高测股份(688556):青岛高测科技股份有限公司2022年度向特定对象发行A股股票募集说明书(申报稿)

时间:2022年11月22日 17:27:20 中财网

原标题:高测股份:青岛高测科技股份有限公司2022年度向特定对象发行A股股票募集说明书(申报稿)

股票简称:高测股份 股票代码:688556 青岛高测科技股份有限公司 (Qingdao Gaoce Technology Co., Ltd.) (山东省青岛市高新区崇盛路 66号) 2022年度向特定对象发行 A股股票 募集说明书 (申报稿) 保荐机构(主承销商) 声 明
本公司及全体董事、监事、高级管理人员承诺募集说明书及其他信息披露资料不存在任何虚假记载、误导性陈述或重大遗漏,并对其真实性、准确性及完整性承担相应的法律责任。

公司负责人、主管会计工作负责人及会计机构负责人保证募集说明书中财务会计资料真实、准确、完整。

中国证监会、交易所对本次发行所作的任何决定或意见,均不表明其对申请文件及所披露信息的真实性、准确性、完整性作出保证,也不表明其对发行人的盈利能力、投资价值或者对投资者的收益作出实质性判断或保证。任何与之相反的声明均属虚假不实陈述。

根据《证券法》的规定,证券依法发行后,发行人经营与收益的变化,由发行人自行负责。投资者自主判断发行人的投资价值,自主作出投资决策,自行承担证券依法发行后因发行人经营与收益变化或者证券价格变动引致的投资风险。

目 录
释 义............................................................................................................................ 4
一、一般术语 ......................................................................................................... 4
二、专业术语 ......................................................................................................... 5
第一章 发行人基本情况 ........................................................................................... 8
一、发行人基本信息 ............................................................................................. 8
二、股权结构、主要股东情况 ............................................................................. 8
三、所处行业及行业竞争情况 ............................................................................. 9
四、主要业务模式、产品或服务的主要内容 ................................................... 27 五、科技创新水平以及保持科技创新能力的机制或措施 ............................... 36 六、现有业务发展安排及未来发展战略 ........................................................... 49 第二章 本次证券发行概要 ..................................................................................... 51
一、本次发行的背景和目的 ............................................................................... 51
二、发行对象及与发行人的关系 ....................................................................... 53
三、附条件生效的股份认购协议及补充协议内容摘要 ................................... 54 四、本次向特定对象发行股票方案概要 ........................................................... 58 五、募集资金投向 ............................................................................................... 60
六、本次发行是否构成关联交易 ....................................................................... 60
七、本次发行是否将导致公司控制权发生变化 ............................................... 61 八、本次发行取得批准的情况及尚需呈报批准的程序 ................................... 61 第三章 董事会关于本次募集资金使用的可行性分析 ......................................... 62 一、本次募集资金投资项目的具体情况 ........................................................... 62 二、本次募集资金投资于科技创新领域的主营业务的说明,以及募投项目实施促进公司科技创新水平提升的方式........................................................ 63 三、本次募集资金用于研发投入的情况 ........................................................... 64 四、本次募集资金投资项目涉及立项、土地、环保等有关审批、批准或备案事项的进展、尚需履行的程序及是否存在重大不确定性........................ 64 第四章 董事会关于本次发行对公司影响的讨论与分析 ..................................... 66 一、本次发行完成后,上市公司的业务及资产的变动或整合计划 ............... 66 二、本次发行完成后,上市公司科研创新能力的变化 ................................... 66 三、本次发行完成后,上市公司控制权结构的变化 ....................................... 66 四、本次发行完成后,上市公司与发行对象及发行对象的控股股东和实际控制人从事的业务存在同业竞争或潜在同业竞争的情况............................ 66 五、本次发行完成后,上市公司与发行对象及发行对象的控股股东和实际控制人可能存在的关联交易的情况................................................................ 67 第五章 与本次发行相关的风险因素 ..................................................................... 68
一、经营风险 ....................................................................................................... 68
二、财务风险 ....................................................................................................... 70
三、技术风险 ....................................................................................................... 72
四、政策风险 ....................................................................................................... 74
五、法律风险 ....................................................................................................... 74
六、与本次向特定对象发行股份相关的风险 ................................................... 75 七、其他风险 ....................................................................................................... 75
第六章 与本次发行相关的声明 ............................................................................. 77
一、发行人及全体董事、监事、高级管理人员声明 ....................................... 77 二、发行人控股股东、实际控制人声明 ........................................................... 80 三、保荐人(主承销商)声明 ........................................................................... 81
四、律师事务所声明 ........................................................................................... 83
五、会计师事务所声明 ....................................................................................... 84
六、发行人董事会声明 ....................................................................................... 86

释 义
一、一般术语
本募集说明书中,除非文义另有所指,下列简称或名称具有如下含义:
 
 
 
 
注:本募集说明书所引用数据,如合计数与各分项数直接相加之和存在差异,或小数点后尾数与原始数据存在差异,可能系由精确位数不同或四舍五入形成的。



   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
权结构、主要股东情况 股权结构 至2022年9月30日,公司前十名股东股情况如下 
股东名称股东性质持股数量(股)
张顼境内自然人58,080,330
红线资本管理(深圳)有限公司-潍坊善 美股权投资基金合伙企业(有限合伙)其他10,812,508
胡振宇境内自然人5,638,121
王东雪境内自然人5,196,826
广发基金管理有限公司-社保基金四二零其他4,969,564
   
股东名称股东性质持股数量(股)
组合  
香港中央结算有限公司其他4,767,440
中国建设银行股份有限公司-前海开源公 用事业行业股票型证券投资基金其他4,378,388
张洪国境内自然人4,241,945
上海浦东发展银行股份有限公司-中欧创 新未来 18个月封闭运作混合型证券投资 基金其他3,686,135
中国工商银行股份有限公司-前海开源新 经济灵活配置混合型证券投资基金其他3,297,157
105,068,414  
(二)控股股东及实际控制人情况
截至本募集说明书签署日,张顼先生直接持有公司 58,080,330股股份,占公司总股本的 25.48%,为公司的控股股东与实际控制人。

张顼先生,身份证号码为 61032319711023****,住址为山东省青岛市。1971年 10月出生,中国国籍,无境外永久居留权。1993年 7月毕业于青岛科技大学生产过程自动化专业,本科学历;2015年 9月毕业于中欧国际工商学院,EMBA。1993年 7月至 1997年 4月,就职于青岛化院科工贸总公司,历任工程师、自控设计部经理;1997年 4月至2001年 4月,任青岛高校系统工程有限公司总经理;2001年 4月至 2006年 10月,任青岛高校控制系统工程有限公司执行董事兼总经理;2006年至今,历任公司总经理、执行董事、研发总监,现任公司董事长。

三、所处行业及行业竞争情况
(一)公司所属行业
根据中国证监会《上市公司行业分类指引(2012年修订)》,公司设备类产品所处行业为“C35专用设备制造业”;切割耗材即金刚线产品所处行业为“C30非金属矿物制品业”。

根据国家发展改革委《产业结构调整指导目录(2019年本)》(2019年第 29号令),公司业务属于“第一类 鼓励类”之“十四、机械”之“1、高档数控机床及配套数控系统:五轴及以上联动数控机床,数控系统,高精密、高性能的切削刀具、量具量仪和磨料磨具”,是产业结构调整的鼓励类项目。

根据国家统计局《战略性新兴产业分类(2018)》(国家统计局令第 23号),公司设备类产品属于“战略新兴产业分类”之“6新能源产业”之“6.3太阳能产业”之“6.3.1太阳能设备和生产装备制造”行业,对应的重点产品及服务为国民经济代码中“3562半导体器件专用设备制造”之“多线切割设备”;公司切割耗材即金刚线产品属于“3新材料产业”之“3.5.3.4其他结构复合材料制造”行业,对应的重点产品及服务为国民经济代码中“3240有色金属合金制造”之“金刚石与金属复合制品”。

