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數位轉型與智慧製造面面觀-36

先知科技總經理 高季安 與 新呈工業總經理 陳泳睿

September 28, 2023

前幾篇文章敘述製造業的十大價值鏈增值模式(如圖1)中的訂單驅動生產模式(OCP)、自適應工廠(Adaptive Factory, AF)、生產中的作業員的支援(Operator Support in Production,OSP)、價值服務(Value Based Services ,VBS)、交付產品的透明度和適應性(Transparency and Adaptability of delivered Products, TAP)、自組織自適應物流(Self Organising Adaptive Logistics, SAL)、給智慧產線的智慧產品開發(SP2)、推動創新的產品開發 (IPD) 與實現可持續發展的新循環經濟模式(Circular Economy, CRE),本篇將就實現生產無縫動態協同工廠(Seamless and Dynamic Engineering of Plants, SDP)增值模式及應用案例進行詳細解釋。

圖1.製造業價值鏈增值模式

一、實現生產無縫動態協同工廠 (SDP):

在當今數位轉型的浪潮中,製造業正面臨著前所未有的機遇和挑戰。製造商需要在不斷變化的市場中保持競爭力,同時確保生產過程高效、可持續且具彈性。SDP(Seamless and Dynamic Engineering of Plants)無縫動態工廠工程模式應運而生,它代表了製造業實現生產無縫協同的未來之路。

以下是SDP模式的核心思想,SDP模式的核心思想是將工廠的生產設備、製程、生產工程、維護規劃、原物料供應和外包等生產相關事項進行無縫且動態的規劃和配合。這種模式的目標是實現高度協同,從而提高生產效率並最大化產能。讓我們深入探討SDP的一些關鍵特點和優勢。

1.無縫整合: 在SDP模式中,所有生產相關的元素都緊密整合在一起,形成一個無縫的生產生態系統。這包括工廠內的機器和設備、製程流程、生產排程、資源分配以及供應鏈的各個方面。通過無縫整合,製造商能夠更好地掌握生產過程,迅速做出反應,降低生產中斷的風險。

2.動態規劃: SDP模式強調動態規劃,意味著生產流程和資源配置是根據實時數據和變化的需求而調整的。這種靈活性使企業能夠快速適應市場需求的變化,從而更好地滿足客戶的期望。舉例來說,當某個產品需求暴增時,SDP模式可以自動調整生產線,以確保足夠的產能。

3.數據驅動: SDP的實現離不開大數據和高度自動化的技術。傳感器、物聯網設備和先進的數據分析工具被廣泛應用,以監測生產過程,預測潛在問題,並優化效能。這不僅提高了生產過程的可視性,還降低了維護和運營成本。

二、SDP 應用範例:

SDP模式的應用範圍廣泛,可以在各種製造業中找到,包括汽車製造、半導體生產、食品加工和醫療設備製造等。以下是SDP的半導體生產實際應用案例,半導體製造業是高度精密和複雜的領域,生產過程的精密度要求達到微米級別。在這個領域,SDP(Seamless and Dynamic Engineering of Plants)無縫動態工廠工程模式的應用具有顯著的優勢,有助於提高生產效率、確保產品質量,並實現生產無縫協同。

半導體製造的複雜性在於,生產過程中的每個步驟都需要高度的精密度和控制。半導體晶圓生產線的寬度通常在0.005到1微米之間,這意味著即使微小的偏差都可能導致產品的缺陷。因此,半導體製造商必須實現高度自動化的生產過程,以確保產品的一致性和品質。

在半導體製造中,SDP模式的關鍵應用可以在以下方面找到:

1.整合生產設備與系統: 在半導體製造廠中,有各種各樣的生產設備和系統,包括機台、量測設備、物料控制系統(MCS)、物料搬運系統(AMHS)、ERP(企業資源規劃)和MES(製造執行系統)等等。SDP模式的一個關鍵目標是實現這些系統的無縫整合和協同工作。這意味著當客戶的訂單變化時,各個系統應該能夠自動作出反應,以確保生產設備的動態配置和調整,以滿足新的需求。

2.自動化生產控制: 在半導體製造中,自動化是關鍵。SDP模式可以集成自動化控制系統,如EAI(設備自動化整合)、FDC(故障檢測和自動化)和APC(高級過程控制)。這些系統能夠監測生產過程,檢測潛在的問題並及時做出調整,以確保產品的一致性和品質。

3.數據管理與分析: 在半導體製造中,數據是極為重要的資源。SDP模式可以整合資料庫系統,如MES DB和SDB,以實現生產數據的高效管理和分析。這有助於實時監測生產狀況,預測潛在問題,並改進生產過程。

綜上所述,在半導體製造業,SDP模式的實現尤為重要。隨著市場需求的不斷變化,製造商需要能夠快速適應,調整生產設備和流程,以確保高效率和品質。SDP模式提供了一個框架,使製造商能夠實現無縫協同,使得整個生產生態系統更具彈性和靈活性。

圖2. SDP實際應用: 半導體生產實際應用案例

總結來說,半導體製造業是高度複雜和精密的領域,要實現生產無縫協同是一個關鍵挑戰。SDP模式提供了一個有效的方法,通過整合、自動化和數據分析,協助製造商實現高效率、高品質和高度可配置的。

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