RFID在制造业应用

陈瑞顺博士第六章RFID在制造业应用1内容大纲与学习目标一.RFID在ＩＣ封测业之个案了解RFID改善在进出货、机台信息与生产线的管理认识RFID提升半导体供应链的信息整合二.RFID在汽车制造业之个案了解RFID支援汽车制造的装配、保修作业认识RFID强化汽车零配件的库存管理、售后服务三.RFID在食品加工业之个案了解RFID电子认证标章与食品认证制度的结合认识RFID产品履历追踪的自动化2一、RFID在ＩＣ测试业之个案图片来源：硅品精密3(一)背景动态管理的需求半导体测试业必须透过大量接单来形成经济规模机台及物料类型增多，造成空间及动线配置不易仓储与制造现场的管理模式，都将影响生产效率生产作业的瓶颈晶圆测试生产线，仍由人员手动操作机台参数设定的疏失，将导致产品重测或赔偿损失造成公司营运成本上升，获利下降4目标透过RFID系统将达成建立一套零时差、零延迟、零待机与零库存目标进行制程自动化，以提高产品的良率及服务质量藉由制程实时的监控与分析，提高客户回应能力整合后端数据库，使上下游供应链信息更为透明5(二)基本架构电子标签(Tag)：遵循EPCGlobal的国际标准读写器(Reader)感应距离：移速、稳定性处理速度：处理效能及传输速率中介软件以讯息为导向(Message-Oriented)将信息以讯息方式做传递异步传送，不必等待回应6中介软件系统架构7扮演RFID标签和应用程序之间中介的角色主要功能使Read/Write更加可靠把资料通过Reader推或拉到正确位置监测和控制Reader降低射频干扰处理Tag和Reader事件应用系统通知提供使用者异常警告(三)流程分析晶圆测试以测试机台与探针卡来测试晶圆上的晶粒确保晶粒的电气特性与效能符合设计规格若晶粒未通过测试，该晶粒将做不良标记有些晶粒(如MemoryIC)可经由雷射修补进行重工不良品将被筛选，功能正常者才能进入封装制程8IC封装晶圆制造完成后，用塑胶等材料将芯片封包起来以保护芯片并做为芯片与系统间讯号传递之界面封装方式：1.导线架封装：适用于低阶或一般IC将芯片置于导线中心，以打线接合连接至外引脚上以环氧树脂材料模封保护后完成后续将导线架以引脚插入连接方式与主机板接合2.BGA封装：利用载板作为中间零件，做为IC讯号与母板间的讯号连接3.裸晶封装：直接将芯片置放在母板上，中间不经过导线架或载板的中介。封装难度高。9问题分析前段制程晶圆供料经常不稳定无法事先得知晶圆延迟出货讯息导致后端生产排程无法实时正确回应客户需求经常变动客户常有插单或急单发生无法快速回覆达交状况作业大部份为手动，未结合信息系统提升效率无法快速控制在制量(WorkInProcess)无法快速连结在制品的变化以回应订单的达交进出货作业耗时收货时必须仰赖仓管人员逐一清点输入繁琐的库存信息，造成时间与人力的浪费生产线信息无法实时呈现与分析测试完成一个批号后，才能将结果输入系统10(四)个案分析半导体测试公司简介成立于民国86年主要提供IC封装与测试服务，包括：高集积度、高精密度记忆产品混合讯号与模块平面显视器驱动IC与驱动模块提供客户全段加工及配货服务，以节省顾客时间11导入RFID系统整体架构整合系统信息，提供实时的监控功能，包括：晶圆收货管理安全库位控管制程自动化成品入库管理12半导体测试公司导入RFID流程设计实务管理作业流程上游代工厂将晶圆装入晶圆盒，贴上RFID标签出货时自动传送电子出货通知与产品信息晶圆测试公司收货时则读取RFID信息完成收货则立即回传收货通知RFID系统流程步骤晶圆盒经过装有RFID的闸门，RFID中介软件将对应的批号、数量等相关信息传至测试厂的ERP系统晶圆盒经过测试厂出货区，将批号等信息传至封装厂13步骤5:RFID中介软件会将信息送至ERP系统进行资料比对。