「制造+环境」全面数码转型及 创新应用 联合打造企业韧性

现在企业面临的问题不再是数据量不足，而是如何有效率且低成本的收集数据并妥善利用以提升生产效能、强化企业韧性，达到进阶的智能制造。北尔电子

现今，导入数码化的需求已经广泛的被大多数企业接受并逐步建置中。在导入数码化的过程中，企业从亳无头绪至渐渐厘清方向，从手工收集数据进步至自动收集工厂内的各种环境、生产、设备、检测、人员、系统等信息。现在企业面临的问题不再是数据量不足，而是如何有效率且低成本的收集数据并妥善利用以提升生产效能、强化企业韧性，达到进阶的智能制造。
 
专案挑战/目标

半导体晶圆制造商本身就拥有全世界最先进的晶圆制造设备，而且这些核心制造设备在建置时就完成了数码化并与公司内部的MES/ERP数据库建立连线。但除了核心设备之外，其余与制程相关的周边设备例如：乾式真空泵、洗涤器、冰水机、暖通空调等环境控制相关设备皆未导入数码化。当时这些周边设备的运转及维护皆透过人力及纸本做记录与整理，虽然不方便但因为不是必要设备所以数码化的需求也就被忽略了。

2019年疫情蔓延，半导体产业供不应求，工厂日夜生产，却因为确诊者的隔离限制导致工厂及外包商人员之出勤难以控制，造成周边设备有运作及维护需求时，在人员调度上极为困难，直接影响到生产进度、良率与产能。经过疫情洗礼，客户深刻的了解到除了主要生产设备外，还需将周边设备皆数码化才能确保整体生产设备的稳定运行、提高生产效率、确保生产品质，进而提升企业的韧性以面对未知的挑战。

专案挑战：

• 整合12种不同品牌的乾式真空泵
• 整合周边设备：洗涤器（Scrubber）、冰水机、气瓶柜（Gas）、暖通空调（HVAC）、环境控制（温／湿度）等设备的数据
• 将以上各类型设备数据收集后，转换成SECS通讯协议
• 利用SECS及OPC UA通讯协议分别与MES/ERP数据库连线
• 提供企业专用无线网络设备

解决方案概述

北尔电子的X2智能人机／BoX2物联网闸道器与控制器连线时不受控制器品牌或设备类型的限制，只要通讯协议有支持，即可连线。客户工厂内的乾式真空泵多达12种品牌且交错建置，传统上如欲针对不同品牌的乾式真空泵建立通讯，不仅建置过程复杂、设备管控困难、成本高且日后维护也困难。

采用北尔电子X2智能人机／BoX2 物联网闸道器与12种不同品牌的乾式真空泵连线时，统一使用相同的智能人机或闸道器，也无需单独客制软件。安装人员只需熟悉一套软件，了解SOP后即可上手。可以达成快速建置（同一套软、硬件）、易于设备管理及监控、降低建置成本及维护费用等优势。

同样的建置模式亦可套用在洗涤器、冰水机、气瓶柜、暖通空调、环境控制（温/湿度）等周边设备。即使面对这麽多不同类型的基础设备，依旧可以采用同一套X2智能人机或BoX2物联网闸道器来与底层设备通讯。

北尔电子的X2智能人机／BoX2物联网闸道器可以兼具Server与Client的角色。半导体的厂域往往占地广阔且安全机制严格，任何软件或备品的运送都很耗时且烦杂。因此，设备的监控与管理就显得很重要，通常会以系统化的方式分区进行，形成简单的阶层架构。北尔电子的设备兼具Server与Client的角色，仅需透过勾选方式即可自行设定角色（Server或Client），提供客户更有弹性的安装选择并透过弹性的角色互换优势得以降低备品数量。帮助客户节省硬件成本、人力成本，更缩短安装及解决问题的时间。

北尔电子的X2智能人机／BoX2物联网闸道器支持SECS 通讯协议，可以将底层设备信息转换成SECS通讯方式后与后端MES/ERP沟通。半导体制程非常的精密且能允许的误差范围极小，所以半导体产业有其专用的通讯协议-SECS/GEM。传统的做法有二种，一、购买专用的闸道器，但其不仅价格昴贵且针对控制器的通讯支持较局限，可能要混搭不同品牌的闸道器。二、利用一般闸道器收集数据并传送至中介服务器去转成SECS通讯；此方案客户需分别自行采购高端的X86/Windows硬件及SECS/GEM软件，另外还需自行解决闸道器至中介服务器的通讯。不管是哪一种方法，客户都必需要有熟悉 SECS/GEM通讯协议的工程师才能顺利的完成连线。

然而，采用北尔电子的X2智能人机／BoX2物联网闸道器可加载北尔电子开发的SECS通讯驱动程序。客户只需要清楚定义通讯内容即可自动将控制器的数据转换成SECS通讯，无需额外的采购硬、软件，也无需另外雇用专职的工程师来建立SECS通讯。

北尔电子亦提供工业级网络交换器与5G路由器。制造业的数码转型亦倚赖现场物联网闸道器与网络通讯设备的整合。客户透过北尔电子的工业级网络交换器JetNet与适用于5G公用网络与专用网络的工业级 JetWave 2512 5G路由器将BoX2物联网闸道器所处理的现场制程设备监控信息，实时反应至MES/ERP 后台管理系统，达成生产和供应链的可视管理，提高产能及实时反应生产端设备的预测维护工作。

利用制造与环境的全面数码化，打造强大的企业韧性。半导体的生产良率比起其他产业已经是傲视群雄了，但追求更好的良率仍然是持续不断的目标，因为晶圆的单价高即使是极低的不良率累积起来仍旧是一笔不小的耗损。

经过全面监控周边设备的运转信息后， 客户可以将制造信息、环境信息（设备原有的运作信息，例如: 温度、湿度、转速、马力、额定电流、额定电压等… ）利用数学演算法结合机械本身设计数据来比较相关性，借此监控生产流程的稳定度。一旦演算法的结果出现异常，可以立即检视产线运作情况，提前监控生产品质并减少不必要的耗损。

除了生产效率的提升与稼动率极大化外。也可以利用设备数据来做预知维护保养，避免不必要的停机及定期的岁修，在设备出现异常之前安排检查。

数码转型势在必行，北尔电子的产品可以协助客户在现有设备变动最小的前提下，用模块化、系统化且符合经济效益的方式完成数码化。在成功收集到制造与环境数据后，利用数学演算法更进一步提高生产效率进而打造更强大的企业韧性来面对市场瞬息万变的挑战。如欲了解更多北尔电子协助客户数码转型应用故事，请至北尔电子官网查询。