(二)行业主管部门、监管体制、法律法规及政策
1、行业主管部门、监管体制
公司主要从事高硬脆材料切割设备及耗材的研发、生产及销售,属于工业制造业,报告期内产品主要应用于光伏行业,并在向半导体行业、蓝宝石行业、磁性材料行业拓展。目前,与公司业务相关的行业已基本形成以国家发展改革委、国家能源局、工业和信息化部为主要主管部门,全国和地方性行业协会为自律组织的监管体系。

国家发展改革委主要负责制定宏观产业政策,统筹协调经济社会发展,监测宏观经济和社会发展态势,协调解决经济运行中的重大问题,指导推进和综合协调经济体制改革,规划重大建设项目和生产力布局,拟订并组织实施产业发展战略、中长期规划和年度计划,推进产业结构战略性调整,促进行业体制改革,促进行业技术发展和进步等工作。

国家能源局主要负责起草能源发展和有关监督管理的法律法规送审稿和规章,拟订并组织实施能源发展战略、规划和政策,推进能源体制改革,拟订有关改革方案,协调能源发展和改革中的重大问题,组织制定新能源和可再生能源等能源的产业政策及相关标准,组织推进能源重大设备研发及其相关重大科研项目,指导能源科技进步、成套设备的引进消化创新,组织协调相关重大示范工程和推广应用新产品、新技术、新设备等工作。


业和信息化部主要 大技术装备发展和 等工作。 外,公司还受中国 料分会等行业自律 的协调下遵循市场 行业主要法律法 告期内,公司产品 影响。近年来,光责拟订实施行业 主创新,指导行 伏行业协会、中 组织的自律规范 发展模式,面向 及政策 要应用于光伏行 行业主要法律法规划、产业 业结构调整 半导体行 约束。公司 市场自主经 业,光伏行 规及政策如
政策名称(文号)发布单位发布日期
《关于促进新时代 新能源高质量发展 实施方案的通知》 (国办函〔2022〕39 号)国家发展改革委、 国家能源局2022/5/14
《“十四五”现代能 源体系规划》(发改 能源〔2022〕210号)国家发展改革委、 国家能源局2022/3/22
《关于印发促进工 业经济平稳增长的 若干政策的通知》 (发改产业〔2022〕 273号)国家发展改革委、 工业和信息化部、 财政部、人力资源 社会保障部、自然 资源部、生态环境 部、交通运输部、 商务部、人民银 行、税务总局、银 保监会、能源局2022/2/18
《“十四五”工业工业和信息化部2021/12/3
   
政策名称(文号)发布单位发布日期
绿色发展规划》(工 信部规〔2021〕178 号)  
《关于印发 2030年 前碳达峰行动方案 的通知》(国发 〔2021〕23号)国务院2021/10/24
《关于报送整县 (市、区)屋顶分布 式光伏开发试点方 案的通知》国家能源局2021/6/20
《关于 2021年风电、 光伏发电开发建设 有关事项的通知》 (国能发新能 〔2021〕25号)国家能源局2021/5/11
《关于引导加大金 融支持力度促进风 电和光伏发电等行 业健康有序发展的 通知》(发改运行 〔2021〕266号)国家发展改革委、 财政部、中国人民 银行、银保监会、 国家能源局2021/3/12
《关于加快建立健 全绿色低碳循环发 展经济体系的指导 意见》(国发〔2021〕 4号)国务院2021/2/22
《关于公布 2020年 风电、光伏发电平价 上网项目的通知》 (发改办能源 〔2020〕588号)国家发展改革委、 国家能源局2020/7/31
《关于公布 2020年国家能源局2020/6/23
   
政策名称(文号)发布单位发布日期
光伏发电项目国家 补贴竞价结果的通 知》  
《关于 2020年光伏 发电上网电价政策 有关事项的通知》 (发改价格〔2020〕 511号)国家发展改革委2020/3/31
《关于 2020年风电、 光伏发电项目建设 有关事项的通知》 (国能发新能 〔2020〕17号)国家能源局2020/3/5
《关于促进非水可 再生能源发电健康 发展的若干意见》 (财建〔2020〕4号)财政部、国家发展 改革委、国家能源 局2020/1/20
《关于公布 2019年 光伏发电项目国家 补贴竞价结果的通 知》(国能综通新能 〔2019〕59号)国家能源局2019/7/10
《关于 2019年风电、 光伏发电项目建设 有关事项的通知》 (国能发新能 〔2019〕49号)国家能源局2019/5/28
《关于公布 2019年 第一批风电、光伏发 电平价上网项目的 通知》(发改办能源 〔2019〕594号)国家发展改革委、 国家能源局2019/5/23
《关于建立健全可 再生能源电力消纳 保障机制的通知》 (发改能源〔2019〕国家发展改革委、 国家能源局2019/5/10
   
政策名称(文号)发布单位发布日期
807号)  
《关于完善光伏发 电上网电价机制有 关问题的通知》(发 改价格〔2019〕761 号)国家发展改革委2019/4/28
《关于积极推进风 电、光伏发电无补贴 平价上网有关工作 的通知》(发改能源 〔2019〕19号)国家发展改革委、 国家能源局2019/1/7
3、行业主要法律法规和政策对公司经营发展的影响
近年来,全球多个国家陆续出台了一系列鼓励和扶持光伏产业发展的政策,为光伏产业的健康、持续发展创造了良好的政策环境,而我国作为光伏发电产品的主要生产国,也密集出台了相关政策文件以支持光伏行业发展。

虽然光伏行业整体发展持续向好,但由于光伏发电尚未全面实现“平价上网”,光伏行业仍易受国家产业政策、补贴政策等行业政策影响,短期内仍面临一定的行业波动风险。以“531光伏新政”为例,该政策出台后光伏发电补贴规模大幅下降,超出了市场普遍预期,并引发了市场需求和硅片产品价格短期大幅下调,导致硅片企业短期开工率不足、扩产计划延后或取消,进而影响公司设备产品签单及耗材产品销售,对公司 2019年经营状况和盈利水平造成了不利影响。

随着光伏电站项目逐步迈入“平价上网”时代,全球已出现大量无需政府补贴的“平价上网”试点项目,行业自然成长的空间正逐步打开。随着光伏平价上网的到来,光伏产业即将走出政策周期,光伏产业亦正逐渐从政策驱动向市场驱动过渡,光伏发电将依靠其发电经济性步入中长期增长空间。此外,“531光伏新政”的出台加快了行业落后产能淘汰的进程,促进行业资源向优质企业集中,在“降本+提效”的双重因素驱动下,“大尺寸+薄片化”已成为硅片环节的主要发展方向,“薄片化”由于能够有效减少单片用硅量,在金刚线切割技术的助力下,已成为硅片企业共同瞄准的技术创新方向。公
注:莫氏硬度是表示矿物硬度的一种标准,多在矿物学或宝石学中使用。

(2)高硬脆材料切割技术演变
从高硬脆材料切割技术的发展历程来看,其切割方法经历了内圆锯切割、游离磨料砂浆切割、金刚线切割的技术升级路线,在不断提高原材料利用率、切割效率的同时,降低了切割成本。

①传统切割方式—内圆锯切割、砂浆切割
20世纪 80年代以前,高硬脆材料一般采用涂有金刚石微粉的内圆锯进行切割。由于内圆锯切割的切缝大、材料损耗多,且对高硬脆材料的切割尺寸也有限制,从 20世纪 90年代中期开始,切缝窄、切割厚度均匀的游离磨料线锯切割方式逐步发展起来。


  
  
切割磨损切割速度
磨料颗粒磨损约为 60μm砂浆切片机线网速度约为 580-900m/min
金刚石颗粒磨损约为 20μm金刚线切片机线网速度已达到 2,400m/min 及以上
相同线径下金刚线切割 的硅片产出可增加约 20%金刚线切割速度约为砂浆切割 的 2-4倍
2、下游应用行业概况
随着金刚线切割技术的不断发展,金刚线和金刚线切割设备的应用领域已涵盖光伏 硅材料、半导体硅材料、蓝宝石材料及磁性材料等下游行业。 (1)光伏行业概况 ①光伏产业链简介 光伏是太阳能光伏发电系统(photovoltaic power system)的简称,是一种利用半导 体材料的光生伏特效应,将太阳能直接转换为电能的一种新型发电系统。 光伏产业链可主要分为硅料、硅片、电池片、组件、光伏发电系统五个环节。硅料 生产、电池组件及光伏发电系统应用,分别构成光伏产业链上中下游。硅料(硅锭/硅棒)、 硅片等基础产品的生产制造属于光伏产业上游,光伏电池片和组件等关键产品属于产业 链中游部分,光伏发电系统应用属于下游环节。 公司产品主要应用于光伏行业的上游环节,为该环节的硅片制造厂商提供截断机、开方机、磨倒一体机、金刚线切片机以及金刚线切割耗材,产品用于将硅棒制作成硅片。