步骤6:ERP系统将比对资料结果传送到RFID中介软件。步骤7:RFID中介软件依结果启动讯号灯;绿灯为资料无误、红灯则否步骤8:将收货的检测结果送至半导体测试工厂的B2B服务器。步骤9:测试厂的B2B服务器会将结果回传IC代工厂的B2B服务器。(1)入出库分析设计14步骤1:将出货信息送至测试厂步骤2:运输业者将晶圆送至半导体测试工厂步骤3:装有RFID标签的晶圆盒经过有RFID读取器的闸门,同时标签信息透过无线网络上传至RFID中介软件步骤4:RFID中介软件会将标签信息自动写入RFID数据库。实务管理作业流程自上游晶圆厂所送达的晶圆盒经过测试厂收货区闸门RFID标签透过中介软件与晶圆批号比对若与晶圆代工厂所传电子信息相同，则写入ERP系统并通知检验若收货的监测程序出现异常则发出警讯晶圆盒入库的管理出货闸门(RFIDReader的使用对象)接收从上游晶圆厂所送来的晶圆盒自动比对入出货信息15(2)制程自动化实务管理作业流程当晶圆被放置于机台准备测试时，RFID系统读取标签信息将所读取的信息传送到RFID中介软件，处理后储存于数据库作业员利用计算机系统查询生产信息，如:流程卡及机台设定参数达到工程信息电子化、测试记录系统化及节省纸张打印等目的16步骤1,2:RFID中介软件读取位在晶圆盒上的标签，处理后存放于数据库。步骤3:RFID中介软件将标签写入电子流程卡系统数据库。步骤4:依据这一批的批号形式自动连接到测试机台程序服务器比对正确的测试程序。步骤5:自动测试机台程序服务器执行下载测试条件的shellscript。步骤6,7:在线人员查询测试信息如LotID与其他相关的信息。(3)库位管理：手推车位置管理RFID作业流程手推车上的RFID标签经过高架底板时，其位置信息将上传。RFID读取器将标签信息写到RFID数据库。同时藉由标准传输协定将标签信息写到库位管理数据库在线人员可依据需求查询手推车位置17晶圆盒在手推车的管理库位管理(RFID的使用对象)降低作业员寻找适当推车的时间随时掌握客户晶圆盒、探针卡在手推车的行踪18(3)库位管理：氮气柜管理19RFID作业流程RFID读取器重复将每一位置存放的晶圆盒信息传至中介软件RFID读取器将标签信息写到RFID数据库。同时藉由标准传输协定将标签信息写到库位管理数据库在线人员可依据需求查询手推车位置晶圆盒在氮气柜的管理氮气柜(RFIDReader的使用对象)安全管理，记录作业人员何时放入或取出料品定位，迅速掌握物品动向，以利盘点、取放与排程规划20(4)中介软件的设计中介软件之目的将标签信息转换为企业有用的触发事件将讯息传送到对应的后端企业信息系统中介软件之功能操纵控制RFID读写设备，确保不同设备的协同运作按照一定规则过滤数据，将真正有效信息传至后台RFID中介软件与读取器的串接步骤确认RFID读取器的环境建立一个设备群组定义输出格式进行测试设定标签信息抛转规则(步骤4,5细节于次页说明)21(4)中介软件的设计续步骤4：进行测试当先前动作完成后，可将标签放置于读取器的读取范围当读取器侦测并读取标签信息，可透过使用者界面确认信息。(如右图)步骤5：设定标签信息抛转的规则依据实际现况，所有标签信息将以后端系统架构采用不同信息抛转规则如HTTPPost或WebService。(如右图)22实务面的执行障碍与改善方案使用者的观念教育项目起始前，必须清楚传达RFID建置是追踪制造现场的设备状态与料品动向，而非掌握人员行踪技术层面的瓶颈克服RFID建置过程因需求与环境不同，需要使用不同用途的RFID读取器与标签，又须在同一标准RFID平台运作除硬设备整合外，也须信息转换以连结后端系统花费额外时间来为晶圆盒感应设计客制化天线规划物体动线路径，以消除电磁波的涵盖死角统一标签张贴方式，以提高读写器读取率23(五)效益分析1.