48237 (Программа регистрации процесса производства для автоматизированной системы управления предприятием электронной промышленности), страница 2

Распределение ресурсов и слежение за ресурсами (Resource Allocation and Status) - распределение заданий персоналу, машинам и установкам и отслеживание того, что они делают сейчас, и того, что они только что сделали;

Диспетчеризация элементов производства (Dispatching Production Units) - подача команд для транспорта материалов или заказов на определенные участки завода для того, чтобы начать какие-либо процессы или действия;

Управление документооборотом (Document Control) - управление информацией и распределение информации о продуктах, процессах, установках и т.д.;

Отслеживание генеалогии продуктов (Product Tracking and Genealogy) - мониторинг прогресса развития создаваемых продуктов и партий, осуществляемый с целью отслеживания полной истории изготавливаемых на заводе продуктов;

Анализ эффективности производства (Performance Analysis) - сравнение результатов завода с метриками, устанавливаемыми корпорацией, потребителями и организациями, регулирующими рыночные отношения;

Управление персоналом (Labor Management) - управление использованием персонала с точки зрения квалификации, распределения обязанностей и потребностей производства;

Управление оборудованием (Maintenance Management) - планирование и выполнение работ по поддержке работоспособности установок и другого оборудования в соответствии с производственными целями завода;

Управление текущими производственными процессами (Process Management) - управление потоком работ на заводе в соответствии запланированными и текущими процессами;

Управление качеством (Quality Management) - отслеживание и анализ характеристик продуктов и сопоставление их с желаемым идеалом;

Сбор и обработка данных (Data Collection/Acquisition) - мониторинг, обработка и упорядочивание данных о процессах, материалах и операциях, получаемых от персонала, машин и систем управления.

1.2.3 Достоинства MES-систем

Практика применения MES-систем демонстрирует следующие их достоинства:

уменьшение длительности производственного цикла, в среднем на 45%;

сокращение времени ввода (entry time), на 75% или больше;

уменьшение незавершенного производства (НЗП), на 24%;

уменьшение бумажного документооборота между сменами, в среднем на 61%;

сокращение времени проектирования (lead time), в среднем на 27%;

уменьшение работы с бумажной документацией и потерь на копировальные работы, в среднем на 56%;

уменьшение дефектности производимой продукции, в среднем на 18%.

1.2.4 Перспективы развития MES-систем

Перспективы развития MES-систем связаны с общими тенденциями развития компьютерных сетей. Программные продукты MES-систем пишутся на объектно-ориентированных языках. Имеется определенная тенденция к использованию MES-систем в географически распределенных предприятиях (при этом производитель становится как бы ближе к заказчику и к субподрядчикам) на основе использования передовых достижений компьютерно-сетевых технологий (Рис.2,3). В США сформирован поддерживаемый государством консорциум Solution for MES-Adaptable Replicable Technology (NIIIP/SMART), который предназначен для разработки стандартов для создания инфраструктуры распределенных предприятий будущего.

Рис.2. Современная компьютерно-сетевая архитектура MES - системы

API - интерфейс прикладного программирования.

Application - пользовательское приложение.

Data Model - модель представления данных.

Data Communications - передача данных.

Database - база данных.

Рис.3. Схема, иллюстрирующая перспективные тенденции развития MES-систем

Object Model - объектная модель.

Object Request Broker - обработчик запросов.

FireWall - система защиты от несанкционированного доступа.

API - интерфейс прикладного программирования.

Application - пользовательское приложение.

1.3 Выводы

Современное микроэлектронное производство представляет собой сложный процесс. На уровне отдельного цеха этот процесс включает в себя обработку партий полупроводниковых пластин на установках, которые расположены на различных участках. Необходима транспортировка партий между участками, необходим учет времен обработки партий на установках, возможных временных задержек обработки, необходим контроль качества партий, исправление дефектов обработки, учет возможных выходов из строя оборудования.