因此,光伏行业尤其是光伏硅片行业的发展现状及发展趋势,直接影响公司产品的市场规模及公司的发展趋势。

②金刚线切割应用
硅棒和硅片切割是硅片生产环节的主要工序,金刚线切割技术可用于硅棒截断、硅锭开方、硅片切割,其技术性能直接影响硅片的质量及光伏组件的制造成本,是光伏企业“降本增效”的核心技术环节。

2009年,金刚线切割技术开始被引入到光伏硅材料切割领域,彼时金刚线切割设备和耗材主要依靠国外进口,国内企业尚处于相关技术的研发阶段。由于国外厂商的金刚线产品价格较高且产能相对有限,因此金刚线切割在国内光伏制造领域仍未取得大规模应用。2014年以来,随着金刚线切割技术的日趋成熟以及下游金刚线切割设备、耗材供应商技术水平的快速发展,金刚线切割成本快速下降,行业内以隆基绿能为代表的光伏单晶硅材料制造企业开始逐步采用金刚线切割工艺。至 2017年,金刚线切割在单晶硅领域已全面取代砂浆切割技术。2017年以来,随着黑硅及添加剂等新技术的出现,解决了金刚线切割多晶硅片所造成的反射率过高问题,金刚线切割技术也开始广泛应用于光伏多晶硅材料切割领域。目前,行业内主要的光伏硅片生产厂商已全面采用金刚线切割工艺。

③光伏行业发展现状及趋势
A.全球新增装机规模持续增长,国内光伏硅片产量超过全球 90%
自本世纪初以来,光伏发电产业化水平不断提高,产业规模持续扩大,光伏产业步入爆发性增长阶段,虽然受全球经济危机、贸易摩擦以及政策调整等因素影响,全球新增装机规模增长率存在一定波动,但全球新增装机规模始终保持增长趋势。同时,光伏发电的终端应用场景趋于多元化,光伏在储能、农业、生态治理等领域的应用持续拓展潜在市场。

2007-2021年全球光伏年度新增装机规模(单位:GW)
数据来源:中国光伏行业协会 CPIA 2007-2021年全球光伏市场年复合增长率超过 30%,光伏发电已成为全球增长速度 最快的新能源发电方式。2021年,全球光伏新增装机市场容量达到 170GW,较 2020年 增长 31%,新增装机容量再创历史新高。 2011-2021年国内光伏年度新增装机规模(单位:GW) 数据来源:中国光伏行业协会 CPIA
2013年以来,在光伏发电成本下降驱动以及电价补贴政策等因素推动下,我国成为全球重要的光伏市场之一。2013年,我国新增装机容量达到 11GW,首次超越德国成为全球第一大光伏应用市场,并连续九年保持新增装机规模全球第一。截至 2021年末,中国累计光伏装机容量达到近 309GW,稳居全球首位。在全球光伏产业蓬勃发展的背景下,中国光伏产业规模稳步增长,技术不断突破创新。在光伏领域,中国已成为全球的发展创新制造基地,光伏产业保持国际先进水平。

2011-2021年我国硅片产量及增速 数据来源:中国光伏行业协会(CPIA)
硅片是全球光伏产业链中产业集中度最高的环节之一,我国为全球最大的硅片生产国。根据中国光伏行业协会统计数据,2021年我国硅片产量为 226.6GW,同比增长 40.4%,占全球总产量的 97.29%。截至 2021年末,硅片行业前五大企业的产量约占市场产量的84%,全球前十大硅片生产企业均位于我国。

B.双碳目标下光伏快速扩产,拉升上游切割市场需求
在全球气候变暖及化石能源日益枯竭的大背景下,可再生能源开发利用日益受到国际社会的重视,大力发展可再生能源已成为世界各国的共识。2015年 12月,近 200个缔约方一致通过《巴黎协定》,该协定提出在本世纪下半叶实现全球温室气体的净零排放。根据协定,缔约各方将以“自主贡献”的方式参与全球应对气候变化行动。目前,美国、欧盟、英国、日本等主要发达经济体均承诺在 2050年前实现“碳中和”。2020年 9月,我国宣布提高“国家自主贡献”力度,二氧化碳排放力争 2030年前达到峰值,努力争取 2060年前实现“碳中和”。

长期来看,全球能源转型为光伏产业发展提供了广阔市场空间。当前,全球能源体系正加快向低碳化转型,可再生能源规模化利用与常规能源的清洁低碳化将是能源发展的基本趋势,加快发展可再生能源已成为全球能源转型的主流方向。根据国际能源署(IEA)发布的《全球能源行业 2050净零排放路线图》,到 2050年,全球实现净零排放,近 90%的发电将来自可再生能源,其中太阳能和风能合计占近 70%。根据《BP世界能源展望(2020年版)》预测,2050年全球可再生能源在一次能源中的占比,将从2018年的 5%分别增长至净零排放情景下的 60%和快速转型情景下的 45%,全球能源结构也将进入以可再生能源为主的低碳能源时代。

中短期来看,全球光伏发电已进入规模化发展新阶段。根据中国光伏行业协会预测,2022年至 2025年全球年均新增光伏装机规模将达到 232-286GW。在光伏硅片制造领域,领先的硅片制造企业纷纷布局新建产能,快速拉升上游硅片市场需求。2019年以来,TCL中环、隆基绿能、晶科能源、晶澳科技、阳光能源、京运通、上机数控、美科股份、阿特斯、通威股份等先后宣布进行单晶硅片扩产,行业迎来新一轮上升周期。

(2)下游其他行业发展概况
①半导体硅片行业
半导体硅片为半导体芯片的主要原材料,半导体硅片生产流程包括拉晶、滚磨切断、线切割、倒角、研磨、腐蚀、热退火、边缘抛光、双面抛光、最终抛光、清洗、检测、外延等工艺环节。其中,拉晶、成型和抛光是保证半导体硅片质量的关键环节,需使用单晶炉、滚磨机、切片机、倒角机、研磨设备、CMP抛光设备、清洗设备、检测设备等多种生产设备。

近年来,随着物联网、云计算、人工智能、大数据、5G通信、新能源车等新技术的兴起,半导体芯片及半导体硅片需求持续上升,半导体产业进入新的发展周期。

从半导体硅片的切割技术来看,目前主要采用游离磨料砂浆切割技术。由于半导体硅片对产品质量及一致性要求极高,半导体生产所用硅片的制备难度远大于光伏硅片,游离磨料砂浆切割技术作为成熟、稳定的技术方案仍在被广泛应用,新一代金刚线切割技术在半导体硅片制造领域尚处于验证推广阶段。

②蓝宝石行业
蓝宝石的化学成分为三氧化二铝,具有良好的力学性能及稳定的化学性能。蓝宝石的生产主要包括长晶及切片两个环节,其中蓝宝石切片包括定向、切片、研磨、倒角、清洗、退火、质检等步骤。

蓝宝石最初应用于窗口片领域,包括飞机光电窗口、红外探测、安防等。随着 LED照明兴起,蓝宝石作为 LED衬底片的需求量大幅增加。近年来,消费电子领域应用亦逐步扩大,主要包括智能手机摄像头保护盖、智能手表表镜等。未来蓝宝石行业市场空间将进一步扩大,由此带来的产能提升的诉求将推动上游的蓝宝石材料切割加工等设备制造以及金刚线等切割耗材行业的持续发展。

