中小企業數字化轉型案例38 云南鑫耀半導體材料有限公司單晶爐集中采集 集控系統推動半導體材料統計控制數字化轉型
時間：2022-03-29
一、案例簡介
云南鑫耀半導體材料有限公司（以下簡稱“云南鑫耀半導體材料”）單晶爐集中采集集控系統是解決半導體單晶生長過程中對所有單晶爐溫度、環境參數進行的嚴格集中監控，實現數據化、實時化、場景化、可追溯化管理。按照車間地域分界使用工業以太網協議進行組網通信，所有設備的數據都集中采集存儲到指定核心交換機中，對接MES+ERP系統平臺、智慧監控平臺，推動企業半導體材料統計控制數字化轉型。
二、總體規劃
采用工業以太網將所有設備間通訊進行連接，在網絡硬件系統中，按照設備所在區域產品不同，集中組網采集、分類展示。一是分別設計現場客戶端操作員站，可以直觀觀測到本工藝段所有設備實時狀態數據、曲線趨勢報表。二是合工藝要求，對相關重要工藝點進行報警。三是實時監控各設備溫度狀態及相關工藝段曲線變化情況，減少傳統的來回巡檢、來回調整的時間間隔，實現多人管控監控運行。四是數據采集后，采用標準采集軟件IOServer，與前端數據展示平臺scada進行模塊化連接，實現數據實時存入相關數據庫，并同步服務于MES系統Scada系統。
通過該項目實施，實現半導體材料核心單晶生長過程數據化、實時化、場景化、可追溯化管理。
圖1 單晶爐集中采集集控系統框圖
三、具體舉措
圖2 MES+ERP系統框架圖
一是生產設備自動化。通過引入機器人，提高生產效率，降低人為流動給潔凈空間造成的污染，提高產品質量。
二是建設ERP系統。實現生產訂單（研發）導入，生產任務管理、供應商管理、物料平衡管理、訂單過程跟蹤管理、產品出入庫管理等。
三是建設MES系統。實現生產制造過程中人員、設備、材料（物料）、作業方法、環境的管控及分析，重點是來料質量管控、過程工藝質量管控分析、設備管控、操作人員管理、生產制造環境管理等。
四是單晶爐集中采集集控系統。實現半導體材料核心單晶生長過程數據化、實時化、場景化、可追溯化管理。
五是廠務在線監控系統。廠務指標的實時監控，超規報警，提升廠務系統異常處理響應速度。
六是引入俄羅斯CGSIM單晶數值模擬軟件，實現高壓高溫不可視單晶生長環境下熱場、流場等數值模擬，提高研發效率。
四、工作成效
一是通過生產設備自動化，引入機器人，降低人為流動給潔凈空間造成的污染，提高產品質量，生產效率提高8%～12%。同時降低人力成本，每班組人員可減少50%以上，減少清洗人員個體對產品帶來的影響，保證產品一致性和穩定性。
二是通過建設ERP系統，實現生產訂單（研發）導入，生產任務管理、供應商管理、物料平衡管理、訂單過程跟蹤管理、產品出入庫線上管理，生產管理效率提高10%～15%。
三是通過建設MES系統，實現生產制造過程的人、機、料、法、環管控及分析，單晶生長合格率提高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，實現半導體材料核心單晶生長過程數據化、實時化、場景化、可追溯化管理，通過大數據對比對工藝過程進行優化，數據自動采集率達92%～95%。
五是通過廠務在線監控系統，實現廠務指標的實時監控，減少人員巡檢頻次，避免監控盲區，提升廠務系統異常處理響應速度。