中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型案例38 云南鑫耀半導(dǎo)體材料有限公司單晶爐集中采集 集控系統(tǒng)推動(dòng)半導(dǎo)體材料統(tǒng)計(jì)控制數(shù)字化轉(zhuǎn)型
時(shí)間：2022-03-29
一、案例簡(jiǎn)介
云南鑫耀半導(dǎo)體材料有限公司（以下簡(jiǎn)稱“云南鑫耀半導(dǎo)體材料”）單晶爐集中采集集控系統(tǒng)是解決半導(dǎo)體單晶生長(zhǎng)過程中對(duì)所有單晶爐溫度、環(huán)境參數(shù)進(jìn)行的嚴(yán)格集中監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)化、實(shí)時(shí)化、場(chǎng)景化、可追溯化管理。按照車間地域分界使用工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行組網(wǎng)通信，所有設(shè)備的數(shù)據(jù)都集中采集存儲(chǔ)到指定核心交換機(jī)中，對(duì)接MES+ERP系統(tǒng)平臺(tái)、智慧監(jiān)控平臺(tái)，推動(dòng)企業(yè)半導(dǎo)體材料統(tǒng)計(jì)控制數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
二、總體規(guī)劃
采用工業(yè)以太網(wǎng)將所有設(shè)備間通訊進(jìn)行連接，在網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)中，按照設(shè)備所在區(qū)域產(chǎn)品不同，集中組網(wǎng)采集、分類展示。一是分別設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)客戶端操作員站，可以直觀觀測(cè)到本工藝段所有設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)、曲線趨勢(shì)報(bào)表。二是合工藝要求，對(duì)相關(guān)重要工藝點(diǎn)進(jìn)行報(bào)警。三是實(shí)時(shí)監(jiān)控各設(shè)備溫度狀態(tài)及相關(guān)工藝段曲線變化情況，減少傳統(tǒng)的來回巡檢、來回調(diào)整的時(shí)間間隔，實(shí)現(xiàn)多人管控監(jiān)控運(yùn)行。四是數(shù)據(jù)采集后，采用標(biāo)準(zhǔn)采集軟件IOServer，與前端數(shù)據(jù)展示平臺(tái)scada進(jìn)行模塊化連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存入相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)，并同步服務(wù)于MES系統(tǒng)Scada系統(tǒng)。
通過該項(xiàng)目實(shí)施，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體材料核心單晶生長(zhǎng)過程數(shù)據(jù)化、實(shí)時(shí)化、場(chǎng)景化、可追溯化管理。
圖1 單晶爐集中采集集控系統(tǒng)框圖
三、具體舉措
圖2 MES+ERP系統(tǒng)框架圖
一是生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化。通過引入機(jī)器人，提高生產(chǎn)效率，降低人為流動(dòng)給潔凈空間造成的污染，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
二是建設(shè)ERP系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)訂單（研發(fā)）導(dǎo)入，生產(chǎn)任務(wù)管理、供應(yīng)商管理、物料平衡管理、訂單過程跟蹤管理、產(chǎn)品出入庫(kù)管理等。
三是建設(shè)MES系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造過程中人員、設(shè)備、材料（物料）、作業(yè)方法、環(huán)境的管控及分析，重點(diǎn)是來料質(zhì)量管控、過程工藝質(zhì)量管控分析、設(shè)備管控、操作人員管理、生產(chǎn)制造環(huán)境管理等。
四是單晶爐集中采集集控系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體材料核心單晶生長(zhǎng)過程數(shù)據(jù)化、實(shí)時(shí)化、場(chǎng)景化、可追溯化管理。
五是廠務(wù)在線監(jiān)控系統(tǒng)。廠務(wù)指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，超規(guī)報(bào)警，提升廠務(wù)系統(tǒng)異常處理響應(yīng)速度。
六是引入俄羅斯CGSIM單晶數(shù)值模擬軟件，實(shí)現(xiàn)高壓高溫不可視單晶生長(zhǎng)環(huán)境下熱場(chǎng)、流場(chǎng)等數(shù)值模擬，提高研發(fā)效率。
四、工作成效
一是通過生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化，引入機(jī)器人，降低人為流動(dòng)給潔凈空間造成的污染，提高產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)效率提高8%～12%。同時(shí)降低人力成本，每班組人員可減少50%以上，減少清洗人員個(gè)體對(duì)產(chǎn)品帶來的影響，保證產(chǎn)品一致性和穩(wěn)定性。
二是通過建設(shè)ERP系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)訂單（研發(fā)）導(dǎo)入，生產(chǎn)任務(wù)管理、供應(yīng)商管理、物料平衡管理、訂單過程跟蹤管理、產(chǎn)品出入庫(kù)線上管理，生產(chǎn)管理效率提高10%～15%。
三是通過建設(shè)MES系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造過程的人、機(jī)、料、法、環(huán)管控及分析，單晶生長(zhǎng)合格率提高5%～8%，后成品加工段合格率提高3%～5%。
四是通過單晶爐集中采集集控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體材料核心單晶生長(zhǎng)過程數(shù)據(jù)化、實(shí)時(shí)化、場(chǎng)景化、可追溯化管理，通過大數(shù)據(jù)對(duì)比對(duì)工藝過程進(jìn)行優(yōu)化，數(shù)據(jù)自動(dòng)采集率達(dá)92%～95%。
五是通過廠務(wù)在線監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)廠務(wù)指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，減少人員巡檢頻次，避免監(jiān)控盲區(qū)，提升廠務(wù)系統(tǒng)異常處理響應(yīng)速度。