光伏企業(yè)的質(zhì)量改善利器：交互式可視化數(shù)據(jù)分析

伴隨著日本核泄漏事件的爆發(fā)與不斷升級(jí)，新能源中原本占最大份額的核電產(chǎn)業(yè)下滑已是大勢(shì)所趨，另一重要新能源產(chǎn)業(yè)——光伏產(chǎn)業(yè)是否回?fù)碛懈玫陌l(fā)展空間？

機(jī)遇與危機(jī)并存的中國(guó)光伏市場(chǎng)

對(duì)此，業(yè)內(nèi)行家有著更深入的看法：雖然核電行業(yè)大不如前，但光伏行業(yè)同時(shí)也在經(jīng)歷著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。中國(guó)自2007年成為全世界最大的光伏產(chǎn)品生產(chǎn)國(guó)后，各個(gè)環(huán)節(jié)都在逐步完善的過(guò)程中。然而有一點(diǎn)值得注意：必須將企業(yè)目前普遍存在的由政府補(bǔ)助驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換為市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)。因?yàn)橥耆蕾囌a(bǔ)貼作為行業(yè)發(fā)展的動(dòng)力蘊(yùn)藏著很大的風(fēng)險(xiǎn)。一旦政策變化或終止時(shí)，所帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)沖擊是巨大的。只有盡快建立真正的光伏市場(chǎng)體系，使光伏產(chǎn)業(yè)按照市場(chǎng)規(guī)律運(yùn)作起來(lái)，才能夠充分發(fā)揮政府補(bǔ)貼的杠桿作用，減少政策變動(dòng)對(duì)產(chǎn)業(yè)可能造成的傷害。

光伏行業(yè)的所有從業(yè)人員（尤其是領(lǐng)導(dǎo)層）必須有這樣清醒的認(rèn)識(shí)：不管行業(yè)景氣與否，產(chǎn)業(yè)中各個(gè)環(huán)節(jié)的產(chǎn)品價(jià)格必須不斷下降，直到光伏發(fā)電的成本切切實(shí)實(shí)地低于火力發(fā)電為止。只有成本下降，才是光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的真正動(dòng)力。

那么，怎樣才能降低成本呢？很多人往往直接想到的是降低多晶硅等原材料成本。實(shí)際上，在2009年以后，多晶硅成本已經(jīng)消耗了很大一部分下降空間。新的、真正的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)開始在企業(yè)的工藝流程和質(zhì)量管理水平上展開，與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體電子行業(yè)非常相似的是，光伏產(chǎn)品的一次性良品率既決定了生產(chǎn)過(guò)程能力的強(qiáng)弱，同時(shí)也決定了生產(chǎn)成本的大小。

借鑒第一太陽(yáng)能、艾格太陽(yáng)能、晶澳太陽(yáng)能等國(guó)外知名光伏企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，不難發(fā)現(xiàn)光伏產(chǎn)品的良品率控制離不開基于數(shù)據(jù)的精細(xì)化分析與決策。這是一個(gè)技術(shù)活，也恰恰是國(guó)內(nèi)光伏企業(yè)的軟肋。當(dāng)然，先進(jìn)制造流程的量化分析絕不是一味地追求數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的大而全、數(shù)據(jù)建模的復(fù)雜性，而是越來(lái)越強(qiáng)調(diào)實(shí)用性。近年來(lái)，一種全新的數(shù)據(jù)分析方式——交互式可視化數(shù)據(jù)分析——已經(jīng)被越來(lái)越多的領(lǐng)先企業(yè)用來(lái)識(shí)別劣質(zhì)成本并分析其原因，制定改進(jìn)方案以優(yōu)化生產(chǎn)工藝，最終提升一次性良品率和綜合質(zhì)量水平，同時(shí)降低成本。所謂“交互式可視化”數(shù)據(jù)分析，就是推崇使用更多的圖形化工具，通過(guò)交互式的圖形實(shí)現(xiàn)分析者與數(shù)據(jù)的雙向“交互”，從而擺脫對(duì)傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析工具的依賴（或者說(shuō)是“以一種圖形化的簡(jiǎn)單方式使用其背后先進(jìn)的統(tǒng)計(jì)分析方法”），降低其使用門檻，并能更好地洞察數(shù)據(jù)背后的重要信息。下面我們借助一個(gè)運(yùn)用在光伏行業(yè)已廣泛應(yīng)用的專業(yè)六西格瑪及質(zhì)量管理統(tǒng)計(jì)分析軟件JMP對(duì)太陽(yáng)能電池進(jìn)行一次性良品率改善的案例來(lái)簡(jiǎn)要說(shuō)明如何通過(guò)交互式可視化的分析，事半功倍地提高生產(chǎn)能力，降低劣質(zhì)成本。
簡(jiǎn)單太陽(yáng)能電池生產(chǎn)的過(guò)程基本上分為八個(gè)主要步驟，大致可以用下面這張流程圖表示。

