半导体生产线设备联机管理方案

第1页共17页半导体生产线设备联机管理方案编制时间：2016年5月3日第2页共17页第一章半导体生产线设备运营现状一、管理思路和管理工具落后我国工业自动化水平还很落后，自动化技术是探索和研究实现自动化生产制造过程的方法和技术，涉及机械、微电子、计算机、机器视觉等综合性技术领域，也就是在工业工厂里尽可能地利用设备联机和设备取代人工劳动。设备联机监控是工业4.0的基础，设备联机是实现工业4.0和工业互联网的前提和基础，把机器和设备通过网络连接起来，才能真正实现工业4.0。工业4.0时代，仍在用摄像头管理工厂，你能看到什么？只有一幅幅杂乱无章的镜头，稍不留神即可存在安全隐患，且管理成本也偏高。第3页共17页二、半导体生产线设备管理困难，投资回报率有很大提升空间。在半导体制造行业，看似良好运作的生产车间实际上并不一定以最好的工作状态进行工作，设备和操作人员的价值存在很大的改善空间，这无形之中为企业带来巨大损失。上千万的设备资金投入，我们的产能还有多少潜力可挖？产品品质异常频发波动，由那批物料、那台机器造成？客户投诉或品质异常----费尽人力追查材料来源、追查生产批次、追查产线工序、追查操作人员、追查设备的历史生产状态吗？故障频发，维修误工、浪费材料、交期告急，设备的故障-----可不可预先防控？计件、计时薪酬统计劳神费力，纠纷不断----能不能自动核算？产能告急，故障频发----生产部与设备部，谁的过失与责任？第4页共17页1.设备管理难车间设备厂家、种类多种多样，设备稼动率的状况不能做到实时，长期的统计，设备运行数据不能及时同步到管理层。2.救火多余预防被动型维修、事后维修多，无法实现预测维修少做保养或保养计划贯彻不力。3.绩效考核难设备稼动率数据获取困难，技术员绩效考核困难，无数据化指标维修依靠个人积累，经验传承少。第二章半导体生产线设备联机的兴起与发展一、设备联机系统的立项原因设备监控系统即通过网络技术手段将设备联机管理。1.从业务层面考虑，由于制造企业生产设备成本昂贵，不易进行系统化管理。设备效率、设备维护情况等是提高生产设备利用率的重要指标参考。是实现制造信息化管理的第一步。2.从市场层面考虑，客户对设备管理需求迫切，容易见到效果。3.从公司运营成本层面考虑，设备联机系统标准化程度高，实施成本可控，是切入一个客户的良好工具。第5页共17页二、局限性系统适用于UPH效率较高的非智能制造设备，对于机器人等大型智能化设备不适用。三、优势购置联机硬件成本低，维护简单。四、可扩展性1.从监控设备时间稼动率到性能稼动率、良率最终实现设备的OEE监控。2.从OEE到设备参数、程序加载、防呆、自动识别等智能功能。3.设备PM维护管理、维修管理、备件管理、维修经验库、技术员绩效管理等。设备联机系统，无需人工统计，全面联机，自动监控，客观、规范、准确的设备数据，推动设备综合利用率及生产管理的提高！第三章半导体生产线设备联机的实现根据客户管理需求深度、投入承受度、项目周期要求等方面对设备联机系统按照功能不同进行划分，设备联机系统组成部分如下：第6页共17页一、设备监控系统I型：时间稼动率1.功能实现目标这个层级的系统只获取设备的停机、运行时间。不获取任何其他设备运行数据。2.实现方式1）每台设备配备EMT终端。2）EMT终端读取设备红绿灯信号信息。读取红绿灯的点评转换信息。3）信息资料上传至服务器进行大数据分析、预测管理。第7页共17页3.系统输出1）设备的停机、运行进度累加图（健康状况图）2）设备在线缩微车间，远程车间。3）设备停机次数、停机密度。4）MTBF等报表，预测维修。4.硬件配置1）EMT终端：具备TCP/IP接口可获取红绿灯电平的电路板控制系统。不需要有显示屏幕，可以用LCD小屏或者红绿灯来指示状态。2）服务器：普通局域网服务器。二、设备监控系统II型：时间稼动率Plus1.功能实现目标1）获取设备的停机、运行时间。2）获取设备停机原因。3）反向控制设备启动、停止。2.