В настоящее время интенсивно развиваются компьютеризированные системы управления производственными процессами. Более того, предприятия, не использующие современные технологии, рискуют оказаться в роли "вечно отсталых" и, в конечном итоге, могут не выдержать рыночной конкуренции. Поэтому можно с уверенностью сказать: разработка АСУПП на ОАО "Ангстрем" необходима. При разработке такой системы целесообразно использовать подходы, методы и принципы построения ситуационных систем управления, принципы создания современных компьютерно-сетевых MES-систем и SCADA-систем.

2. Постановка задачи

Предлагается схема системы управления производством партий интегральных схем на предприятии электронной промышленности. Предложена общая структура системы управления транспортом и обработкой партий полупроводниковых пластин в цехе. Разработана объектная модель компьютерно-сетевой системы управления транспортом и обработкой партий.

2.1 Введение в предметную область. Анализ работы цехов ОАО Ангстрем

В этом разделе производится анализ существующей системы управления производством партий ОАО Ангстрем.

2.1.1 Особенности технологического цикла производства партий пластин

Охарактеризуем особенности технологического процесса производства партий. Предварительно введем понятия (изделия, партии, технологические маршруты, маршрутные листы), которые потребуются при описании производственного процесса.

2.1.1.1 Изделия, партии, технологические маршруты, маршрутные листы

Изделие - полупроводниковая микросхема, выполняющая заданные разработчиком функции. Каждое изделие характеризуется индивидуальным технологическим маршрутом, который заранее прорабатывается.

Партия - группа пластин, помещенных в специальный контейнер, имеющая номер и собственный маршрутный лист. Партия в полупроводниковом производстве обрабатывается и транспортируется в соответствии маршрутным листом. Все множество партий можно разбить на группы по принадлежности к определенному изделию (Рис.4). Принадлежность партии к определенному изделию находит отражение в номере. Номер партии состоит из двух частей: первая часть - номер изделия, вторая - порядковый номер в пределах данного изделия.

Технологический маршрут - последовательность операций, при выполнении которой на поверхности кремниевой пластины формируется заданная структура. Каждое изделие характеризуется индивидуальным технологическим маршрутом. Прохождение партии по маршруту отслеживается в настоящей системе управления с помощью маршрутного листа.

Маршрутный лист - документ, неразрывно связанный с партией. Маршрутный лист представляет собой таблицу со следующими атрибутами: номер операции, название операции, время поступления партии на участок, параметры режима обработки. На маршрутном листе, закрепляемом за партией, ставится номер партии. Каждой партии соответствует свой маршрутный лист, который прикреплен к коробке с пластинами. На протяжении всего периода существования партии маршрутный лист следует за ней. В нем регистрируется прохождение партии по технологическому маршруту. Как правило, маршрутные листы тиражируются типографским методом.

Каждому изделию ставится в соответствие индивидуальный технологический маршрут. В пределах одного изделия все партии имеют одинаковый маршрутный лист. Элементарная единица управления - партия, т.е. система управления отслеживает прохождение каждой партии по маршруту. Партий, представляющих конкретное изделие (изготавливаемых по данному маршруту), может быть много (до 500). Номер партии пластин составляется из номера изделия и номера партии в пределах изделия (рис.4).

Р
ис.4. Схема нумерации партий

2.1.1.2 Регистрация процесса производства партий пластин

Процесс производства партий контролируется посредством регистрации потоков партий в регистрационных журналах, в бланках незавершенного производства и в маршрутных листах. Регистрация необходима для контроля прохождения партий, в частности, при необходимости партию можно быстро найти.

Каждый участок имеет свой регистрационный журнал. В нем персонал установок отмечает партии, обработанные на данном участке. По нему считают проработку партий за смену, за месяц.

Для "нулевых" партий (запускаемых на начало обработки на входе цеха 201) есть свой регистрационный журнал. Для полностью обработанных партий (на выходе цеха 201) также есть отдельный регистрационный журнал.

