半導體晶圓產業

乾式真空泵之中央監控系統(DPM CMS)

 

 

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行業:半導體晶圓產業
專案名稱:乾式真空泵之中央監控系統(DPM CMS)


困難挑戰

既有CMS系統問題:

  • 舊系統無法即時通訊,延誤及時修正瑕疵製程時效。
  • 各套系統均無法提供歷史資料查詢機制,導致資料粒度不足,致使製程分析人員無法有效分析事故原因。
  • 無法即時預知 Pump 現況,導致機台非計畫性停機,進而影響產品良率。
  • 不同設備,不同的應用程式系統,操作邏輯與警報顯示方式均不一致。
  • 系統應用程式無法自行修改或新增,造成系統維護的困擾。
  • 系統建置後,因供應商無應用程式系統維護能力,常延誤系統正常運轉。


挑戰:

  • 為了符合不同的流程需求,及風險分散的概念,本案例中所採用的二千多台真空泵(DryPump)各分別為不同廠牌,所使用的通訊協定(Protocol)、通訊連接介面均異。
  • 傳統 CMS 系統(Central Monitoring System)每台電腦只能連接 40 台 Pump,而本案例的廠區設備數量超過 62.5 倍之多。
  • 單一圖控軟體僅能建立 200~300 個聯接點(Connection)的限制,而本案例的廠區設備接點超過 10 倍之多。


解決方案

化學工業
  1. 為了解決已知的難題,採用支援多個 Serial Port 的設備,取代各廠商所提供之 PC,避免硬碟損壞,同時可以幾十秒內重新啟動設備,達到快速上線。
  2. 此設備上的微處理器能力,可以連接十六台不同廠牌、型號、通訊協定之 Pump。
  3. 以單 Port 方式連接 Pump,方便 PM 工作時待修或故障之 Pump 的快速替換。
  4. 所有設備透過 Ethernet 方式連接至上位監控系統,不論廠牌型、型號,皆在同一操作邏輯下運作,以符合 Sponsor 利益。
  5. 兩台備援的監控電腦監看所有廠區內的 Pump,並且長時間記錄下所有 Pump 運轉的相關警報與資料。

執行成效

  1. 即時資訊呈現

    SCADA 端裝置 InTouch HMI 軟體,透過標準 Modbus 之通訊方式接收智慧閘道器CGW收集的資料,整合提供值班人員監視 Dry pump 狀況。
  2. 提高通訊效率

    每一台 Dry pump 獨立拉設一條隔離通訊網路線到智慧閘道器CGW 的專用通訊埠,增加資料通訊速度並降低斷線時影響層面。
  3. 提升維護能力

    • 將分屬不同廠商 Dry Pump 做統一性的整合。
    • 所建置 S-CMS 架構為開放平台,開放 souce code 讓後續維護更完整快速。
    • 規劃以備援環狀網路為主幹,以智慧閘道器CGW為控制核心的架構,接收 Dry pump 之運轉狀態,傳送至廠務中控室監控電腦,再透過 Massage bus 轉至 FDC 系統。

創造價值

累積長期資料於資料庫中,透過報表工具驗證 Pump 廠商所提出的設備妥善率參數,如 MTBF、MTTR 是否合理,達到設備 Uptime 時數最大化。

透過所提供的即時監控資訊,建構設備 Utilization 概念,分析 Downtime 事件原因、次數與發生期間再分析Downtime 發生期間的因素與時數,改善與縮短 Downtime 時間,進而提昇生產機台 Uptime 時數。

機械課估計於 98/09~99/03,便精確地攔截到 17 次 Pump 跳脫前的趨勢,且確實地通知到 Sponsor。此次經分析後發現,現行系統能精確擷取到 Pump 不正常運作的警報,於第一時間發送至 Sponsor,再由其判斷相關條件因素,然後下 Command 去執行後續應變措施,能成功判斷後,將損壞之晶圓數量降至最低。

根據過去經驗,約 50台(次)/年,因資訊不足而無法判斷的 Pump 跳脫因素。假設 11 次 /2010Q1 *4(Per Year) *25片/Lot* 18萬≒ 2億元,此筆金額便是可以事先預防的損失。


使用的設備及軟體

  • 自動趨勢圖ATC For Dry Pump
  • 智慧閘道器CGW
  • AVEVA(Wonderware) WIS
  • AVEVA(Wonderware)InTouch® HMI
  • AVEVA(Wonderware)Historian
  • ActiveFactory™
  • HMI Report

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