实现方式1）每台设备配备EMT终端。2）EMT终端读取设备红绿灯信号信息。读取红绿灯的电平转换信息。3）信息资料上传至服务器进行大数据分析、预测管理。4）停机超时，需要人工输入停机原因，再释放生产设备控制权。5）EMT终端需要接出控制线到设备的启动、停止控制线。第8页共17页3.系统输出1）设备的停机、运行进度累加图（健康状况图）2）设备在线缩微车间，远程车间。3）设备停机次数、停机密度。4）MTBF等报表，预测维修。5）设备停机原因分析柏拉图6）设备Buyoff、远程停机等反向控制功能实现4.硬件配置1）EMT终端具备TCP/IP接口可获取红绿灯电平的电路板控制系统。CPU要可以处理逻辑信息且可以反向控制设备启停信号逻辑。需要有显示屏或者按键供操作员输入停机原因代码。第9页共17页2）服务器：普通局域网服务器三、设备监控系统III型1.功能实现目标在II版的基础上增加：设备PM管理、维修经验库系统、技术员绩效管理等。2.实现方式1）终端监控基础方式与II版相同。2）终端增加与维修管理系统对接接口。典型场景（长时间停机如果操作员输入原因是技术员维修，会自动生成一条待close的维修记录，需要对应技术员补全）3）设备PM过期，可以反向停止设备运行。3.系统输出1）基础输出与II版相同2）设备PM维护记录及提醒记录3）维修记录及维修经验库积累4）技术员绩效管理4.硬件配置1）EMT终端在II版的基础上，需要有触摸屏。后用来给现场人员进行系统操作。如果客户预算够多，可以使用PC一体机。2）服务器：普通局域网服务器。第10页共17页第四章半导体生产线设备联机实现效果展示一、系统拓扑架构第11页共17页二、系统构建目标三、设备状态虚拟可视第12页共17页四、设备稼动率数据报表实时反馈五、设备病历本，设备运行状况回放六、停机数据分析，预测维修第13页共17页七、电子化PM管理，设备及时维护第五章工业4.0下的半导体生产线设备联机未来前景设备联机应用物联网、云计算、现代通信技术，对企业制造设备、工艺流程，空调、照明、仓储等辅助设备进行统一的改造升级管理，形成集中管理、资源共享的现代化智能制造模式，以达到提高生产效率、改善产品质量、促进节能减排、提高企业综合能力的目的。设备联机是实现工业4.0和工业互联网的前提和基础，通过云服务把机器和设备连接起来，才能真正创造和发挥工业大数据的价值。工业4.0主要指在智能制造时代，企业通过在复杂而广泛的网络系统中进行数据分析挖掘和逻辑推理，从而形成智能化的决策和判断。德国工业4.0的核心词主要是CPS信息物理系统或网络物理系统，并认为CPS是实现工业4.0的基础。CPS的意义在于将物理设备联网，特别是连接到互联网上，使得物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能。其中，工业设备联网监控是实现CPS的重要环节。设备联网监控主要指建立覆盖数据采集、设备监控、运维诊断、流程优化、节能环保和安全监控的设备信息化管理体系，形成企业专用物联网络。在设备联网的基础上，应用第14页共17页CAM(计算机辅助制造)、MES(制造执行系统)、FMS(计算机柔性制造)、自动控制等成熟制造技术，以及结合工业机器人、RFID射频识别、无线传感、云计算等先进技术，实现信息系统整合和业务协同、生产装备和制造过程的网络化和智能化。1.四大类机器设备联网在浙江省经信委的《关于开展企业“机联网”工程建设的意见》中，提出了四大类机器联网设备：数控机床、行业专用设备、大型机器设备和工厂辅助设备，为机器联网可覆盖的底层设备提供了参考。数控机床联网以汽车、钢铁、建材、机械、电子等行业为重点，推进铸锻造车间的液压机、操作机、铸锻吊车联网，实现铸锻压机与操作机数控联动;推进实施工厂成型、切削、磨工等数控机床联网管理，推广应用敏捷制造等先进的管理制造模式;引导企业建立CAD、CAM-制造物联平台，建立设计、加工、生产全流程无图纸数字工厂。