③磁性材料行业
对磁场作出某种方式反应的材料称为磁性材料,是工业和信息化发展的基础性材料,其硬度高、性脆、忌温度骤变,机械加工存在一定难度。目前,国内磁性材料切割尚处于由砂浆切割向金刚线切割的转型阶段。

(四)进入行业的主要技术壁垒
超薄硅片的切片是一项难度较高的精密加工过程,需高精密的切割设备与高质量的金刚线及优良的切割工艺以保证硅片切割生产的高质、高效及低成本,进入行业的技术壁垒主要体现在金刚线布线及硅片切割环节。

1、金刚线布线



切片机切割硅片的第一步工作是金刚线布线,主要流程为:切片机的自动排线系统首先将一根长度 80-200km、直径 36μm及以上的金刚线(参照人体头发丝直径为 80-90μm)由放线辊放入切割区域,均匀、精密地缠绕在切割区域内的 2根主辊上。主辊上有细密的绕线凹槽,单根金刚线排布在凹槽内,并排布置成约由超过 3,000根、间距低于 235μm的金刚线线网,然后再被收线轮从切割区域引出。由于金刚线直径和线网密集程度均为微米级,切片机金刚线管理系统需要精准排线,收放线轮、小导轮、主辊均需要同步精准运转,否则容易导致切割过程中金刚线断线,造成硅料损失。


硅棒上表面固定在切割设备中,硅棒向下 缓慢移动,受到高速运动的金刚线磨削从 而达到切割效果
 

两根切割 主辊由前 后合计4个 轴承箱带 动自转
进线最高线速度 2,400米/分钟
 
 
 
 
 

目前应用于切割光伏硅片的金刚线的基线直径一般在 40-57μm之间,基线直径细于人体头发(80-90μm);硅片厚度薄至 170μm(A4纸的厚度约为 104μm),若手持硅片抖动,硅片即可破碎。此外,硅片有多个严苛的表面质量指标,对切割的精度要求较高。

在硅片切割过程中,金刚线网的线速度在 4秒内从静止状态加速至 2,400米/分钟(折合 144公里/小时),在 2,400米/分钟的线速度工况下持续运行 30秒后,在 4秒内从 2,400米/分钟减速至 0米/分钟;随后反向加速至 2,400米/分钟,持续运行 30秒后,再减速至0米/分钟,并往复上述过程。

在硅片切割过程中,金刚线的张力波动需控制在±0.5牛顿以内,否则金刚线容易断线;金刚线的破断拉力、线径、切割能力等技术指标需保持一致性,若破断拉力偏小、线径偏大或切割能力不足,在硅片切割过程中,极易发生断线。若发生断线情形,则可能损坏被切割物料或因重新布置线网而降低生产效率。


切割过程中,金 速、高精度、高 行人面临的行业 竞争格局 期内,公司主营 局及行业内主要 )光伏切割设备市 ,国内企业已占 外,经营光伏切
公司
连城数控 835368.BJ
上机数控 603185.SH
宇晶股份 002943.SZ
晶盛机电 300316.SZ
(2)光伏切割耗材市场
目前,国内金刚线已经基本由国产品牌主导,公司以及美畅股份、东尼电子、岱勒新材、三超新材、恒星科技、宇晶股份等已占据多数国内市场份额。除公司以外,经营
 
公司
美畅股份 300861.SZ
东尼电子 603595.SH
岱勒新材 300700.SZ
三超新材 300554.SZ
恒星科技 002132.SZ
宇晶股份 002943.SZ
2、公司的竞争优势
(1)技术研发优势
公司所处行业为技术密集型行业,技术水平的高低直接影响公司竞争力。公司建立了以持续提升产品的客户价值为导向的研发体系,研发机构设有产品开发部、装备研究部、工艺研究部、工具研究部、研发管理部、测试部等研发团队,拥有经验丰富的精密机械设计、制造及自动化控制专业领域的研发人员。公司建立了研发流程管理、评审及激励制度,用于保障研发投入、研发效率及研发成果产业化率。

经过持续的研发创新和积累,公司已掌握精密机械设计制造技术、自动化检测控制技术、精密电化学技术等 3项核心支撑技术和 16项核心应用技术,已具备较强的切割设备研发和制造能力、金刚线生产线研发和制造能力、金刚线研发制造能力以及切割工基于完善的研发体系,公司在报告期内保持了较高比例的研发投入,核心技术水平和产品性能不断提升,主营业务持续保持着较强的竞争力。公司实现切割设备、切割耗材及切割工艺各环节大数据共享,充分发挥“切割工具+切割工艺+切割耗材”联合研发优势并形成技术闭环,具有快速迭代现有产品、前瞻性布局新产品的研发技术能力,对公司切割设备及切割耗材品质以及切片良率的进一步提升将起到助推作用。

(2)一体化服务优势
高硬脆材料金刚线切割技术正在持续向大尺寸、薄片化、高线速、细线化及自动化、智能化方向发展,提升硅片切割工艺技术及设备管理能力已成为硅片制造厂商必备的核心竞争力。公司是光伏硅片切割领域内全面覆盖切割设备、切割耗材及硅片切割加工服务的供应商,同时拥有切割设备、切割耗材及切割工艺的研发、生产、销售及服务能力。

公司可根据客户需要提供设备、耗材或提供切割加工服务,充分发挥产品及服务协同销售;同时,公司可根据产品销售的反馈情况及产品切割端表现进行切割方案设计,调整金刚线的切割能力或切割设备的运行性能,在研发端实现数据闭环及联合研发。基于为客户提供集成了“切割设备、切割耗材、切割工艺”的系统整体解决方案的发展战略,公司可充分发挥一体化服务优势,根据客户意愿提供多元化解决方案,进一步增加客户粘度,增强公司竞争力。

(3)客户资源优势
基于创新型产品及优质服务,公司已与晶科能源、晶澳科技、天合光能、隆基绿能、TCL中环、阳光能源、美科股份、京运通、通威股份、东方希望、高景太阳能、双良节能、润阳股份及英发睿能等光伏行业领先企业建立了长期合作关系,致力在光伏硅片制造环节共同开展产业前瞻技术合作。公司与主要客户对公司的新技术、新产品持续进行合作试验,推进其产业化应用。公司主要客户信誉良好、业务发展迅速,未来将带动公司业务持续快速成长。

(4)成本优势
持续细线化已成为金刚线切割技术的发展趋势,细线化需要不断对金刚线生产设备进行技术升级或新购置生产线。公司的金刚线生产设备为自主研发和制造,在需要技术升级以满足细线化要求时,公司仅需通过对自主研发制造的金刚线生产设备进行模块化升级改造即可,而无需重新采购新生产设备。因此,由于具备自主研发制造金刚线生产设备的优势,公司新建和升级金刚线生产设备具有一定的低成本优势。

报告期内公司完成了金刚线“单机十二线”技改活动,在增加生产线单机线体的同时,叠加生产工艺的不断进步,实现金刚线产能大幅提升,进一步降低了生产成本。此外,公司布局的硅片切割加工服务主要采用自产设备及金刚线,公司的相对技术优势可实现相对更高的良率,提高出片率,具备切割成本优势。

3、公司的竞争劣势
(1)主要产品和服务仍集中于光伏领域
目前,公司研发、设计、制造、销售的光伏切割设备、耗材产品以及硅片切割服务的客户已涵盖全球光伏硅片生产规模前十名的企业,成为了光伏切割设备主要的三家供应商之一。然而,公司产品仍主要应用于光伏硅材料加工领域,在半导体硅材料、蓝宝石材料、磁性材料等更多高硬脆材料加工领域的收入仍占比较低,市场空间有待进一步拓展。

(2)金刚线规模依然偏小,行业地位有待进一步提高
报告期内,公司营业收入和盈利能力不断增长,但在金刚线销量及市场占有率方面,仍与主要竞争对手存在一定差距,切割耗材的行业地位有待进一步提高。公司需持续增强资本实力,紧盯专业人才储备及自主研发创新,以抓住切割设备及耗材行业的发展机遇,进一步扩大市场占有率,提高全球市场份额。

