一、項(xiàng)目建設(shè)情況介紹
***（因與客戶簽訂了保密協(xié)議，故用*號代替客戶名稱）半導(dǎo)體生產(chǎn)企業(yè)是目前中國最大的半導(dǎo)體硅材料生產(chǎn)基地之一，大規(guī)模生產(chǎn)集成電路級硅拋光片，其生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)水平、管理水平目前在國際、國內(nèi)同類產(chǎn)品中處于領(lǐng)先地位，為積極響應(yīng)我國“中國制造2025”戰(zhàn)略重點(diǎn)——“芯片國產(chǎn)化”大戰(zhàn)略實(shí)施，突破高端芯片制造技術(shù)壁壘，重點(diǎn)推進(jìn)打造“自主可控+工業(yè)互聯(lián)+智能制造”的芯片制造數(shù)字化工廠，實(shí)現(xiàn)世界先進(jìn)半導(dǎo)體供應(yīng)商定位成為該企業(yè)近年的戰(zhàn)略愿景。
在此背景下，企業(yè)根據(jù)生產(chǎn)業(yè)務(wù)要求，進(jìn)行MES系統(tǒng)的建設(shè)，覆蓋單晶區(qū)域、切磨區(qū)域、拋光區(qū)域、潔凈區(qū)域整個(gè)生產(chǎn)流程的關(guān)鍵業(yè)務(wù)、生產(chǎn)設(shè)備、檢測設(shè)備、機(jī)器人識別系統(tǒng)等，建立管理業(yè)務(wù)、生產(chǎn)業(yè)務(wù)、物流業(yè)務(wù)全網(wǎng)管控系統(tǒng)，將生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)信息、加工參數(shù)、人員信息、物料信息、計(jì)劃執(zhí)行情況、異常事件等生產(chǎn)狀態(tài)在安燈系統(tǒng)中直觀展現(xiàn)，管理人員通過車間監(jiān)控大屏、PC終端可以一目了然地獲取工廠生產(chǎn)運(yùn)行情況，提高生產(chǎn)過程透明度。
二、項(xiàng)目實(shí)施方案/技術(shù)路線
2.1總體架構(gòu)
（1）在“工業(yè)4.0”及“中國制造2025”的推進(jìn)下，結(jié)合我司在半導(dǎo)體行業(yè)積累的深厚知識體系，為企業(yè)設(shè)計(jì)自動化、數(shù)字化、智能化的數(shù)字化工廠智能平臺，助力企業(yè)打造核心智能制造能力。
圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)
（2）既支持集團(tuán)集中部署、各分工廠分布式應(yīng)用，又支持分工廠獨(dú)立部署等多種靈活部署架構(gòu)，形成對各分廠生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，集團(tuán)對海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析、決策管理。
圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
（3）提供豐富的集成接口供外部系統(tǒng)連接集成使用，支持OPC 、TIA、OAG、S95/B2MML等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，使用可擴(kuò)展標(biāo)記語言，實(shí)現(xiàn)企業(yè)應(yīng)用集成框架或其他應(yīng)用系統(tǒng)之間的直接連接。
圖3 系統(tǒng)集成架構(gòu)
2.2技術(shù)方案
按照“整體設(shè)計(jì)，分步實(shí)施”原則，設(shè)計(jì)時(shí)需要整體考慮業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)和未來應(yīng)用，MES系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)方案如下：
（1）生產(chǎn)計(jì)劃管理：對生產(chǎn)過程進(jìn)行規(guī)劃與控制，指導(dǎo)企業(yè)計(jì)劃期內(nèi)生產(chǎn)活動的綱領(lǐng)性方案。
（2）現(xiàn)場執(zhí)行管理：以批次為主線實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的控制，以工藝路線和物料清單（BOM）為核心，對產(chǎn)品生產(chǎn)過程及物料使用等情況實(shí)現(xiàn)可選擇的防錯(cuò)、防漏、防呆功能。
（3）生產(chǎn)質(zhì)量管理：通過工藝指定檢驗(yàn)工序進(jìn)行工序檢驗(yàn)，并記錄實(shí)際值進(jìn)行采集自動預(yù)警；對各道關(guān)鍵工序進(jìn)行的檢驗(yàn)，對產(chǎn)品質(zhì)量做出判定，嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量，符合規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)的要求，杜絕質(zhì)量事件發(fā)生。
（4）生產(chǎn)設(shè)備管理：通過設(shè)備聯(lián)機(jī)，自動統(tǒng)計(jì)每臺設(shè)備、核心部件使用次數(shù)，實(shí)現(xiàn)智能預(yù)防保養(yǎng)。
（5）生產(chǎn)看板管理：將工廠數(shù)字化模型、車間/產(chǎn)線生產(chǎn)計(jì)劃、計(jì)劃產(chǎn)量、實(shí)際產(chǎn)量、質(zhì)量、合格率、報(bào)警等信息通過智能顯示屏展示出來，以供車間、生產(chǎn)調(diào)度室、調(diào)度指揮中心、職能部門及高層領(lǐng)導(dǎo)辦公室先關(guān)人員使用。
