信息化建設(shè)提升現(xiàn)場管理績效
——全國“五星級現(xiàn)場管理”上海華虹宏力案例介紹

◆張 堅(jiān)/ 文

信息化建設(shè)提升現(xiàn)場管理績效
——全國“五星級現(xiàn)場管理”上海華虹宏力案例介紹

◆張 堅(jiān)/ 文

上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司，是世界領(lǐng)先的8英寸純晶圓代工廠,擁有3條8英寸集成電路生產(chǎn)線，每月產(chǎn)能達(dá)到14.3萬片。華虹宏力的工藝技術(shù)覆蓋從1微米至90納米各節(jié)點(diǎn)，在標(biāo)準(zhǔn)邏輯、嵌入式非易失性存儲器、電源管理、功率器件、射頻、模擬和混合信號等領(lǐng)域形成了具有競爭力的先進(jìn)工藝平臺。

華虹宏力先后通過了ISO9001質(zhì)量管理體系、ISO14001環(huán)境管理體系、OHSAS18001職業(yè)健康安全管理體系、ISO27001信息安全管理體系、ISO/TS16949汽車業(yè)管理體系、QC080000有害物質(zhì)過程管理體系認(rèn)證，獲得Sony Green Partner證書，并獲得由APQO（亞太質(zhì)量組織）授予的全球卓越績效獎最高級別World Class獎項(xiàng)。

華虹宏力的產(chǎn)品品質(zhì)和高信息安全性，與華虹宏力通過不斷升級優(yōu)化信息化平臺功能，推動生產(chǎn)控制集成系統(tǒng)更加嚴(yán)謹(jǐn)分不開。獲得2016年全國“五星級現(xiàn)場管理”稱號的華虹宏力二廠生產(chǎn)線充分說明了這一點(diǎn)。

一、信息化滲透每個生產(chǎn)控制環(huán)節(jié)

華虹宏力的整個生產(chǎn)控制集成系統(tǒng)，從功能分類上分為生產(chǎn)計劃、設(shè)備管理、安全管理、人員管理、文件管理以及物料管理系統(tǒng)六個部分。在系統(tǒng)分類上，信息化平臺由控制設(shè)備自動化運(yùn)轉(zhuǎn)的EAP系統(tǒng)、生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)MES、數(shù)據(jù)分析整合編制生產(chǎn)報表的Cimpress系統(tǒng)和相關(guān)的子系統(tǒng)平臺組成。各個系統(tǒng)環(huán)環(huán)相扣，緊密連接，實(shí)時采集“人機(jī)料法環(huán)”各要素所產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)，并配備相關(guān)的工程技術(shù)人員（圖1）。

1.擁有強(qiáng)大的控制集成系統(tǒng)

生產(chǎn)線配置了強(qiáng)大的IT硬件和軟件，使得數(shù)據(jù)的收集處理得心應(yīng)手。在硬件方面，配備了15臺服務(wù)器，29臺PC Server服務(wù)器。在數(shù)據(jù)庫方面，生產(chǎn)線上擁有Promis、SemiSuite、ODS報表、EDC工程數(shù)據(jù)、CIMDB外聯(lián)、ARC歸檔數(shù)據(jù)查詢等數(shù)據(jù)庫。在工廠內(nèi)，配置有2臺CIM專用網(wǎng)絡(luò)核心交換機(jī)，以及15臺1000Mbps網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)配置使得數(shù)據(jù)交換的速度高效便捷（圖2）。

據(jù)統(tǒng)計，生產(chǎn)線上平均每分鐘產(chǎn)生數(shù)據(jù)量25G，數(shù)據(jù)總量相當(dāng)于500本辭海的容量。大數(shù)據(jù)處理有嚴(yán)密的路徑和備份流程，從而高效有序地完成數(shù)據(jù)的收集整理及分析！

2.有預(yù)測能力的PPS生產(chǎn)計劃系統(tǒng)