四、主要业务模式、产品或服务的主要内容
(一)主要经营模式
1、采购模式
公司采购的原材料主要包括用于设备产品生产的控制系统、结构件、传动系统、电气元器件,以及用于电镀金刚线生产的母线、金刚石微粉、镍豆、化学品(氨基磺酸镍、硼酸等)、包装材料,用于切片加工业务的切割液、清洗液等。对于标准化原材料,公司直接向市场询价采购;对于非标准定制件,公司向供应商提供设计图纸,委托其自行根据图纸采购原材料并定制加工,公司向其采购成品;对于加工件,由公司提供原材料,供应商按照公司要求进行委托加工,然后将成品返回公司。

公司负责采购相关工作的职能部门主要为总部供应链管理中心和各基地经营管理部,供应链管理中心负责供应商资源开发与管理,各基地经营管理部负责采购执行、仓库管理和生产计划制定。

公司已建立并执行规范、严格的合格供应商管理制度。供应商管理中心根据实际工作需要从多种渠道获取行业市场信息,搜集供应商情况,形成潜在的供应商清单,并对有合作意向的供应商进行调查。在选定供应商时,公司组织供应商进行报价和样品评价,验收通过后与其签订供货合同并将其纳入试供货供应商名单。试供货供应商需进行送样、小试、中试等测试流程,通过测试之后向公司进行供货。开始供货后,公司通过质量稽核对供应商供货质量进行评价,最终确定是否将其纳入合格供应商名单。在向供应商采购时,公司逐步进行小批量、中批量、大批量采购,以验证其供货能力及质量的稳定性,控制原材料的采购风险。公司建立了供应商动态评价管理制度,定期对原辅材料供应商进行综合考核,主要从质量、交期、价格、服务等方面对供应商进行评分,并动态调整合格供应商名录。

公司实施“以销定产、以产定购”的计划型采购模式。对于设备产品的原材料采购,公司通过 ERP系统根据在手销售订单生成原材料采购订单,根据采购订单安排各类原材料的采购工作,以保证原材料供应;针对采购周期较长的原材料,公司根据市场订单预测以及在手订单情况提前实施采购。此外,为缩短设备产品签单后的交付时间、满足客户对交期的要求,公司会适当进行产品预投,即根据预计签单情况提前安排生产计划,提前组织原材料备货。对于金刚线产品的原材料采购,公司将根据未来三个月的预测需求量制定生产计划,生产基地依据生产计划定期测算预计请购量,并下达至采购部门执行。通常情况下,供应商应从“合格供应商”名单中选取,按照多家比价的原则进行询价、议价,最终确定采购价格。

2、生产模式
(1)设备产品生产模式
对于设备产品,公司主要采用以销定产的模式进行生产,即根据销售部门签订的销固定的产品,公司为提高生产效率和交货及时性,将会根据预计订单情况预先投产少量存货。公司下设青岛基地经营管理部负责统筹管理生产工作,具体生产流程如下:
按生产计划采购 及储备原材料  
   
  生产计划
   
   
   
   
 安排生产,并对产 成品检验入库 
按订单发货  
   
   
   

在签订销售合同之前,公司首先对合同条款进行评审,判断是否能满足公司合规需求。签订销售合同后,计划部门接受《项目通知单》下发各相关部门,并通过 ERP系统生成原材料采购订单和生产订单,执行采购部门根据物料交期采购物料,工厂根据生产计划领用原材料、组织生产装配,待成品经检验合格后办理产成品入库。此后,工厂将根据计划部门发布的发货通知,办理产成品出库并发货。

在生产过程中,公司向外部供应商采购标准件及加工件,同时自行生产核心部件,最终由公司将上述部件进行装配、调试。工厂在生产环节实行流水式专人装配,生产过程中严格执行公司的质量控制管理制度和安全生产管理制度,有序开展产品装配和调试工作。

(2)耗材产品生产模式
对于耗材产品,公司主要采取计划生产模式,生产计划根据“有效订单+安全备库”制定。由于金刚线客户的产品需求呈现更替快速化、趋于个性化的特性,同时金刚线的生产是规模化连续生产过程,因此“有效订单+安全备库”的生产模式既可以保证最大化满足客户需求,同时也利于生产计划的灵活调整和生产活动持续稳定运行。公司结合客户未来需求和产能、库存情况安排生产计划,根据生产计划组织生产,具体生产流程如下:

按生产计划采购 及储备原材料
生产计划
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
安排生产,并对产 成品检验入库
按订单发货
 
 
 
公司计划部门根据销售部门提供的销售订单及市场需求预测,结合公司的生产能力及相关资源配置,编制周、月度、季度及年度生产计划,并以日计划、周计划的形式下达生产任务至各生产车间,通过各生产车间每日生产进度反馈及系统汇报入库情况,对生产进程进行实时调整和精确控制。

3、销售模式
(1)设备产品销售模式
公司销售设备产品主要采用直销模式,即直接与设备产品的最终用户签署合同、结算货款,并向其提供技术支持和售后服务。公司一般直接与客户签订销售合同,根据合同及技术协议的要求进行产品设计、采购原材料并组织生产,在合同约定期限内完成生产并发送至客户处,公司售后人员向客户提供技术支持并保障客户试运行。试运行期满后,客户对产品进行验收。公司设备产品销售流程如下:
公司根据客户的订单规模、合作程度、商业信用、结算需求和市场情况,以及双方商业谈判的情况为基础,确定与客户间的销售结算模式。公司主要的销售模式为:预付款在销售合同签订后收取,收到款项后公司开始组织生产;发货款在产品发货前收取,公司在收到发货款后发货;验收款在产品交付客户处并安装调试完成,客户验收通过后收取;质保金在质保期满后支付。公司的销售结算模式符合行业一般模式。

(2)耗材产品销售模式
公司销售耗材产品主要采用直销模式,即直接与金刚线的最终用户签署合同和结算货款,并向其提供技术支持和售后服务。对于少数采用“零库存”管理模式的客户,公司采用寄售模式向其销售金刚线产品,将部分金刚线寄放在寄售客户仓库中,与客户就金刚线的实际使用量进行月度对账并结算。公司已建立《寄售商品管理规定》,对寄售模式下寄售商品进行管理。根据《寄售商品管理规定》,公司销售人员每月与寄售厂商核对收发存数量并对寄售客户库存进行盘点,对差异事项及时沟通解决,并于每月月初结账时及时将对账结果反馈财务人员,财务人员根据对账结果出具发票。公司耗材产品销售流程如下:

获取客户订单
 
组织备货
 
发出货物
 
客户收货
 
售后处理
 
 
对账结算
公司金刚线产品销售的业务流程为:①获得客户订单;②备货并按期发出货物;③客户收货;④如客户反映出现产品质量问题,公司协助调查并提供相应售后服务;⑤对账并开具发票。个别客户采用寄售模式进行结算,即客户在生产领用后,按照月实际领用量与公司对账,然后公司开具发票。

4、硅棒及硅片加工模式
公司以代工模式为客户配套硅棒机械加工及硅片切割产能,以硅片加工环节为例,其业务流程为:①与客户签订硅片代工合同,约定质量要求及硅片交付数量;②客户按照约定标准提供单晶硅棒,公司检验硅棒质量;③公司按照约定标准及计划将单晶硅棒加工成硅片,客户检验硅片质量;④收到客户的发货需求通知后,公司进行合格成品硅片的发运准备工作,并协助客户完成实际发货;⑤硅片加工费按照与客户合同约定的周期,根据硅片交付量定期进行结算。硅棒加工与上述硅片加工环节业务流程类似,由客户提供单晶硅棒圆棒,将圆棒加工成可切片的抛光方棒并收取相应加工服务费。

(二)主要产品及服务
报告期内,公司研发、生产和销售的主要产品和服务包括:高硬脆材料切割设备、高硬脆材料切割耗材、硅片及切割加工服务、轮胎检测设备及耗材四类。公司产品和服务的应用情况如下:

  
产品或服务 
高硬脆材料切割设备截断机
 开方机
 磨倒一体机
 金刚线切片机
高硬脆材料切割耗材金刚线
硅片及切割加工服务硅片、硅片切割加工服务
轮胎检测设备及耗材轮胎断面切割机、轮胎高速耐久试验机、 轮胎强度脱圈试验机、轮胎水压爆破试验 机、轮胎滚动阻力试验机等设备,轮胎断 面切割丝等耗材
,公司高硬脆材料切割设备和切割耗材主要应 、磨倒和切片环节的生产设备及耗材,相关应 造环节。光伏产业链、光伏硅片制造环节及公 况如下图所示: 材料切割设备 ,公司主要研发、生产和销售的高硬脆材料切 品样图如下表所示: 
产品简介及用途示意图 
  
产品简介用途示意图
一种使用金刚线作为 切割工具,将圆柱形 单晶硅棒料切割成所 需长度尺寸棒料的专 用切割设备 
一种使用金刚线作为 切割工具,将经过截 断处理的圆柱形单晶 硅棒切去圆边,加工 成长方体硅棒的专用 切割设备 
一种使用金刚线作为 切割工具,对多晶硅 棒料去除杂质区,以 及根据后续加工要求 将多晶硅棒料切割成 所需长度尺寸棒料的 专用设备 
一种使用金刚线作为 切割工具,将扁方形 多晶硅锭分切成一定 规格的多晶硅棒料的 专用切割设备 
一种使用金刚石砂轮 作为磨削工具,对截 断开方后的单晶方 棒、多晶硅方棒进行 磨面、抛光及倒角的 专用设备 
  
产品简介及用途示意图 
产品简介用途示意图
一种使用金刚线作为 切割工具,将经磨抛 加工后的单/多晶硅 棒切割加工为硅片的 专用设备 
材料切割耗材 硬脆材料切割耗材指电镀金刚石线,是用电镀 石颗粒的金属镍,使金刚石颗粒固结在钢线基 工具。金刚线的微观结构示意图如下: ,公司主要研发、生产和销售的光伏切割耗材 
产品简介及用途示意图 
产品简介用途示意图
金刚线压在硅材料表 面,钢线基体上的金 刚石颗粒在钢线带动 下快速移动,将硅棒 切割成硅片单根金刚线切割示意图
  
产品简介及用途示意图 
产品简介用途示意图
 金刚线网切割示意图
3、硅片及切割加工服务
2021年 3月,公司在四川省乐山市投资建设“光伏大硅片研发中心及智能制造示范基地项目”,启动了在光伏大硅片切割加工方面的产业化布局,公司提供的产品将由光伏切割设备和切割耗材进一步向下游延伸,为客户提供光伏硅片切割加工相关产品及服务。

公司的硅片及切割加工服务主要面向光伏行业硅材料切割领域,业务流程为:①与客户签订硅片代工合同,约定质量要求及硅片交付数量;②客户按照约定标准提供单晶硅棒,公司检验硅棒质量;③公司按照约定标准及计划将单晶硅棒加工成硅片,客户检验硅片质量;④收到客户的发货需求通知后,公司进行合格成品硅片的发运准备工作,并协助客户完成实际发货;⑤硅片加工费按照与客户合同约定的周期,根据硅片交付量定期进行结算。

五、科技创新水平以及保持科技创新能力的机制或措施
(一)公司科技创新水平
1、公司的核心技术体系
公司通过自主研发形成的核心技术,主要包括 3项核心支撑技术及 16项核心应用技术,并形成了公司的核心技术体系,具体情况如下图所示:
2、公司拥有的核心支撑技术
通过多年的自主研发,公司已掌握精密机械设计制造技术、自动化检测控制技术及精密电化学技术共 3项核心支撑技术,公司的 3项核心支撑技术是公司产出核心应用技术的基础支撑,属于行业通用技术的范畴。

(1)精密机械设计制造技术
公司机械设计研发人员具有多年的精密机械设计经验,通过综合运用力学、材料学、统计学、工艺学等专业基础知识和三维建模、力学仿真、有限元分析等技术手段,熟练掌握了适应振动、耐高温、耐摩擦、耐腐蚀的高精密输送、加持、移动机械结构的精密机械设计制造技术。公司在持续的研发实践中形成了公用的标准化模块和技术规范,大幅度降低了新产品的研发风险和质量风险,为持续、快速研发创新提供了保障。

(2)自动化检测控制技术
在自动化检测控制技术领域,公司以自动控制理论为基础,以电子电力技术、传感器技术、计算机技术、网络与通信技术为主要工具,研发并掌握了多项先进的自动控制基础技术,主要包括:①利用智能控制方法解决传统控制理论与方法难以解决的不确定性问题;②利用先进的传感器技术和检测技术,解决非接触双向信息传递、存储、记忆及信息处理的检测要求;③利用网络与通讯技术,满足工业领域的远程传输通讯、网络故障安全集成、远程诊断、实时无线以太网通讯等基础控制要求;④利用电子电力技术,满足多轴复杂运动控制和高精度同步配合等基础控制要求等。

(3)精密电化学技术
精密电化学技术是一门基于金属材料学、高分子化学、分析化学、电工学等多门基础学科的交叉学科技术,是金刚线产品研发创新的核心基础支撑技术之一。公司在精密电化学技术的研究、开发方面,拥有由精细化工、高分子化学、分析化学、金属材料学等专业背景技术人员组建的研发团队。研发团队针对金刚线制造技术持续开展精密电化学基础性研究,致力于不断突破金刚线细线化研发创新过程中的以下难点:①金刚线表面金刚石颗粒密度及均匀性的精确控制;②电镀层力学性能的精确控制及优化;③金刚线表面镀层对金刚石颗粒的固结力;④电镀生产效率的提升。

3、公司拥有的核心应用技术
公司利用上述 3项核心支撑技术,并结合部分行业通用技术手段,形成了 16项主要的核心应用技术,应用于产品设计和生产制造。公司的核心应用技术以明确的设计方案、技术图纸、程序、工艺配方等作为载体,具备一定独特性和先进性。公司核心应用技术可分为设备类产品核心应用技术和耗材类产品核心应用技术,其基本情况如下: (1)应用于公司切割设备类产品研发、制造的核心应用技术
①高精度轴承箱设计制造技术
以金刚线切片机为例,切片机两根切割主辊带动金刚线网在硅棒表面高速往复磨削,将硅棒切削加工为硅片。两根切割主辊由轴承支撑起来高速旋转,轴承则安装在两根主辊前后四个轴承箱中。切割主辊转动产生的轴向和径向力将导致切片机在微米级切割状态下出现切割精度波动,并进而影响生产效率及硅片质量。

轴承箱在上述切割主轴工作过程中起到支撑和保持精度的关键作用,一方面,切割主辊将高速旋转工作时承受的轴向和径向力传递到轴承箱上,由轴承箱的力学结构承载并化解;另一方面,轴承箱精度和刚度保证了金刚线网的运行精度,从而保证了硅片切割质量。公司利用自身积累的高精度轴承箱制造技术,自主设计轴承箱结构并生产轴承箱产品,从而保证切片机产品精度达到行业先进水平。同时,公司在行业内创新性地应用油气润滑系统,提升切片机线速,并配备自主研发的迷宫式独立冷却内循环系统,使得轴承箱在高转速工况下产生的热量及时散去,避免高温环境造成内部精密零件损坏,从而保证轴承箱持续高速稳定运行。

目前,公司已将上述技术普遍应用于公司各类切割设备的研发及制造中,该技术已成为公司各类切割设备保持竞争力的核心应用技术之一。

②高稳定性液路技术
在金刚线切片机工作过程中,金刚线切割硅片时会产生大量的热量,热量聚集将使高精度轴承箱和硅棒发生热变形,降低切片机的工作精度以及硅片的质量。因此,轴承箱和硅棒所在的切割区域需进行循环冷却,保证切割区域温度恒定。

公司自主研发的高稳定性液路系统包含切割液冷却系统和内循环冷却系统。其中,切割液冷却系统可以对硅片切割液进行冷却,并维持切割液温度的稳定;内循环冷却系统可以对轴承箱、伺服系统、电机和控制柜进行冷却,保证切片机关键部件的稳定。公司的高稳定性液路技术通过水热交换器、回液温度传感器、PLC和马达阀等技术手段可实现对切割区域的温度的闭环控制,避免温度波动过大对硅片质量和切片机运行造成不良影响。

