太阳能多晶硅铸锭生产的“云服务”

松下问童子，
言师采药去。
只在此山中，
云深不知处。

-----《寻隐者不遇》， [唐] 贾岛

从上世纪九十年代起，互联网这个词被人们说了二十年了。大约是因为审美疲劳，或者某些时髦得人觉得这个词太俗了，所以，出现了“云计算”这个词。从云计算开始，现在基本上不管什么事物，都可以在前面加上个“云”字，立马就显得高端大气上档次了。本博主不能免俗，今天在这里也谈谈多晶硅铸锭的“云服务”。

制造业的售后服务，比消费品的售后服务重要得多，技术难度也高得多。在消费品行业，对售后服务的要求最多也只是“用户体验”的层面。如果把“用户体验”做得稍好一些，就可以到国际著名的商学院的MBA课堂上交流心得了。但是，在装备制造行业，产品的服务一旦出现些许纰漏，不仅是产品本身的使用或用户体验好坏的问题，还可能会给客户的生产造成巨大的损失。所以，制造业的服务，尤其是装备制造业的服务，就特别重要。而多晶硅装备的服务，由于生产过程中涉及的是十几万元一吨的多晶硅，一朝不慎，就会带来数十万的损失。

从用户的角度来看，多晶硅铸锭设备的服务可分为三类，一类是保产服务，即保证设备的按照规范的性能指标进行正常生产，这是最基本的一类服务。二是维护服务，目的是对设备进行正常的保养，以使设备能够始终保持在正常的工作状态，避免过度疲劳导致生产故障或者设备寿命缩短。三是升级服务，在新的技术出来后，能够对设备进行升级，变相延长设备的使用寿命，提高用户的资产利用率。

这三类服务，都需要对设备的运行状况进行清晰的了解。尤其是第一类服务，即所谓“保产服务”，就是一旦生产过程中设备出了问题，必须要在尽可能短的时间里把问题解决掉；否则，轻则耽误生产，重则可能会酿成大的事故。这是客户对于多晶硅铸锭设备的最基本的需求，也是对服务的时间响应性要求最为紧迫的一类服务。

要解决问题，首先要了解问题。而真正的保产服务，要求是在问题出现之前，就先能够发现征兆，提前解决，避免出现生产事故。所谓，上工不治已病，治未病，此之谓也。因此，设备的状态是否清晰，就显得尤为重要。

任何问题在发生之前，都会有征兆。而多晶硅铸锭的生产过程由于是封闭在一个真空的炉体内进行的。虽然有窗口可以让人看到炉内的局部，但那毕竟是很不完全的。所以，仅靠肉眼或人的五官来观察是不能满足需要的。必须要通过一些现代化的手段来代替或者延伸人的五官功能，对生产过程的状况进行及时的了解，这个功能，是由铸锭炉的自动控制系统来完成。

铸锭炉的自动控制系统，首先是要了解炉况，专业上，称之为信息采集。所采集的信息包括，炉内各个部位的温度，真空度，加热的功率、电流、电压等参数，冷却水的温度，还有炉内各运动部件的位置和运动速度及方向。这些参数通过传感器和仪表送到控制器，再经过数据处理后送到人机界面上，操作人员就可以通过人机界面看到炉内的状况了。



图１：上海普罗的RDS4.0 系列一炉四锭铸锭炉的操作主界面

举例来说，在铸锭过程中，最让人担心也最为严重的事故，当属漏硅了。由于铸锭炉工作时内部是高温真空状态，而硅在液态下是很活泼的元素。因此，一旦漏硅，可能会导致很严重的后果。但漏硅往往是由坩埚的状况决定的，而坩埚的状况与硅液的温度有着很大的关系，而坩埚的腐蚀速率，与坩埚的喷涂状况、涂层的烧结情况，以及炉内的真空度都有关系。通过观察并比较这些过程参数之间的关系，可以提前判断出，漏硅会不会发生。

但是，这些数据之间的关系很复杂，靠人在现场判断是十分困难的。所以，上海普罗已经事先将这些判断方式写在了控制系统的程序中，控制系统首先对所有需要的状态参数进行数据采集，包括硅液温度、真空度、压力、各运动部件的位置和速度、阀门状况，以及加热系统的电流电压功率等电力参数，然后通过内部的数学模型对工况进行判断，是否正常，是否需要报警，或者是否需要采取紧急措施。

多晶硅铸锭的生产状态参数的采集要求，一是要准确，二是要实时。如果数据有误，会导致误判，如果数据不及时，会导致对工况的判断延时，从而有关操作也失误。 因为多晶硅铸锭的时间性很强，尤其是在硅料熔化阶段和结晶阶段，每时每刻的状况可能都会发生质变，因此，信息的实时准确收集的重要性毋庸赘言。

