行业的标准多为产品标准，偏向于产品技术条件、设计制造、安装运行等方面，在整个光伏行业还未形成基于产业链的网络协同制造标准，在基于供应链的网络协同制造方面还缺乏统一的标准和管理规范。

4 标准设计思想及主要研究内容

针对基于供应链的光伏行业企业群网络协同制造中存在的问题，提出了 《基于供应链的网络协同制造 订单分解与物流配送要求》、 《基于供应链的网络协同制造 标识编码与追溯要求》、 《基于供应链的网络协同制造 检验检测要求》和 《基于供应链的网络协同制造 协同制造系统架构及集成要求》四项关键技术标准，建立行业应用规范，充分发挥标准的基础规范、技术支撑和示范引领作用，推动光伏行业建立基于供应链的网络协同制造模式，助推光伏行业企业提质增效和转型升级。标准的总体设计思想如图2所示。

图2 标准总体设计思想

（1） 《基于供应链的光伏发电系统网络协同制造 通用要求》标准

该标准主要规定了基于供应链的光伏发电系统网络协同制造业务场景、协同制造流程及协同制造要求。

光伏发电系统核心组成部件主要由光伏组件、汇流箱、逆变器三部分。其中光伏组件由边框、玻璃、电池片、接线盒等主要部件组装而成；电池片由硅片经过制绒、扩散制PN结、边缘刻蚀、背钝化、镀膜及丝网印刷等工艺制备而成。光伏发电系统组成如图3所示。

基于供应链的光伏发电系统网络协同制造主要包括以下两个方面的协同：基于供应链的光伏发电系统建设所需光伏组件、逆变器、汇流箱的制造和供应协同及光伏组件与电池片、硅片的制造协同。

图3 光伏发电系统组成

基于供应链的光伏发电系统网络协同制造流程主要有订单生成、订单分解、物料采购、订单生产、订单交付五大功能。各功能模块有效衔接、通力合作，完成光伏发电系统基于供应链的网络协同制造。

（2） 《基于供应链的光伏发电系统网络协同制造 标识解析要求》标准

该标准主要规定了光伏发电系统标识编码的对象、编码组成、编码原则和标识对象的分类编码、标识编码、属性编码及标识解析等。

光伏发电系统的标识对象主要包括光伏组件、汇流箱、逆变器、电池片和硅片。光伏发电系统标识对象的编码组成由分类编码、标识编码和属性编码三部分组成。

光伏发电系统标识对象的标识编码分为两层，用七位数字表示。其中第一层对厂商进行识别，由五位数字组成，第二层对产品项目进行标识，由两位数字组成。

光伏组件编码分为七层，采用九位数字代码表示。每层的含义如下：第一层：根据光伏组件电池片数量的不同，采用一位数字表示；第二层：根据光伏组件EL、外观检测结果的不同，采用一位数字表示；第三层：根据光伏组件功率大小区分，采用两位数字表示；第四层：根据光伏组件工艺路线区分，采用一位数字表示；第五层：根据光伏组件类型区分，采用两位数字表示；第六层：根据光伏组件背板类型区分，采用一位数字表示；第七层：制定光伏组件区分码，研发产品为R，生产产品不填。

汇流箱编码分为四层，采用七位数字代码表示。每层的含义如下：第一层：按照汇流箱产品类型的不同，采用三位字母组和表示；第二层：根据汇流箱光伏阵列输入路数的不同，采用两位数字表示，数字即代表输入路数；第三层：根据光伏汇流箱销售目标市场的不同，采用一位字母表示；第四层：根据光伏汇流箱是否有特殊属性的不同，采用一位字母表示。

逆变器编码分为五层，采用十位数字或字母表示。每层的含义如下：第一层：按照逆变器输出额定功率大小的不同，采用四位数字表示；第二层：根据逆变器接入电网类型的不同，采用一位数字表示；第三层：根据逆变器电网隔离方式的不同，采用两位组和字母表示；第四层：根据逆变器销售区域的不同，采用一位字母表示；第五层：根据逆变器是否有突出特性，采用两位组和字母表示。