目前,上述技术已成为公司金刚线切片机在光伏行业保持竞争力的关键技术之一。

③高精度切割线管理技术
以金刚线切片机为例,切片机工作过程中,金刚线高速从放线辊放出,经过排线轮、张力轮、过线轮和切割轴后收回缠绕到收线辊上,再反方向由收线辊绕回到放线辊,进行往复双向运动。原则上切片机工作过程中,收线、放线及排布线须同步进行,金刚线所受到的张力应保持稳定。然而,收、放线辊上绕制的金刚线卷径处于变化状态,必须实时控制收、放线辊的转速以保证高速运动的金刚线的线速度稳定且保持金刚线所受到的张力稳定,同时还需要保证排线装置与收放线辊同步。因此,各轴同步既是关键技术也是难点技术。此外,硅片切割的技术发展趋势之一是“大尺寸、大装载量”,这也就相应需要更长的金刚线网。但金刚线网加长,将增加金刚线工作时的扭转圈数,且同时容易出现金刚线抖动加剧的情形,进而增加金刚线断线风险。

公司的“高精度切割线管理技术”运用两侧对称的收、放线金刚线布线方式,金刚线在设备内部穿梭排布,由放线辊经过排线轮、张力轮、过线轮到切割轴上形成切割线网,再经过线轮、张力轮和排线轮回到收线辊上形成一个完整的金刚线缠绕系统,金刚线由左右两侧交替放出、收回,使线网往复运行切割硅棒。通过提高导轮之间的共面度,减小金刚线的扭转,并通过调整导轮间的距离,来减小金刚线切割时的抖动。公司该技术可以使长线网在切割时减少断线风险,从而达到金刚线切片机的高线速、细线化、大装载量的技术要求。

目前,公司已将上述技术普遍应用于公司各类切割设备及金刚线生产线的研发及制造中,该技术已成为公司各类切割设备及金刚线保持竞争力的核心应用技术之一。

④高精度张力控制技术
以金刚线切片机为例,切片机切割硅棒过程中,金刚线须保持稳定的切割张力:若张力过小,将导致金刚线切割力不足;若张力过大,将导致金刚线断线;若张力控制不稳定,将导致切出的硅片存在 TTV超标、线痕明显、硅片弯曲和翘曲等质量问题,严重时金刚线断线或将导致整根硅棒损坏。因此,精确、灵敏、稳定、无扰动的切割线张力控制技术是金刚线切割技术的关键技术之一。

公司经过多年的自主研发、实践及持续优化,综合采用高精度排线检测及纠偏、最优张力控制算法、循环补偿控制、扰动响应控制等多种检测控制技术及精密机械设计制造技术,实现了对高速运动的金刚线的高精度张力控制。

目前,公司已将上述技术普遍应用于公司各类切割设备及金刚线生产线的研发及制造中,该技术已成为公司各类切割设备保持竞争力、及保障金刚线稳定生产的核心应用技术之一。

⑤高精度夹持进给技术
切割设备工作时需要夹持被加工材料与切割刀具持续、稳定、紧密接触,被加工材料进给的稳定性直接影响到切割的质量和效率。因此,夹持进给系统须具有高定位精度、高动态响应、高稳定性等特点。

公司自主研发的前进后退、上升下降夹持进给系统,均为经过数学模型分析后所采用的最适合的控制方案。具体而言,公司设备的机械部件充分运用了多种分析设计方法,将高精度进给系统中的设计指标分解到具体零件的加工精度,从而保证系统的高精度;控制系统充分运用了自动检测控制技术,将位置、速度、角度、尺寸等传感器的信号实时反馈至系统,保证执行机构的高响应要求。

目前公司已将上述技术普遍应用于公司各类切割设备的研发及制造中,该技术已成为公司各类切割设备保持竞争力的核心应用技术之一。

⑥多主轴动态平衡控制技术
单晶硅圆棒开方时,金刚线切割线网是由一根金刚线布成的井字形线网,需要运用多主轴动态平衡控制技术来进行布线控制,以保证开方机线网的稳定运行。公司经过多年的自主研发、实践及持续优化,率先将自主研发的多主轴动态平衡控制技术应用于金刚线单晶开方机,使得金刚线单晶开方机主轴轮使用寿命延长、断线率降低、切割成本降低。

目前,上述技术已成为公司金刚线单晶开方机在光伏行业保持持续竞争力的关键技术之一。

⑦高精度晶线检测技术
晶线检测是单晶硅棒开方的重要工序,晶线检测结果会直接影响切割质量和切割效率。如果晶线检测错误且继续切割动作,会造成硅棒直接报废,而检测用时过多,会降低切割效率。公司自主研发的高精度晶线检测技术,利用高精度传感器、多层控制算法、闭环自动调整技术,可以保证硅棒误切率趋近于零,晶线检测成功率达 99.9%,大幅度缩短了晶线检测时间。

目前,上述技术已成为公司金刚线单晶开方机在光伏行业保持持续竞争力的关键技术之一。

(2)应用于指导、验证切割技术发展方向及生产的金刚线切割工艺技术 “金刚线切割工艺”是公司实现“为高硬脆材料加工环节提供基于金刚线切割技术的系统切割解决方案”的主要纽带和各产品结合点。公司通过对“金刚线切割工艺”的研究,提出未来切割技术的发展方向,为各相关产品技术指标提供支撑,为客户提供完善的整体解决方案。现阶段,公司的金刚线切割工艺技术已形成 3项核心应用技术,具体如下:
⑧超细金刚线高线速切割工艺技术
该技术是通过优化金刚线切割相关工艺参数,力求使用线径更细的金刚线切割,以达到降低制造硅片所需的材料用量、提升切片良率、提高切割生产效率、降低固定资产投资成本等目标的切割工艺技术。

研发人员使用公司自主研发的金刚线切片机及超细金刚线,通过调整及优化不同位置切割工艺参数,在大量切割测试数据的基础上,形成了可持续优化的超细金刚线高线速切割工艺技术。

目前,公司已将上述技术应用于公司光伏单/多晶硅片、半导体大硅片、蓝宝石晶片等切割场景的研发测试及客户推广中,该技术已成为公司各类切割设备及金刚线保持竞争力的核心应用技术之一。

⑨超薄片切割工艺技术
该技术是通过优化切割工艺匹配以及切割设备部套性能,实现高硬脆材料的薄片切割,从而降低成品片所需材料用量、提升成品片柔韧性的切割工艺技术。

以光伏用单晶硅片为例,超薄片技术路线是面向光伏平价上网的主要解决方案之一,具有明显的性价比优势。硅片厚度的下降将带来柔性的提升,使得组件的应用场景更加丰富,有利于提升终端组件产品的竞争力。

目前,公司已将该技术应用于公司光伏单多晶硅片、半导体大硅片等切割场景的研发测试及客户推广中,该技术已成为公司各类切割设备及金刚线保持竞争力的核心应用技术之一。

⑩基于大数据算法的切割过程工艺自适应技术
该技术通过算法、数据、切割工艺的逻辑调整,使得切割类设备在一定程度上具备模拟切割工艺人员对切割过程出现的复杂问题的识别、学习和解决能力。该技术的应用可使切割装备针对切割过程中所遇到的异常情况智能快速地作出精确、可重复的处理反馈,从而降低断线率、提升生产效率及切片良率。

目前,公司已将该技术应用于公司光伏切片机及金刚线产品、半导体大硅片切片机及金刚线产品等切割场景的研发测试及客户推广中,该技术已成为公司各类切割设备及金刚线保持竞争力的核心应用技术之一。