评估模式评估的依据基础项目团队成员现场员工经验使用者所提出的问题，以及生产线上的实地考察评估的对象与指标对象：对企业本身体系，以及相关的产业链可量化之效益指标非量化之效益指标24(五)效益分析续2.量化的效益指标1)缩短进货出货的时间(60%)库房对于所有料品的进出都必须详加记载原一笔资料作业时间为5分钟；RFID自动入库时间为2分钟故RFID导入后可缩短进出货作业时间约六成2)缩短料品查询的时间(93%)现场人员须透过系统查询，以得知接续生产的货批及储位原现场作业查询时间为15分钟；RFID系统主动信息为1分钟故RFID导入后可缩短查询作业时间逾九成3)减少制程记录的时间(100%)现场人员对于生产过程及异常原因都必须加以记录原一笔货批处理时间为3分钟；RFID自动扫瞄不须人工记录故RFID导入后可完全减少制程记录时间25(五)效益分析续3.非量化的效益指标26项目导入RFID前导入RFID后供应链的流程上中下游晶圆信息无法及时流通所有晶圆信息可透过网络实时查询机台测试流程需人工记录可能会有错误的情况发生,并且费时自动下载测试结果,无须人工填写客户满意度客户无法及时得查询到货批的信息提供晶圆的实时测试信息(六)结论RFID监控信息系统，将有效改善生产流程电子工单信息直接转入，不再需要人工作业，仓管进出货时间可减少60%生产线上的料品处理时间可减少约93%，有效进行产能的配置现场作业人员不需再耗费时间记录制程信息，避免人为疏失，同时缩短制造交期上下游供应链合作更加紧密，藉由RFID将各制程信息呈现在网络系统中，提高客户的满意度27二、RFID在汽车制造业之个案28图片来源：裕隆汽车(一)背景汽车产业涵盖车辆制造商以及零件供应商RFID被应用于汽车制造程序，用途包括：车辆厂对零组件的追踪、及库存的掌控关键组件生产之回溯及责任厘清品牌汽车或零件的防伪预估2008年RFID应用产值达8.72亿美元知名汽车制造商已积极部署RFID29(一)背景续车辆识别系统之应用，新型的高级车款将配备RFID的识别系统汽车零件应用领域，例如：RFID内嵌于轮胎轮胎识别码制造日期、生产地点及出厂日期胎压记录经济部于2007年规划RFID在车辆产业的应用车辆产业RFID应用SIG裕隆等国内车厂30(二)基本架构RFID在汽车生产之识别与质量监控起因：汽车客制化增高汽车业努力追求实时生产与供货模式基于以上需求，每一零件都要有精确识别确保原物料、半成品及零组件的储放位置及组装程序运用RFID系统管控生产流程管理模治具及机器设备管理输入输出装置若出现无效读取，系统将警示确保模具使用及产品装配的正确性31(二)基本架构续运用RFID监测机器设备移动式RFID监测仪器，分析设备运作状况检测未校准、轴承烧损等异常避免机器的非计划性停工连结后端数据库RFID在生产线环境的应用确保符合设计规格及检验标准控制活塞安装位置、螺丝栓紧力矩是否适宜安排品管控制标准程序32(二)基本架构续RFID在制程支援的应用(以丰田汽车为例)原有生产流程卡(RunCard)缺乏实时性RFID快速掌握制造状态、产品位置、质量异常自动化追踪机制，提供有效的生产排程丰田汽车在移动挂架上安装RFID以记录生产数据(如图)RFID在管理零配件管理之应用透过专门料箱输送安装RFID以掌握生产状态：内容识别、库存掌控出货追踪、出入管制实时监控、自动补货33(三)现况流程分析34问题分析过去以条形码(Barcode)瓶颈汽车在涂装过程会使条形码受到污损汽车零组件超过5000项零组件要在仓库内准确归类与定位出厂后，很难进行追踪RFID的应用将增进产品识别提高组装效率精确掌控库存提升保修服务(三)现况流程分析续35资料来源：DigiTimesRFID在汽车制造的使用现况仓