圖1

圖2

產(chǎn)品按期交貨OTDO是滿足客戶需求的重要指標(biāo)，生產(chǎn)線的制品出貨計劃尤為重要。根據(jù)客戶的需求結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)能力，通過生產(chǎn)計劃系統(tǒng)，優(yōu)化產(chǎn)品投入，制定出對應(yīng)的月生產(chǎn)計劃制定周作業(yè)計劃、在線制品數(shù)、每日進(jìn)步數(shù)，再通過系統(tǒng)分解出現(xiàn)場重點(diǎn)設(shè)備需要每日完成的作業(yè)指標(biāo)。該系統(tǒng)可以預(yù)測未來一個月產(chǎn)品的出貨情況，根據(jù)時間和客戶以及產(chǎn)品種類生成不同的分析報表。

3.包含6大子系統(tǒng)的設(shè)備管理系統(tǒng)

華虹宏力通過設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)對設(shè)備作業(yè)情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，根據(jù)周和日生產(chǎn)計劃確定當(dāng)日重點(diǎn)設(shè)備，進(jìn)行工事作業(yè)和維護(hù)的合理安排。通過產(chǎn)品優(yōu)先級調(diào)整系統(tǒng)實(shí)時進(jìn)行等級調(diào)整，通過PUSH排程，提高作業(yè)效率。當(dāng)客戶產(chǎn)品有緊急需求時，配有特殊產(chǎn)品跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)度管控。通過該系統(tǒng)，可以保證產(chǎn)品在生產(chǎn)線的正常流通，相同產(chǎn)品的DPML在同行業(yè)也屬于領(lǐng)先水平，生產(chǎn)線的按期交貨率始終保證在98%以上。

華虹宏力的設(shè)備管理系統(tǒng)包含6大子系統(tǒng)，通過各子系統(tǒng)的不同功能來支持設(shè)備管理運(yùn)營全過程。

（1）Chart Board（預(yù)警系統(tǒng)）：支持日常點(diǎn)檢數(shù)據(jù)的控制。對每臺設(shè)備設(shè)定日常點(diǎn)檢頻度、點(diǎn)檢項(xiàng)目以及控制規(guī)格。當(dāng)點(diǎn)檢數(shù)據(jù)、項(xiàng)目不符合規(guī)格時自動關(guān)閉設(shè)備作業(yè)，發(fā)出警報。對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理和趨勢預(yù)警自動計算指標(biāo)結(jié)果，設(shè)備點(diǎn)檢參數(shù)在測定后被判定為超規(guī)格時，每筆超規(guī)格會自動統(tǒng)計。

（2）Equipment Constraint System（ECS設(shè)備限制系統(tǒng)）：是設(shè)備及設(shè)備腔體條件限制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)設(shè)備條件限制，與EAP系統(tǒng)連接，實(shí)時監(jiān)控設(shè)備、工藝腔室的加工作業(yè)情況。

（3）Internal E-RunCard（電子簽核系統(tǒng)）：對制品異常、分批等操作實(shí)現(xiàn)在線操作。節(jié)約了人力資源，無需人為管控，制定程序站點(diǎn)可自動跑貨，同時電子檔可保留處置履歷，方便查詢分析。使用在跨廠區(qū)的作業(yè)中，使不同命名規(guī)則下的條件能夠統(tǒng)一有效的進(jìn)行識別和管理！

（4）PM M S（設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)）：是支持設(shè)備定期維護(hù)保養(yǎng)管理的系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)置信息提前通知相關(guān)責(zé)任人對設(shè)備安排保養(yǎng)作業(yè)，超過時間未做保養(yǎng)的會自動禁止該設(shè)備進(jìn)行制品加工并發(fā)出警報提醒，保障了設(shè)備保養(yǎng)的時效，對制品的良率起到了監(jiān)控作用。