(3)应用于公司切割耗材类产品研发、制造的核心应用技术
?低张力高效上砂技术
公司自主研发的“低张力高效上砂技术”主要是指“分段张力系统”和“单机十二线设计技术(原单机六线设计技术)”。“分段张力系统”是指在金刚线生产线主要工艺段设置驱动电机和张力电机,以中间工艺段电机为主轴电机,其他电机为从轴跟随主轴同步。金刚线生产线各工艺段的钢线张力控制保持独立,可以实现低张力上砂,减少钢线因大张力磨损而导致的脱砂情况,提高上砂质量。公司已通过全新的产线结构设计,将每条金刚线生产线由同时生产 6根金刚线提升至同时生产 12根金刚线,且各金刚线单独进行张力、电流、砂量等生产参数控制。通过上述升级改造,产线既可共用电镀液及各种金刚线原材料,又可独立控制 12根金刚线的生产,极大地提升了金刚线的生产效率,降低了金刚线生产线的固定资产投资成本。

目前,“低张力高效上砂技术”已成熟应用于公司金刚线生产过程,已成为保障公司金刚线生产高效率、低成本的关键技术之一。

?机器视觉图像识别技术
“机器视觉图像识别技术”是指通过算法、数据、传感器、精密驱控技术,在一定程度上具备模拟人类强大、复杂的视觉感官的能力,并结合计算机的快速性、精确性和可重复性,使机器具备在线、快速、精确的工业检测任务。

公司自主研发的“机器视觉图像识别系统”通过高速工业相机在线实时拍摄固结在钢线基体上单位视野内的金刚石微粉颗粒的显微图像,传送给图像处理系统并转换为数字化信号。检测控制系统接收数字信号后,将计算钢线基体上单位视野内的金刚石微粉颗粒数量、分布均匀性的分析数据与设定数据相比较,并进行实时调整,实现对金刚线上固结的金刚石微粉颗粒数量、分布均匀性的实时控制。

目前,“机器视觉图像识别技术”已成熟应用于公司金刚线生产过程控制,已成为保障公司金刚线质量稳定的关键技术之一。

?上砂量模糊控制技术
“上砂量”(固结在金刚线母线上的单位视野内的金刚石微粉颗粒数量)直接决定金刚线的切割力,是评价金刚线质量的最关键技术指标之一。影响上砂量的主要因素有电镀电流、电镀液 pH值、电镀液温度、电镀液中金刚石微粉颗粒浓度、母线运行速度等,影响变量较多,难以精确量化控制。

公司自主研发的“模糊控制系统”以公司多年积累的金刚线生产大数据为基础,建立了各影响因素与砂量的模糊控制规则,采用模糊推理、模糊判断、数学仿真分析等技术解析控制量,实现对上砂量的精确控制,无需人工干预上砂量。

目前,“上砂量模糊控制技术”已成熟应用于公司金刚线生产过程控制,已成为保障公司金刚线质量稳定的关键技术之一。

?电镀液高效添加剂技术
上砂过程是金刚线生产的核心工艺流程,上砂的效率(速度)直接影响金刚线的生产速度,上砂过程中金刚石微粉颗粒在母线上分布的均匀性直接影响金刚线的质量一致性。因此,为了保证高速上砂和均匀上砂(不团聚、不叠砂),上砂槽中添加剂和使用方法非常重要。

公司自主研发的“电镀液高效添加剂技术”具有高速均匀上砂、稳定性高、不易分目前,“电镀液高效添加剂技术”已成熟应用于公司金刚线生产,已成为保障公司金刚线质量稳定的关键技术之一。

?金刚石微粉镀覆技术
金刚石微粉颗粒本身不导电,为使得金刚石微粉颗粒能够在电镀的机理下固结在母线上,一般采用化学镀的方法在金刚石颗粒表面包覆金属镍进行表面金属化处理。但金刚线生产过程中的电镀液环境为酸性,会腐蚀金刚石颗粒表面的金属镍层,使得金刚石颗粒表面的金属镍层脱落或金刚石颗粒与母线基体结合力减弱,降低金刚线的质量并改变电镀液的成分。因此,金刚石颗粒镀层必须保证在上砂槽电镀液中的稳定性。在微粉镀覆时,需要验证添加剂的种类、用量,以及对金属包覆层的外形貌和力学性能的影响,同时需优化金刚石微粉的表面金属化镀覆工艺和镀覆装备,以提高金刚石与母线的结合力。

公司自主研发的“金刚石微粉镀覆技术”是公司多年的研发及实践成果,通过使用多种添加剂、精确控制配比、精确控制微粉镀覆生产过程,可实现对金属镍包覆层的外形貌和力学性能的精确控制。多年来,公司持续优化金刚石微粉表面金属化镀覆装备和镀覆工艺,使得微粉镀覆外观平整、光滑,镀覆层耐蚀性强,镀层与金刚石之间、镀层与母线之间的结合力较高且不易脱落,从而提升金刚石颗粒与母线的结合力,且具备上砂快速、均匀、不团聚、不叠砂的优点。

目前,“金刚石微粉镀覆技术”已成熟应用于公司金刚石微粉颗粒表面金属化处理,已成为保障公司金刚线质量稳定的关键技术之一。

?金刚石微粉后处理技术
金刚线生产过程中,在金刚石微粉颗粒固结到钢线基体表面后,镀液中的镍离子仍将在电镀作用下持续移向钢线基体,获得电子并还原为金属镍,同时将金刚石微粉颗粒固结至钢线基体表面。因此,金刚线外表层的金属镍镀层是决定金刚石颗粒在钢线基体上的固结能力,进而决定了金刚线的切割能力的重要技术指标。

公司自主研发的“金刚石微粉后处理技术”以公司多年积累的金刚线生产大数据为基础,建立了各影响因素与镀镍量的模糊控制规则,并采用模糊推理、模糊判断、数学仿真分析等技术解析控制量,建立镀层外形貌与镀层对金刚石把持力的关系,实现对镀
制,无需人工干预,优化了金刚石表面金属 品质量检验。该技术可用来控制微粉的活性 。 金刚石微粉后处理技术”已成熟应用于公司 定的关键技术之一。 术来源和技术保护措施的处理方 表面状态 刚线生产
对应的核心应用技术技术来源
①高精度轴承箱设计制造技术自主研发
②高稳定性液路技术自主研发
③高精度切割线管理技术自主研发
④高精度张力控制技术自主研发
⑤高精度夹持进给技术自主研发
⑥多主轴动态平衡控制技术自主研发
⑦高精度晶线检测技术自主研发
⑧超细金刚线高线速切割工艺技术自主研发
⑨超薄片切割工艺技术自主研发
⑩基于大数据算法的切割过程工艺自适应技术自主研发
?低张力高效上砂技术自主研发
?机器视觉图像识别技术自主研发
?上砂量模糊控制技术自主研发
?电镀液高效添加剂技术自主研发
?金刚石微粉镀覆技术自主研发
?金刚石微粉后处理技术自主研发
5、核心技术应用情况及先进性
公司综合运用行业通用的专业知识、技术手段及研发工具所形成的 3项核心支撑技术,属于行业通用技术。公司的 16项核心应用技术以核心支撑技术为基础,以具体产品为载体,有一定独特性和先进性,共同作用于产品部件和整体的设计,最终体现为产品性能指标的先进性。目前,公司产品处于行业先进水平。

(二)公司保持科技创新能力的机制和措施
1、研发组织架构

致力于为高硬脆特性 割解决方案,公司主 可以保障公司能够高 组织架构如下图所示 中心下设 6个研发部
部门名称
产品开发部
装备研究部
工艺研究部
工具研究部
研发管理部
测试部
2、公司研发管理制度建设情况
公司搭建了完善的研发流程体系,制定了完善的研发流程制度,明确公司各部门在研发流程各阶段的职责和任务,对研发全过程实施控制。公司对产品实施全生命周期管理,产品生命周期管理(Product Lifecycle Management,PLM)包括概念、计划、设计开发、试制验证、生产导入、发布、运行、退市 8个阶段。其中从概念到生产导入属于研发流程重点管控阶段,公司制定了相应的子流程支持各个阶段的开发工作,有效确保了产品开发质量,使产品设计满足客户和市场需求。公司的研发流程如下: 针对不同的研发课题及方向,公司以研发项目为单位进行科学管理。公司建立并执行了严谨周密的项目管理机制,项目经理对项目范围、项目进度、项目成本三大基准进行管理,对各种项目资源进行协调,推动项目实施。(未完)
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