Маршрутный лист - документ, неразрывно связанный с партией. Каждой партии соответствует свой маршрутный лист, который прикреплен к коробке с пластинами. На протяжении всего периода существования партии маршрутный лист следует за ней. Он представляет собой таблицу, содержащую: номер операции, название, время поступления партии, параметры режима обработки, колонку для росписи или табельного номера.

Записи в маршрутные листы вносят операторы участков. Операторы регистрируют выполнение технологических операций: по окончании обработки партии на конкретной операции оператор ставит свой табельный номер и параметры режима обработки. Ни распреды, ни диспетчер, ни начальник смены не вносят никаких записей в маршрутный лист.

Бумажный "документооборот" (регистрация в журналах, бланках незавершенного производства и маршрутных листах) до определенной степени избыточен, что обеспечивает надежность контроля производственного процесса.

2.1.1.3 Незавершенное производство

Важное понятие, характеризующее производственный процесс - незавершенное производство (НЗП).

Незавершенное производство - это продукция (партии кремниевых пластин), не прошедшая до конца весь технологический цикл.

Учитывается НЗП в регистрационных журналах, бланках незавершенного производства и в маршрутных листах. В настоящее время незавершенное производство велико - количество партий НЗП в 4 раза превышает месячную пропускную способность цеха. Наличие большого НЗП приводит к тому, что растет длительность производственного цикла.

Большая величина НЗП связана с тем, что административный персонал цеха и завода, желая увеличить загрузку оборудования, вводит в производственный процесс все новые и новые партии. При этом уже обрабатываемые партии скапливаются в "узких местах" производственного процесса, что создает "рецидивы" накопления НЗП.

2.1.2 Общая схема управления

Рис.5. Общая схема управления

2.1.3 Задержки в транспорте и обработке партий пластин

В данное время существует много задержек в транспорте и обработке партий. Эти задержки можно разделить на следующие группы:

обеденные перерывы.

совещания административного персонала цеха.

сдача и приемка смен.

оформлением списка, где какие партии находятся, и поиск партий.

сбои оборудования.

необходимость принимать повторные решения при сбое оборудования.

и т.п.

Первые три группы задержек можно устранить посредством целенаправленной организации рабочего дня персонала (см. ниже).

Остальные группы задержек являются следствием несовершенства системы управления и контроля. Контролировать их людьми очень трудно, поэтому вводится избыточная загрузка цеха партиями, чтобы обеспечить работой все участки в случае сбоев некоторых. Эта загрузка приводит к большому НЗП, что в свою очередь увеличивает длительность цикла. Автоматизированная система управления производственным процессом призвана сократить эти задержки. Электронная система позволит повысить четкость отслеживания партий и планирования работ, в результате этого можно будет уменьшить НЗП, не опасаясь перерывов в работе участков. Уменьшение НЗП в свою очередь приведет к уменьшению длительности производственного цикла.

Оценим количественно задержки в транспорте партий и задержки в управлении транспортом и производством партий.

Задержки в транспорте партий, обусловленные неоптимальностью работы распредов (в расчете на сутки). Пересменка - 2*20 минут = 40 минут, обеденные перерывы 30*4 = 2 часа. Составление списка партий, поиск партий (полагаем пока условно, в дальнейшем эти цифры можно будет уточнить) - 2 часа в сутки.

Итого: задержки в транспорте партий составляют примерно 5 часов в сутки.

Устранить эти задержки в электронной системе управления можно следующим образом (для определенности рассматриваем пример подцеха 131): Задержки, связанные с пересменками и обеденными перерывами, можно устранить, вводя дополнительно одного распреда и вводя скользящий график работы. А именно, считаем, что первый распред начинает работу в 7-00, второй - в 7-30, третий - в 8-00. Смена первого, второго и третьего распредов заканчивается в 19-00, 19-30 и 20-00 соответственно. Аналогично смещаются относительно друг друга и обеденные перерывы распредов. В результате, в подцехе все время будут находиться, по крайней мере, два распреда.

Задержки, связанные с составлением списков должны устраниться в электронной системе автоматически, так как ведется учет всех партий. Составление списка (если это потребуется будет сводиться к распечатке соответствующего документа).