簡(jiǎn)單太陽(yáng)能電池的大致整體工藝流程

首先，在收集了歷史數(shù)據(jù)后，我們希望能迅速找到改善的最佳突破口，看看改善哪些工藝對(duì)提高整體的實(shí)際直通率影響最大。從JMP的“預(yù)測(cè)刻畫器”中看出一些端倪：在八個(gè)步驟的實(shí)際良品率與整體的實(shí)際直通率的線性關(guān)系圖上，我們明顯發(fā)現(xiàn)“實(shí)際擴(kuò)散良品率”和“實(shí)際刻蝕良品率”與“實(shí)際直通率”的斜率明顯大于其他步驟的實(shí)際良品率，進(jìn)一步用鼠標(biāo)改動(dòng)“實(shí)際擴(kuò)散良品率”和“實(shí)際刻蝕良品率”的設(shè)置，導(dǎo)致“實(shí)際直通率”的改變幅度也是最大的，由此可以直觀地判斷“擴(kuò)散”和“刻蝕”的工藝影響最大，它們是生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵工序。

預(yù)測(cè)刻畫器分析

接著，我們很自然地想去了解造成“擴(kuò)散”何“刻蝕”良品率低的罪魁禍?zhǔn)资钦l(shuí)。用JMP的“Pareto圖”很容易發(fā)現(xiàn)“擴(kuò)散”工序中的主要缺陷是“擴(kuò)散返修”和“擴(kuò)散機(jī)器內(nèi)碎片”，“刻蝕”工序中的主要缺陷是“刻蝕裝片時(shí)碎片”和“刻蝕機(jī)器內(nèi)碎片”。因此，我們需要去重點(diǎn)關(guān)注和控制這四種缺陷的產(chǎn)生原因。

Pareto圖分析

然后，我們就開始運(yùn)用一些回歸建模、決策樹等更高級(jí)的分析工具去查找原因。當(dāng)然，一說(shuō)到高級(jí)分析工具，很多人可能會(huì)望而卻步，覺(jué)得太抽象、看不懂。其實(shí)，現(xiàn)在這種擔(dān)心實(shí)在是多慮了。在JMP中，所有的分析工具，無(wú)論是簡(jiǎn)單的，還是復(fù)雜的，都可以通過(guò)各種統(tǒng)計(jì)圖形來(lái)和工程師一起“看圖說(shuō)話”。比如在此例中，我們運(yùn)用JMP軟件的“決策樹”功能進(jìn)行要因分析時(shí)，只需要用鼠標(biāo)點(diǎn)擊分析界面上的“拆分”按鈕，就可以一步步地按照“組內(nèi)差異最小化，組間差異最大化”的原則將數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，從而發(fā)現(xiàn)很多有價(jià)值的信息：

1. 因?yàn)樵诜纸M的過(guò)程中，“決策樹”從眾多候選變量中選用到了“硅片廠家”、“日期”、“硅片批次”和“班次”四個(gè)變量，因此可以判斷它們是影響缺陷率產(chǎn)生的關(guān)鍵因素。

2. 如果關(guān)注“硅片廠家”這個(gè)因素的話，不難發(fā)現(xiàn)“甲”、“丁”這兩家廠的質(zhì)量問(wèn)題不大，而另兩家廠“乙”、“丙”的質(zhì)量問(wèn)題相對(duì)比較嚴(yán)重。這是因?yàn)閺?ldquo;決策樹”左側(cè)的圖形看，代表良品率高的綠色面積很大，它對(duì)應(yīng)的分類水平就是“硅片廠家（甲、?。?rdquo;；反之，從“決策樹”右側(cè)的圖形看，代表良品率低的紅色面積很大，它對(duì)應(yīng)的分類水平就是“硅片廠家（乙、丙）”。

3.結(jié)合“日期”因素來(lái)看的話，11月1日的情況很糟糕，乙、丙兩個(gè)硅片廠家所有班次的良品率全部未達(dá)標(biāo)；而11月2日和7日這兩天同樣出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題，丙廠B班所有的生產(chǎn)批次全部未達(dá)標(biāo)，這些都值得我們?nèi)プ錾钊氲默F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。

決策樹分析

其實(shí)，在實(shí)際工作中，太陽(yáng)能電池企業(yè)的技術(shù)人員們還可以使用更多其他交互式、可視化的數(shù)據(jù)分析方法來(lái)挖掘深層的技術(shù)原因，優(yōu)化改進(jìn)方案，限于篇幅，就不再做更深入的介紹了。不過(guò)可以肯定的是：如何快速實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理和成本控制的雙重提升，掌握交互式可視化數(shù)據(jù)分析將是國(guó)內(nèi)光伏企業(yè)都需要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題。