（5）EQP Alarm（設(shè)備報警系統(tǒng)）：當(dāng)設(shè)備報警時，系統(tǒng)根據(jù)用戶設(shè)置的各類預(yù)警信息，對設(shè)備運(yùn)行時產(chǎn)生的預(yù)警信息進(jìn)行統(tǒng)計分類處理，并且提醒相關(guān)人員，由此提高對設(shè)備各類狀況的深度把握，提前對設(shè)備做出非計劃性和非預(yù)見性的設(shè)備保養(yǎng)，降低設(shè)備故障率，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

（6）Trouble System系統(tǒng)：對設(shè)備故障發(fā)生的原因和修復(fù)過程以及對制品的影響進(jìn)行監(jiān)控記錄，通過對設(shè)備故障以及后續(xù)維修記錄的統(tǒng)計分析實(shí)現(xiàn)對設(shè)備故障的管理提升。

除了上述6大子系統(tǒng)以外，華虹宏力還擁有Knowledge Management System（知識管理系統(tǒng)）。工程技術(shù)人員會定期將設(shè)備修理和維護(hù)過程中的新發(fā)現(xiàn)，頻發(fā)故障的原因調(diào)查，設(shè)備部品失效分析，零部件的更換工藝和校準(zhǔn)手法，新型部品或新增供應(yīng)商的評價數(shù)據(jù)等經(jīng)驗(yàn)以文檔形式上傳至該系統(tǒng)。文件也可在授權(quán)范圍內(nèi)水平展開到其他的工廠，實(shí)現(xiàn)資源共享。這也為公司多個FMEA項(xiàng)目的推進(jìn)提供了基礎(chǔ)。

4.人員管理系統(tǒng)

華虹宏力的人員管理系統(tǒng)主要在“電子化考核”和“人均作業(yè)效率管理”這兩大塊。

1、電子化考核：在線培訓(xùn)考核系統(tǒng)通過電子化考核避免人為考核標(biāo)準(zhǔn)變動，考核成績與設(shè)備操作權(quán)限的聯(lián)動確保上機(jī)操作權(quán)限控制。電子考核系統(tǒng)通過大量題庫以隨機(jī)抽取方式進(jìn)行電子化考核，并通過考核成績與所有設(shè)備操作權(quán)限連鎖，讓只有通過考核的人員才有權(quán)限操作現(xiàn)場設(shè)備并進(jìn)行作業(yè)。所有設(shè)備都會先從系統(tǒng)中確認(rèn)操作人員權(quán)限才接受該工號發(fā)出的操作指令進(jìn)行工作。電子考核系統(tǒng)從第一次考核記錄開始，定期重復(fù)提交該員工的考核需求，如果沒按時參加再考核，過期后系統(tǒng)自動關(guān)閉現(xiàn)場設(shè)備操作權(quán)限，考核不通過需在48小時內(nèi)進(jìn)行重新測定，離崗6個月以上的員工操作設(shè)備需重新進(jìn)行考核。以此確保現(xiàn)場人員作業(yè)資質(zhì)安全有效。

2、人均作業(yè)效率管理：華虹宏力有整條生產(chǎn)線每個職能班組人員的作業(yè)量統(tǒng)計，并使用E f f i c i e n c y核算公式（Efficiency=Active WPH/ Standard WPH=Actual Prod Move ＊ (1-Rework Rate)/ Uptime/∑(Daily Prod Move by Recipe ＊ IE specified WPH)/ Actual Prod Move）精準(zhǔn)統(tǒng)計每個員工的人均作業(yè)效率，以此確保生產(chǎn)線上的人員配備充足。

5.DCC文件管理系統(tǒng)