电池片编码分为六层，采用十位数字代码表示。每层的含义如下：第一层：根据电池片等级的不同，采用一位字母表示；第二层：根据电池片掺杂类型的不同，采用一位数字表示；第三层：根据电池片制造工艺的不同，采用两位数字表示；第四层：根据电池片尺寸大小的不同，采用两位数字表示；第五层：根据电池片厚度大小的不同，采用一位字母表示；第六层：根据电池片表面网版图形样式的不同，采用三位数字和字母组合的方式。

硅片属性编码分为六层，采用六位数字代码表示。每层的含义如下：第一层：根据硅棒拉制过程中的掺杂不同，采用一位数字表示；第二层：根据硅片直径的不同，采用一位数字表示；第三层：根据硅片电阻率的不同，采用一位数字表示；第四层：根据硅片厚度的不同，采用一位数字表示；第五层：根据硅片成品包装数量和方式的不同，采用一位数字表示；第六层：根据硅片产品生产阶段的不同，采用一位数字表示。

（3） 《基于供应链的光伏发电系统网络协同制造 订单协同要求》标准

该标准主要规定了基于供应链的光伏发电系统网络协同制造对象、协同内容和过程及协同要求。

基于供应链的光伏发电系统网络协同制造订单协同对象为客户、产品生产商和原材料供应商。

基于供应链的光伏发电系统网络协同制造订单协同主要包括客户下单、订单录入、订单分解、物料采购、生产排程及产品配送六个环节，具体包括以下内容：客户根据光伏电站建设需求，制定光伏发电系统逆变器、组件、汇流箱采购需求，在协同制造平台上选择符合要求的产品供应商下单；产品供应商与客户达成采购协议并签订正式合同，生成合同号，产品供应商将订单内的产品采购信息录入到协同制造平台CRM系统；产品供应商将客户订单分解，下发派送到各生产基地；生产基地根据派发的生产任务 （子订单），制定物料需求计划 （规格型号、数量，价格、需求时间）录入到协同制造平台，物料供应商匹配生产基地物料需求，安排物流发货；生产基地根据客户订单需求信息，进行生产排程，将产成品及时入库，并建立入库信息，同步到协同制造平台，关联订单号；在CRM系统中，根据客户合同中的要货计划、生产完工及库存情况，基于合同适时发起发货申请的创建及审批，根据合同号码做依据，执行对应的备货和发货操作，将货物准时送达安装现场。

（4） 《基于供应链的光伏发电系统网络协同制造 平台要求》标准

该标准主要规定了基于供应链的光伏发电系统网络协同制造系统的平台组成、平台功能和平台管理要求等。

基于供应链的网络协同制造平台如图4所示，主要分为协同门户、应用平台及系统支撑模块三部分。

协同门户是整个光伏发电系统网络协同制造平台的信息输入和流出层，也是平台的使用方，主要有供应商用户、企业用户和客户用户。各用户通过互联网访问信息平台进行光伏发电系统供应链和协同制造信息的输入、流转、查看、审核和决策。应用模块是平台的核心功能模块，主要包含协同供应链应用平台和协同制造应用平台。系统支撑模块主要包括企业服务总线平台和服务器及存储硬件架构。

平台能够实现客户管理、供应商管理、生产计划管理、质量管理、数据采集与管理及供应链管理等功能。

图4 基于供应链的网络协同制造平台架构

5 结语

针对光伏行业供应链协同过程存在的关键问题，从基于供应链的网络协同制造要求出发，重点研究基于供应链的光伏行业企业群网络协同制造中的标识解析、订单协同、网络协同制造平台架构与集成等关键技术，制定基于供应链的网络协同制造四项关键技术标准，全面梳理和总结技术应用现状、应用场景和存在的关键问题，提出标准化解决方案，打通企业间、企业内部部门间协同制造的壁垒，推动光伏行业建立基于供应链的网络协同制造模式，助推光伏行业企业提质增效和转型升级。