但无论多么完美的控制系统，都无法完全代替人工操作。因此，值班工人的认真负责，在任何情况下都是必需的。但是，人都会犯错，而且，对于每个工厂负责人来说，有责任心、有技术水平和经验的工人，永远都是少数。而且，工资也绝对不会低。因此，通常的做法，是聘请或培养一到两个资深的技术人员，由他们来负责生产过程的管理和监视，而占绝大多数的普通的操作工，则只要掌握基本的操作程序即可。这样，能够大大降低人力资源成本。

但是，随之而来的问题，就是这一两个人，不可能一周七天二十四小时呆在车间里。他们要休息，要回家，还要享受生活。于是，他们缺席的时候，往往就是老板最为担心的时候。

有时候，老板自己也在外地出差，或者休假，希望了解自己不在场工厂的时候，看看生产是否正常。

于是，这就产生了多晶硅铸锭的“云服务”的需求。



图2：多晶硅铸锭的“云服务”信息结构

从2008年起，普罗在设计第一台铸锭炉的时候，就为设备设计了一个软件通讯接口，通过这个接口，用户可以在全世界任何有互联网的地方，随时监控整个铸锭过程的所有工艺参数，包括温度、压力、流量、以及炉体各机构的位置以及电气参数。维修工程师、车间主任、分管生产的公司领导都可以通过智能化移动终端随时在办公室、家中、国外的酒店、咖啡厅里，查看实时的生产信息。

除了保产服务外，对于多晶硅铸锭服务的第二个层面---维护服务，这个“云服务”功能就更有用处。上海普罗所开发的这套“云服务”系统，可以使用户的工艺师准确地了解实时工况，并且随时调用工艺曲线，而且还可以调出以前的历史曲线与当前进行对比。即便不在现场，工艺人员也能够用移动手机形式的终端，通过互联网对铸锭过程的数据进行实时访问，察看曲线和图形，作出是否调整工艺的决策。设备维护人员可以通过移动终端（包括手机）对设备进行诊断，判断设备运行情况，进行故障预报和处理。因此，设备维护人员和工艺工程师不必到现场，就可以及时了解设备的状态和对维护的要求。

这种先进的远程监控系统，能够使用户实现“云制造”，使用户享受到信息时代所带来的“云服务”，不仅有利于用户生产的顺利进行，也使用户能够随时随地得到生产的实际状况的信息，享受最大化的服务。



图3：上海普罗的“云服务”移动终端

（终端软件可以安装在市面上任何一款手机中，包括iPhone6）

除了使客户自己能够进行生产的“云服务”外，上海普罗还为每个客户都安排了指定的技术服务人员。而通过“云服务”系统，上海普罗的技术服务人员能够在任何时候、任何地点了解任何用户的实时工况，并为用户进行远程诊断，为用户提供建议。即便客户在新疆，甚至在智利，位于上海的普罗的客户服务人员也可以通过电脑、手机等各种日常终端设备，实时地访问每个用户、每台设备的运行状况，对用户的工艺进行指导。

有了“云服务”，普罗的技术服务人员即便远在千里之外，也能够收到设备自动发来的短信或“微信”，第一时间收到报警信息，从而进行主动地远程诊断，防止避免不必要的停产事故发生。往往有这种情形，位于上海的普罗的技术服务人员甚至要比位于远方的现场操作工更早地发现发现生产过程中存在的异常，从而当铸锭过程出现异常时，进行通知和修正。

这个“云服务”功能的叫法很时髦，其实过去也有类似的服务，只不过那个年代叫做“远程监控系统”。早在2009年，上海普罗就开发了针对使用安卓系统和微软操作系统的手机中断软件，后来，在iPhone上市后，又开发了使用苹果操作系统的手机终端服务软件。所以，用户无论使用市面上能够买得到的任何一款手机，都可以安装该软件。

随着每台设备的销售，上海普罗也可随机配置移动终端（也就是手机），供用户的工艺师、维护工程师、车间生产主管和公司主管生产的领导使用。免去用户的购买手机和安装终端软件的麻烦。

需要重申的是，任何自动化系统，都不能完全代替人工。“云服务”虽然很美，但从云端跌落的感觉也必定是很痛苦的。因此，人工的监管和干预是不可代替的。考虑到许多用户原本没有多晶硅铸锭的知识，也缺乏这方面的专业人员，要实现有效的人工监管和干预，就必须进行全面的技术培训。通过强化的培训和实际操作指导，打造出一支专业的多晶硅铸锭的技术团队，这是用户生产的最坚实的保障。

而这些培训，同样可以通过远程的方式来进行，想赶时髦的话，可以称之为“云培训”。