依據(jù)華虹宏力文書管理規(guī)程和DCC文件管理系統(tǒng)對公司所有文書實(shí)現(xiàn)在線管理，使管理步驟明確化、使信息傳遞更順暢。文書作成人通過DCC文件管理系統(tǒng)上傳和審核，并選擇對應(yīng)的上級主管進(jìn)行查閱承認(rèn)，審核通過后發(fā)行。標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書的各個管理環(huán)節(jié)都有相關(guān)人員負(fù)責(zé)實(shí)施（包括作成人、審批人、文書控制人等）。通過該系統(tǒng)每個崗位的文書回覽記錄在線管理，不同崗位設(shè)定不同的文書閱覽權(quán)限，每臺設(shè)備配備一對一的設(shè)備操作指導(dǎo)書和作業(yè)條件表，所有文書定期更新，到期的廢版文書會自動提醒部門文書管理員處置。

6.物料管理系統(tǒng)和STOCKER自動搬送系統(tǒng)

生產(chǎn)線的原材料管控通過物料管理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。做到從領(lǐng)用、配送、放置、使用都有據(jù)可循。例如硅片的領(lǐng)用流程，由制造部內(nèi)生產(chǎn)計劃組給出相關(guān)基片信息，物料管理組會根據(jù)對應(yīng)品名到系統(tǒng)內(nèi)開領(lǐng)料單，在倉庫確認(rèn)后臺相關(guān)信息都正確后發(fā)放基片。系統(tǒng)采用FIFO先入先出的原則管理物料，實(shí)現(xiàn)原材料的時效管控。生產(chǎn)線上還配備了擁有5個STOCKER的自動搬送系統(tǒng)，可容納的制品容量為1240個單位，所有搬送系統(tǒng)里的制品可隨時調(diào)取和放置，并通過搬送通道進(jìn)行運(yùn)輸，提高了制品搬送的效率，降低了搬送風(fēng)險，確保制品安全。

7.安全管理系統(tǒng)

考慮到集成電路生產(chǎn)線是使用特殊氣體和化學(xué)品比較集中的場所，因此安全管理非常重要。為此，工廠配備了大量的氣體檢測裝置和煙感檢測裝置等安全技防裝備，通過安全智能集中管理系統(tǒng)，可以早期發(fā)現(xiàn)災(zāi)害點(diǎn)以利于應(yīng)急搶險隊(duì)伍及時有效的采取對應(yīng)處置。有機(jī)化學(xué)品的設(shè)備也都配置了自動化智能滅火系統(tǒng)，如果發(fā)生異常，系統(tǒng)將自動中止設(shè)備運(yùn)行，啟動滅火動作，確保生產(chǎn)線的安全運(yùn)行。

二、信息化貫穿整個品質(zhì)管理網(wǎng)絡(luò)

華虹宏力建立了各類功能緊密配合的信息化管控質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)（圖3）。

（1）AIT在線缺陷監(jiān)控系統(tǒng)

在線缺陷監(jiān)控系統(tǒng)分為監(jiān)測和管控兩個方面：一是通過在產(chǎn)品工藝流程中的關(guān)鍵步驟增加缺陷監(jiān)測步驟，從而發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的突發(fā)缺陷和慢性缺陷。二是對檢測出來的缺陷進(jìn)行分析及管控。日常工作中，缺陷監(jiān)測設(shè)備將監(jiān)測到的缺陷信息匯總到強(qiáng)大的缺陷管理系統(tǒng)（Defect Data Management System）中，良率工程師可以借助系統(tǒng)中缺陷的光學(xué)影像、電子影像、成分以及晶圓上缺陷分布情況等信息來分析缺陷產(chǎn)生的原因，從而大大縮短缺陷分析的時間。當(dāng)有了分析結(jié)果良率工程師還會及時和各工藝部門合作改善缺陷，達(dá)到缺陷控管的目的，避免后續(xù)產(chǎn)品發(fā)生相同的缺陷問題，進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

（2）SPC管理系統(tǒng)