（6）生產(chǎn)報(bào)表管理：將各類生產(chǎn)計(jì)劃信息、進(jìn)度信息、完工信息、產(chǎn)量信息和圖形分析等以直觀、實(shí)時(shí)、統(tǒng)一的方式展現(xiàn)給所有人員。
（7）系統(tǒng)集成管理：用微服務(wù)方式來滿足本次項(xiàng)目的數(shù)據(jù)集成需要，ERP系統(tǒng)將生產(chǎn)訂單信息及工序參數(shù)卡信息下發(fā)Camstar MES，MES將生產(chǎn)過程中7個(gè)關(guān)鍵工藝點(diǎn)信息回傳ERP。同時(shí)MES與ERP備品備件模塊集成，能夠?qū)崟r(shí)獲取ERP中備品備件庫存信息。
（8）用戶權(quán)限管理：MES系統(tǒng)安全管理綜合考慮各方面的安全、權(quán)限配置、菜單管理、用戶定制化需求問題。全面分析整個(gè)系統(tǒng)，并保證各部門在進(jìn)行制造，運(yùn)行的決策時(shí)可正常使用。
2.3核心工藝
（1）MES系統(tǒng)是基于Siemens Camstar框架的平臺化的軟件套件，它提供完善的平臺管理功能和二次開發(fā)支持功能，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和可擴(kuò)展性，在國際半導(dǎo)體行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，并且通過眾多國際半導(dǎo)體客戶多年的應(yīng)用驗(yàn)證了其實(shí)用性、可靠性、穩(wěn)定性。
（2）其除了標(biāo)準(zhǔn)的Portal操作頁面外，還包括：服務(wù)器配置管理工具、Designer標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)工具、Portal Studio標(biāo)準(zhǔn)前臺開發(fā)工具、標(biāo)準(zhǔn)化菜單配置工具、制造審計(jì)跟蹤配置工具、數(shù)據(jù)采集開發(fā)工具、Excel標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)導(dǎo)入工具等，各種平臺化的標(biāo)準(zhǔn)工具滿足系統(tǒng)日常應(yīng)用、維護(hù)使用。
三、項(xiàng)目實(shí)施效果
MES系統(tǒng)實(shí)施后，將為硅拋光片車間建立生產(chǎn)的大數(shù)據(jù)平臺，實(shí)現(xiàn)全流程生產(chǎn)追蹤，實(shí)現(xiàn)全面質(zhì)量管控，形成工藝改進(jìn)和制造閉環(huán)，為企業(yè)建立起智能制造的數(shù)據(jù)支撐；為企業(yè)建立起從物料AQL到生產(chǎn)過程中的物料全過程追溯、生產(chǎn)全過程質(zhì)量管控，再到成品出貨的產(chǎn)品生產(chǎn)全生命周期管理。為企業(yè)從傳統(tǒng)的單一品種大批量生產(chǎn)向多品種小批量生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變奠定了基礎(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)在保質(zhì)、保量的前提下快速交貨的目標(biāo)，并且為企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造工廠奠定了基礎(chǔ)。
具體表現(xiàn)如下：
（1）打通ERP、MES、WMS、設(shè)備自動化信息鏈路，信息反應(yīng)能力提高60%。
（2）工藝路線可配置，動態(tài)路由選擇，生產(chǎn)組織管理效率提高55%。
（3）規(guī)劃完整的檢驗(yàn)代碼，建立全面的質(zhì)量體系，產(chǎn)品質(zhì)量提高37%。
（4）動態(tài)、柔性的設(shè)備運(yùn)營管理，大幅提高設(shè)備OEE，以及設(shè)備的可維護(hù)性。
四、案例的行業(yè)推廣性
通過在半導(dǎo)體硅材料生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行智能制造MES系統(tǒng)建設(shè)，將業(yè)界領(lǐng)先的數(shù)字化智能制造技術(shù)與半導(dǎo)體硅材料企業(yè)制造業(yè)務(wù)結(jié)合、應(yīng)用，全面賦能半導(dǎo)體硅材料行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級；建立全面的生產(chǎn)過程管控體系，實(shí)現(xiàn)正向逆向可追溯機(jī)制，構(gòu)建企業(yè)大數(shù)據(jù)分析模型，用數(shù)據(jù)驅(qū)動企業(yè)高層決策，提升產(chǎn)品和營銷價(jià)值；平衡技術(shù)能力與生產(chǎn)能力，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，顯著提高企業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品市場競爭力。
通過研發(fā)與制造打通來提升制造質(zhì)量和效率，以設(shè)計(jì)與制造數(shù)字化融合為整體建設(shè)架構(gòu)進(jìn)行布局規(guī)劃，使企業(yè)邁向數(shù)字化工廠之路。實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)全面信息化支撐，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，使得企業(yè)始終以最經(jīng)濟(jì)、優(yōu)化的方式生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)卓越運(yùn)營，生產(chǎn)效率提升15%，經(jīng)濟(jì)效益提升25%以上。