行业专用设备联网以纺织、服装、塑料、化工、建材、船舶、汽车、光电等行业为重点，建立自动化生产线，应用工业机器人，形成设备物联专用网络;特殊岗位加强能耗、污染物排放和安全因素在线监控;加强高能耗设备变频、节电、物联网技术应用，促进节能减排和管理效率提升;建立中央数据监控中心，加强设备运行状况实时监视，统一管理生产工艺，并与上层企业管理系统ERP数据交换集成。工厂大型生产机器设备以工厂大型生产设备、工程建筑机械设备等为重点，开展大型机器设备联机改造，实现远程监测与维护。建立大型机器设备智慧管控平台，对设备和产品的性能状态进行异地远程的全天候监测、预测和评估,提高设备作业率，减少非计划停机时间。工厂辅助配套设备包括工厂水电气管理系统、照明系统、空调系统、仓储物流系统、门禁系统等辅助配套设施，建立企业信息化综合管控体系。推进企业仓储物流与生产制造系第15页共17页统的联网，提升“机联网”应用成效;以行业龙头企业为主体，推进供应链企业间系统联网，加强产供销数据资源衔接，提升生产经营水平;加强工厂空压机、风机、空调系统、照明系统等主要耗能设备的联网，对水、电、油、气消耗自动记录，建立智能化管控体系，促进企业总体节能;推进智慧能源监测体系建设，实现重点耗能企业能耗实时监测。2.机联网云服务解决方案“智造企业设备联机监控”解决方案，为工业企业实现机联网提供了路线图。整体机联网云服务分为三个组成部分，分别是企业(工厂)内机器联网、室外(工地)机器联网和云服务平台，通过三个组成部分实现三层架构：应用层、云服务平台层和机联网层。其中，机联网层为基础数据采集层，通过云服务向应用层交付数据;企业的各类应用通过IaaS与PaaS云服务的方式，向工厂管理系统投放数据，实现智能化工厂。在数据处理方面，有两级处理方式。一个是本地的实时处理，当车间设备出了故障，能马上进行反馈，当场处理反馈，不需要人工干预。另一个是大数据分析，把数据上传到云数据中心，通过算法和流程优化，进行远程优化监控。此外，数据标准也非常重要，这不仅涉及到不同工厂和不同企业之间的数据交换，还涉及到企业向政府上报数据的格式。在“智造企业机联网云服务”总体研发中，包含两个解决方案、七项关键技术、三项行业标准，其中有三类硬件开发、六个软件系统的开发。其中两个解决方案指机联网整理解决方案和云服务整体解决方案，行业标准指机联网通信协议标准、企业大数据组织标准和云应用服务接口标准，关键技术包括机联网协议、物联网协议、云计算技术、大数据技术、空间信息技术、多维呈现技术和移动终端技术。三类硬件包括新型传感器、新型融合通信网关和云服务安全认证设备，六个软件系统包括机联网管理控制子系统、云基础设施服务子系统、设备网络管理子系统、应用集成子系统、大数据分析子系统和应用终端服务子系统。第16页共17页3.能源大数据管控案例在相关设备中安装传感器，通过网关传送数据传送，可查看设备动态运行状况，实现了设备运行状态的多角度模拟展示。还能通过大数据分析，实时或定期查看数据分析图表，并根据结果进行系统的管理控制、优化改进。通过图表，可以把各个地域、各个机房、各个服务器设备的能耗情况用多种方式直观的表现出来。除了电信领域之外，钢铁厂、水泥厂等高能耗的工业企业，也都面临着升级改造的问题。基于物联网的能源大数据控制与管理系统，是工业4.0时代的一个先行示范。对于制造企业发展设备联网监控来说，是否有投资少见效快的途径？由于中国很多企业之前是依靠“人口红利”发展起来的，部分领导们并不了解国内外自动化水平，所以有必要聘请专家顾问、或咨询企业，帮助进行需求分析、技术对接、机器设备的本地化等。第17页共17页4.国内外制造业设备管理的差距仅以反映设备综合效率指标之一的OEE（OverallEquipmentEffectiveness）为例，国内外差距就非常明显：对于大部分国内企业，OEE约有10%～35%左右的改善空间。通过对半导体生产线设备联机，让设备管理有据可依，让设备效率充分发挥。我们可以这样理解：工业4.0系统中，MES