圖3

系統(tǒng)按照工藝工程師對每臺設(shè)備的關(guān)鍵工藝參數(shù)設(shè)定的檢測頻度進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在有效作業(yè)時間內(nèi)，當(dāng)檢測數(shù)據(jù)正常時，設(shè)備繼續(xù)制品作業(yè)；當(dāng)檢測數(shù)據(jù)超出管理規(guī)格和技術(shù)規(guī)格時，系統(tǒng)立即自動停止正在作業(yè)運(yùn)行的設(shè)備，切換設(shè)備狀態(tài)，并短信通知設(shè)備和工藝工程師，檢驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)?shù)竭_(dá)有效作業(yè)時間點(diǎn)時如果沒有新的檢測數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，系統(tǒng)自動關(guān)閉制品作業(yè)，并且發(fā)出警報。當(dāng)檢測數(shù)據(jù)發(fā)生傾向性波動異常時，系統(tǒng)能夠及時將異常數(shù)據(jù)短信告知該設(shè)備和工藝工程師，提醒相關(guān)人員進(jìn)行檢驗(yàn)。

（3）CP/CPK監(jiān)控系統(tǒng)

CPK工程能力是Complex Process Capability index的縮寫，是現(xiàn)代企業(yè)用于衡量生產(chǎn)制程達(dá)成客戶要求規(guī)格之能力，衡量工程能力的穩(wěn)定與可靠性的指標(biāo)。制成能力是過程性能允許的最大變化范圍與過程的正常偏差的比值，CPK越大表示品質(zhì)越佳。華虹宏力二廠所有項(xiàng)目的CPK都必須達(dá)到1.33以上?，F(xiàn)場所有的CPK數(shù)據(jù)都由系統(tǒng)自動收集數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理，對運(yùn)行趨勢預(yù)警，自動計算。系統(tǒng)可自動進(jìn)行運(yùn)算，實(shí)時分類整理，對數(shù)據(jù)趨勢進(jìn)行預(yù)警，監(jiān)控超規(guī)格的設(shè)備和工序。

（4）PCCB過程變更系統(tǒng)

PCCB：過程變更控制委員會，(Process Change Control B o a r d)。包括EC C P:工程變更計劃(Engineering Change Certification Plan)、STR:特殊實(shí)驗(yàn)要求(Special Test Request)、T E C N:短期工程變更通知(Temporary Engineering Change Notice)和ECN:工程變更通知(Engineering Change Notice)。通過申請需求，確認(rèn)核準(zhǔn)，評審?fù)ㄟ^后進(jìn)入風(fēng)險評價階段，得到終端客戶的認(rèn)證方可變更條件，確保產(chǎn)品的良率提升客戶的滿意度相結(jié)合，全面把握工程條件變更控制各個環(huán)節(jié)。

三、回顧以及展望

華虹宏力根據(jù)各相關(guān)方的需求推動了各功能塊的信息化建設(shè)，并且堅(jiān)持系統(tǒng)的開放性以利于后期的持續(xù)改善。在這些信息系統(tǒng)的有效運(yùn)行后，推動了現(xiàn)場的管理水平，使得二廠生產(chǎn)線的相關(guān)生產(chǎn)指標(biāo)取得了很大的進(jìn)步。華虹宏力二廠的產(chǎn)品合格率、按期交貨率、每層光刻進(jìn)步度、每層光刻平均成本等處于業(yè)界的領(lǐng)先地位，獲得了國內(nèi)外客戶的肯定和信賴。二廠生產(chǎn)線先后榮獲了“青年文明號”“工人先鋒號”、上海市“五星級現(xiàn)場管理”等榮譽(yù)，并榮獲2016年全國“五星級現(xiàn)場管理”的光榮稱號！

華虹宏力二廠生產(chǎn)線的努力方向是依托現(xiàn)有的強(qiáng)大信息化平臺不斷完善優(yōu)化，做強(qiáng)“特色化”工藝，打造高端的功率半導(dǎo)體器件，構(gòu)建一個信息化和工業(yè)化深度融合，持續(xù)提升現(xiàn)場管理水平和產(chǎn)品質(zhì)量，致力成為“中國制造2025”宏偉計劃的智能工廠。

（作者單位：上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司）